книги из ГПНТБ / Формирование берегов Красноярского водохранилища

Исследованиями на хгуиоышевском водохранилище установ­ лено, что минимум прозрачности воды приходится обычно на максимальные уровни воды, которые наблюдаются во время интен­

симальному уровню соответствует прозрачность в 3—4 м (рис. 28). При сравнении графиков колебания приточности в водохранили­ ще с изменением прозрачности воды в весенне-летний период нетрудно заметить, что при наличии в реке двух пиков паводка, на приплотинном участке водохранилища со сдвигом во време­ ни наблюдается столько же минимумов прозрачности. По имею­

них стадиях заполнения. Время добегания от выклинивания под­ пора до плотины пика первого паводка во все годы меньше, чем

и в определенной степени ослаблением течения в результате уве­ личения объема воды в водохранилище (табл. 32).

Во время прохождения весеннего паводка одновременно с умень­ шением прозрачности воды резко изменяется ее цвет. Изменение цвета воды в результате насыщения водной массы наносами обще­ известно и используется для визуальной оценки распространения

74

Рис. 28. Совмещенный ход уровня и прозрачности воды в Красно­ ярском водохранилище на приплотинном участке.

1 — уровень воды'в 1968 г.; 2 — то же, в 1969 г.; 3 — то же, в 1970 г.; 4 — прозрачность воды в 1968 г.; 5 — то же, в 1969 г.; 6 —то же, в 1970 г.

зон мутности на водоемах, а также для определения водных масс разного происхождения (Фортунатов, 1959; Широков, 1962; Караушев, 1964; Буторин, 1969; Галкин, Сокольников, Шимараев, 1970; и др.). В начальный период наполнения при отсут­ ствии широких исследований, организация которых связана с определенными трудностями, неизбежно возникающими при изучении вновь создаваемого водоема, цвет воды наряду с вели­ чиной прозрачности может играть важную роль при оценке скоростей перемещения и времени нахождения вод весеннего половодья в различных районах водохранилища, а также при опре­ делении степени их насыщения взвешенными наносами. Как по­ казывают материалы наблюдений, цвет воды в момент прохожде­ ния весеннего паводка резко изменяется и по шкале ФореляУле составляет чаще всего XIX —XXI в. В остальное время цветность уменьшается до X —XVI (табл. 33).

75

Т а б л и ц а 31

Поступление наибольшей приточности и наступление наименьшей проз­ рачности воды на приплотннном участке Красноярского водохранилища

6/VIII

Следует отметить, что перемещение максимума цветности по длине водохранилища от верховья к плотине отмечалось и на Брат­ ском водохранилище, на котором время добегания для периода наполнения составляло в среднем 80—90 сут (Качурин, 1971). Хотя автор и не останавливается на причинах этого явления, на наш взгляд, оно также связано с прохождением по водохранили­ щу мутных вод весеннего паводка, причем меньшая скорость перемещения, чем на Красноярском водохранилище, обусловле­ на более слабым течением, скорость которого не превышает обыч­ но 2—5 см/с (Кулиш, 1972).

Повышенная мутность воды у плотины сохраняется около

76

Т а б л и ц а 33

Прозрачность и цвет воды в Красноярском водохранилище в 1969 г.

заполнения, большему объему весеннего паводка соответствует более низкая прозрачность воды на приплотинном участке водо­ хранилища (табл. 34). Поступление воды в водохранилище во время весеннего паводка в 1969 г. было вдвое больше, чем в пре­ дыдущем году, и к плотине подошла более мутная вода. Проз­

Наименьшая прозрачность на приплотинном участке Красноярского водо­ хранилища во время прохождения весеннего паводка

77

При близких по объему весенних паводках в 1969 и 1970 гг, (см. рис. 21) прозрачность воды в последний год заполнения на приплотинном участке была больше, чем в 1969 г. и равнялась 1,9—2,3 м, сохраняясь в этих пределах, как и в предыдущем году, около двух месяцев. Более высокую прозрачность в 1970 г. мож­ но объяснить увеличением объема на 13,9 км.3 и протяженности водохранилища на 52 км в 1970 г. к началу весеннего напол­ нения, по сравнению с 1969 г.

Распределение взвешенных наносов после весеннего половодья

После прохождения весеннего паводка насыщение водной мас­ сы водохранилища наносами уменьшается и прозрачность резко возрастает. Осветление воды начинается с верховья и последо­ вательно охватывает нижележащие участки но мере того, как весенняя паводковая вода перемещается к плотине. В верхней половине водохранилища прозрачность в июле на отдельных участках увеличивается до 4—5 м, а затем уменьшается на 1,5— 2 м в конце июля — начале августа. Такое понижение совпадает с моментом наибольшего прогрева поверхностных слоев. Интен­ сивное развитие водорослей в этот период может существенно сказываться на уменьшении прозрачности.

В нижней части водохранилища наибольший прогрев поверх­ ностных слоев совпадает с окончанием поступления сюда весен­ них паводковых вод с большим содержанием взвешенных нано­ сов, и заметного уменьшения прозрачности воды от развития во­ дорослей здесь обычно не наблюдается. Исключение составляет второй год заполнения, когда из-за малого объема весеннего половодья поступление паводковых вод к плотине прекратилось во второй половине июля, и прозрачность воды повысилась здесь до 3,8—4,2 м, после чего уменьшилась на 1,1—1,3 м в первых числах августа. В конце августа и последующие осенние месяцы прозрачность воды по всему водохранилищу возрастает и не­ сколько выравнивается, колеблясь чаще всего от 3,0 до 4,5 м. Строгой закономерности в распределении прозрачности по длине водохранилища с этого момента до самого ледостава нет, хотя в отдельные периоды общее осветление водной массы при движении к плотине сохраняется.

Увеличение прозрачности воды на водохранилище после про­ хождения весеннего паводка связано с уменьшением твердого стока Енисея. Большинство поступающих в этот период нано­ сов (50—70%) выпадает на участке переменного подпора за счет резкого ослабления течения. Ниже участка переменного подпора на всем протяжении до плотины количество наносов изменяется не так значительно и распределение их во все годы заполнения аналогично, хотя содержание их в водной массе водохранилища на более поздних стадиях заполнения становится меньше, что

78

связано с увеличением его объема и уменьшением проточности. Как показывает съемка мутности в конце июля 1968 г., насы­ щение наносами во второй год наполнения после прохождения весеннего паводка было меньше, чем в этот период прошлого года. Содержание наносов в 1968 г. на большом протяжении во­ дохранилища не превышало 10—15 г/м3, а на отдельных участ­ ках водохранилища было еще меньшим (рис. 29), что связано с увеличением объема водохранилища и уменьшением проточио-

сти, которая в 1968 г. была в три раза меньше, чем в 1967 г.

Как уже отмечалось, наибольшее количество взвешенных на­ носов в воде водохранилища наблюдалось в первый год заполне­ ния, когда величина их после прохождения весеннего паводка составляла не менее 23—25 г/м3. В 1970 г. мутность воды в во­ дохранилище на большинстве участков не превышала 2—6 г/м3,

79

такие явления были развиты широко. Характерным участком, где прозрачность воды резко уменьшается во время сильных штормов, является район у нос. Куртак. Берег здесь сложен супесями й суглинками и очень интенсивно разрушается. За пер­ вые четыре года существования водохранилища линейное отсту­ пание берега на этом участке составило 274 м. Интересно, что при длительных штормах зона мутности не ограничивается приб­ режной полосой, а захватывает всю ширину водохранилища. Насыщение наносами в такие моменты может быть большим, чем в период прохождения весеннего паводка.

Поступление наносов от размыва берегов по прогнозу на 10-летнюю стадию эксплуатации Красноярского водохранилища составит около 40% в общем балансе наносов, а с постройкой Са­ янского водохранилища эта доля еще более возрастает (Широков, 1969). Поэтому процессы взмучивания и распространения про­ дуктов разрушения по акватории требуют в дальнейшем деталь­ ного изучения. Имеющиеся материалы наблюдений показывают, что в осенний период прозрачность воды на водохранилище в раз­ ных районах сильно различается и может изменяться от 1,5—2,0 до 4,0—5,0 м. В конце навигационного периода, благодаря уси­ лению волновой деятельности и интенсивному размыву берегов, прозрачность воды обычно снижается и бывает меньше, чем в начале осепи.

80

вы в о д ы

1.Скоростной режим водохранилища в период наполнения определяется характером регулирования его объема и изменением морфометрических показателей в результате подъема уровня. Большая проточность водохранилища при неполном заполнении обусловливает наличие постоянного стокового течения по всей его акватории. Наибольшие скорости течения отмечаются в на­ чальной стадии заполнения, когда на большинстве участков во­ дохранилища течение прослеживается по всему поперечному сече­ нию. В первый год заполнения при объеме водохранилища более 40% от проектного, наибольшая скорость течения достигала 0,2—0,26 м/с, что было связано с большой проточностью водо­ хранилища в 1967 г., когда водная масса в нем в течение года обменялась более 7 раз. С повышением уровня и увеличением объема водохранилища происходит ослабление течения, что прояв­ ляется как в уменьшении его скорости, так и в уменьшении тол­ щины слоя с устойчивым направлением к плотине. В летне-осен­ ний период третьего года заполнения, когда объем водохранили­ ща возрос до 80% от проектного, на значительном протяжении водохранилища, включая Щетинкинский, Отраднинский, Новоселовский озеровидные плесы, стоковым течением были охвачены только отдельные слои, чаще придонные. Наибольшая скорость течения в этот период не превышала 0,06—0,10 м/с.

2.В период наполнения по мере повышения уровня и увели­ чения глубин одновременно с ослаблением стокового течения те­ ряется его устойчивость и все большее значение приобретают ветровые течения. Для условий Красноярского водохранилища проявление ветрового течения начинает сказываться при ослаб­ лении скорости потока до 0,2 м/с при глубине более 20—30 м. При дальнейшем ослаблении стокового течения и увеличении глубины ветровые течения в летне-осенний период могут преоб­ ладать, и тогда суммарное течение носит смешанный характер. Благодаря увеличению подвижности верхнего слоя по мере уве­ личения глубины, стоковое течение в чистом виде на поздних стадиях заполнения наблюдается чаще всего в придонных и сред­ них слоях.

3.Режим скоростей течения на водохранилище носит сезон­ ный характер. В весенний период скорость увеличивается, поэто­ му в момент интенсивного весеннего подъема уровня на более поздней стадии заполнения скорость течения на ряде участков водохранилища может быть большей, чем она наблюдалась здесь

впредыдущем году в летне-осенний период при более низком по­ ложении уровня, но при меньшей приточности.

4.По степени проявления стокового течения на водохранили­ ще четко выделяются три района: верхний — участок перемен­ ного подпора, средний — озеровидные плесы водохранилища и

иижиий — л|>иплотишшй район. Участок переменного подпора является переходным от реки к водохранилищу. Он характерен большими уклонами водной поверхности и высокими скоростями течения. Па атом участке происходит их уменьшение по срав­ нению с бытовыми в 5—10 раз и более. Практически здесь наблю­ дается лишь стоковое течение. При ослаблении скорости потока до 0,2 м/с и при соответствующих ветровых условиях течение может носить смешанный характер. Протяженность участка, на котором происходит гашение скоростей течения от бытовых до 0,2 м/с, находится в тесной зависимости от приточности в водохранилище

лища определяется морфометрическими особенностями этого райо­ на, и она на протяжении 70 км от плотины, из-за малой ширины водохранилища, постоянно выше, чем в вышерасположенных озеровидных плесах. Увеличение сбросов воды через ГЭС ведет к усилению течения па всем протяжении приплотинпого района. Стоковое течение здесь преобладает, режим его в период напол­ нения, благодаря влиянию сбросовых расходов в условиях непре­ рывно изменяющегося объема, отличается большой сложностью.

В средней части водохранилища водная поверхность не имеет больших уклонов и влияние приточности и сбросов здесь наимень­ шее. Скорость течения по длине этого участка изменяется мало, величина ее для периода наполнения в условиях резкого умень­ шения общей проточности водохранилища в значительной степе­ ни определяется коэффициентом водообмена. Наибольшие скоро­ сти течения в средней части водохранилища уменьшились от 0,25—0,26 м/с в 1967 г. при коэффициенте водообмена 1,4—1,5 до 0,05—0,06 м/с в 1969—1970 гг. при коэффициенте водообмена 0,1—0,15. Протяженность средней части водохранилища с малоизменяющимися по длине скоростями течения в период наполне­ ния увеличивается одновременно с перемещением вверх по реке участка переменного подпора.

5.Распределение скоростей течения по ширипе водохранили­

ща на разных стадиях заполнения определяется морфометрией и особенностями затапливаемого рельефа. Для начальной стадии наполнения водохранилища в условиях небольших глубин влия­ ние затопленной поймы проявляется наиболее сильно, что хорошо прослеживается на участке переменного подпора. Основной тран­ зитный поток сосредоточен здесь преимущественно в русле и протоках. На затопленной пойме в местах скопления раститель­ ности наблюдаются застойные зоны, где течение слабое или не прослеживается совсем. Такое распределение скоростей те­ чения характерно для самого начального периода подтопления. При дальнейшем подъеме уровня и увеличении глубины над

82

затопленной поймой скорости течения по ширине водохранилища выравниваются.

При подъеме уровня и увеличении глубин в местах меаидрирования русла характерным становится перераспределение осыовных потоков по ширине водохранилища. На пойменных участках без затопленной растительности выход основного транзитного потока на затопленную пойму наблюдается при глубине б—10 м. В местах с затопленной растительностью достаточной глубиной для выхода потока на пойму будет 15—20 м. После увеличения глубины в таких местах еще на 10—20 м может наблюдаться полное перераспределение транзитного потока по ширине водо­ хранилища. При дальнейшем подъеме уровня местоположение основного потока изменяется незначительно. Такое положение сохраняется при глубине более 30 — 35 м. При этом в условиях достаточных глубин характерным для водохранилища становит­ ся появление обратных течений в прибрежной зоне, которые на отдельных участках проявляются постоянно. Приурочены они обычно к районам с резким изменением морфометрических пока­ зателей водохранилища. При ветрах, совпадающих с направле­ нием основного течения, такие потоки усиливаются.

6. На водохранилище в июле — августе преобладают ветры С или С-В четвертей, в сентябре чаще всего преобладают ветры Ю-3 четверти. Повторяемость ветров до 5 м/с в эти месяцы состав­ ляет 80—90%. Повторяемость ветров более 10 м/с менее 1%. В соответствии с ветровым режимом, преобладающим в июле — августе, является волнение до 0,45 м.

На развитие ветрового волнения в период наполнения водо­ хранилища большое влияние оказывает увеличение глубины по профилям разгона. Наиболее значительное увеличение высот волн в результате этого происходит в начальный период наполнения, когда глубины на водоеме еще небольшие.

Наиболее сильное волнение наблюдается при ветрах вдоль водохранилища. Максимальная высота волны, зафиксированная инструментальными наблюдениями в районе стационара Ново­ селове, равнялась 1,7 м. Она была вызвана скоростью ветра 15 м/с. Учитывая, что максимальные скорости ветра в районе водохранилища, по данным гидрометслужбы, превышали 20 м/с, максимальные высоты волн для отдельных участков водохрани­ лища могли достигать 3 м в период его наполнения. Визуальные наблюдения 3 октября 1970 г. в открытой части Отраднинского озеровидного плеса подтверждают это положение.

7. В первый год заполнения характерно высокое насыщение водной массы взвешенными наносами в течение всего весенне­ летнего периода. Прозрачность воды в 1967 г. в редких случаях превышала 2—2,5 м, а насыщение наносами в августе после про­ хождения весеннего паводка составляло 23—27 г/м3 в нижней половине водохранилища и увеличивалось до 50—55 г/м® на участке переменного подпора. Благодаря тому, что наполнение