ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОДОХРАНИЛИЩ

<

080714 0056 1 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОДОХРАНИЛИЩ гидродинамические области и проектные горизонты

 

Наиболее характерная особенность водного режима водохранилищ по сравнению с озерами состоит в том, что размах внутригодовых колебаний уровня существенно больше, чем многолетние изменения среднего годового уровня воды. Другой особенностью водохранилищ является форма водной поверхности, профиль продольного сечения которой представляет кривую динамического подпора воды от замыкающего водоем гидроузла.

Наиболее велики уклоны водной поверхности в верховьях водохранилища, где они сначала быстро, а затем все медленнее вы-полаживаются к плотине гидроузла.

В соответствии с этим в водохранилищах выделяют две гидродинамические области: выклинивания динамического подпора и квазистатического подпора (рис. 1).

 

080714 0056 2 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОДОХРАНИЛИЩ

Рис. 1. Гидродинамические области водохранилища [54]: А — выклинивания динамического подпора; Б — квазистатического подпора и положение разделяющего их створа в начале (1) и в конце (2) фазы наполнения

 

Границей между этими областями служит поперечный створ, в котором уклон водной поверхности, вызванный динамическим подпором, становится меньше уклона, возникающего в области квазистатического подпора при сгонно-нагонных явлениях вследствие воздействия ветра на акваторию водоема. Поэтому теоретически существующей, но очень небольшой величиной динамического подпора в этой области обычно пренебрегают и считают водную поверхность в условиях длительного штиля горизонтальной, характеризующей уровень наполнения водохранилища водой.

В области выклинивания динамического подпора преобладает стоковое течение, вызванное горизонтальным градиентом гидростатического давления вследствие уклона водной поверхности. Поэтому диапазон колебаний скорости течения и высотных отметок водной поверхности в области выклинивания подпора зависит от колебаний расхода и изменения поперечного сечения потока в долине. Следовательно, здесь еще сохраняются динамические черты речного водного режима.

В области квазистатического подпора внутренний водообмен и денивеляция водной поверхности обусловливаются сочетанием сгонно-нагонной циркуляции, сейш, ветрового волнения, которые накладываются на стоковое течение, искажая и даже нередко подавляя его, что характерно для озерного типа водного режима.

В водохранилищах озерного типа преобладает область квазистатического подпора. А в узких, линейно вытянутых русловых водоемах, напротив, абсолютно преобладает по площади область динамического подпора.

Положение створа, разделяющего эти области, меняется в зависимости от фазы водного режима водохранилища. В фазу наполнения он поднимается в верхнюю часть водохранилища, в фазу сработки — спускается в сторону плотины.

Основными факторами, определяющими размах колебаний Уровня воды в водохранилище и их периодичность, служат:

1) проектные уровни воды, ограничивающие полезный и противопаводковый объемы водохранилища, а также диспетчерские правила регулирования стока гидроузлом;

  1. условия формирования стока на водосборе, определяющие колебания расхода воды в притоках водохранилища;
  2. морфологические особенности ложа водоема.

    На стадии проектирования, в зависимости от назначения водохранилища, определяются проектные горизонты (уровни) статического подпора воды от гидроузла, в пределах которых желательно и допустимо поддерживать колебания водной поверхности путем регулирования расхода воды из водоема на хозяйственные нужды и для сохранения экологического благополучия речной экосистемы в нижнем бьефе.

    Таких горизонтов три:

  3. нормальный подпорный уровень (горизонт) (НПУ, НПГ).
    Это высотная отметка, до которой следует наполнять водой водохранилище, обеспечивая при минимальном затоплении земель наибольший в течение года гидравлический напор на водозаборных установках ГЭС, оросительных систем и других водопотребителей, наибольшие глубины на судоходных трассах в водоеме и в нижнем бьефе гидроузла, гарантированный (санитарный) расод воды в речном русле и т.п.;
  4. форсированный проектный уровень (горизонт) (ФПУ,
    ФПГ). Это отметка, до которой допустимо повышение уровня воды над НПУ на короткое время без ущерба для устойчивости
    плотины гидроузла при пропуске волны паводков и половодий
    редкой повторяемости;
  5. уровень (горизонт) наибольшей проектной сработки
    (УПС, ГПС). Это отметка, при понижении уровня воды до которой еще возможно выгодное в хозяйственном и экологическом отношении использование водных ресурсов водохранилища. В водохранилищах приплотинных ГЭС величина сработки, т.е. разность отметок НПУ и УПС, не должна превышать 1/3 напора на турбины при НПУ. Этот горизонт часто называют уровнем мертвого объема (УМО), Некоторые специалисты называют мертвым объемом часть чаши водохранилища, расположенную ниже технически возможного уровня сработки, обусловленного особенностями конструкции сбросных сооружений гидроузла.

    По мере развития водного хозяйства проектные уровни в отдельных случаях изменяются на основе новых водохозяйственных и эколого-экономических расчетов. Например: НПУ Камского водохранилища в 1960 г. повышен на 0,5 м; НПУ Чебоксарского принят ниже на 5 м в сравнении с проектировавшимся; НПУ Краснодарского понижен на величину около 1 м.

    Между НПУ и ФПУ расположен противопаводковый объем водохранилища. Между НПУ и УПС расположен полезный объем водохранилища.

    Завершенный цикл наполнения и последующей сработки полезного объема водохранилища называется тактом. Для водохранилищ России характерен однотактный режим работы с опорожнением полезного объема один раз в течение водохозяйственного года, который начинается весной и заканчивается предвесенней подготовкой полезного объема к аккумуляции очередного половодья.

    Каждый такт состоит из нескольких фаз водного режима. Они представляют собой отрезки времени продолжительностью от нескольких суток, в которые происходит либо систематическое повышение уровня (фаза наполнения), либо его понижение (фаза сработки), либо уровень воды поддерживается на какой-либо высотной отметке некоторое время. Это фаза с уравновешенными приходными и расходными частями водного баланса, когда, как говорят гидротехники, гидроузел работает на транзитном расходе воды (фаза равновесия). Нередко различают фазы быстрого и медленного изменения уровня, тогда тип режима колебаний уровня воды определяется последовательностью чередования не двух-трех, а четырех-пяти разновидностей фаз в пределах водохозяйственного такта работы водохранилища.

    Влияние морфологических особенностей ложа водохранилища на характер колебаний уровня воды проявляется в возможной величине их размаха и скорости его роста или падения. Наибольшая высота противопаводковой призмы в Саяно-Шушенском водохранилище — 40 м, 10-20 м — в крупнейших сибирских гидроэнергетических водоемах — Курейском, Красноярском, Колымском, Зейском, Хантайском, Братском и Вилюйском, а на большинстве равнинных водохранилищ ЕТР высота призмы сработки — от 3 до 7,5 м (на Краснодарском — в среднем около 5 м).

     

    4.2. РЕЖИМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА

     

    В зависимости от потребности в воде водохранилищами осуществляется суточное, недельное, сезонное и многолетнее регулирование стока (рис. 2) [2,4,6].

    Суточное регулирование заключается в перераспределении в течение суток расходов воды, поступающей в нижний бьеф, и осуществляется чаще всего для нужд гидроэнергетики.

    При недельном регулировании попуски воды из водохранилища изменяются по дням недели (обычно уменьшаются в выходные и праздничные дни) в основном для нужд гидроэнергетики.

    При сезонном регулировании происходит выравнивание внутригодового хода стока путем его накопления в многоводные сезоны и расходования в маловодные. Необходимость его вызвана сезонным несовпадением максимумов стока и потребления воды. Это наиболее распространенный тип регулирования, для которого требуется объем водохранилищ, способный вместить воды половодий и паводков маловодного или среднего по водности года. Для обеспечения сезонного регулирования полезный объем водохранилища должен составлять 8-20% годового стока рек.

     

    080714 0056 3 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОДОХРАНИЛИЩ

     

    Рис. 2. Схемы суточного (а), сезонного (б) и многолетнего (в) регулирования стока водохранилищами 1– зарегулированные расходы; 2– объемы воды, сбрасываемые из водохранилищ; 3 – объем воды, накапливаемый в водохранилище; 4 – естественные расходы [6]

     

    Многолетнее регулирование заключается в перераспределении речного стока между годами разной водности путем его аккумуляции в многоводные и расходования его в маловодные и средние по водности годы. Для таких водохранилищ характерно наполнение до НПУ и сработка до УМО не каждый год, а нередко -лишь один раз в несколько лет. Как многолетнее, так и сезонное регулирование речного стока может быть полным (т. е. задерживать в расчетных пределах сток самых многоводных лет половодий и паводков) или неполным (частичным), когда часть стока многоводных лет и периодов не может быть аккумулирована в водохранилище и пропускается в нижний бьеф.

    Водохранилища сезонного регулирования осуществляют также суточное и недельное, а многолетнего — суточное, недельное и сезонное регулирование.

    Установленное для России среднее соотношение полезного объема водохранилищ разного вида регулирования к объему годового стока рек (для многолетнего регулирования — 20-50% и для сезонного регулирования — 8-20%) в целом, вероятно, справедливо для рек многих районов земного шара с близкими климатическими условиями.

    В России многолетнее и сезонное регулирование стока осуществляют 3/4 водохранилищ. Считается, доля зарегулированных рек составляет в мире до 2/3.

    Многолетнее и глубокое сезонное регулирование речного стока осуществляют многие крупнейшие долинные водохранилища мира, абсолютное большинство водохранилищ, образованных путем подпора озер, многие энергетические водохранилища горных и предгорных районов, водохранилища, предназначенные для борьбы с наводнениями и ирригации в равнинных и предгорных районах. Так, из 75 водохранилищ США объемом более 1 млрд. м3 55 водохранилищ имеют коэффициент регулирования (т. е. отношение полезного объема к среднемноголетнему стоку) 0,5 и более, что позволяет вести многолетнее регулирование.

    Сезонное регулирование речного стока проводят почти все водохранилища, предназначенные для ирригации, водоснабжения, для борьбы с наводнениями, аккумуляции воды в целях обеспечения лесосплавных, судоходных, санитарных и других попусков, а также многие гидроэнергетические. Недельное и суточное регулирование стока систематически производят почти все водохранилища гидроэлектростанций, непериодически — для обеспечения ирригационных, судоходных, санитарных попусков.

    Возможности регулирования стока возрастают при создании каскадов водохранилищ. При этом регулируется не только естественный сток (как в изолированно расположенных водохранилищах и в верхних ступенях каскадов), но и зарегулированный приток, поступающий из вышележащих водоемов, а также сток притоков. Режим водохранилищ в каскаде различен в зависимости от назначения, характера использования и местоположения каждого из них. Базовые водохранилища — основные регуляторы стока каскадов — имеют соответственно большие объемы и значительную сработку, как, например, Рыбинское и Куйбышевское в Волжском каскаде. Гидроэнергетические установки других гидроузлов этих каскадов, например Горьковского, Саратовского, Волгоградского, работают на транзитных расходах воды, поступающей из верхних водохранилищ.

    При суточном регулировании резко колеблется величина сбросов воды через ГЭС. Так, сбросы в нижний бьеф Камского водохранилища в смежные сутки варьировали от 2500 м3/с до «нуля», в Угличском — от 1200 м3/с до «нуля», в Рыбинском их колебания достигают 2000 — 3000 м3/с. Значительно меньше колебания сбросов при сезонном регулировании. Например, минимальные расходы воды, сбрасываемые из Куйбышевского водохранилища с июля по март, не бывают ниже 1800 м3/с.

     

    4.4. Уровенный режим

     

    <

    Режим колебаний уровня водоемов отражает изменения объемов их водной массы в результате изменяющихся во времени соотношений приходно-расходных компонентов водного баланса. Наряду с колебаниями уровня, зависящими от изменений водного объема, регулярно регистрируемых на водомерных постах, наблюдаются также колебания, не связанные с изменением водного объема. Это различные виды денивеляции водного зеркала водохранилищ или их частей, обусловленные как природными факторами (сгонно-нагонными явлениями, резкими изменениями атмосферного давления и др.), так и антропогенными воздействиями на водную массу (регулирование стока гидроузлами, неравномерная работа водозаборов и др.).

    Режим уровня определяет ряд процессов и явлений в водоеме и окружающих его природных комплексах, присущих только водохранилищам. Понятие «режим уровня» включает фактические его колебания, происходящие в соответствии с изменением элементов водного баланса. Анализ уровневого режима водохранилищ должен выполняться на основе наблюдений водомерных постов по фазово-однородным уровням. Именно эти характеристики являются определяющими при изучении гидро- и геодинамических процессов, условий жизни в водоёме (особенно в прибрежной зоне), формирования подпора подземных вод, подтопления и заболачивания прилегающей территории, изменения условий формирования почв и растительности, инженерно-геологических условий.

    Выполненная автором характеристика уровенного режима Краснодарского водохранилища, основанная на данном подходе, приводится в разд. 8.3.

    Наряду с индивидуальными особенностями почти всем водохранилищам присуща и общая черта – наличие в ходе колебаний уровня двух чётко выраженных фаз: наполнения и сработки. В зависимости от вида регулирования они имеют разную периодичность, характеризуются различными амплитудами, интенсивностью подъёма и спада уровня в разные по водности годы.

    К.К. Эдельштейн предлагает следующую типизацию уровенного режима водохранилищ, учитывающую их функциональную роль, — накапливать воду для последующего её использования. Исходя из этого, в основу типизации колебаний уровня он положил деление водного режима на типы по числу фаз в годовом цикле, различая подтипы по характеру формирования фаз, а разновидности подтипов – по времени наступления экстремальных значений уровня воды. Преобладающие и наибольшие величины размаха колебаний уровня в отдельные фазы и продолжительность фаз (менее устойчивые признаки) следует рассматривать как необходимые, но всё же дополнительные характеристики, показывающие степень выраженности того или иного типа уровенного режима. На этом, первом, этапе обобщения данных о колебаниях среднесуточных значений уровня по многолетним наблюдения на водомерных постах в приплотинных районах водохранилищ разного размера и назначения выделяются следующие наиболее распространенные типы уровенного режима:

    II — двухфазный тип режима с фазами наполнения и сработки.
    Кривая продолжительности стояния уровня чаще всего одновер-
    шинная с относительно слабо выраженным максимумом в верх
    нем диапазоне высотных отметок. Этот тип присущ крупным водохранилищам глубокого сезонного и многолетнего регулирования, стока (Братское, Вилюйское, Красноярское ПА2 на рис. 4).
    Возможен он и на небольших водохранилищах подобного регулирования речного стока в годы с летней и осенней меженью, не
    прерываемой большими паводками (на водохранилищах Москворецкой водной системы, Отказненском, озерных водохранилищах
    Карелии), наблюдается он в такие годы и на Рыбинском, Куйбышевском, Цимлянском водохранилищах (IIА1).

    В отличие от этих водоемов опорожнение до УПС преимущественно ирригационного Краснодарского водохранилища происходит летом, а затем следует длительная фаза его наполнения (IIБ).

    III – трехфазный тип режима представлен четырьмя подтипа
    ми:

    III А — фаза наполнения сменяется фазой медленной сработки в навигационный период, вслед за которой наступает фаза интенсивной зимней сработки. Этот подтип режима внутригодового хода уровня, как бы переходный от двухфазного режима к более распространенному подтипу ШБ, характерен для многих крупных водохранилищ комплексного назначения (Иваньковское, Угличское, Рыбинское, а также для Боткинского в годы форсирования уровня в половодье);

    Ш Б — фаза наполнения сменяется фазой равновесия при НПУ в течение всей навигации, а иногда включает и первые месяцы зимы, после чего наступает фаза интенсивной предвесенней сработки полезного объема. Такой режим типичен для многих крупных водохранилищ сезонного регулирования в составе гидроэнергетических каскадов с развитым водным транспортом (Шекснинское, Горьковское, Камское, Боткинское, Новосибирское, в некоторые годы Иваньковское, Рыбинское);

    Ш В — фаза наполнения сменяется фазой сработки, но она заканчивается раньше, чем наступает половодье следующего года и поэтому в предвесенний период имеется фаза равновесия вблизи УПС. Этот сравнительно редко повторяющийся подтип режима наблюдался на Верхневолжском, в отдельные годы — на Иваньковском, а также на Куйбышевском водохранилище в 1957 и 1965 гг.;

    III Г — фаза интенсивного наполнения сменяется фазой медленного наполнения, после которой начинается фаза сработки.; Такой режим наблюдается на водохранилищах многолетнего и сезонного регулирования в годы с малым объемом половодья Можайском (1996 г.), Истринском, Отказненском (1966 г.), а также на Сандальском (1956 г.) и Кумском (1971 г.) озерных водохранилищах в Карелии.

    IV — четырехфазный тип режима уровня также представлен четырьмя подтипами:

    IV А — фаза интенсивного наполнения сменяется фазой частичной сработки полезного объема, после которой наблюдается вторая фаза наполнения (иногда до самого НПУ), сменяющаяся затем фазой зимней сработки. Такой режим уровня типичен для водохранилищ многолетнего и глубокого сезонного регулирования стока в годы с высоким летним или осенним паводковым притоком (например, 1962 и 1992 гг. в бассейне Верхней Волги) — на водохранилищах Москворецкой водной системы и Рыбинском, на Выгозерском и других озерных водохранилищах Карелии, на Куйбышевском, в годы с большим сбросом воды в середине половодья с целью рыбохозяйственного попуска в дельту Волги;

    080714 0056 4 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОДОХРАНИЛИЩ

    Рисунок 4. Основные типы внутригодового хода уровня воды в водохранилищах: II – двухфазный, III – трехфазный, IV – четырехфазный весной (в), летом (л), осенью (о) и зимой (з)

     

    1VБ – фазы наполнения и сработки чередуются с фазами равновесия при НПУ и УПС. Такой режим уровня обычен на небольших водохранилищах в составе судоходных водных путей (водохранилища канала им. Москвы, Волго-Донского канала и др.);

    1VВ — фаза интенсивного наполнения сменяется фазой медленного наполнения, которая осенью переходит в фазу постепенной сработки, резко ускоряющейся в предвесеннюю фазу опорожнения полезного объема. Этот подтип колебания уровня наблюдается в годы с маловодным половодьем на водохранилищах глубокого сезонного регулирования стока;

    1VГ — за фазой интенсивного весеннего наполнения следует фаза сработки, которая в осенний период повышенного притока воды в водохранилища прерывается фазой равновесия при уровне частичной сработки полезного объема, окончательная сработка которого завершается в зимнюю фазу.

    Помимо этого К.К. Эдельштейн выделяет:

    I — однофазный тип режима, представленный в течение всего года фазой равновесия с небольшими и нерегулярными колебаниями среднесуточного уровня вблизи НПУ. Он характерен для долинных водохранилищ руслового подкласса, не имеющих призмы сработки (полезного объема), таких как Карамышевское и Перервинское на р. Москве, Воронежское, а также для водохранилищ суточного регулирования стока в составе гидроэнергетических каскадов (Нижнетуломское, Чебоксарское, Нижнекамское, Саратовское и др.).

    V — полифазный тип уровенного режима, с числом фаз 5-9, когда чередующиеся несколько непродолжительных циклов частичной сработки и наполнения водохранилища до НПУ сменяются фазами продолжительного равновесия и предвесенней сработки до УПС. Этот редкий для водохранилищ России тип режима колебаний уровня обычен на Волгоградском водохранилище в связи с попусками из него воды для двух-трехкратного обводнения волжской дельты в сроки нереста различных видов рыб.

     

    8.8. формирование чаши

     

    Под формированием чаши понимают обычно многолетнюю динамику процессов переработки береговых склонов волновой абразией и процессов заиления и занесения ложа водохранилищ вследствие седиментации аллохтонного (твердый сток основной реки и боковых притоков, поступающие с речным стоком продукты органики и т.п.) и автохтонного (материал размыва и рушения берегов, размыва островов и дна, продукты органической жизни в водоеме) вещества.

    Переформирование берегов. Поперечный профиль доли Кубани в районе водохранилища имеет асимметричный характер. Правый берег высокий с абсолютными отметками 40,00-45,00 Левый берег большей частью низкий и пологий, и только в верхней части (бывшее Тщикское водохранилище), а также в Мг Апчасском заливе водохранилища местами высокий и крутой.

    Современная пойма Кубани до затопления водохранилище возвышалась над урезом воды на 0,5 –2 м. На ее поверхности выделялось несколько ступеней различных высот, соответствующих сезонным колебаниям водности реки. Надпойменная терраса правого берега Краснодарского водохранилища отделялась от поймы крутым уступом высотой от 5 до 15 м.

    Геологическое строение правого берега в целом однородно сверху до глубины от 5 до 15 м залегают покровные лессовидные суглинки, под суглинками — мелко- и среднезернистые пески, частую с включениями гальки, ниже слоя песка идут коренные) глины. Суммарная мощность аллювиальной толщи составляет 25-30 м. В преобладающем большинстве нижнюю часть разрез террасы слагают толщи галечниково-гравийных отложений песчанистыми либо суглинистыми заполнениями. В отдельных случаях прослеживаются пески. Мощность этих отложений варьирует в широких пределах — от 5 до 15 м. Верхнюю часть разреза, как правило, слагают глинисто-суглинистые отложения разной] мощности [51],

    Краснодарское водохранилище расположено на юге степной зоны, в области с мягкой зимой, на густозаселенной территории сплошного сельскохозяйственного освоения. А скорость разрушения однотипных берегов, находящихся на одной стадии переработки, увеличивается при переходе от более увлажненных территорий к менее увлажненным, от менее освоенных (заселенных)’ к более освоенным, от округов с экстенсивным земледелием к округам с интенсивным ведением сельского хозяйства. Существенный вклад вносит также продолжительность безледоставного периода. Увеличение продолжительности безледоставного периода на 10 дней приводит к росту скорости переработки берегов, выработанных в лессовых, глинистых, и песчаных породах, в среднем на 5-7%.

    Наиболее интенсивно процесс переформирования идет по правому крутому и приглубому берегу. Активно перерабатываются также обрывистые участки левого берега в районе с. Красногвардейского и правого берега Марта-Апчасского залива.

    И.А. Печеркин отмечает своеобразие переформирования берегов, сложенных лессовидными суглинками. В обрыве часто образуются разобщенные карманообразные ниши. Вдоль по берегу они вытянуты до 10 м, а вглубь распространяются на 3-4 м при высоте 2-3 м. Обычные размеры ниш меньше. Сливаясь, они образуют карнизы протяженностью 15-20 м. Время их существования определяется продолжительностью штилей. Волны углубляют нишу, карниз не выдерживает своей тяжести и обрушивается, блоки породы попадают к урезу воды и перемываются. При смещении порода разбивается на глыбы. При высоте берега более 15 м волноприбойных ниш часто не образуется. За бровкой берега возникают трещины разгрузки, блок падает на отмель, образуя глыбовой навал.

    Процесс, подробно описанный И.А. Печеркиным для Камских водохранилищ, на Краснодарском водохранилище, повторяясь в общих чертах, имеет свои особенности. На обширных участках правого берега Краснодарского водохранилища затопленное русло Кубани очень близко подходит к берегу и обрушивающийся материал быстро перемывается и сносится вниз. Переносу обрушившегося материала способствует присущая противопаводковому водохранилищу (каковым по основному своему назначению является Краснодарское) глубокая и интенсивная сработка. Это препятствует формированию абразионной прибрежной отмели с шириной, которая была бы достаточна для гашения энергии высоких волн. Очевидно, что между отдельными участками берега существуют определенные различия в характере формирования.

    Так, например, в районе хут. им. Ленина только к 1991 г. отступление бровки берега составило, по данным Озерной станции в среднем 40 м при максимальных значениях более 50 м. Максимальная скорость отступления достигалась в 1974-1978 гг. и составляла 5-6 м в год, а в 1988-1991 гг. снизилась до 1,5-1,8 м год.

    В районе ст-цы Старокорсунской переформирование происходило с образованием многочисленных волноприбойных ниш значительных размеров. Наиболее интенсивной переработка была $| 1979-1980 гг. По данным Озерной станции, среднее на участке берега отступление бровки за эти годы составило около Юм. за период до 1991 г. берег отступил на 11-20 и более метров. Объем размыва за период с 1979 по 1982 г. достиг 110-245 м: 1 пог. м, а за 1983-1985 гг. — 100-250 м3.

    Левый берег в основном пологий (крутизна склонов не превосходит 5°) с сильно изрезанной береговой линией. Берег здесь деформируется слабо, основная переработка происходит на урезе в волноприбойной зоне при уровнях выше 28,00 м БС. Обрывистые участки правого берега Марта-Апчасского залива, выступающие мысы у входов в мелкие заливчики активно перерабатывались по абразионному типу. На отрезке от хут. Городского до аула Тауйхабль береговая черта выражена неясно, имеется большое количество мелких островков, вытянутых вдоль берега, вообще характерно для низкого берега затопления. Левый; берег на верхнем участке представлен юго-восточным берегом Тщикского водохранилища. От основания северо-восточной дамбы до дельты р. Белой, в черте с. Красногвардейское берег обрывистый. На участке протяженностью до 14 км бровка берега за период наблюдений отступила на 10 и более метров. В районе аула Адамий р. Белая сформировала обширную дельту. Аккумуляции отложений способствует густой ковер разнообразной растительности. Развитию аккумуляции по левому берегу водохранилища, помимо малых уклонов подводного рельефа, способствует поступление наносов по боковым притокам.

    На основании результатов инструментальных работ Озерной станции и собственных наблюдений автор разработал типизацию берегов Краснодарского водохранилища, выделив три группы берегов: абразионные, эрозионные и аккумулятивные.

    Осадконакопление в водохранилище. Осадконакопление в водохранилище — сложный, многофакторный нестационарный процесс, включающий поступление седиментационного материала в виде наносов, его переработку и сортировку в водоеме, седиментацию и частичный вынос в нижний бьеф.

    Исследование закономерностей формирования донных отложений в Краснодарском водохранилище предполагает решение таких задач, как: анализ твердого стока Кубани и ее притоков по створам выше и ниже Краснодарского водохранилища; анализ компонентов седиментационного баланса водохранилища; районирование водохранилища по условиям осадконакопления.

    Проанализировав общее и дифференциальное уравнение седиментационного баланса [6, 41] и предполагаемую роль отдельных его составляющих для Краснодарского водохранилища, представим уравнение седиментационного баланса в нашем случае так:

    А = Vвз + Vвл + Vпб + Vлб + Vнб ,

    где Vвз и Vвл — объём взвешенных и влекомых наносов, поступающим по рекам; Vпб и Vлб – объём наносов, поступивших от переработки правого и левого берег; Vнб – сток наносов через основное водосбросное сооружение.

     

    Генетический тип берега


     

    Протяженность 

    Литология и преобладающие геодинамические процессы


     

    км 

    % 

    Абразионные: 

    обвально-осыпные 

    558 

    222,9

    Суглинки, пески, глины. Обвалы, осыпи. 

    Эрозионные: 

    речная эрозия 

    10 

    3.9 

    Суглинки, пески, глины. Речная эрозия 

    овражная эрозия 

    4

    1.6 

    Суглинки, пески, глины. Овражная эрозия 

    Аккумулятивные:

    низкий берег затопления 

    998 

    38.8 

    Суглинки, пески. Происходит аккумуляция материала вдольберегового переноса и материала, выносимого притоками. 

    Плотины, укрепленные берега и дамбы 

    883 

    32.8 

    Крепление железобетонными плитами (29 км), крупным гравием и щебнем (28 км), без крепления (26 км)

    Таблица 16 Типы берегов Краснодарского водохранилища [16]

     

     

     

    080714 0056 5 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОДОХРАНИЛИЩ

    Рис. 12. Расположение берегов различных типов на Краснодарском водохранилище

     

    Как видно из уравнения, наносы поступают в Краснодарское водохранилище двумя путями: со стоком рек и в результате переработки берегов. Учет стока взвешенных наносов, поступающих в водохранилище, ведется на реках Кубань, Лаба, Белая, Пшиш Псекупс. Сток наносов в нижний бьеф происходит через водосборное сооружение гидроузла. Он подсчитывается по мутности в верхнем бьефе вблизи водосброса (Аванпорт). Есть и другие пути поступления наносов в чашу. Например, химическая седиментация, эоловый перенос, отложения биогенных осадков. Но роль их в балансе незначительна, поэтому ими можно пренебречь.

    Сток влекомых наносов можно оценить по известному соотношению [30] в 10% от стока взвешенных.

    Расход наносов на посту Краснодар, расположенном в нижнем бьефе водохранилища испытал с созданием водохранилища серьезные преобразования. Очевидно, что по мере заполнения водой хранилища и перехода его к озерному режиму большая часть наносов стала задерживаться в водоеме.

    Представление об относительной значимости продуктов пере-; формирования берегов и речных наносов в заилении водоема дает среднемноголетний седиментационный баланс, компоненты которого имеют следующие значения [18]. Приход наносов — 5,63 млн. м3 (Кубань — 1,69, Лаба — 0,76, Белая — 0,73, Пшиш — 0,99, Псекупс — 0,25, влекомые наносы — 0,44, переработка правого берега — 0,68, переработка левого берега — 0,09). Расход наносов (Кубань, нижний бьеф) — 0,38 млн. м3. Аккумуляция наносов в чаше — 5,24 млн м . Таким образом, основная часть наносов поступает в Краснодарское водохранилище по рекам (86,3%). Из них 37% дает р. Кубань. Продукты разрушения берегов составляют 0,68 млн. м3 от правого берега и 0,09 млн. м3 от левого (12,8 и 1,6% наносов соответственно). Расход наносов составляет, по многолетним данным, около 6,7% от приходной части баланса.

    Анализ составляющих седиментационного баланса, а также разновременных карт заиления, составленных на Озерной станции Краснодар по материалам регулярных грунтовых съемок, позволил выполнить районирование Краснодарского водохранилища по условиям осад кон акопления. Районирование выполнялось методом наложения разновременных карт. Для уточнения контуров использовались батиметрическая карта, цифровая модель чаши водохранилища, а также карты течений и мутности.

    В результате выделены районы правобережной поймы, левобережной поймы, левобережных заливов, Тщикского водохранилища, затопленных русел.

    Внутри некоторых районов по особенностям протекания процессов осадконакопления определены участки стабильного и динамичного заиления. Динамичность в этом случае следует понимать как разнонаправленность процесса заиления от года к году, стабильность — как однонаправленность процесса.

    Район правобережной поймы отличается значительной ролью продуктов переработки берегов в заилении водохранилища. В то же время в пределах района мощность отложений невелика. Причина состоит в том, что русло Кубани проходит здесь в непосредственной близости от берега. Пойма узкая, и продукты разрушения берегов активно выносятся по руслу за пределы района.

    В этом районе можно выделить участки как стабильного (до хут. им. Ленина), так и динамичного заиления (например, ниже хут. им. Ленина). Динамичность заиления в верхней части водохранилища объясняется влиянием переменного подпора и, как следствие, неустойчивого гидрологического режима, а в нижней — тем, что берег укреплен бетонной отмосткой и донные отложения формируются транзитными наносами.

    Район левобережной поймы — наибольший по площади среди других районов. В его пределах 2 участка стабильного заиления (в затопленных междуречьях Псекупс-Пшиш и Пшиш-Белая) и прилегающие к затопленным руслам участки динамичного заиления. Динамичность заиления прирусловых участков объясняется большими скоростями стоковых течений на них и периодическим обильным поступлением наносов по левобережным притокам.

    Район левобережных заливов отличается практически неизменной мощностью слоя заиления в течение эксплуатации водохранилища (10-50 см). Исключение составляют приустьевые заливы рек Пшиш и Псекупс, где заиление динамично. Это объясняется особенностями режима жидкого и твердого стока этих рек.

    Тщикское водохранилище — наиболее обособленный в гидрологическом плане район. Промывки наносов не происходит, Тщикское водохранилище практически полностью заилено.

    По-видимому, в самостоятельный район следует выделить затопленные русла рек Кубань, Пшиш, Псекупс. Они отличаются высокими скоростями течений, максимальными глубинами, по ним осуществляется основное перемещение как взвешенных, так и влекомых наносов, поэтому толщина слоя заиления подвержена, наибольшим изменениям.

    В заключение необходимо отметить имеющуюся в последние, годы тенденцию смещения бара наносов вниз по чаше, вызванную тем, что в 1993-2000 гг. уровень водохранилища не достигал НПУ, а в отдельные годы (1993, 1994, 1998, 2000) опускался ниже МО (25,85), и некоторое изменение состояния заиления устьевых участков рек после катастрофического наводнения 2002 на которые указывают работы ОАО ПИИ «Кубаньводпроект», выполненные в 2001, 2003 гг.

    Это, однако, не противоречит выявленным закономерностям, принятым за основу при районировании.

<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 0.96MB/0.00044 sec

WordPress: 21.32MB | MySQL:115 | 1,687sec