книги из ГПНТБ / Формирование берегов Красноярского водохранилища

Т а б л и ц а 37

Физические свойства супесей

П р и м е ч а н и е . Таблица составлена по данным института «Краспоярскграж-

На Трифоновском участке отмечены довольно крутые (в 20 — 25°) склоны уступов высоких эрозионных террас Енисея. При изы­ сканиях обнаружены мощные осадки тонких просадочных супе­ сей. Характерны просадочные воронки и особенно просадочные канавы и рвы, направленные вниз по склону, вкрест долины Енисея. В отдельных понижениях наблюдаются современные ов­ раги. Цоколь террас сложен песчаниками, аргиллитами, алевро­ литами, туффитами нижнего карбона. Коренные породы трещино­ ваты, местами очень выветрены, особенно аргиллиты.

Такие условия способствовали образованию мощных провалов, вытянутых в направлении вдоль водохранилища. Глубина про­ валов достигает нескольких метров, длина — нескольких кило­ метров. Провалы приурочены к крупным трещинам неотектонического происхождения, проходящем в направлении СВ — ЮЗ. Отмечено усиление процессов оврагообразования в связи с допол­ нительным замачиванием макропористых суглинков и супесей.

Куртакский участок представлен главным образом крутыми (в 30—40°) склонами уступов V и VI надпойменных террас Ени­ сея. В составе террасовых отложений присутствуют тонкозер­ нистые супеси мощностью до 40 м. Кровля палеозоя близ берего­ вой линии круто падает к водохранилищу. Коренные породы пред­ ставлены серо-зелеными аргиллитами и алевролитами комарковской свиты нижнего карбона, довольно слабыми по прочности. Эти условия способствовали тому, что при наполнении водохра­ нилища наблюдались крупные оползни в рыхлых отложениях, сползающих по кровле скальных пород (у нос. Куртак, в устье р. Ижуль).

107

Нижнечулымский район

Район относится к восточной окраине Чулымо-Енисейской впадины. Берега водохранилища сложены скальными породами верхнего девона, перекрыты рыхлыми четвертичными отложени­ ями.

В южной части участка на левом берегу водохранилища рас­ пространены алевролиты и песчаники нижнего карбона, в местах выхода на дневную поверхность весьма подверженные процессам выветривания. Песчаники и алевролиты девона и карбона при замачивании в процессе наполнения водохранилища теряют соп­ ротивление раздавливанию. Наименьшее удельное сопротивление пород при водонасыщении составляет 250—300 кг/см2.

Рыхлые отложения, представленные главным образом делю­ виальным материалом, из которого следует обратить внимание на лессовидные макропористые суглинки, имеющие обычно по­ ристость 46—55%, объемный вес 1,5—1,8 г/см3, число пластич­ ности 10, а естественную влажность 19—31%. Данные грунты весьма подвержены размыву при ветро-волновом воздействии водохранилища, а также изменяют свойства при замачивании, что приводит к обрушению крутых склонов, сложенных этими отложениями.

Сисимский участок представляет собой берега с крутыми скло­ нами крутизной в 20—35°. В северо-восточной части участка у устья р. Черемушки склоны пологие (2—3°), близкие к профилю динамического равновесия. Скальные породы, представленные красноцветными песчаниками, алевролитами ойдаковской свиты верхнего девона, перекрыты незначительным слоем делювиальных осадков, имеющих в своем составе обломки, щебень. Выше устья р. Шахобаихи песчаники и алевролиты трещиноватые выветрен­ ные. Такие же породы наблюдаются ниже устья р. Погромной. Древние оползни, наблюдаемые в данных породах при наполне­ нии водохранилища «ожили» ниже устья р. Погромной в 1968 г. и выше устья р. Шахобаихи в 1970 г. Амплитуда нового срыва около 20 м. Наблюдается также абразия в делювиальном обло-^ мочно-щебенчатом материале с высотой абразионного уступа 1—3 м. В заливах рек Шахобаихи, Погромной, Черемушки при замачивании суглинков и супесей происходит обрушение доста­ точно крутых склонов крутизной в 15 —20°.

На протяжении всего Дербинского участка залесенный 20 — 30' -ный скальный склон сложен сверху обломочно-делювиальным материалом мощностью 1,5—2 м. В заливах Талгат, Жулгет, Дербина склон более пологий. При наполнении водохранилища наблюдалась абразионная подрезка в делювии по берегам зали­ вов главным образом в красноцветных суглинках.

На Каменском участке террасовые склоны крутизной в 10— 20° сложены в верхней части тонкозернистыми песками, наиболь­ шая мощность которых в южной части участка 20 м. В северной

108

части участка в составе отложений ниже песков и супесей наблю­ даются обломочно-щебнистые осадки, залегающие на скальных породах, представленных песчаниками кохайской и ойдаковской свит верхнего девона. В отдельных местах происходит крутое падение пород, создающее условия для их оползания при подъеме уровня в водохранилище. Близ устья р. Каменки песчаники очень выветрены, трещиноваты, разбиты на крупные обломки и блоки. Здесь скальные породы подвержены значительным воздействиям ветровых волн. Высота абразионных уступов в скальных породах достигает 10 м, порода разбивается волнением на крупные обломки и блоки больших размеров. Абразионно-аккумулятивная отмель формируется в приурезовой части из обломков, далее в глубь водохранилища — из щебня и крупного песчаного материала. Ширина отмелей достигает 30 м. Общая длина абразионно-об­ вальных берегов к концу 1970 г. составила 4,5 км.

На Приморском участке ниже пос. Приморск на протяжении 2 км наблюдается относительно пологий террасовый склон кру­ тизной в 5 —6°. Встречаются также крутые, в 30—40°, склоны, сложенные коренными породами — аргиллитами, алевролитами, туффитами комарковской свиты нижнего карбона, перекрытые делювиальным обломочно-щебнистым материалом, мощностью в несколько метров. При действии волн происходит абразионная подрезка делювиальных склонов на глубине 0,5—1,0 м, приводя­ щая к оживлению делювиальных осыпей на расстоянии несколь­ ких десятков метров. На пологих террасовых склонах переработка идет в супесях и суглинках с включением щебенчатого материала.

Даурский участок представлен относительно пологими скло­ нами в (3—4°) у устьев рек Ельник и Точильной. Между этими заливами наблюдаютс ятеррасовые склоны средней крутизны — в 10—15°, сложенные палево-желтыми супесями. Именно в этих местах происходит разрушение естественных склонов с образова­ нием нешироких (15—20 м) абразионно-аккумулятивных отмелей.

Необходимо отметить, что склоны, сложенные супесями, подготавливаются к размыву путем замачивания грунтов, при котором связность их значительно уменьшается. Зона капил­ лярного поднятия в этих грунтах достигает 1,0 м.

Огурский участок характерен очень крутыми, иногда почти отвесными скальными склонами, во многих местах с наличием осыпей обломочно-щебенчатого делювиального материала. Скаль­ ные породы представлены алевролитами быстрянской свиты нижнего карбона. Алевролиты очень неравномерны по прочности, в отдельных местах они разрушены до крошки. В связи с этим на протяжении 2 км наблюдаются «столбичи». При создании водо­ хранилища здесь наблюдается оживление крупных осыпей на ши­ рину до 60 м при общей длине около 1,5 км. Оживление осыпей

109

обусловлено абразионной подрезкой их у уреза, глубина которой зависит от крутизны склона и состава обломочного мате­ риала. Чаще всего это происходит на склонах крутизной в 30—40°, сложенных сверху обломками размером 15—30 см и щебнем.

На Езагашинском участке встречаются очень крутые залесен­ ные скальные склоны, сложенные прочными красноцветными пес­ чаниками и алевролитами кохайской и тубинской свит верхнего девона. Породы залегают почти горизонтально (5° на Ю-3), они выветрены, ниже устья р. Голышиха очень слабые, в связи с чем наблюдается их разрушение под действием ветрового волнения. Высота абразионного уступа достигает 3 м, общая длина к концу 1970 г. достигла 6 км. На местах развития делювиальных отложе­ ний происходит заметное оживление осыпей при подрезке склона.

Красноярский район

Приурочен к нижней, приплотинной части водохранилища, где располагается в так называемой «трубе»— узкой, выработан­ ной в прочных породах долине. Крутизна береговых склонов во­ дохранилища достигает 40°. Скальная часть берегов представлена прочными слюдистыми песчаниками, графитовыми и хлоритовы­ ми сланцами протерозоя, массивными известняками нижнего кембрия, имеющими прочность в воздушно-сухом состоянии 1100—1400 кг/см2, а при замачивании, связанном с подъемом уровня воды — 800—900 кг/см2, габбро, гранитами и гранодиоритами интрузивных образований. Из последних наиболее проч­

в пределах развития интенсивной трещиноватости и закарстованности (Бирюсинский залив, устье р. Бирюсы). Карстовые пещеры, пустоты, заполненные после наполнения водохранилища, зна­ чительно уменьшают устойчивость береговых склонов, создавая с течением времени потенциальную возможность для значительных обрушений. Присутствие графитистого материала в составе отло­ жений протерозоя способствует при создании напора и фильтра­ ции воды в береговые массивы образованию оползней.

Тонкозернистые пески, а также супеси, имеющие место на ог­ раниченно распространенных пологих склонах, при водонасыщении превращаются в плывуны, создавая условия для развития специфичных геодинамических процессов, наблюдавшихся уже при наполнении водохранилища.

Правобережный участок включает берега главным образом с крутыми (в 25—35°), залесенными террасовыми скальными скло­ нами, сверху сложенными делювиальным материалом, представ­

110

ленным щебнем, дресвой, мощностью до 2 —3 м. Скальные породы, большей частью очень прочные, представлены интрузивными и кембрийскими отложениями. На небольшом отрезке берегов, напротив устья р. Бирюсы, у Бирюсинской заимки, склоны отно­ сительно пологие (8—10°), сложены сверху тонкозернистыми пе­ сками. Здесь при затоплении водоема наблюдались провалы, обусловленные заполнением карстовых пустот и смачиванием тонкозернистых песков снизу через эти пустоты. Наибольшее количество провалов было в 1969 г., когда подъем уровня в водо­ хранилище обеспечил затопление большого количества карстовых пустот и верх фильтрационного потока находился на контакте рыхлых и скальных пород.

Бюзинский участок имеет склоны залесенные, крутые, сло­ женные песчаниками и алевролитами вулканогенно-осадочной толщи нижнего-среднего девона (быскарская серия) и протерозой­ скими образованиями. Наблюдается падение пород на Ю-3, в от­ дельных местах породы крутопадающие (до 40—50°). С наполне­ нием водохранилища имеют место небольшие оползни в алевро­ литах и песчаниках близ р. Бюза. В связи с этим данный участок относится к оползневому. Развитие оползней проходило на первой стадии наполнения водохранилища (1967—1968 гг.) и обусловлено смачиванием сажистого графитистого материала пород (Горюнов, 1968).

Бахтинский участок представляет собой главным образом крутые террасовые залесенные склоны, сложенные прочными интрузивными и протерозойскими породами, подверженными раз­ мыву. Только у пос. Бахта склон относительно пологий (8—10°), сложенный сверху суглинками, где наблюдаются незначительные обрушения абразионно-обвального типа высотой до 0,5 м. Протя­ женность абразионно-обвальных берегов к концу наполнения водохранилища (1970 г.) достигла на участке 300 м, включая небольшие отрезки абразионных берегов.

Бирюсинский участок является одним из труднодоступных мест. Крутые скальные берега, иногда отвесные, сложенные нижнекембрийскими известняками. Известняки в большинстве случаев закарстованы. Характерно наличие карстовых пещер и других карстопроявлений,' которые при наполнении водохра­ нилища в большинстве случаев затопились. Массивные извест­ няки оказались весьма устойчивыми к размыву, здесь в течение

террасовые склоны, сложенные сверху супесчаным материалом; размыву не подвергаются. Крутые скальные берега, сложенные прочными изверженными породами, представленными вулкано­ генными образованиями основного состава, также устойчивы. Только ниже устья р. Шумихи наблюдаются весьма незначитель­

111

ные обрушения абразионно-обвального типа. Они имеют не­ большую протяженность и высоту.

Таким образом, на протяжении береговой полосы водохра­ нилища, имеющей длину около 1500 км, наблюдаются весьма раз­ нообразные инженерно-геологические условия. Это разнообразие проявляется в тектоническом и геоморфологическом строении, литологическом составе пород, гидрогеологических особенностях территории и особенно в инженерно-геологических свойствах двух групп отложений — рыхлых и скальных. Весьма существен­ ное значение при рассмотрении вопроса формирования берегов имеют не только свойства этих отложений, но и их взаимоположение в пространстве в сочетании с гидрогеологическим режимом водохранилища. Среди рыхлых осадков менее прочными и менее устойчивыми к размыву являются супеси и суглинки как аллю­ виального, так и делювиального генезиса. Макропористость, незначительная пластичность, способность этих грунтов к быстрому размоканию способствовали разрушению береговых склонов на значительном протяжении уже при наполнении водохранилища. Подобное разрушение проходило часто двумя этапами: сначала происходило замачивание грунтов и ослабление их связности при значительном подъеме уровня, а затем склон разрушался ветровыми волнами.

Высокая прочность скальных пород (500—1300 кг/см2) зна­ чительно уменьшается (зачастую в два раза) при водонасыщении, происходящем во время наполнения водоема. Сезонное промерза­ ние пород также способствует ослаблению их прочности. Однако в большинстве случаев высокая прочность скальных пород не говорит об устойчивости берегового массива в целом. Блоковое строение этих массивов, частичное заполнение межблоковых трещин льдом и пластичной глиной, фильтрация воды по трещи­ нам на многих береговых участках (Комский, Каскырский и др.) способствовали образованию крупных оползней-сдвигов в скаль­ ных породах.

Скальные породы, особенно выветрелые (аргиллиты, алевро­ литы, реже песчаники), подвержены ветро-волновому воздейст­ вию, чему часто способствует не только их структурное строе­ ние, но и расположение слоев по отношению к подходящим к береговому склону волнам (район устьев рек Аешка, Езагаш,

в рыхлых отложениях (район устьев рек Чаны, Ижуль, Сыда). Инженерно-геологические условия береговых склонов и их

особенности в сочетании с гидрологическим режимом вбдохранилища предопределили возникновение и других геодинамических процессов, разрушающих береговые склоны, — провалов на по­ логих склонах, крупных сколов в скальных породах, «оживление» осыпей и т. д.

112

РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА РАЗВИТИЕМ БЕРЕГОВ НА ОПОРНЫХ УЧАСТКАХ

Опорные участки наблюдений за переработкой берегов, закла­ дывались в основном на береговых склонах, сложенных рыхлыми отложениями, от г. Абакана до створа ГЭС (см. рис. 1). В некото­ рых случаях организация участков была обусловлена необходи­ мостью уточнения размеров переработки в районах имеющихся и вновь строящихся населенных пунктов. Основные участки наблюде­ ний располагаются у населенных пунктов Лебяжье, УстьСыда, Новоселово, Куртак, Даурское. Ряд опорных профилей заложен в приплотинном районе водохранилища, где берега сло­ жены скальными породами, перекрытыми маломощным аллювиаль­ но-делювиальным плащом. Склоны покрыты таежной древесной растительностью. В период 4-летнего заполнения водохранилища (1967—1970 гг.) в зону затопления постепенно попали все участки наблюдения за переработкой берегов: в 1967 г.— Даурское, Кур­ так, Новоселово, в 19.69 г.—Сыда и Лебяжье. Наиболее интенсив­ ное переформирование береговых склонов отмечалось в районах Куртака и Новоселово. Несколько меньшим было отступление берега на участке Даурское, а в районе Усть-Сыды обрушение берегов началось только в последний год наполнения водохра­ нилища.

Участок Куртак расположен на левом берегу Отраднинского плеса в 140 км выше плотины ГЭС. Береговой склон участка пред­ ставлен V, VI и VIII надпойменными террасами Енисея (рис. 33). В верхней части терраса сложена супесями мощностью до 40 м.

Рис. 33. Геоморфологическая схема участка Куртак.

Надпойменные террасы Енисея; I — VIII (высота 160 м); 2 — VI (высота 100 м); 3 — V (высота 80 м).

Ближе к поверхности склона в супесях преобладают фракции 0,05—0,01 мм, а на глубине 15,0—20,0 м, от поверхности — 0,1 — 0,05 мм. Бровка обрыва изрезанная, нависшая, с превышением над НПУ от 7 до 17 м. Береговой откос обнаженный, крутизной в 80—85°, неустойчивый (рис. 34).

Берег подвержен воздействию волн от ветров Ю-3, Ю и Ю-В направлений. Максимальная высота волны, достигающая 2,5— 3.0 м, возможна при ветрах Ю-3 и Ю-В направлений со скоростью 30 м/с. При скорости ветра до 10 м/с высота волн не превышает

1.0м.

Впервый год заполнения водохранилища коренные породы, находящиеся в нижней части берегового склона, в восточном рай­ оне участка оказались затопленными и урез воды подошел непо­ средственно к рыхлым покровным отложениям, подмачивание ко­ торых на контакте со скальными породами привело к интенсивным подвижкам в виде оползней и обвалов громадных масс грунта по многочисленным трещинам. Большие глубины в прибрежной зоне, достигающие 15—20 м, обусловили вынос обрушенного материала,

Рис. 34. Участок Куртак.

а — профиль 4; б — профиль 2; 1 — супеси; 2 — пески; 3 — галечники; 4 — кора вы­

114

особенно в первый год существования водохранилища. Так, за период с августа по сентябрь берег в восточной части отступил на 95 м при объеме обрушенного грунта до 4850 м8 на 1 ног. м.

В 1968 г. разрушение берегового склона на участке продолжа­ ло развиваться. Вследствие значительно меньшего подъема уровня водохранилища во второй год наполнения, по сравнению с первым, замачивание грунтов в приурезовой части было слабее, что огра­ ничивало появление трещин вверху и способствовало сохранению устойчивости склона. В результате общее обрушение берегов в 1968 г. было меньшим, чем в 1967 г.

Наибольшие обрушения на участке Куртак в 1968 г. произошли во второй половине июня, в период подъема уровня на 1,0 м, со­ провождавшегося продолжительными ветрами и интенсивным вол­ нением в прибрежной части участка.

Съемки береговой полосы, проведенные после характерных штормов во второй год заполнения, показали, что обрушение бере­ га происходит по участку неравномерно. Наибольшее разрушение, как и ранее, отмечалось в восточной части мысового участка. В сред­ ней и западной частях обрушение проявлялось слабее. Колебание отступания бровки берега в восточной части участка составляло ±25% от максимального. Неравномерность обрушений берега на таком сравнительно прямолинейном участке связана с неровностью кровли палеозоя, так как коренные породы на отдельных отрезках участка оставались выше уровня водохранилища.

Врезультате весенне-летнего подъема уровня в 1969 г. корен­ ные породы на большей части участка были затоплены, и в июле переработкой не были охвачены лишь места, где коренные породы еще возвышались над уровнем водохранилища.

Внавигационный период 1969 г. откосы были крайне неустой­ чивы, даже в штилевую погоду массы грунта в результате подмачивания сползали по плоскостям скольжения и обрушались непосред­ ственно в воду.

Береговой откос представлял крутую (70—80°) обнаженную осыпь (см. рис. 34). В верхней части обрыва выделялась вертикаль­ ная стенка высотой 3—3,5 м, часто отвесный уступ прослеживался

инад урезом воды. В нижней части надводного уступа прослежи­ вались волноприбойные ниши, достигавшие в диаметре 1,5 м и глубины до 1,0 м. Образование их вызвано неоднородностью соста­ ва грунтов абразионного уступа, которые под воздействием даже

незначительного ветрового волнения размывались избирательно в тех местах, где сцепление частиц грунта было наименьшим. Та­ кие ниши наблюдались и на других участках водохранилища, при самых различных высотах береговых склонов (от 1,5 до 30 м), сло­ женных рыхлыми отложениями. Следует отметить, что некоторые авторы считают, что ниши характерны только для суглинистых бе­ регов, высота которых не превышает 6—7 м (Финаров, Колбутов, 1969). Как видно из приведенных данных, появление ниш не зави­ сит от высоты берега.

Как и в прошлые годы, наиболее интенсивная переработка бе­ рега в 1969 г. происходила в восточной части участка, где к кон­ цу третьего года наполнения водохранилища правобережный мыс р. Чаны оказался полностью разрушенным.

В 1970 г. обрушения на участке продолжались. Возросла ин­ тенсивность этих процессов в центральной части участка, где в ре­ зультате предыдущего подъема уровней произошла подготовка бе­ регового склона к обрушению (рис. 35).

Общее максимальное отступание берега на участке за период 1967—1970 гг. составило 274 м. По годам оно распределялось сле­ дующим образом: в 1967—35%, в 1968 — 17, в 1969 — 36, в 1970— 12%. При этом подъем уровня составил в 1967 г.— 71%, в 1968 г.— 4, в 1969 г.— 19, в 1970 г.— 6%. Более значительная амплитуда подъема уровня в 1967 г. и несколько меньший объем переработки, по сравнению с последующими годами, связаны с тем, что в первый год заполнения затоплялись пойма и низкие террасы Енисея и только после этого урез воды подошел к крутому обнаженному бе­ реговому склону участка наблюдений.

Под воздействием гидродинамического режима водохранилища на участке Куртак развивался абразионно-оползневый тип берега. Постоянное воздействие на склон оказывают и эоловые процессы, но они являются очень незначительными по сравнению с абрази­ онно-оползневыми.

Рис. 35. График нарастания объемов обрушения (w) и отступ­ ления бровки абразионного уступа (Z) за период наполнения Красноярского водохранилища По участку Куртак.

Объем обрушения. 1 — восточная часть; 2 — центральная часть; 3 — за­

падная часть. Отступление бровки абразионного уступа; 4 — восточная часть; 5 — центральная часть; в — западная часть.

116