10884

ФПУ – 263,0 м, УМО – 236,0 м, глубина у плотины 124 м, средняя глубина 43 м, площадь зеркала 740 км2, полный объем 20,94 км3, полезный объем 10,73 км3. Оно ведет многолетнее регулирование стока, эксплуатируется в целях обеспечения электроэнергией потребителей юга Дальнего Востока, предотвращения наводнений в пойме р. Буреи и Среднего Амура [317; 730].

Рис. 14.46. План приплотинной части водохранилища Бурейской ГЭС:

показаны прогнозные величины переработки абразионных берегов в м, числитель – за 10 лет, знаменатель – на конечную стадию

На рис. 14.46 показан план приплотинной части Бурейского водохранилища по проекту 1979 г. Здесь имеются абразионные приглубые и отмелые, абразионно-эрозионные, устойчивые (нейтральные) берега. Прогноз берегопереформирования выполнялся в институте Ленгидропроект [387]. Прогнозные величины переработки абразионных берегов составляют за 10 лет 5 – 25 м, на конечную стадию 25 – 200 м. Достоверность прогноза можно было оценить на десятом году эксплуатации водохранилища, но это вряд ли сделано.

340

14.6. Развитие денудационных, оползневых и закарстованных берегов водохранилищ

После наполнения водохранилищ на их побережье возникает или усиливается ряд геодинамических процессов, к которым относятся денудация, оползни и карст. Таким берегам присущи свои особенности развития.

Денудационно-абразионным берега обычно представлены выветре-

лыми скальными или полускальными породами. В коренном склоне абразией вырабатывается обрыв. При наличии трещин волны расшатывают отдельности и выламывают их. Переформирование надводной части происходит путем осыпей щебенки и вывала глыб [673]. Подобные профили вырабатываются в берегах, сложенных переслаивающимися пермскими породами на Куйбышевском водохранилище (рис. 14.47), третичными опоками на Волгоградском водохранилище [286], песчаниками на Братском водохранилище (рис. 14.48) и др.

Когда абразия затухает или не развивается, а в разрушении береговых откосов участвует только денудация, денудационно-скальные берега водохранилищ остаются нейтральными.

Оползневые берега. Главной причиной оползней считается несоответствие между напряжениями и прочностью горных пород. Условиями образования оползней являются тектоническая раздробленность пород, напластование слоев, наличие трещин разрыва и трещин напластования, уменьшение прочности пород за счет выветривания, дополнительного обводнения, размокания, растворения, увеличение крутизны склонов. В берегах водохранилищ оползни провоцируются колебаниями уровня воды при напол- нении-сработке и абразионной подрезкой оснований [673].

По особенностям развития, генезису и приуроченности к определенным геоморфологическим элементам первичного рельефа выделяют, как основные, следующие виды оползней: оползни-блоки выдавливания на коренных склонах долин (рис. 14.49); структурные оползни-блоки (оползнисрывы) на коренных склонах; оползни-блоки соскальзывания уступов древних речных террас; оползни-обвалы на коренных склонах долин, приуроченные к зонам тектонических разломов (рис. 14.50); оползни-потоки на коренных склонах; оползни-оплывины (рис. 14.51); оползни-сдвиги на коренных склонах, сложенных скальными породами; оползни-сдвиги на уступах террас, сложенных рыхлыми породами; оползни-сплывы на

341

отмелях водохранилищ [673].

Встроении оползнево-абразионного берега обычно различаются: поверхность скольжения; подошва (базис) оползания; оползневой цирк, оползневое тело и оползневые накопления; отмель абразионная или аккумулятив-

ная [673].

По глубине залегания поверхности скольжения оползни ранжируются на поверхностные – не глубже 1 м, мелкие – до 5 м, глубокие – до 20 м, очень глубокие – глубже 20 м.

Внеслоистых массивах на склонах, сложенных однородной песчаной или глинистой породами, развиваются так называемые асеквентные оползни, когда поверхность скольжения имеет цилиндрическую форму.

На берегах равнинных водохранилищ оползневые процессы, в отличие от абразионных, не обнаруживают общей тенденции к затуханию.

На р. Волге крупные оползни приурочены к высоким склонам правобережья, сложенным верхнепермскими, верхнеюрскими и нижнемеловыми отложениями, менее крупные – к глинистым отложениям четвертичного возраста, наиболее распространены на берегах Горьковского, Чебоксарского, Куйбышевского, Саратовского, Волгоградского водохранилищ (табл. 14.14). Участки оползневых берегов имеются на водохранилищах Камы, Дона и других равнинных рек.

Т а б л и ц а 14.14

Характеристика оползневых склонов волжских водохранилищ [112]

Исторические хроники предоставляют возможность проследить, например, развитие оползневого Сурско-Волжского склона в г. Васильсурске с года образования города до наших дней [256; 310].

Город основан в 1523 г. на правобережье рек Суры и Волги в месте их слияния. Абсолютные отметки плато 165 – 170 м, строения располагались на пологом склоне, отметка уреза реки была 46,8 м. Берег сложен породами четвертичной, юрской и пермской систем. В 1556 г. «город ополз вместе с

342

Рис. 14.47. Вязовые горы на правом берегу р. Волги близ г. Казани, 1900 г. [621], образовавшие денудационно-абразионный участок берега Куйбышевского водохранилища

Рис. 14.48. Проявление денудационно-абразионного процесса в песчаниках на участке берега Братского водохранилища у горы

Монастырской

343

Рис. 14.49. След оползня выдавливания на правом берегу р. Волги выше г. Лыскова в пределах подпора Чебоксарским водохранилищем

Рис. 14.50. Село Синенькое на оползневых террасах правого берега Волгоградского водохранилища.

Рис. 14.51. Оползни-оплывины на правом берегу Куйбышевского водохранилища ниже г. Елабуги

344

церковью», большая часть домов в пределах склона была разрушена, приняли решение о переносе города на плато. В начале XVII в. берег р. Суры стал активно подмываться, ширина террасы у основания склона, где размещался торг, быстро уменьшилась и в 1624 г. ярмарка переместилась вверх по р. Волге к Макарьевскому монастырю. В конце XVIII в. размыв берега разрушил улицы и базарную площадь в нижней части города. В 1804 – 1806 гг. оползни привели к разрушению строений в средней и верхней частях склона. Затем размыв берега сменился аккумуляцией, стала наблюдаться стабилизация оползней, к 1828 г. у основания склона образовалась терраса, на которой разместилась базарная площадь. В 1830-х гг. берег р. Суры снова стал размываться. Городское начальство встревожилось: «В весеннее и осеннее время при разливе воды берег по течению Суры на протяжении 300 саженей обваливается с большою потерею земли. Можно предположить, что через 10 или менее лет может угрожать опасность не только торговым лавкам, но даже и домам обывателей». К 1874 г. р. Сура размыла террасу с базарной площадью и подошла к основанию склона. За 1876 – 1877 гг. она «ушла» от города и стала впадать в Волгу на 2 км выше по течению, Волга вплотную подошла к склону против центральной части города, склон стал подмываться волжской водой [256].

Рис. 14.52. Оползневый волжский склон г. Васильсурска. 1900-е гг. [521]

В XX в. (рис. 14.52) значительная активизация оползневого процесса отмечалась в 1913 – 1914 гг., 1946 – 1948 гг., 1979 – 1981 гг. В 1946 – 1948

гг. оползни охватили весь склон, перестала существовать нижняя улица. 18 декабря 1979 г. произошел крупный оползень течения, в апреле 1980 г. он достиг максимума: длина оползня составила 640 м, ширина 750 м, горизонтальное смещение до 6 – 8 м. В оползневой зоне оказались 250 жилых

345

домов и прочих строений. Скорость смещения была небольшой – от 0,05 до 0,30 м/сутки, что позволило своевременно эвакуировать жителей. Всего в этот год на волжском склоне в г. Васильсурске было разрушено 650 домов и вновь началась застройка плато. В 1981 г. было заполнено до ВПУ = 63,0 м Чебоксарское водохранилище. За 1981–1982 гг. интенсивность оползневого процесса резко снизилась, но смещения пород в эти годы завершили разрушение части города, расположенной на склоне. В створе школы на ул. Герцена измерялось расстояние от школьного здания до бровки берегового уступа: 1927 г. – 75 м; 1929 г. – 70 м; 1946 г.– 51,5 м; 1947 г.– 49,5 м; 1950 г. – 44,5 м; 1951 г. – 43,5 м; 1957 г. – 36 м; 1967 г. – 28 м; 1980 г.– 18 м; 1982 г. – 13 м.

При обследовании склона г. Васильсурска в 2007 г. отмечалось развитие оползней в его нижней части, смещение на 0,2 – 0,5 м старых оползневых цирков [310].

Более чем 400-летняя история развития оползневых процессов в г. Васильсурске свидетельствует о том, что подмыв основания склона был и остается одним из оползнеобразующих факторов. Исторический опыт показывает, что застройка оползневых склонов чревата трагическими последствиями. Это надо бы понимать жителям правобережных волжских городов, стремящимся со своими особняками ближе к воде, но рассудок этих людей не склонен к путешествиям по прошлому и будущему, а довольствуется только настоящим.

Для предгорных и горных местностей характерны оползни как в мягких покровах, так и в скальных береговых массивах водохранилищ.

На Братском водохранилище оползневые склоны в разных породах, занимают около 250 км берегов в пределах его основной части [673]. Существенное развитие получили оползни-сплывы, приуроченные к местам сведения лесных массивов.

При наполнении Усть-Илимского водохранилища в начале лета 1975 г. на ранее недеформированном склоне вблизи пос. Ершово образовался оползень протяженностью более 300 м со сдвигом грунта на высоту около 100 м. В дальнейшем из 80 описанных случаев образования оползней-сплы- вов по берегам водохранилища 62 пришлось на участки со сведенным лесом, а временные лесовозные дороги превратились в овраги [515].

На Красноярском водохранилище в период его наполнения наблюдалось много оползней скальных берегов. Самый крупный случился в урочище Чертова Речка при подъеме уровня воды на 70 м над поймой Енисея в

346

1969 г. Отрыв оползневой массы, представленной красноцветными песчаниками и алевролитами, прошел по мощным трещинам, секущим породы вкрест уреза воды, заполненным пластичной глиной и кальцитом. Длина оползня вдоль уреза получилась около 400 м, ширина до 300 м, площадь 80000 м2. Объем оползневой массы составил примерно 3 млн м3, при этом около 0,5 млн м3 пород вошло в воду. При сходе оползня возникла большая волна. Ширина водохранилища в этом месте была 3 км. На противоположном от оползня берегу располагался пологий (8 ) задернованный склон, глубоко уходящий под уровень воды. Высота наката образовавшейся от оползня волны на этот склон составила 25 м [676].

Устойчивость оползневых берегов. При том, что геологические про-

цессы являются нестационарными во времени и происходят в трехмерном пространстве, во многих случаях массивы горных пород могут условно рассматриваться как статические системы, особенно когда интересуются конечным результатом, а не самим процессом. Также допустимо предполагать, что траектории перемещения частей массива при развитии какого-либо процесса лежат в одной плоскости и рассматривать не объемные, а плоские условия. Так часто поступают, формулируя задачу устойчивости грунтового откоса на определенный момент времени в статической двумерной поста-

новке [276].

Устойчивость грунтового откоса проверяется по возможным поверхностям сдвига с нахождением наиболее опасной призмы обрушения, характеризуемой минимальным коэффициентом устойчивости [610; 615]. Существует целый набор гипотез для однозначного определения коэффициента устойчивости [71; 276]. В нашей практике использовались две программы для расчетов устойчивости откосов: программа «Slope» (разработка ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева), позволяющая определить коэффициент устойчивости в двумерных условиях откоса любой конфигурации, сложенного многообразием грунтов при круглоцилиндрической форме поверхности обрушения с учетом фильтрационных и сейсмических воздействий [71], и общераспространенная программа «Plaxis», предназначенная для конечно-элементного расчета деформаций и устойчивости грунтовых геотехнических сооружений и естественных откосов, с помощью которой можно анализировать воздействие изменений порового давления и параметров грунтового (фильтрационного) потока на деформацию и устойчивость откоса.

Проводилась серия постворовых расчетов устойчивости правобере-

347

жья р. Волги в пределах Чебоксарского водохранилища на случай подъема его уровня от ВПУ = 63,0 до НПУ = 68,0 м БС [187; 308; 579] по следующей методике: рассматривался створ с существующим профилем берега, измеренным в натуре на 2011 г., инженерно-геологические условия принимались по материалам изысканий ФГУГП «Волгагеология»; по программе «Берега» [584;] решалась задача об абразионном переформировании берега в створе на срок 10 и 50 лет: а) при существующем ВПУ = 63,0 м, б) при проектном НПУ = 68,0 м; затем решалась задача о статической устойчивости берега по программе Plaxis: а) для существующего профиля берега на 2011 г., б) для прогнозных профилей берега; устанавливалась также ширина захвата возможным оползнем прибровочной части плато при нарушении состояния равновесия склона в случае изменения характеристик пород при полном влагонасыщении. Некоторые данные прогноза (по створам в населенных пунктах) помещены в табл. 14.15.

Таблица 14.15

Расчетные показатели устойчивости правого берега Чебоксарского водохранилища по створам в населенных пунктах [308]

* от бровки склона в состоянии полного влагонасыщения; **(+) – берег устойчив, Куст. >1,25; (+−) – берег в состоянии предельного равновесия, Куст.= 1 – 1,25; ( –) – берег неустойчив, Куст.< 1.

348

Рис. 14.53. Карстовый провал – озеро Морской глаз глубиной 35,5 м на левобережье р. Волги в Республике Марий -Эл

Рис. 14.54. Схема загрязнения водами водохранилища трещиннокарстового водоносного горизонта через карстовую воронку:

1 – растительный слой; 2 – супесь; 3 – песок; 4 – песок с галькой,водоносный; 5 – известняк [306]

Рис. 14.55. Карстовый провал, уходящий в дно подпертого озера – водохранилища Вадское в Нижегородской области

349