Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Формирование, механизм и пространственный прогноз развития экзогенных процессов под влиянием горных водохранилищ

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Формирование, механизм и пространственный прогноз развития экзогенных процессов под влиянием горных водохранилищ"

- о * аГ','"

Министерство геологди СССР Производственное объединение "Узбокглдрогеологкя" Институт гидрогеологии и яляенсрноЗ геологии юл. О.К.Ланге

На правах рукописи

ХАНХОДШВ АНВАР МУдАФфАРОВИЧ

УДК 624.131.543(575.11)

ФОНДИРОВАНИЕ, МЕХАНИЗМ И ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГОРНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ (НА ПРИМЕРЕ ЧАРВАКСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩ)

Специальность 04.00.07 - иизенерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-мкнералогических наук

Ташкент - 1990 г.

Работа выполнена в Производственном объединении "Узбек-гидрогеология" Мкнгео СССР

Научный руководитель: кандидат геолого-шшералогических наук, старший научный сотрудник Ю1Я30В P.A.

Официальные оппоненты: доктор геолого-шшералогических

наук, профессор КАСЫМОВ С.М.

кандидат гесшого-шнераиогических. наук КРУКОВСКИй ГЛ.

Ведущее предприятие: Проектный институт "Узгипроводхоэ"

ММ и ВХ УзССР.

Защита состоится " " ДлЖлЯ 1990 г. в Ь ч.

да заседании специализированного совета Д 071.01.01 при института ГИДРОШГЕО ПО "Узбекгидрогеологая" по адресу: 700041, г.Ташкент» ул, Морозова, 64.

С диссертацией могшо ознакомиться в библиотеке института ГВДРОИНГЕО.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах о подписью, заверенной печатью, просш направлять по указанному адресу Ученому Секретарю совета.

Автореферат разослан " , А^ И Qujjb^уЛ-Д I9S0 г.

Ученый секретарь специализированного совета

А

Р.А.ЯКУБОВА

гдг.гшагг. з

-лш [

.:;.„.-!• ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАГОШ

.^'ТрДр.г'; 'I " Актуальность теш. В "Основных направлениях экономического '•г - к социального развития СССР на I98G-I990 гг. л до 2000 года"

указывается на необходимость повышения эффективности мер по охране природы, обеспечения рационального использования земель, их защиты от опасных геологических процессов.

Создание горных водохранилищ в условиях Средней Азии повлекло резкую активизацию экзогенных процессов, ухудшение гидрогеологической и ишенерно-геологической обстановки прилегающих к ним горных склонов. В то не время наличие водоёма, климатические и природные условия создают благоприятные условия для освоения их территорий под зоны отдыха к курортные комплексы.

Цель работы - выявление особенностей формирования, механизма- и прогноз развития ЭГП под влиянием горных водохранилищ.

Основные задачи:

1. Исследовать последовательность формирования экзогенных процессов при наполнении и сработке уровня воды в горных водохранилищах за 20-летний период.

2. Установить механизм переработки берегов Чарвакского водохранилища и провести сравнительный анализ проектных прогнозных данных с фактическими за период 1970-1990 гг.

3. Выявить характер влияния водохранилища на механизм развития крупных оползней.

4. Дать пространственный прогноз развития экзогенных процессов на территории Чарвакской зоны отдыха.

Научная новизна работы заключается в следующем:

I; Раскрыта последовательность формированиями в пространстве и во времени. Выделены четыре периода их развития: I - интенсивная переработка берегов водохранилища на низких уровнях; II - эксплуатация водохранилища на средних уровнях - переработка берегов в совокупности с суффозионными процессами. Эти два периода характеризуют переформирование подводной части береговых склонов; III - длительная эксплуатация водохранилища на БПГ с величиной сработки 20-76 м: переработка подводной части берегов, подпор подземных вод, заиление затопленных каньонов, активизация оползневых и эрозионных процессов; 1У- продолжение эрозионных процессов (заиление затопленных каньонов, суффозия,

оползни); переработка несет подчиненный характер. Установлено, что прогнозные границы переработки берегов по сравнению с фактическими на первые десять дет эксплуатации водохранилища завышены в 2-19 раз, а на конечный срок от 4 до 13 раз.

2. Активизация крупных оползней на берегах горшее водохранилищ происходит в пределах старых оползневых цирков. Основные изменения гидрогеологических и иняенерно-геологических условий происходят через 10-12 лет с начала эксплуатации водохранилищ. Интенсивное развитие оползней связано с глубокой (70-76 м) сработ-кой уровня со скоростью 0.6-1.6 м/сут и формированием градиента подземных вод 0.18-0.2. Разгрузка оползневых масс происходит последовательно снизу вверх без одновременного разового смещения.

Практическая значимость работы.

В результате проведенных исследований определены границы, в пределах которых под воздействием техногенных факторов возможна активизация ЭГП.

Выявленные закономерности развития Э1И на «слонах с различными условиями устойчивости могут быть использованы для обоснования рационального размещения сооружения и разработки схем защиты от опасных геологических процессов.

Апробация работы. Основные полоаения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинаре "Влияние горных водохранилищ на геологическую среда'' (Ташкент, 1934 г.), на научно-техническом семинаре "Мониторинг экзогенных геологических процессов" (Ташкент, ISS6 г.), семинаре "Вопросы стационарного и эпизодического изучения ЭШ в подразделениях ПО "Узбекгвдрогеоло..ля" (Газалкент, 1988 г.), заседании по проблеме'"Опыт разработки и осуществления схем инженерной защиты от опасных геологических процессов в предгорных районах Казахстана и Киргизии" (Алма-Ата, IS89 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Содержит \Vvi страниц машинописного текста, 17 рисунков, 9 таблиц и список литературы из 114 наименований.

Автор за постоянное внимание и методическую помощь выражает глуСокув благодарность научному руководителю к.г.-м.н. P.A.

Нкязову, а также кандидатам г.-м.н. З.Х.Халматову, В.Н.Пономареву, М.М.Мирасланову, В.Д.Минчешсо, Ш.Х.Абдуллаеву за советы и рекомендации в процессе подготовки диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОШ

В первой главе приводятся обзор и состояние изученности экзогенных процессов на горных водохранилищах Узбекистана, их типы и особенности эксплуатации.

В настоящее время в Узбекистане действуют, строятся и проектируются 55 водохранилищ различных типов. Шесть из них горше емкостью от 200 млн до 2 млрд.м3 с величиной сработки уровней от 40 до 136 м. Кроме того, в наиболее селеопасных горных районах для принятия и трансформации селевых паводков построено 17 селе-водохранилищ емкостью от 6 до 40 млн.м3 с ежегодной сработкой уровня 15-25 м.

В качестве природного аналога горным водохранилищам Узбекистана принято Чарвакское объемом 2 млрд.м3, величиной ежегодной сработки до 76 м. Площадь зеркала при НПГ - 40 км2, длина береговой линии 80 км. Максимальная глубина - 161 м. Водохранилище построено в Бричмуллинской впадине на месте слияния рек Пскем и Чаткал.

■ Планомерно« изучение развития экзогенных процессов в долине р.Чпрчик начато с 1958 г. Приташкентской гидрогеологической экспедицией и Лабораторией инженерной геодинамики института ШДР0-ИНГЕО ПО "Узбекгидрогеология". За этот период выполнена пняепер-но-геологическая съемка Чаткало-Курашинской зоны в масштабе 1:100000 и 1:50000 (I958-I97I гг.), специализированные крупномасштабные (1:10000) инженерно-геологические исследования Чар-вакской зоны (1972-1980 гг.). Изучение переработки берегов Чар-вакского водохранилища и связанных с ними ЭШ, начато в 1970 г., когда была организована сеть инженерно-геологических наблюдений за переработкой берегов водохранилища, состоящих из 35 региональных шяенерно-геологических створов. В 1974 г. для более детального изучения развития экзогенных процессов организовано три опорных участка - Юсупхана на южном, Ялаулы - восточном и Мингчукур - на северном берегся,

С 1980 г. на участке Мингчукур начаты работы по изучению гидрогеологических и иняенерно-геологических условий. Пробурены 17 гидрогеологических скванин глубиной до 160 м. Фильтры уста-

новлены на кацдый водоносный горизонт.

По керну изучены физико-механические и водно-физические свойства горных пород. На различных участках оползня кустовым способом в скважинах установлены княенерно-геологические приборы по изучению изменения порового давления, глубинных оползневых перемещений (троссовыс реперы, сквазашы для шаблонометрических измерений). На поверхности оползня установлены деформографы с авт_-ыатической дискретной записью режима движения оползня.

Во второй главе рассматриваются формирование и закономерности распространения экзогенных процессов.

В геологическом строении Бричмуллкнской впадины участвуют палеозойские, мезозойско-кайнозойские и четвертичные отлокения. Палеозой представлен темно-серыми слоистыми известняками ),

тонкослоистыми доломитами, дацитовыми и фельзитовыми порфирами в переслаивании с туфобрекчиями ( Р ). Эти породы в основном слагают горное обрамление впадины. На берегах водохранилища карбонатные отлояения развиты в пределах Чарвакского ущелья и устьев рек Некем, Коксу, Чаткал. Образования мела состоят из толщи континентальных осадков (песчаники, гравелиты, глины, алевр титы), развитых у сел. Аурашат и Бричмулла.

Кайнозойские отдоаения - это нерасчлененные олигоцен-миоце-новые глины, алевролиты, песчаники, гравелиты и конгломераты,, выполняющие Бричмуллинскую котловину. На берегах водохранилища они обнажаются в устьях рек и боковых притоков, бортах долин крупных саев.

Отлоаения четвертичной системы состоят из аллювиальных, ал-лювиально-пролшиадьных, пролювиальных, делювиальных, колюви -■ альных и оползневых пород. В возрастном отношении Ю. А. Скворцовым и Г.Ф.Тетгахиным выделены четыре комплекса - нижнечетвертичный (Ох Э средаечетвертичный <0ц , tS з ^' верхнечетвер-

тичный ( р 1Т| ) и современный ( О Э (1 ^ * Наибольшие мощности конгломератов (от 60 до 250 м) и лессовых пород (от 50 до 100 м) приходятся к ниэше- к среднечетвертичному комплексам осадкона-копления. Верхнечетвертичные лессовые порода достигают мощности 30 и, а подстилалцие конгломераты и валунно-галечники - 10-25 м. .Современный комплекс осадков состоит из маломощных (3-10 м) лессовых пород и валунно-галечников (от 5 до 40 м).

Делювиальные образования слагают крутые борга речных долин,

саев к сухидолов, выработашшх на отложениях до- и среднечетвер-тичного возраста. Мощность пород изме.. .ется от 2 до 25 м. Содержит значительное количество щебня и дресвы.

Пролювиальные отложения слагают конусы выноса наложенные на современные террасы. Состоят из суглинисто-супесчаных (мощность 10-25 м) и круинообломочных пород (5-80 м).

Оползневые образования состоят из смеси лессовых пород с обломками четвертичных конгломератов и песчано-глшистых отложений олигоцек-миоцена. Мощность 30-70 м. Распространены на теневых бортах крупных саев и речных долин.

Колювий развит на местах обнажений четвертичных конгломератов и дочетвертичных пород.

В тектоническом плане впадина представляет грабен-синклиналь, ограниченную с севера Корзантаускш, востока - Бричмуллин-ским, • юга - Чимганскнм надвигами, где кристаллические породы надвинуты на отложения мезозоя-кайнозоя во флексурные складки, сопряженные с разрывными нарушениями второго и третьего порядка.

В пределах данного района распространены: в палеозойском обрамлении - тектонико-денудационный, в межгорной впадине - аккумулятивно-денудационный и аккумулятивно-эрозионный генетические типы рельефа. С точки зрения развития экзогенных процессов наибольший интерес представляют последние 2 типа рельефа. Аккумулятивно-денудационный представлен (сверху вниз) Нанайской, Угам-ской, Сддаакской и Кызылсуйской террасами. К аккумулятивно-эрозионному типу рельефа относятся Хумсанская и Ходаикентская террасы. Среди указанных террас наиболее распространены последние три. Уступы Кызылсуйской к Хумсанской террас слагают крутые берега водохранилища при НПГ, Ходаикентская полностью затапливается.

По условиям циркуляции, л1" 'ологогенетическому составу водо-вмещагацпх пород, их возрасту на территории выделяются 2 водоносных комплекса:

1) комплекс современных, верхне- и нкжнечетвертичных аллювиальных, аллюзиально-пролювиальных отложений;

2) воды спорадического распространения олигоцен-киоценовых отложений.

Подземные воды первого комплекса прослеживаются по родникам, выклинивающимся с расходами от 0.01 до 1.2 л/с на уступах Tejjpac

гвдфокарбонатно-каяьциевые с плотным остатком 0.2-0.2 г/л. Из-за неввдераанности по площади пород олигоцен-шоцена в них развиты подземные вода спорадического распространения. Расхода родников не превышают 0.2 л/с, вода по составу пщрокарбснатно-сульфгг-ные, натриево-кальциевые с плотным остатком 0.2-0.4 г/л. Это комплекс имеет вакное значение в развитии экзогенных процессов (оврааная эрозия, оползни-течения и скольиения).

Климат территории исследований умеренно-континентальный с неравномерным выпадением осадков в году. Средне многолетняя температура воздуха 10-12°С; летом 25-39.5°С, зимой 6.9-23.9°С. Среднегодовое количество осадков изменяется от 700 до 1100 ш. .Распределение осадков по сезонам - весной 40-55$, летом 3%, осенью 30/35$, зимой 25-30$. Максимум осадкой может превышать среднегодовую норму более чем в 2 раза (1369 г.), вызывая активизацию развития зкзогешшх процессов.

Территория исследований в зоне Чарвакского водохрашывда составляет 150 км2, из них ВО км2 поражены оползневыми (386 участков) и эрозионными процессами (1638 участков). Большая феодальная изманчавойтъ геолох'кческого разреза, частое переслаиваш: ? десчаискглишхстых парод, перекрытых четвертичными конгломерата-ш с лессмш четком, их неравномерное обводнение, климат и наличка Есдкфслплгща определяют благоприятные условия дая развития оползневых и эрозионных грсцессов.

Оползни в песчано-глшшстых породах оллгоцен-миоцена развиты по Уганскаиу сбросу на левобереяье р.Уггм, во фронтальной части Бричмуллннокого надвига (Бешкайрагач), участке сочленения Чшгалского надвига с Арашанскш разломом (Ыазарсайский), участке Щунгав, левобережье Ишаккупрюкская в зоне Кенкольского разлома. Объемы оползней десятки цдц.м3.

Оползни-потоки образуются на крутых делювиальных склонах, бортах саев и характеризуются небольшими объемами (до 250 тыс. и3), перемещением оползших масс, от 0.4 до 1.2 км и широким развитием в настоящее время овражной эрозии (Сидаокский, Албасти-сайский, оползни Кишаксая, Кулабсая, Чимгансая и Сулисая). '

Места развития всех современных оползневых и эрозионных процессов приурочены к границам старых оползневых цирков. При этом наиболее широко распространены (более 200 участков) крупные оползни типа скольжения (40-60 млн.м3) и течения (100-250 тыс.и3 ) на северном побережье. На восточном крупные оползня

развиты в основном по левому борту долины р. Некем мевду Мазарса-ем и Бешкайрагачсаем. На остальной территории (от Бешкайрагачсая до с.Бричмулла) развиты оползни-течения меньших объемов. Всего на этой территории отмечено 38 оползневых участков.

Оврашач эрозия развита па берегах водохранилища в виде рытвин и промоин в ташкентском и голодностепском комплексах отделений. Плотность овражной сети на единицу площади изменяется от 12 до 16 оврагов с максимальным числом до 28 т/т. Под воздействием эксплуатации водохранилища число ,новых оврагов по сравнению с 1971 г. возросло в 5 раз.'Интенсивное развитие овршшой сети определяется образованием 1638 совремегашх овражных форм против 328 в 1971 г.

Установлено, что густота эрозионного расчленешга в завлсшо-сти от динамитах базиса эрозии на ¡¡шгсм побережье водохранилища составляет 2.8, восточном - 2.3, северном - 2.6 км/км2.

В третьей главе рассматривается последовательность протекания экзогенных процессов под влиянием наполнения и сработки уровня воды в Чарвакском водохршшлище.

Особенности развития экзогенных процессов и их сочетаний тесно связаны с уровенным режимом водохранилища и длительностью его эксплуатации.

В последовательности развития экзогенных процессов на берегах Чарвэкского водохранилища выделяются четыре резко отличающихся моаду собой периода. Первый - интенсивная переработка подводной части берегов водохранилища во время его наполнения на низких уровнях (1970-1973 гг.). Второй - эксплуатация водохранилища на средних уровнях; переработка водохранилища происходит в подводной части берегов в совокупности с оуффозионными процессами (1974-1978 гг.). Третий - длительная эксплуатация водохранилища на высоких уровнях; переработке подвергнута надводная часть берегов, заиливаются затопленные каньоны рек, развивается подпор подземных вод и связанные с шил оползневые и эрозионные процессы (1978-1982 гг.). Четвертый - эксплуатация водохранилища с неустойчивым уровенным режимом; наблюдаются перерывы в развитии подпора подземных вод и сопутствующих ему экзогенных процессов.

I период (1970-1973 гг.). Водохранилище наполняется постепенно с незначительными сработками уровня (5-10 м). В результате увлажнения основания "сухих" лессовых террасовых уступов и

делювиальных склонов наблюдалась интенсивная переработка берега объемом 57-70 м3/п.м. Во время сработки наряду с лессовыми берегами легко обрушались отвесные галечниковые уступы объемом 2-5 м3/п.м берега. Величина ежегодного отступания бровки берегов -10-15 м.

II период (I974-1977 гг.). Водохранилище наполнялось до средних уровней с величиной сработки 18-47 м, скоростью от 1.5 до 3.0 м/сут, являющейся отличительной чертой эксплуатации перед предыдущим периодом. Активная переработка наблюдалась на уступах конусов выноса, бортах затопленных оврагов и оползневых склонах в озеровидной зоне. Наибольшие объемы (34-45 иР/п.м.) переработки были приурочены к периоду сработки уровня водохранилища. Величина отступания берега - 5-10 м. Из-за быстрой и глубокой сработки под воздействием гидродинамического давления подземных вод стал развиваться суффозионный процесс, что ранее не наблюдалось. Sa лессовыми бортами оврагов и бровками уступов конусов выноса появились суффозионные провальные воронки дпаглетром от 2 до 3 м, глубиной до 1.5 м, что в последствии привело к образованию рытвин и промоин длиной 15-20 м, шириной и глубиной до .3 м. При близком расположении провальных воронок (до 5 м) к крутым и отвесным бортам оврагов часто образовывались ошшвины объемом до

2 тыс.м3". Кроме этого, в зоне затопления суффозиояный процесс наблюдался на выходах песчаных прослоев олигоцен-миоцена. Расхода временно действующих родников в период сработки достигали 0.5 л/с, в результате на склонах в зоне затопления и выше образовались трещины длиной до 60 м, вытянутые вдоль береговой линии. В 1977 г. по этим трещинам образовались оползни объемом 20-30 тыс.м3. Выше бровок срывов развивались новые.

III период (1978-1982 хт.). В 1978 г. водохранилище было наполнено до НПГ. Высокий уровень продержался в течение 10 дней. За это время объем переработки составил 32-41 и?/а.и с величиной отступания бровки уступа от 7 до 22 м. Переформированию в первую очередь подверглись террасовые уступы густо расчлененные мелкими овражками. За девять лет эксплуатации водохранилища заилились затопленные каньоны рек Пскем и Чаткал, куда дренировался весь подземный сток Бричмуллинской впадины. Мощность накопившихся осадков по р.Пскем составила 6-13 м, а по Чаткалу - 2-9 м. Тем са\гм выхода подземных вод были закальматированы. Их подпор развился вверх по склону на расстоянии 0.6-1.2 км от линии

НПГ. Расхода родников увеличились с 0.1 до 1.18 л/с; уровень подземных вод в скважинах поднялся на 2-2.5 м. Максимальные значения годографов с апреля-мая переместились на июль-август, т.е. к времени высокого стояния уровня водохранилища.

В результате изменения базиса эрозии, обусловленного уровен-ным режимом водохранилища и развития подпора подземных вод активизировалась овражная эрозия; в долинах рек, что способствовало ускорению заиления их каньонов. Рост оврагов в глубину в течение года составил I м, вверх по склону - 0.5-0.8 м.

В 1979 г. наивысший уровень повторился и стоял в течение 2 месяцев. Переработка берегов была развита на участках предыдущего года, но с меньшими объемами (22-32 м3/п.м берега) и отступанием берегов на 3-9 и. Длительное стояние высоких уровней водохранилища вызвало активизацию оползневых процессов в зоне подпора подземных вод. В долине Пскема образовались два оползня -один объемом 200-250 тыс.м3, другой 1.8 тыс.м3. 3 последующее время :'а их участках развивается овражная эрозия. В августе того же года активизировался старый Бешкайрагачский оползень скольжения: в пределах старого цирка.

В 1980 и 1981 гг. водохранилище наполнялось до НПГ с величиной сработки до 30 м, интенсивностью 0.6-1.0 м/сут. Длительность стояния высоких уровней в 1980 г. была около 2 нес,а в 1981 г. -10 дней. В первом случае ео время сработки объемы переработки изменялись от 7.0 до 30 м3/п.м, во втором - не превысили 27 п.м. В течение двух лет берег отступил от 2 до 6 м. Продолжалось развитие овражной эрозии на надводной части склонов, заиление затопленных каньонов рек.

В 1982 г. сработка, начатая в предыдущем году, продолжается со скоростью 0.6-1.6 м/сут и к августу её величина достигла 76 м. Переработка берегов наблюдалась в течение всего периода сработки уровня водохранилища объемом 10-25 м3/п.м. Под воздействием гидродинамического давления обратяофильтрационных вод в пределах старого цирка площадью 3.5 км^ активизировался ГЛингчу-курский оползень объемом 50-60 млн.м3. На нижней части склона выше линии НПГ образовался оползень объемом 2 млн.м3. Продолжался процесс заиления затопленного каньона Пскема материалом, сносимыми боковыми приточками и самой рекой.

1У период (1983-1988 гг.). В 1983-1984 гг. из-за малой еодо-обеспеченности водохранилище наполнялось до средних уровней.

Подпора подземных вод не наблюдалось. Максимальные значения годографов подземных вод переместились на апрель-май, когда выпадает наибольшее количество атмосферных осадков. Переработка протекала на подводной части берегов объемом 17-20 м3/п.м.

В 1985-1986 гг. повторился режим эксплуатации водохранилища 1981-1982 гг. Развивалась переработка берегов объемом 20-32 м3/п.м. На побережье повторно возник подпор подземных вод. Активизировалась овражная эрозия. Во время сработкп уровня водохранилища на оползневых склонах образовались крупные оползневые трещины шириной до 1.2 м, длиной 150-200 м, вытянутые вдоль . склона.

В течение 1987-1988 гг. ввиду незначительной сработки уровня водохранилища от НПГ объемы переработки берегов составили 6-10 м3/п.м. Активно развивалась овражная эрозия, заиляя каньоны рек Пскем и Чаткал, где к этому времени мощность ила достигла 21 и 17 м соответственно.

Таким образом, можно констатировать, что установлена закономерная последовательность разь_тия экзогенных процессов на -берегах горных водохранилищ, заключающаяся в следующем:

в первые года эксплуатации горных водохранилищ на низких уровнях с незначительной сработкой (до 10 м) происходит активная переработка лёссовых берегов (57-70 и3/п.и) с максимальным отступанием их бровок (10-15 м/год);

с достижением средних уровней величины сработки до 20-40 м, скорости 1.5-3 м/сут объемы переработки составляют 13-45 м3/п.м, отступание берегов - 5-10 м/год. На освободившихся от воды склонах развивается суффозионный процесс с образованием трещин, провальных воронок и оползней объемом от-2 до 30 тыс.м3. Вслед за смещением выше зоны отрыва процесс повторяется;

с наполнением водохранилища до НПГ экзогенные процесс" развиваются выше зоны затопления. На побережье до 0.6-1.2 км от линии НПГ развивается подпор подземных вод. Максимальные значения „ровней и расхода ПВ приходятся к периоду НПГ водохранилища, активизируются оползневые процессы и овражная эрозия с< заилением затопленных каньонов рек. В первые годы наполнения объемы переработки составляют 32-41 м3, в последующие 25-10 м3/ п.ы;

глубокая, сработка уровня водохранилища (76 м) со скоростью 0.6-1.6 м/сут после его длительно': .г-:<>. т гадай на НПГ (4-5

лет) вызывает активизацию древних крупных оползней объемом 50-60 млн.м3 в пределах старых цирков. При еаегодных глубоких сработках активизации крупных оползней не произойдет.

В четвертой главе рассматривается вопрос изучения механизма а прогноза переработки берегов Чарвакского водохранилища.

Особенность уровенного реяима водохранилища обусловливает ход развития переработки берегов. Высокие скорости сработки его уровня (0.6-1.6 м/сут) вызывают формирование гидродинамического давления обратнофильтрационными водами на освободившуюся подводную отмель, провоцирующими образование оползней.

По характеру развития переработки берега подразделяются на 4 типа: абразионные, оползневые, абрпионно-акхумулятивные и аккумулятивные.

Абразионные берега - переработанная масса горных пород аккумулируется в глубинной части водохранилища и в формировании устойчивой отмели не участвует.

Оползневые берега приурочены к высоким делювиальным склонам, уступам террас. Объемы образовавшихся оползней варьируют в пределах 100-14000 м3. Сместившиеся массы горных пород скапливаются на поверхностях затопленных террас. Оползни проявляются во время сработки уровня водохранилища со скоростью 0.6 -1.6 м/сут. Величина ежегодного отступления берегового уступа 2-6 м.

Абразионно-акку?лулятивные берега развиты на пологих террасовых уступах и делювиальных склонах (12-14°). Переработанный материал отмалывается тут ке на подаодаой отмели полосой 8-15 и. Высота образовавшихся уступов не превышает 0.5-3 м с отступанием от 0.3 до I м/год. С достижением уступа 3.5-метро-еой еысоты переработка прекращается.

Аккумулятивный, тип берега приурочен к пологим поверхностя!л затоплешшх террас (2-5°). Осадки в основном приносятся из очагов переработки, боковыми притоками, реками Чаткал и Пскем. Наибольшие мощности (1.2 до 5 м) аккумулятивного материала приурочены к хвостовым частям водохранилища. В долинах и озерной части мощность изменяется от 0.1 до 0.7 м. Осадки состоят из пылевато-глннистого, а в зоне подпора - песчано-глинкстого и гравийно-галечникового материала. Под воздействием колебания уровня водохранилища часть переносится в глубь водоема, а остальная развеивается весенними и осенними вет-аии.

Многолетние наблюдения позволяют выделить такие формы переработки берегов, как обвалы и обрушения, сшивы и оплывины, размокание и отмыв.

Анализируя механизм переработки надводной и подводной частей берегов водохранилища, мошо констатировать, что объемы переработки находятся в прямой зависимости от высоты береговых уступов и морфометрических показателей склонов. На делювиальных лессовых берегах крутизной 27-32° максимальная высота берегового уступа равна 3.5 м, объем переработки изменяется от 2 до 4 м3 на I п.м берега. Если ке крутизна склона 14-22° и, лессовый чехол (2-3.5 м) подстилается валуно-галечниковым материалом, высота уступа достигает 1.5 м при объеме переработки 4-6 м3 на I п.м. берега. С формированием аккумулятивной призмы из валун-галечников крутизной 14-16° переработка берегов прекращается. Крутизна устойчивых лессовых отмелей 9°.

На основе результатов натурных наблюдений нами дан прогноз границ переработки берегов до 2000 г. эксплуатации водохранилища. Установлено, что прогнозные границы, рассчитанные САОГидро-прсекгом перед строительством водохранилища, намного завышены.

При сравнении изменения значений объемов переработки во времени, критических углов подводной отмели, полученных натурными исследованиями, с прогнозными характеристика!,га, разработанными институтом САОГидропроект установлено следующее:

- нельзя использовать энергетические методы расчета дая прогноза переработки берегов горных водохранилищ с незначительной площадью затопления, так как ветро-волновой режим их не однозначен с равнинными, площади которых исчисляются многими сотнями км2; при прогнозировании переработки берегов горных водо-хранжшц с лессовыми и валунно-галечниковыми берегами следует пользоваться "методом аналогий" Г.С.Золотарева с применением критериев формирования отмелей и береговых уступов. Верхний предел лессового берегового уступа - 3.5 м, наименьший угол наклона абразионной отмели - 9-10°, аккумулятивной - 5-7°, вылун-но-галечников 14-16°;

- прогнозные границы переработки берегов, принятые по аналогии с равнинными водохранилищами, рассчитанные перед строительством Чарвакского водохрашшща на 10 лет, завышены на 2-19 раза к конечному сроку эксплуатации. Предложенные критические значения углов абразионных (5°) и аккумулятивных (1.5°)

отмелей, характерные равнинным, для горных водохранилищ не приемлемы.

В пятой главе освещается механизм а прогноз развития крупных оползней (на примере Мингчукурского).

Ыингчукурский оползень объемом около 50-60 млн.м3, шириной 3 км, длиной 900 м, мощностью смещающейся толщи 30-60 м активизировался в результате глубокой сработ -л' уровня воды в водохранилище на 76 м.

В геологическом строении оползневого склона участвуют ва-лунно-галечники, блоки конгломератов, перекрытые лессовыми породами и песчано-глинистые породы олигоцен-миоцена, перемятые во фяексурную складку в центральной части вдоль склона.

Первая активизация Мингчукурского оползня произошла 23 декабря 1973 г., когда оползень переместился на 2 м. На протяжении 850 м вдоль старой стенки срыва образовалась трещина отрыва.

В течение 1974-1977 гг. водохранилище наполнялось до средних уровней с величиной сработки 18-47 м, причем после каждой сработки (через 160-180 сут.) вскрывался выход зоны скольжения оползня. В приурезовой зоне продолжалось образование мелких оползней объемом 500-1000 м3. Заметных оползневых перемещений на склоне не наблюдалось, хотя скорость сработки уровня воды в водохранилище составила 0.52-3.5 м/сут.

В 1978 г. водохранилище наполнено до оплетки НПГ, а к марту 1979 г. его уровень сработался' на 41 и. В приурезовой зоне оползневого склона образовалась оерия трещин отрыва и проседания с амплитудой до 0.5 м.- Длина их измэнялась от 20 до ICO м.

В 1979 г. величина сработки уровня составила 25 м в течение 60 дней со средней скоростью 0.12-0.2 м/сут, при которой активизации оползня не наблюдалось.

Вторая активизация Мингчукурского оползня произошло 6 августа 1982 г., уровень вода был на отметке 814 м и вскрыл выход зоны скольжения оползня через 1650 сут от последней глубокой сработки. УПВ в зонах растяжения упал на 1.5-5.35 м, а в зоне сжатия возрос на 39.2 м. Здесь создалось дополнительное поровое давление и произошло смещение пород объемом около 2 млн.м3. После перемещения оползневой массы на расстояние 20 м в чаше водохранилища уровень подземных вод упал на 18-20 м, в нижней части оползня составляя 1.6-3.3 м, средней C.6I-I.2 и, верхней - 1.5 м.

В начале сентября основная стенка оползня распространилась к востоку на 1.8 км, захватив центральную и восточную зоны на площади около 2 км2.

В дальнейшем, до конца 1984 г., глубокой сработки не наблюдалось, и горизонтальные перемещения тела оползня составляли 136-326 мм. В 1985-1986 гг. уровенный режим водохранилища повторился (I98I-I982 гг.). При этом величина перемещения оползня на его западной генерации в нижней п средней частях измерялось от 600 до 1000 мм, а в верхней до 8000 мм. Восточная генерация была менее активна, и величины горизонтальных перемещений по всей её площади составили 250-290 мм. С 1986 по 1988 гг. оползень продолжает развиваться, общая величина смещения с начала наблюдений достигант 14.5 м.

Изучение колебания уровня подземных вод в сквазднах, удаленных на 470-500 м от линии ШГ, показало, что.при сработке вода в водохранилище его влияние не наблвдается, а в скважинах, расположенных в 300, 180, 70 м, отмечается запаздывание на 15-20 сут. При наполнении водохранилища уровень подземных вод в скважинах реагирует через 5-6 сут. В скважинах, где фильтры расположены на большой глубине (150 м), колебание УПВ фиксируется без запаздывания по сравнению со скважинами, где фильтры расположены на меньших глубинах (75-40 м).

Кроме инструментальных топо-геодезических и гидрогеологических исследований на оползневом участке на различных глубинах в 1987 г. стали проводиться наблюдения за развитием поро-вого давления и глубинными перемещениями оползня. Установлено, что при сработке воды в водохранилище на 35 м глубинные перемещения восточной генерации оползня по троссовому реперу в период сработки в 1986-1987 гг. составили 290 мм, в 1987-1988 гг. -450 мм. Максимальных значений(0.33 Ша ) поровое давление достигает с запаздыванием за уровнем водохранилища на I-I.5 мес, и с этого момента наступают глубинные перемещения оползня.

Анализ характера наклона векторов смещения поверхностных реперов показал, что уклон поверхности скольжения оползня на его восточной и западной генерациях составляет 4-8 и 10-12°. Пологие уклоны поверхности скольжения, неравномерное движение тела в пространстве и во времени дают предпосылку считать, что разового смещения Мингчукурского оползня не произойдет. Разгрузка его будет происходить отдельными блоками при глубоких

среботках (70-76 м) уровня водохранилища.

В шестой главе рассматривается прогнозная оценка развития ЗГП на территории Чарвакской зоны отдыха.

. На побережье водохранилища на площади 70-80 км^ предусматривается строительство Чарвакской зоны отдыха на 115 тыс.человек. Планируется создание лечебных, оздоровительных, спортивных комплексов.

На южном берегу водохранилища от руч. Ишаккупрюк до Юсупха-ш с захватом с.Чимган разместятся 6 комплексов зон отдыха "Юк-ный берег", на территории с Юсупханы будет построен комплекс пансионатов и главный туристский комплекс с общекурортным центром. Между Юсупханой и Янгшсургалом разместится Чаткальсккй комплекс пансионатов и молодежных лагерей. В долине Мазарсая, Паль-тау и с.Бричмулла с центром в Янгикургане разместятся 8 пансионатов, пионерских лагерей, мотелей, кемпингов, зон кратковременного отдыха, от правобережья р.Коксу до с.Нанай - комплеко "Восточный берег", в массиве Ялаулы - комшгеко пионерских лагерей типа "Артек", рассчитанный на круглогодичный отдых 6 тыс. школьников. Комплекс "Северный берег" на 52 тыс.мест охватывает территорию от Наувалисая до р.Угам и долину Пустынликсая. Из общего числа 70,3 застройки будут капитального характера, рассчитанные на круглогодичный отдых; 2Ъ% - сезонно отдахащих (6 тыс. чел.) разместятся в постройках облегченного типа.

Все комплексы и учреждения будут обеспечены централизованной системой водоснабжения и канализации.

В целях, разработай детальной схемы защиты территории от опасных геологических процессов, определения места, типа п размеров защитных сооружений, установления целесообразности их возведения, сроков и стоимости строительства на территории будущей зоны отдыха к стадии генерального плана выполнены специальные инженерно-геологические исследования в масштабе 1:10000 в течение 1968-1978 гг. По условиям устойчивости горных склонов составлена карта инженерно-геологического районирования с содержанием информации, характеризующей устойчивые участки, их уклоны, мощность и <£изико-fмеханические свойства смещавдихся пород. Наделены зоны, где процессы (по типам) проявились, даны их геометрические характеристики (объем, скорость, длина, мощность движущихся масс). Уточнены места проявления будущих ЗШ, определена возможность вторичных смещений, взаимосвязь иезду

процессами с учетом хозяйственной деятельности на активизацию ЭГП. Дана прогнозная оценка изменениям условий при эксплуатации сооружений. Так, на берегах. Чарвакского водохранилища выделено три района.

Первый район устойчивых склонов с отсутствием или слабым развитием мелких оплывин и промоин, не'угрожающих строительству сооружений, пологих низких террас, конусов выноса, водораздельных поверхностей высоких террас, пологих ступеней оползневых смещений, а таюке однородных, монолитных, плотных, слаботрещиноватых скальных и полускальных массивов пород. Эти территории пригодны под застройку. Освоение их требует незначительных планировочных работ и борьбу с эрозией.

Второй район проявившихся оползней, где основная масса пород сместилась. На поверхности оползневые массы размываются и формируются рытвины, промоины, овраги, приводящие к изменению базиса эрозии. Природные условия мало благоприятны для устойчивости склонов, т.е. район характеризуется склонами, находящимися на цределе устойчивости. К этой зоне относятся и территории, расположенные между оползневыми цирками, которые могут прийти в движение при нарушении дренируемости территории. В районе рекомендуется широкая лесомелиорация, создание системы по регулированию стока талых, дождевых и подземных вод, искусственное изменение рельефа бортов оврагов и их укрепление. Эта территория под капитальное строительство не рекомендуется.

Третий район активных проявлений вторичных ЭП. Крупные оползш, которые развиваются в старых и древних цирках под влиянием подпора, суффозии и эрозии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты выполненной работы сводятся к следующему:

1. В первые три года наполнения (1971-1973 гг.) водохранилища происходит непрерывная переработка берегов объемом 50-70 м3/п.м с отступанием бровки уступа на 10-15 м в год с заилением чаши водохранилища.

2. С наполнением водохранилища до средних уровней скорость отступания бровки уступа снизилась до 34-45 м3/п.м. Сработка уровня воды со скоростью 0.2-1.5 м/сут вызвала обратную филь-

трацига подземных вод на береговых склонах п развитие гидродинамического давления, что привело к суффозионному вшшванию грунтов с образованием вдоль уреза водохранилища оползневых трещин, провальных воронок, рытвин, промоин.

3. Заиление затопленных каньонов рек в прибрешых горных склонах привело к развитию подпора подземных вод до 0.6-1.2 ил' от уреза. Уровни подземных вод в сквсЕшнах поднялись на 1.5

-2 м, расходы родников увеличились с 0.1 до I.I8 л/с. Резко активизировалась овра-кнач эрозия. Число новых оврагов по сравнению с 1970 г. возросло в 5 раз, а их плотность в 2.5 раза. Проявились оползни-потоки объемом 1.8-250 тыс.м3. Глубокая сработ-ка уровня (70-76 м) водохранилища вызвала активизацию крупных оползней скольнения объемом 50-60 млн.м3. Объем переработки берегов не превышает 10 ьР/п.ы. берега.

4. В зависимости от геолого-геоморфологического строения, формы и скорости переработки, выполнена типизация берегов (абразионные, абразконно-аккумулятивные, оползневые и аккумулятивные). На основе сопоставительного анализа фактической переработки с прогнозным, уточнены будущие границы берегов водохранилища к 2000 г. и конечный срок его эксплуатации. При этом установлено, что к 2000 г. абразионные берега отступят на 3-15 м, абразионно-аккумулятивные - 5-10 м, оползневые 10-40 м, а на конечный срок - 10-76, 15-62 и 25-60 м соответственно.

5. Время наступления активизации крупных оползней происходит через 8-12 лет с начала эксплуатации водохранилища (:йшг-чукурский оползень). Пороговыми значениями активизации являются: длительность стояния высоких уровней водохранилища более 1400 сут, скорость сработкп более 0.6 м/сут, градиенты подземных вод - 0.18 и порового давления в массиве - 0.28 Ша. Механизм развития оползня характеризуется вязко-пластическим смещением. Пологий уклон поверхности скольжения и динамика оползневого смещения предопределили регрессивный характер его разгрузки.

6. Составлена инженерно-геологическая карта прогноза по " условиям устойчивости горных склонов, прилегающих к Чарвакско-му водохранилищу для обоснования схемы защиты от опасных экзогенных процессов Чарваиской зоны отдыха. Исходя из особенностей развития ЗГП и пригодности территории под строительство еоделено три района. Освоение территории первого района (25% o-v vV

щей площади) требует незначительных планировочных работ и мероприятий по. борьбе с эрозией. Второй район (50£) характеризуется проявившимися оползнями и склонами на пределе устойчивости. При освоении рекомендуется применять лесомелиорацию, систему регулирования водного стока и противоэрозионные мероприятия. На территории третьего района (15$) строительство возможно с проведением дорогостоящих дренажных сооружений, закреплением грунтов, строительством защитных противооползневых сооружений.

По теме диссертации опубликованы работы:

1. Переработка берегов горных водохранилищ на низких горизонтах (на примере Чарвакского и Нурекского) // Вопросы инженерной геодинамики/ Тр. ЩЩШНГЕО.-Ташкент: САЖШС,-1975.-С.60-67. Совместно с А.1уломхаДдаровым.

2. Основные закономерности изменений геологической среды при эксплуатации водохранилищ в лессовых породах Узбекистана //Вопросы, инженерной.геодинамики/ Тр.ГИДРОИНГШ, Ташкент: САИГИМС,-1982.-С.82-97. Совместно с Р.А.Ниязовым, А.Рашидовыы.

3. Влияние Чарвакского водохранилища на геологическую среду.//Экзогенные процессы и проблемы рационального использования геологической среды/ Тр.ГЦДЮИНГЕО, Ташкент: САИГИМС ,-1985.- С.15-20.

4. О принципах организации наблюдений за развитием инженерно-геологических процессов на Чарвакском полигоне//Вопросы мониторинга экзогенных процессов/ Тр.ГИДРОИНГЕО,-Ташкент:

С АШЖС ,-1986.-0.4-12.