Закономерности рельефообразования и осадконакопления в береговой зоне крупных водохранилищ

Хабидов, Александр Шамильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Закономерности рельефообразования и осадконакопления в береговой зоне крупных водохранилищ
ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Закономерности рельефообразования и осадконакопления в береговой зоне крупных водохранилищ"

Яа правах рукописи УДК 551 435.3-556.556.557

РГБ ОД

ХАБИДОВ АЛЕКСАНДР ШАМИЛЬЕВИЧ | 7 д:?р

—. л~

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ И ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В БЕРЕГОВОЙ ЗОНЕ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ

! 1.00.04 - геоморфология и эволюционная география Автореферат диссерташга на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва, 2000

Работа выполнена в Институте водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

Сафьянов Г.А. — доктор географических наук, профессор Айбулатов H.A. — доктор географических наук, профессор Рагозин А.Л. — доктор геолого-минералогических наук

Ведущая организация: Институт земной коры Сибирского отделения РАН

Защита состоится 27 апреля 2000 г. в 15 часов на заседании диссертационного Совета Д-053.05.06 по геоморфологии и эволюционной географии, гляциологии и геокриологии, географической картографии и информатики по адресу: 119899 Москва, Воробьевы горы, МГУ, Географический факультет, ауд. 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Географического факультета МГУ, 21 этаж.

Автореферат разослан «21» марта 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор географических наук, профессор

Ю.Ф. Книжников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Береговая зона морей, озер и водохранилищ является важнейшей средой обитания человека, так как около двух третей населенна Земли предпочитает жить, работать или отдыхать на побережье водоемов. Россия в этом смысле исключения не составляет, хотя и имеет одну существенную отличительную черту: наиболее обжиты в нашей стране не морские побережья, а побережья внутренних водоемов, особенно - водохранилищ. Это обусловлено двумя основными факторами. Во-первых, значительную долю материковой береговой линии России составляют берега морей бассейнов Северного Ледовитого и Тихого океанов с неблагоприятными для человека условиями жизни. С другой стороны, водохранилища всегда создавались в обжитых районах с развитой социально-экономической инфраструктурой или тяготели к ним, поскольку они предназначены для удовлетворения разнообразных потребностей населения и развивающейся экономики в пресной воде, энергетических ресурсах, удобных транспортных путях и т.п.

К настоящему время в России создано около 2260 водохранилищ с объемом от 0,1 до 1 км3 и выше и несколько тысяч более мелких [Авакян, Шарапов, 1977; Водохранилища мира, 1979; Авакян и др., 1987; Бурова, 1998]. Это повлекло за собой преобразование ландшафтов бассейнов рек и естественных озер на площади свыше 700 тыс. км2 и затронуло социально-экономическую инфраструктуру территорий общей площадью до 1,5 млн. км2 [Водохрашшища, 1986; А\'а!аап, 1998]. Хотя факторы, обусловившие столь масштабные изменения, весьма разнообразны, по заполнении водоемов наиболее серьезное влияние на инфраструктуру их побережий оказывает разрушение берегов. Дело в том, что суммарный периметр только крупных водохранилищ нашей страны оценивается в 64100 км и ущерб только от потери земель ежегодно составляет 86000000 [Бурова, 1998]. Однако даже эта цифра не

учитывает ассоциированные затраты на перенос жилья, промышленных, сельскохозяйственных, коммунальных объектов, дорог, линий электропередач и т.д. Не учитывает она и ущерб природной среде, наносимый деятельностью береговых процессов и затраты на его компенсацию. Можно лишь полагать, что их совокупная величина подобных затрат превосходит стоимость теряемых земель, как минимум, на порядок.

Решение проблемы управления береговыми процессами для предотвращения нежелательных последствий их деятельности является ключевым моментом

гармонизации взаимоотношений природной среды и человека при освоении берегово? зоны и побережий водоемов. Пути к решению этой проблемы наметил еще Пер Бруу) [1972]. В классической работе "История и философия берегозагциты" он заключил, чтс "Природа не только показывает нам, как происходит разрушение берега, но I демонстрирует, как надо его защищать. Можно уверенно сказать, что нет такогс способа защиты, который не был бы изобретен природой раньше, чем был примене!: человеком. Именно поэтому мы должны изучать природу, ... которая более выразительна и имеет больший успех, чем человек" (подчеркнуто нами - А.Х.). В совокупности с социально-экономическими и экологическими последствиями разрушения берегов такая постановка придает исключительную актуальность задачам познания закономерностей формирования рельефа и накопления осадков в береговой зоне водохранилищ.

Изучение берегов водохранилищ было начато Ф.П. Саваренским в 30-х годах [1935; 1940]. Он, его ученики и последователи сосредоточили свои усилия прежде всего на исследовании инженерно-геологических особенностей береговой зоны искусственных водоемов, изменении ее гидрогеологических условий и обусловленных этими факторами берегоформирующих процессов. Поэтому наиболее значительные успехи были достигнуты именно на этом направлении. Более скромными оказались достижения в решении задач прогнозирования скорости и масштабов отступания берегов водохранилищ. Надежность прогнозов была (и пока остается) невелика, а получаемые результаты зачастую различаются на порядок величины [Качугин, 1979]. Причинами этого являются не только сложность и разнообразие физико-географических условий развития берегов искусственных водоемов, но также их недостаточная изученность и ограниченность знаний о механизме протекающих в береговой зоне гидрогенных процессов.

В частности, малоизученными до сих пор остаются особенности среды рельефообразования и осадконакоштения котловин искусственных водоемов, механизмы процессов прибрежного морфолитогенеза и характер их проявления в рельефе и строении осадков береговой зоны [Жиндарев и др., 1998; Хабидов и др., 1999]. Нехватка знаний об этих явлениях и процессах уже сегодня заметно сдерживает развитие учения о берегах водохранилищ и затрудняет его приложение для решения прикладных задач. В настоящей работе существующие пробелы в значительной мерс восполнены. При этом акцент сделан на берегах наиболее представительной области морфолитогенеза котловин водохранилищ, в пределах которой основной движущей силой берегоформирующих процессов является ветровое волнение.

Цель работы состоит в выявлении основных закономерностей рельефообразования и осадконакоплсния в береговой зоне крупных водохранилищ, обусловленных деятельностью гидрогенных процессов и определяющих стратегию защиты берегов водоемов этого типа.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить три основных задачи:

1. Провести комплексный анализ природных условий крупных водохранилищ. Используя данные многолетшгх натурных исследований, оценить роль и пространственно-временные соотношения гидрологических, гидродинамических и природно-технических факторов, существенно влияющих на характер, направленность и интенсивность процессов развития рельефа и накопления осадков в котловинах искусственных водоемов и их береговых зонах.

2. Выявить приоритетные динамические обстановки рельефообразования и осадконаконления водохранилищ и изучить присущие им особенности строения рельефа и осадочных толщ береговой зоны.

3. Провести комплексные натурные исследования морфо- и литодинамических процессов, протекаюингх в береговой зоне водохранилищ, изучить особенности развития рельефа и эволюции берегов искусственных водоемов при относительно постоянном уровне воды и в условиях его колебаний, учитывая характер и скорость последних.

Фактический материал и методы исследований. Основной объем фактического материала получен при проведении исследований на Новосибирском водохранилище, р. Обь. В ходе этих исследований были выполнены наблюдения за переносом водных масс проточными течениями на всей его акватории в различные по гидрологическому режиму сезоны года, синхронизированные с измерением волновых; характеристик на внешней границе прнбрежной зоны, геоморфологическое картирование побережья и береговой зоны водоема, работы по изучению состава и строения толщи осадков береговой зоны, а также серия крупномасштабных натурных экспериментов, в которых детально изучались процессы трансформации ветровых волн в прибрежной зоне и взаимодействия волн с берегами, течения прнбрежной зоны, транспорт наносов в охваченной волнением толще воды, ассоциированные изменения рельефа дна и пляжей, образование и/или развитие отдельных форм рельефа. Эти данные были дополнены материалами маршрутных наблюдений на водохранилищах бассейнов Волги (Рыбинском, Горьковском, Куйбышевском), Камы (Боткинском и Камском), Днепра (Киевском, Кременчугском, Днепродзержинском, Днепровском и Каховском), Енисея

(Красноярском и Саянском) и Ангары (Иркутском и Братском), а также на озере Байкал.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Выявлены характерные черты и особенности пространственно-временной изменчивости гидрологических, гидродинамических и природно-технических факторов, оказывающих существенное влияние на характер, направленность или интенсивность процессов развития рельефа и накопления осадков в котловинах крупных водохранилищ и их береговой зоне: ветрового волнения и его характеристик, скорости проточных течений на "глубокой воде" и вблизи берегов, колебаний уровня воды и других.

2. Обозначены приоритетные динамические обстановки рельефообразования и осадконакопления, присущие крупным водохранилищам и их береговым зонам. К ним отнесены обстановки преимущественно волнового и флювиального морфолитогенезз, а также переходные между ними области, в которых основные закономерности развития рельефа и накопления осадков в береговой зоне обусловлены совместным действием волновых процессов и стоковых течений. Показано также, что, в общем случае, наиболее представительными обстановками рельефообразования и осадконакопленпя на водохранилищах являются обстановки преимущественно волнового морфолшогенеза.

3. Выявлены и охарактеризованы основные формы рельефа и особенности строения осадочных толщ области преимущественно флювиального морфолитогенеза крупных котловин водохранилищ (в целом), а также береговой зоны переходной области и области волнового морфолитогенеза. Установлено, что в случаях, когда в развитии рельефа котловин водохранилищ ведущую роль играют флювиальные процессы, черты рельефа и строения осадков котловин искусственных водоемов имеют принципиальное сходство с рельефом и особенностями строения осадков классических речных дельт. В более типичных для крупных водохранилищ ситуациях, когда процессы морфолитогенеза имеют волновую природу, морфологический облик береговой зоны водоемов и черты строения слагающих ее осадков сходны с прибрежно-морскими.

а) Исследован характер изменений собственных и спектральных характеристик ветровых волн, распространяющихся над наклонным дном в прибрежной зоне

водохранилищ, установлено соотношение между параметрами волн, глубиной начала их обрушения и линейными размерами зоны обрушения, прослежены связи между особенностями строения пляжей искусственных водоемов. собственными характеристиками обрушающихся воли и скоростным режимом прибойного потока. Обнаружено существование на водохранилищах инфрагравитационных волн, оказывающих существенное влияние на гидродинамические, морфо- и лито динамические процессы прибрежной зоны. Показано, что при общем сходстве гидродинамических явлений в прибрежной зоне водохранилищ и морей соотношение длительности фаз развития, стабилизации и затухания штормов па этих водоемах различно, благодаря чему в условиях водохранилищ накопление наносов на пляжах и на подводном береговом склоне обычно происходит несколько медленнее, а размыв берегов быстрее, чем на морях.

б) Выявлены закономерности циркуляции водных масс в прибрежной зоне водохранилищ. Выявлены основные типы профилей скорости вдольберегового течения, особенности вертикальной циркуляции, возникающей в результате переноса воды подходящими к берегу волнами, образования волнового нагона и его последующей компенсации обратным оттоком, а также характер переноса водных масс разрывными течениями. Как оказалось, выявленные особенности циркуляции водных масс в прибрежной зоне водохранилищ качественно согласуются с существующими представлениями о характере их циркуляции в прибрежной зоне морей.

в) Определены закономерности динамики пляжей и подводного берегового склона водохранилищ. Прослежены процессы развития продольных подводных валов и определена область природных условий, в которых их образование на водохранилищах становится возможным. Изучены механизмы формирования аккумулятивных форм, сходных с поперечными подводными валами.

г) Получены данные, свидетельствующие о том, что во время штормов в прибрежной зоне водохранилищ преобладает перенос наносов во взвешенном состоянии. При характерных для искусственных водоемов волновых нагрузках на берега изучена вертикальная структура поля взвешенных наносов, в частности -изменения концентрации взвеси, особенности вертикальной сортировки частиц по крупности, удельному весу и степени окатанности. Показано, что она характеризуется резкими градиентами показателей в придонном слое и монотонным их убыванием в направлении к поверхности воды только при осреднении за большие интервалы времени (порядка длительности отдельной фазы штормов). В реальном времени и/или при меньших периодах осреднения наблюдается локальное возрастание концентрации

взвешенных наносов на удаленных от дна горизонтах, обычно сопровождаемое аномальным ростом содержания крупных, хорошо окатанных частиц и тяжелых минералов.

д) Оценено соотношение продольного и поперечного переноса рыхлого материала в прибрежной зоне водохранилищ на разных стадиях развития их берегов, различающихся характером горизонтального расчленения и углами подхода господствующих волн. Установлено, что на ранних стадиях развития берегов водохранилищ преобладающим направлением перемещения наносов в прибрежной зоне является поперечное. Позднее начинает доминировать продольный перенос вещества, расход которого может достигать десятков тысяч кубических метров в год и выше. Однако это правило не соблюдается, когда господствующие на водоеме волны подходят к берегу под большими углами, а также в вершинах глубоковрезанных береговых дуг.

5. Изучены последствия инженерного вмешательства в естественный ход развития берегов водохранилищ путем создания аолнотбойных стен, береговых покрытий, питания прибрежной зоны рыхлым материалом и создания искусственных пляжей, регулирования процессов переноса наносов в волновом потоке с помощью бун разной конструкции л/или волноломов, создания абразионных мысов и инициации процессов мелкобухтового расчленения берега и т.д. Показана недостаточная эффективность волноотбошшх стен и однотипных с ними сооружений и, напротив, сравнительно большая эффективность активных методов берегозащиты. Это дало возможность выработать принципиальные подходы к решению вопроса о защите берегов искусственных водоемов, эффективность которых была подтверждена практикой берегозащитного строительства.

Предметом защиты диссертационной работы является концепция дифференциации среды рельефообразования и осадконакопления крупных водохранилищ на обстановки преимущественно волнового, преимущественно флювиального и переходного между ними типов, каждая из которых обладает специфическими чертами строения рельефа и осадочных толщ береговой зоны.

Защищаемые положения:

постоянных течений убывает, а параметры волн, напротив, возрастают. Закономерности изменения скорости стоковых течений и энергии ветрового волнения обусловливают дифференциацию среды рельефообразования и осадконакопления котловин искусственных водоемов на обстановки преимущественно волнового и фдювнального морфолитогенеза, а также переходного между ними типов, среди которых первые обычно являются наиболее представительными.

2. Особенности строения рельефа и осадочных толщ области флювиального морфолитогенеза водохранилищ позволяют рассматривать ее как аналог речных дельт. В направлении к плотине гидроузла характер рельефа и черты строения осадков постепенно изменяются, особенно в береговой зоне. В области, где в основной движущей силой берегоформирующих процессов становится ветровое волнение, в результате взаимодействия ветровых волн с берегами, сопровождающегося разрушением последних, переносом и отложением осадков, возникает разнообразный комплекс абразионных и/или аккумулятивных форм рельефа и не менее разнообразный комплекс донных и пляжевых осадков, имеющих облик, характерный для морских берегов.

3. Закономерности развития береговой зоны водохранилищ в пределах области преимущественно волнового морфолитогенеза в основном обусловлены геолого-геоморфологическими условиями котловин водоемов и их побережий, характером горизонтального расчленения берегов и особенностями взаимодействия волн с ними, изменением во времени соотношения продольного и поперечного перемещения наносов и, в значительной мере, режимом длиннопериодных колебаний уровня воды. Совокупность процессов, локализованных в береговой зоне водохранилищ и эбусловливающих ее развитие, имеет место и на берегах морей, благодаря чему зыявленные закономерности применимы для морских берегов, равно как и основные лоложения учения о развитии морских берегов могут быть применены для описания троцессов формирования берегов водохранилищ.

4. Характер динамики среды рельефообразования и осадконакопления береговой юны крупных водохранилищ обусловливает принципиальную возможность организации эффективной защиты берегов водохранилищ путем питания береговой юны водоемов наносами и/или регулирования их переноса волнами и течениями.

Практическая значимость исследования определяется использованием его зезультатов в берегозащитном строительстве. Полученные результаты были юпользованы при разработке природных разделов "Технико-экономического збоснования берегоукрепительных сооружений и других мероприятий, связанных с

переработкой берегов Новосибирского водохранилища" и "Технико-экономических расчетов по улучшению технического состояния берегов Новосибирскою водохранилища в связи с их абразионной переработкой на период до 1995 года с прогнозом до 2005 года", при подготовке рабочих проектов конкретных берегозащитных мероприятий, проводившихся на Новосибирском водохранилище в 80х-90х годах, а также при организации мониторинга введенных в эксплуатацию берегозащитных сооружений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на ряде международных, всесоюзных/всероссийских и региональных конференциях, симпозиумах и совещаниях, в том числе: на Всесоюзном научно-техническом совещании по динамике берегов водохранилищ, их охране и рациональному использованию (1978, Черкассы), на Всесоюзном совещании "Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду" (1979, Ленинград), на Совещаниях по изучению берегов сибирских водохранилищ (1980, Иркутск и 1990, Братск), на Всесоюзной конференции по динамике берегов морей и водохранилищ (1990, Новосибирск), на семинарах Coasta! and Océanographie Engineering Department, University of Florida (1991, 1993, 1996, Gainesville, USA) и Center for Water and the Environment, University of Minnesota (1996, iMinneapolice-St.Paui, USA), NATO Advanced Research Workshop "Geophysical Grain Flows: Fluid-Sediment Interactions in Coastal Sand Transport" (1993, Amelia Island, USA), на Международном симпозиуме "Гидрологические и экологические процессы в водоемах и их водосборных бассейнах" (1995, Новосибирск), на Международных конференициях серии "Coastal Dynamics" (1995, Gdansk, Poland, и 1997, Plymouth, United Kingdom), Международных конференциях серии "Coastal Engineering" (1996, Orlando, USA и 1998, Copenhagen, Denmark), на Международном совещании по динамике берегов морей и водохранилищ (1998, Новосибирск), на заседании Рабочей группы "Морские берега" Совета по проблемам Мирового океана РАН (1999, Москва), на Второй Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии" (1999, Москва), а также на рабочих совещаниях по проблемам динамики берегов Управления морских исследований США (1997, Plymouth, United Kingdom; 1997, Copenhagen, Denmark; 1998, Genova, Italy, 1999) и на V конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей" (Москва, 1999).

Личный вклад автора в работу состоит в определении научной концепции исследований, их планировании на основе широкой интеграции учреждений РАН (ОИГГМ СО РАН, НО РАН, ЮО ИО РАН, ОКБ ОТ РАН и др.), ВУЗов России (МГУ) и

зарубежных организаций, составлении программ и заданий, организации и руководстве полевыми и экспериментальными работами при непосредственном участии в них, а также в обработке н обобщении материалов полевых и аналитических исследований. Основные научные выводы и практические рекомендации принадлежат автору.

Публикации. По теме диссертации опубликовано^йнаучные работы.

На всех этапах работы над диссертацией автор ощущал поддержку сотрудников Института водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН, коллег с кафедры геоморфологии и палеогеграфин Географического факультета МГУ, из Института океанологии РАН (лаборатория им. В.П. Зенковича) и Южного отделения ИО РАН, Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН и ОКБ океанологической техники РАН. Особую признательность автор выражает советнику РАН, академику О.Ф. Васильеву, директору ИВЭП СО РАН д.г.н. Ю.И. Винокурову, профессору Г.А. Сафьянову, д.г.н. Л.А. Жиндареву, профессору Университета Флориды, Гейнсвилл (США) Д.М. Хейнсу, д.г.н. Р.Д. Косьяну, к.ф.-м.н. С.Ю. Кузнецову, Н.В. Пыхову и И.С. Подымову.

При проведении экспедиционных исследований автор постоянно пользовался поддержкой Управления эксплуатации Новосибирского водохранилища и его начальника - А.К. Тризно. Управление также сделало все возможное для широкого внедрения результатов настоящего исследования.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, насчитывающего 220 наименований. Объем работы-236 страниц, включая 65 рисунков, 15 таблиц и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во Введении обосновывается актуальность и новизна работы, формулируются цель и задачи исследования. Определены предмет защиты, защищаемые положения и практическая значимость проведенных работ.

Глава 1. ВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ

Работы Ф.П. Саваренского [1935, 1940] открыли новое научное направление в науках о Земле и создали предпосылки для возникновения учения о развитии берегов

водохранилищ. Заметный вклад в его создание внесли работы исследователей из ИВП РАН и прежде всего СЛ. Вендрова [1953-1979] и А.Б. Авакяна [1977-1998], Пермского университета - И.А. Печеркина [1969 -1980], Ю.М. Матарзина [1975-1983] и С.А. Двинских [1975-1978], Института гидромеханики АН Украины - Б.А. Пышкина, В.Л. Максимчука, Е.С. Цайтца и Ю.М. Сокольникова [1953-1976], работы Н.Г. Варазашвили [1972], Г.С. Золотарева [1955-1988], Л.Н. Каскевич [1970], Е.Г. Качугина [1959-1979], Н.Е. Кондратьева [1953-1960], B.C. Кусковского [1988-1996], А.Л. Рагозина [1981], Л.Б. Розовского [1962-1970], В.М. Савкина [1969], Т.Н. Филатовой [1972], Д.П. Финарова [1975-1982], В.М. Широкова [1974] и многих других.

Проводившиеся на водохранилищах исследования имели целью разработку научных основ прогнозирования процессов развития берегов искусственных водоемов и предупреждения негативных последствий их разрушения. Однако эти задачи до cirx пор не имеют удовлетворительного решения.

В Главе 1 дан краткий анализ изученности природных явлений и процессов, обусловливающих развитие берегов крупных водохранилищ. Показано, что основной причиной сложившейся ситуации является недостаточная изученность процессов, протекающих в котловине водоемов и, прежде всего, гидрогенных процессов. Этот вывод позволил определить цель и задачи исследования, а также наметить подходы к их решению.

Поставленные в работе задачи решались на основе большого фактического материала, собранного автором при выполнении многолетних геоморфологических исследований на берегах крупных водохранилищ. Основные работы и натурные эксперименты были проведены на Новосибирском водохранилище. Выбор основного объекта исследований не был случайным. В значительной мере он связан с тем, что оно относится к наиболее распространенному типу искусственных водоемов - долинным водохранилищам низменных равнин и невысоких плато. Во-вторых, Новосибирское водохранилище было создано в результате затопления классически построенной долины реки и имеет сравнительно простые плановые очертания, а его берега сложены разнообразными горными породами. Наконец, водохранилище расположено вне каскада ГЭС, что исключает зависимость его гидрологического режима от возмущений, эпизодически возникающих в пределах каскада из-за неравномерности работы смежных станций. Это позволяет в наиболее "чистом" виде выявить обстановки рельефообразования и осадконакопления в котловине водоема и изучить присущие им закономерности развития берегов.

В основу методики изучения динамических обстановок рельефообразования и осадкокоплення в котловинах водохранилищ и процессов, протекающих в береговой зоне искусственных водоемов в обстановках разного типа положен комплексный подход, включавший традиционные геолого-геоморфологические исследования, наблюдения за волнением и течениями, а также специальные натурные эксперименты, в которых исследовались особенности взаимодействия ветровых волн с берегами, циркуляция водных масс, движение наносов в охваченной волнением толще воды и изменения рельефа береговой зоны в условиях относительно стабильного уровня воды и его колебаниях. Применение такого подхода в сочетании с использованием расчетных методов дало возможность выявить и всесторонне охарактеризовать основные закономерности формирования берегов водохранилищ гидрогенными процессами.

Полученный фактический материал можно условно разделить на три взаимосвязанных блока. В первый из них входят результаты многолетних полевых исследований, направленных на выявление обстановок рельефообразования и осадконакопления в котловинах крупных искусственных водоемов, основных черт рельефа береговой зоны и строения слагающих ее осадков. Второй блок составляют результаты серии полевых экспериментов, проведенных под руководством и при непосредственном участии автора на берегах Новосибирского водохранилища в 19911998 г.г. В последний - третий - блок вошел обширный литературный и фондовый материал, представление о котором дает список литературы, насчитывающий 220 наименований.

Глава 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ БЕРЕГОВ КРУПНЫХ

ВОДОХРАНИЛИЩ

Как известно, в формировании береговой зоны водохранилищ наибольшее значение имеют геолого-геоморфологические, палеогеографические и климатические условия их котловин и побережий. В числе природных факторов заметную играют гидрометеорологические (гидротермический режим и льдообразование, ветровой режим), гидродинамические факторы волновой (ветровое волнение, волновые и ветровые течения) и неволновой природы (неколновые течения и уровенный режим), собственно неволновые факторы (гравитационные, эоловые, биогенные и хемогенные) и антропогенные факторы. Последние способствуют развитию таких берегоформируюших процессов как волновая, термическая и химическая абразия,

эрозия, перенос и аккумуляция наносов под действием волн и течений, склоновые процессы, дефляция и эоловая аккумуляция, биогенная денудация и аккумуляция, хемогенная аккумуляция, антропогенная денудация и аккумуляция. Природные условия, не являясь первопричиной конкретных процессов и явлений, влияют (порой радикальным образом) на их характер и скорость.

Работы C.JI. Вендрова [1953-1979], Ю.М. Матарзина [1975-19S3] и других исследователей привлекли внимание к особенностям развития ветрового волнения на акватории водохранилищ, деятельности постоянных (проточных) течений и роли, которую внутриводоемные процессы играют в развитии береговой зоны. Изучая общие закономерности пространственно-временной изменчивости этих явлений, они всесторонне обосновали концепцию гидрологической зональности водохранилищ и вплотную подошли к пониманию существенной неоднородности среды рельефообразования и осадконакопления котловин искусственных водоемов. Пояснить общий смысл этой концепции удобнее всего на примере водохранилищ с линейно-вытянутой простой (без чередования резких расширений и сужений) конфигурацией котловины, к числу которых относится и Новосибирское водохранилище.

Новосибирское водохранилище было создано в 1957-1959 г.г. в результате частичного затопления долины р. Обь после перекрытия ее в створе с координатами 55° с.ш. и 83° в.д. Водоем простирается в генеральном направлении с юго-запада на северо-восток от г. Камня-на-Оби до г. Новосибирска и имеет следующие основные морфометрические характеристики: протяженность от Камня-на-Оби до плотины Новосибирского гидроузла - 220 км; полный объем - 8,8 км3; полезный объем - 4,4 kmj; минимальная, средняя, максимальная ширина при объеме 8,8 кмЗ - 2, 10 к 22 км соответственно; средняя и максимальная глубина - 9 и 25 м соответственно; площадь акватории при объеме 8,8 км3 - 1070 км1, при объеме 4,4 км" - 760 км2; общая протяженность береговой линии - 550 км.

На участке от Камня-на-Оби до Новосибирска р. Обь протекала на стыке ЗападноСибирской низменности и Томь-Колыванской складчатой зоны, прорезая Приобское плаго. В строении ее долины здесь выделялась двухступенчатая пойма и три надпойменные террасы, сложенные разнообразным комплексом песков, алеврита и более гонких осадков. Лишь отложения Приобского плато и горные породы Томь-Колыванской складчатой зоны имеют иной состав. Первые представлены супесями и суглинками, реже - песками и выявлены, главным образом, на левом берету Новосибирского водохранилища. Вторые выходят на дневную поверхность в центральной части водоема, на его правом берегу; они представлены песчаниками,

сланцами и мраморизированными известняками, которые обычно перекрыты навеянными дюнными песками и, местами, супесями [Формирование берегов ..., 1969].

После создания водохранилища значительная часть долины Оби была затоплена, благодаря чему оно унаследовало основные черты ее строения. Затопленная часть долины имеет поперечный профиль с выраженной ассиметрией склонов. Как и на многих других крупных реках северного полушария, на р. Обь левобережный склон долины более пологий, чем правобережный; соответственно. Поэтому область наибольших глубин в котловине водоема оказалось приуроченной к его правому берегу. Ширина Новосибирского водохранилища в целом возрастает в направлении его простирания, а распределение абсолютных высот и, соответственно, глубин в затопленной долине характеризуется закономерным их возрастанием в том же направлении.

Черты унаследованного рельефа котловины Новосибирского водохранилища в значительной мере предопределили особенности волнового режима водоема. В верхней мелководной и изобилующей островами его части высота ветровых волн даже во время сильных штормов не превышает 0,5-0,7 м. Вне ее характерные высоты волн быстро возрастают, достигая в приплотинной зоне водоема 3-3,5 м. По наблюдениям, в этой области в безледоставный период года средняя повторяемость волн с высотой до 1 м составляет 88% (продолжительность около 74 сут); с высотой 1-2 м - свыше 10% (продолжительность 9 сут); с высотой 2-3 м - менее 1% (продолжительность около 0,8 сут); и с высотой более 3 м - 0,07% (продолжительность менее 0,06 сут). В долях длительности периода открытой воды это составляет 37,9%, 4,6%, 0,4% и 0,03%, соответственно. Штилевые условия чаще наблюдаются в весенне-летний период, а осенью повторяемость и сила штормов возрастают. Это согласуется с данными [Авакян, Шарапов, 1977] по другим водохранилищам.

Подобно другим долинным водохранилищам, Новосибирское также является проточным со средними для водоемов такого типа показателями водообмена. Важной особенностью проточных водохранилищ является наклон свободной поверхности воды к плотине гидроузла [Филатова, 1972], благодаря чему на них формируются стоковые (проточные) течения, скорость которых контролируется величиной продольного градиента уровня и строением котловины конкретного водоема. На водохранилищах с простой линейно-вытянутой конфигурацией котловины продольный градиент уровня воды достигает высших значений в зоне выклинивания подпора, затем его величина убывает в направлении водоподпорных сооружений, асимптотически приближаясь к нулю в приплотинной зоне; при этом наибольшие значения угла наклона поверхности

воды имеют место при наполнении, а низшие - в период относительной стабилизации уровня водоема. Соответственно изменяется во времени и пространстве скорость стокового течения. Несколько иная картина наблюдается на водохранилищах со сложной конфигурацией котловины. Поскольку величина скорости течения обратно пропорциональна площади водного сечения, то, при прочих равных условиях, ее изменения будут следовать изменениям морфометрических характеристик водоема. Подтверждение этому можно найти в материалах региональных исследований [Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР: Водохранилища Верхней Волги, 1975; Каскад Днепровских водохранилищ, 1976; Куйбышевское и Саратовское водохранилища, 1978; Новосибирское водохранилище ..., 1979 и др.]

В принципе, сказанного выше уже достаточно для выявления особенностей среды рельефообразования и осадконакопления водохранилищ. Однако решение этой задачи должно стать лишь отправной точкой в дальнейшем обсуждении закономерностей развития их берегов. Поэтому следует обратить внимание на явления, в той или иной мере оказывающие влияние на конкретные берегоформирующие процессы. В их ряду следует особо отметить длиннопериодные колебания уровня воды, благодаря которым энергия распространяющихся к берегу волн перераспределяется по профилю подводного берегового склона, и ледовые явления, поскольку [Совершаев, 1976; Сафьянов, 1978] образование льда приводит к снижению динамического возраста берегов.

Изменение объема водной массы при изменении во времени соотношения приходных и расходных составляющих водного баланса обусловливает колебания уровня воды в водохранилищах. Уровенный режим водоемов разных типов, видов регулирования стока и хозяйственного использования различен. Однако наряду с индивидуальными особенностями он имеет и общие черты - наличие в ходе колебаний уровня воды трех фаз: повышение уровня воды при наполнении, относительной его стабилизации и последующего понижения [Авакян и др., 1979; 1986], которые наиболее отчетливо выражены на водохранилищах с таким соотношением объема притока в водоем и его полезной емкости, при котором оно наполняется в любые по водности годы. К их числу относится и Новосибирское водохранилище со следующими характеристиками отдельных фаз уровенного режима: проектная амплитуда колебаний уровня -5м (фактическая - до 6,87 м); минимальная, средняя и максимальная скорость наполнения - 0,31, 0,10 и 0,06 см/сут; наименьшая, средняя и наибольшая продолжительность периода стабилизации -22, 108 и 210 суток, а высшая, средняя и

низшая скорость снижения уровня составляет 0.051, 0,025 и 0,017 см/суг, соответственно. При понижении уровня воды 300-310 км2 прибрежной зоны осушается.

Характер процессов льдобразования на водохранилищах зависит от синоптических процессов в период их замерзания, во время ледостава и таяния льда, рельефа котловины и глубины водоемов, объема водной массы и величины аккумулированного летом тепла и от особенностей их гидрологического режима [Вендров, Стеженская, 1969]. Например, на Новосибирском водохранилище ледостав обычно начинается в ноябре, длится 160-170 дней и заканчивается в апреле-мае. Поэтому в весенне-летний период волновая переработка рельефа береговой зоны начинается уже на относительных отметках порядка минус 2-3 м, а осенью, в период открытой воды, уровень может понизиться на 0,7-1 м. Правда, на некоторых водохранилищах уровень воды в течении всего безледоставного периода может оставаться относительно стабильным или испытывать лишь незначительные по амплитуде колебания. Таковы, например, водохранилища Верхней Волги, Камское, Киевское и Днепровское водохранилища [Кадастр водохранилищ ..., 1971; Гидрометеорологический режим озер и водхранилшц СССР: Водохранилища Верхней Волги, 1975, Каскад Днепровских водохранилищ, 1976].

Глава 3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ РЕЛЪЕФООБРАЗОВАНИЯ И ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ КОТЛОВИН

ВОДОХРАНИЛИЩ

Анализ природных условий крупных равнинных водохранилищ вполне очевидно свидетельствует о дифференциации их котловин на области (или зоны) со специфическим гидрологическим режимом. Эта особенность искусственных водоемов известна давно и полагается [Вендров, 1953-1979; Вендров и др., 1972; Буторин, 1969; Матарзин, Двинских, 1975; Матарзин и др., 1977; Матарзин, Новосельский, 1983; Водохранилища и их воздействие на окружающую среду, 1986 и др.] универсальной для большинства из них.

Опираясь на результаты гидрологических исследований на водохранилищах С.Л. Вендров [1953-1979] предложил выделять в пределах котловин этих водоемов четыре основных области - глубоководную зону, промежуточную зону средних глубин, мелководную зону и зону выклинивания подпора. Как самостоятельные области им также были выделены заливы глубоководных и мелководной зон. С одной стороны, это разделение основывалось им на особенностях геолого-геоморфологических условий

котлобин водохранилищ, с другой - на пространственно-временной изменчивости условий развития ветрового волнения и деятельности проточных течений.

В глубоководной зоне водохранилищ развитие ветрового волнения обычно не лимитируется глубиной водоема при любом уровне воды. Как и на морях, волнение здесь не участвует прямо в формировании рельефа дна, а энергия волн расходуется, главным образом, у берегов водоема, благодаря чему интенсивность береговых процессов в этой области наиболее высока. Во второй зоне - в области средних глубин -условия развития ветрового волнения зависят от положения уровня воды: при уровне, соответствующем или близком к НПУ, местные глубины не лимитируют развития волнения, как это происходит при низких отметках уровня воды. В первой и второй зонах ветровое волнение во всех случаях является основной движущей силой процессов берегоформирующих процессов. В мелководной зоне водохранилищ развитие волнения ограничивается глубиной, в результате чего волновые нагрузки на берега водоема снижаются. При этом, по мере удаления от плотины гидроузла все более заметную роль начинают играть проточные течения. Наконец, в зоне выклинивания подпора котловин искусственных водоемов значение ветрового волнения в развитии рельефа и формировании осадков становится мало по сравнению с ролью, которую играют здесь стоковые течения.

Как видно, среда реяьефообразования и осадконакопления котловин водохранилищ неоднородна. В ней отчетливо выделятся области или обстановки [Рсйнек, Сингх, 1981], различающиеся условиями развития рельефа и накопления осадков. Особенно ярко эти различия должны проявляться в береговой зоне искусственных водоемов, но, к сожалению, ни данные, почерпнутые из литературных источников, ни доступные фондовые материалы не дают возможности проследить их в деталях.

Судя по материалам Главы 2, Новосибирское водохранилище не является исключением из правила Вендрова. Поэтому с целью получения более полного представления о характере протекающих в котловине водоема гидрологических процессов и уточнения их роли в формировании берегов в разные по водности годы здесь были проведены синхронные наблюдения за стоковыми течениями и развитием ветрового волнения. Ниже (табл. 1) представлены данные наблюдений в средний по водности год.

Используя данные, приведенные выше, в котловине Новосибирского водохранилища можно выделить три основных области, которым соответствуют три типа динамических обстановок рельефообразования и осадконакопления:

Таблица 1.

Скорость проточного течения (горизонт 0,5 м от дна) и высота волн () на внешней границе прибрежной зоны

Новосибирского водохранилища.

Удаление от плотины, км Скорость течения, м/с Высота волны на внешней границе прибрежной зоны

Фаза повышения уровня (май) Фаза стабилизации уровня (июль) Фаза понижения уровня (сентябрь)

Затопленное русло Оби Граница прибрежной зоны Затопленное русло Обн Граница прибрежной зоны Затопленное русло Оби Граница прибрежной зоны

Правый берег Левый берег Правый берег Левый берег Правый берег Левый берег

220 1,40 * * 0,60 * * 0,45 * * * *

200 1,50 * * 0,58 * * 0,32 * * * *

180 1,10 * * 0,45 * * 0,26 * * * *

160 0,75 0,28 0,16 0,38 0,20 0,12 0,21 0,15 0,07 0,51 0,38

140 0,46 0,20 0,11 0,29 0,16 0,07 0,17 0,09 0,05 1,21 1,24

120 0,36 0,10 0,05 0,25 0,05 - 0,15 0,04 - * *

100 0,30 0,04 - 0,19 - - 0,12 - - 1,71 1,75

80 0,24 0,02 - 0,14 - - 0,11 - - т73~1 1,92

60 0,18 - - 0,10 - - 0,09 - - 1,83 2,09

40 0,08 - - 0,06 - - 0,05 - - 1,88 *

20 0,04 - - 0,03 - - 0,02 - - 2,00 2,05

1 0,02 - - 0,02 - - 0,02 - 2,50 2,15

Примечания: 1. Высота ветровых волн определялась при штормах юго-юго-западного/юго-западного направления продолжительностью действия более 6 часов и скорости ветра 14-16 м/с. 2. Параметры водного баланса в период измерения скоростей проточного течения соответствуют среднемноголепшм. 3. (*) - измерения не проводились.

1. Область преимущественно флювиального морфолитогенеза, где доминирующим фактором формирования и развития рельефа, перемещения и накопления осадков являются проточные течения. Протяженность области составляет около 60-65 км.

2. Переходная область, имеющая протяженность по левому берегу около 15-20 км и 30-40 км - по правому берегу. В этой области, в том числе и в береговой зоне, особенности морфолитогенеза в основном обусловлены совместным действием волновых процессов и проточных течений.

3. Область преимущественно волнового морфолитогенеза. в пределах которой ведущую роль в процессах рельефообразования и осадконакопления играют волновые процессы.

Поскольку гидрологическая зональность - явление, характерное для искусственных водоемов в целом, те же обстановки рельефообразования и осадконакопления присущи и другим искусственным водоемам. По-видимому, исключения составляют лишь каскады гидроузлов, в пределах которых область выклинивания' подпора представлена только в верхней ступени каскада и озерные водохранилища со слабовыраженными зоной выклинивания подпора и/или мелководно-осушной зоной. Естественно, размеры отдельных областей будут существенно варьировать как для водохранилищ разных типов, так и от водоема к водоему внутри каждого из них, причем на водохранилищах со сложной в плане конфигурацией котловины они могут перемежаться неоднократно. Однако в большинстве случаев на крупных водохранилищах наиболее представительными будут области преимущественно волнового морфолитогенеза. Для подтверждения этого достаточно сравнить строение котловины Новосибирского водохранилище со строением котловин других искусственных водоемов, например, по данным "Кадастра водохранилищ ..." [1971] и X. Греннга [Водохранилища мира, 1979].

Глава 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ И ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ ВОДОХРАНИЛИЩ

Область преимущественно флювиального морфолитогенеза.

На водохранилищах процессы морфолитогенеза в обстановках этого типа в основном обусловлены деятельностью проточных течений. С.Л. Вендров [1972 и 1979] сравнивал морфологический облик зон выклинивания подпора искусственных водоемов со строением речных дельт. Работы Н.И. Маккавеева [1972], Ю.М. Матарзина с соавторами [Матарзин и др., 1977; Матарзин, Новосельский, 1983] и других

исследователей дали дополнительные свидетельства в пользу этой гипотезы. Результаты наблюдений, проведенных на Новосибирском водохранилище, хорошо согласуются с подобно трактовкой сущности явлений и детализируют ее.

Подобно естественным дельтам [Михайлов и др., 1986; Коротаев, 1991], современный рельеф области преимущественно флювиального морфолитогенеза Новосибирского водохранилища включает многочисленные активные, отмирающие и отмершие русла, которые разделены островами, мелководными обстановками, полностью или частично осушенными участками. Последние представлены разнообразным комплексом пойм, заливов, озер и болот. Из поступающих сюда ежегодно с речным стоком 6,9-7 млн. mj наносов, 1,2-1,5 млн. м3 откладывается в зоне выклинивания подпора [Лысенко, 1983], благодаря чему на значительной ее части доминируют процессы аккумуляции рыхлого материала; эрозии подвержены лишь активные русла и, на небольшом протяжении, коренные берега водоема.

Дельтовидный облик области преимущественно флювиального морфолитогенеза Новосибирского водохранилища дополнительно подчеркивается сходством основных черт строения кровли слагающих ее осадков с осадками дельт рек, впадающих в моря [Deltas ..., 1966; Deltaic sedimentation ..., 1979; Рейнек, Сингх, 1981; Эллиот, 1990].

В пределах описываемой области для активных русел характерно однонаправленное движение воды. В этом смысле они подобны руслам собственно речных систем, где накопление терригенного материала чаще всего связано с миграцией русловых аккумулятивных форм (отмелей, гряд и т.д.) и в значительной мере контролируется сезонной изменчивостью стока воды и наносов. Поэтому осадкам, слагающим в верхней части Новосибирского водохранилища русла активных "дельтовых" проток, свойственна ритмичность строения, отражающая повторяющиеся циклы накопления аллювиального материала: н вертикальном разрезе здесь обнаруживаются последовательные серии осадков, в основании которых обычно залегают грубослоистые пески, сменяемые выше более тонкими песками с косой слоистостью или слоистостью ряби и, иногда, с переслаиванием алевритов. Местами такое залегание осадков нарушается появлением совершенно "нелогичных" прослоев тонкозернистого материала с включениями растительных остатков. Во внутренней структуре этих слоев зачастую имеются отчетливые признаки текстур конседиментационных деформаций, что, в совокупности с наличием растительных остатков, позволяет интерпретировать их как результат оползания берегов.

Иное строение имеют осадки отмирающих русел области преимущественно флювиального морфолитогенеза. Для них более характерно общее утончение

материала вверх по разрезу. Это, по-видимому, обусловлено тем, что в отмирающих протоках поступившие извне наносы, перемещаются постепенно ослабевающим течением.

Пространственная локализация процессов, действующих вне главного русла и проток на основной площади области преимущественно флювиального морфолитогенеза Новосибирского водохранилища, определяется, как и на собственно дельтах, удалением от русел. При этом субаквалъные прирусловые фации (обычно алевриты с прослоями глин и органического вещества) поглощаются более грубыми отложениями прирусловых валов для которых характерным является развитие ряби течения различных типов и косой слоистости, а также неправильной слойчатости, причина возникновения которой - воздействие корней травянистой растительности. Центральные и дистальные фации области представлены уже преимущественно осадками "внутридельтовых" озер, заливов и болот.

Осадки болот в основном представлены обогащенными органическим веществом илами с линзами тонкослоистых алевритов, приносимых, по-видимому, при наполнении водоема. Более грубозернистый материал с характерной горизонтальной слоистостью и отдельными знаками ряби образует осадочный комплекс озер, глубина которых редко бывает выше 2-3 м. Осадки столь же мелководных заливов имеют близкий гранулометрический состав, но отличаются от озерных характером слоистости: на участках с практически полным отсутствием волновой активности наблюдается переслаивание тонкого материала более грубым, а на участках подверженных воздействию слабого волнения встречается линзовидная слоистость.

Во фронтальной зоне области характерные глубины увеличиваются до 4 -5 м. В результате типичные для "внутридельтовых" районов субобстановки рельефообразования и осадконакопления замещаются субобстановками мелководного водоема, в пределах которых сравнительно грубый материал донных осадков заменяется более тонким; причем [Широков, 1974], на левом склоне котловины изменения крупности осадков происходят быстрее, чем на правом.

Переходная область.

Как видно из табл. 1, замещение дельтовых субоб-лановок обстановками мелководного водоема во фронтальной зоне области преимущественно флювиального морфолитогенеза коррелирует с существенными изменениями в характере гидродинамических процессов на расположенных ниже участках Новосибирского водохранилища. Происходящие изменения скоростного режима проточного течения и возрастание волновых нагрузок на берега находят отражение в строении рельефа и

осадков береговой зоны, а также в повышении интенсивности деструктивных берсгоформирующих процессов.

В рельефе береговой зоны здесь обнаруживаются береговые уступы, выработанные волнами и весьма разнообразные аккумулятивные формы волнового генезиса, в числе которых пляжи, формы заполнения входящего угла, наволоки и косы в устьях заливов, растущие в направлении, обратном направлению проточного течения, пересыпи. По мере удаления от границ дельтовидной области частота встречаемости этих форм рельефа возрастает. Заметные изменения происходят также и на подводном береговом склоне, где рифели течения постепенно заменяются комбинированной рябью волнения и течений, а затем - рифелями волнения.

Вблизи области преимущественно флговиального морфолитогенеза в строении донных осадков прослеживается косая слоистость ряби течения и присутствуют следы деятельности текущих вод (ребристо-желобковые знаки и т.п.). На ннжерасположенных участках появляются осадки, в строении которых прослеживается переслаивание рыхлого материала флювиального и волнового происхождения, первоначально часто представленного единичными штормовыми слоями. Можно уверенно полагать, что подобная цикличность обусловлена сезонной асиихронностмо процессов осадконакопления, которые контролируются деятельностью стоковых течений и ветрового волнения. Однако иногда последовательность слоев нарушается. Причинами возникновения этих нарушений обычно может стать размыв осадков волнового генезиса проточными течениями при более высокой, чем в предшествующий год (сезон года), интенсивности внешнего водообмена или же срезание флювиальной серии осадков волнами при колебаниях уровня воды в водоеме.

Область преимущественно волнового морфолитогенеза.

Процессы морфолитогенеза в береговой зоне областей этого типа в основном обусловлены деятельностью ветрового волнения и, следовательно, формируемые берега можно рассматривать [Леонтьев и др., 1975] как берега нормального развития. По имеющимся данным [Кадастр водохранилищ ..., 1971; Гидрометеорологический режим озер и водхранилшц СССР: Водохранилища Верхней Волги, 1975, Каскад Днепровских водохранилищ, 1976; Куйбышеское и Саратовское водохранилища, 1978; Братское водохранилище. 1978; Новосибирское водохранилище .., 1979 и др.1, берегоформирующие процессы на берегах нормального развития водохранилищ протекают с интенсивностью, значительно превосходящей интенсивность процессов в других зонах водохранилищ. Это заставляет обратить на них особое внимание.

Рельеф береговой зоны. При выработке волнами профиля подводного берегового склона на водохранилищах, первоначально приглубый склон постепенно расширяется и выполаживается (рис. 1). приобретая форму, характерную [Зенкович, 1962] для абразионных берегов. На этом этапе в береговой зоне возникают клифы и береговые уступы, морфологический облик которых широко варьирует в зависимости от их геологического сложения, степени развития и проявления склоновых процессов, выровненные, грядовые, ступенчатые и глинистые бенчи, разнообразные формы абразионной скульптуры.

Рис. 1. Изменение профиая береговой зоны при наполнении Новосибирского водохранилища.

1 - начальный профиль; 2 - 1-й год наполнения; 3 - 2-й год наполнения;

4 - 3-й год; наполнения до отметки НПУ.

Накопление рыхльхх продуктов абразии приводит к образованию в береговой зоне водохранилищ аккумулятивных форм рельефа. На водохранилищах можно встретить все или почти все аккумулятивные формы, возникающие на берегах бесприливных морей.

Уже на начальной стадии развития берегов возникают поверхности аккумуляции, которые прислонены к нижней части бенча или врезанного в рыхлые отложения подводного берегового склона, названные [Леонтьев и др., 1975] подводными прислоненными аккумулятивными террасами. Они очень широко распространены на искусственных водоемах н, пожалуй, не встречаются лишь на побережьях, слабо измененных работой волн.

В процессе расширения и выполаживания профиля подводного берегового склона в прибрежной зоне водохранилищ складываются благоприятные условия для массового

перемещения наносов вдоль берега, что приводит к образованию соответствующих ему аккумулятивных форм. Благодаря сильной изрезанное™ береговой линии вновь созданных водоемов, наиболее широкое распространение получают свободные и замыкающие формы рельефа, в частности, косы и пересыпи в устье заливов, косы, возникающие при огибании потоком наносов выступов берега и т.п., а некоторые заливы заносятся полностью. Наряду с этими, обычно упоминаемыми в литературе, формами рельефа, в число аккумулятивных форм рельефа береговой зоны крупных водохранилищ, обусловленных продольным переносом наносоз, надо упомянуть примкнутзшие террасы и террасы, возникшие при заполнении входящего угла, томболо обусловленные внешней блокировкой берега островами, межостровные переймы, двойные треугольные косы и стрелки, петлевидные косы, симметричные аккумулятивные выступы на противоположных сторонах заливов и асимметричные выступы одностороннего питания.

Широкое распространение, особенно на песчаных берегах искусственных водоемов, получили пляжи со следами недавних волнений, выраженных в виде небольших береговых валов, обнаружены и примкнувшие аккумулятивные террасы донного питания, продольные подводные валы (чаще - единичные и парные, реже -множественные), поперечные валы и сходные с ними образования. Продольные валы при колебаниях уровня воды водохранилищ могут приобрести облик островных или береговых баров.

В диссертационной работе приведены многочисленные примеры названных выше абразионных и аккумулятивных форм рельефа береговой зоны искусственных водоемов и их комплексов.

Формирующийся в процессе развития берегов водохранилищ профиль береговой зоны в обобщенном виде представлен на рис. 2. В чисто геоморфологическом смысле этот профиль мало чем отличается от профиля береговой зоны морей. Однако, если сопоставить морфометрические характеристики профилей береговой зоны искусственных водоемов (используя, например, данные "Кадастра водохранилищ ..." [1971]) и морей [Лонгинов, 1963] на участках с избытком и дефицитом песчаных наносов, можно увидеть, что первые имеют несколько большую крутизну. Так, на водохранилищах, в том числе и на Новосибирском, стабильные искусственные и нарастающие естественные пляжи имеют угол наклона дна до 2-2,5°, в морских условиях более свойственный размываемым берегам.

ПОДВОДНЫЙ БЕРЕГОВОЙ СКЛОН

пляж

клиф

Рис. 2. Обобщенный профиль береговой зоны крупных водохранилищ.

1 - подводный вал; 2 - межваловая ложбина; 3 - береговой вал.

Было высказано предположение [КЬаЫс1оу, 1999], что, как и в лабораторных условиях [Н^ев, 1993], основной причиной таких различий в природе являются масштабные эффекты, возникающие, благодаря разной длине пробега волн.

Допустим, на водоемах с размерами Ь] и Р2 развивается волнение, вызванное ветром со скоростью \¥. Если Я1, > Ь\, то, используя метод характерной волны в адаптированной для морей, озер и водохранилищ форме [Ржеплпнский и др., 1968]. соотношение параметров ветровых волн и волнообразующих факторов на внешней границе прибрежной зоны можно привести к виду;

где NH. Nt, N7 - масштабы высоты, длины и периода волн, NF - масштаб длины разгона волн (горизонтальный масштаб), ND. - отношение глубин в конечных точках пробега волге (вертикальный масштаб).

Общий характер искажения масштабов качественно согласуется с выводами экспериментальных исследований A.M. Жуковца 971J, 'описывает реально наблюдаемые [Пышкин, 1973] различия в структуре ветровых волн на морях и водохранилищах (левая часть выражения) и отмеченные различия в строении берегов нормальног о развития этих водоемов (правая часть выражения).

Осадки береговой зоны. С учетом характерной величины волновых нагрузок побережы озер обычно относят [Reincck, Singh 1973; Обстановки осадконакопления ..., 1990] к типу "побережий низкой энергии". Если взглянуть иод этим утлом зрения на

jV;,u = N, = N,-1 - Nр0'* = /V;

(1)

водохранилища, то, согласно Дж.Д. Говарду и Г.-Э. Рейнеку [Howard, Reineck, 1981], можно ожидать, что обусловленные транспортом наносов аккумулятивные формы рельефа береговой зоне искусственных водоемов будут преимущественно сложены тонкозернистым материалом. Однако, материалы наших наблюдений это не подтверждают, поскольку береговые аккумулятивные формы чаще оказывались сложенными песками, зачастую - с мощными (до 0,5-0,6 м и даже более) прослоями привнесенного гравийно-галечного материала. Во время сильных штормов у берегов водохранилищ в волновом потоке переносится не только материал песчаной, гравийной или галечной размерности, но и [Печеркин и др., 1980] валуны диаметром до 10 см.

На рис. 3 представлена обобщенная схема вертикальной дифференциации осадков по крупности и изменения характера их слоистости в отложениях береговой зоны Новосибирского водохранилища. Схема составлена по описаниям более чем 40 разрезов и шурфов, вскрывших толщу отложений на характерных участках побережья водоема, детально описана и проиллюстрирована 34 фотографиями.

\ \ \ НПУ ▼

Гыловая часть пляжа | Средняя часть пляжа Фронтальная часть ппяжа ] Вер княя бер чг ГС с в ь П| эгос ДО кл о О ць <а ого Внешняя зона ровного дна К <0 158 ч is а N S-s о. \ сек

I 4 3,4 2 1,3 2,3 5 3_4 6 3,4 2,3 6 5 М 6 3,4 4,6 6,7 7,8

II 1 2 2 3 4,5 6 5,7 8 9,10 11 6 7,10 8 8,12, 13,14 15

Рис. 3. Обобщенная схема вертикальной дифференциации структур и характера слоистости осадков береговой зоны Новосибирского водохранилища.

/ - Гранулометрический состав осадков: 1. Гравий и галька; 2. Крупнозернистый песок; 3. Среднезернистый песок; 4. Мелкозернистый песок; 5. Разнозернистын песок; 6. Крупный алеврит; 7. Мелкий алеврит; 8. Пелит. В числителе - преобладающие фракции, в знаменателе - примеси.

II - Приоритетные типы слоистости: 1. Тонкослоистый песок; 2. Косослоистые пески пляжа; 3. Параллельное наслоение песков; 4. Косослоистые пески ложбины приурезового подводного вала; 5. Мульдообразная слоистость; 6. Плоскостная косая слоистость; 7. Горизонтальная или субгоризонтальная плоская слоистость; 8. Пологонаклонная косая слоистость; 9. Косая слоистость мегарифелей; 10. Мелкая рифельная слоистость; 11. Косая клиновидная слоистость; 12. Субгоризонтальная параллельная слоистость; 13. Слоистость грубого переслаивания; 14. Слоистость отдельных флазеров и линз; 15. Диагональная слоистость с крутым падением слоев.

Выявленные особенности строения толщи осадков береговой зоны Новосибирского водохранилища хорошо согласуются с результатами изучения строения осадочных толщ прибрежно-морского генезиса [Clifton et al., 1971; Аксенов, 1972; Reineck, Singh, 1973; Davidson-Amott & Greenwood, 1974; Howard, Reineck, 1981; Долотов, 1989; Эллиот, 1990 и др.]. Как выяснилось, крупность накапливаемого в береговой зоне водоема рыхлого материала и целый ряд текстурных признаков осадка позволяет отнести его побережье к типу "побережий высокой энергии". Можно полагать, что эта общая черта крупных водохранилищ. Однако, поскольку побережья озеровидных водоемов ранее не рассматривались как таковые, возникает закономерный вопрос о необходимости пересмотра критериев энергетической классификации побережий.

Гидродинамика береговой зоны. На подверженных волновой переработке берегах водохранилищ внешняя граница прибрежной зоны обычно приурочена к бровке прислоненной аккумулятивной террасы, являющейся своеобразной буфером между ложем водоема и прибрежным мелководьем. Пройдя бровку террасы, подходящие к берегу волны начинают оказывать морфологически выраженное воздействие на дно. Судя по нашим наблюдениям, процесс трансформации и рассеивания энергии волн у берегов водохранилищ не имеет принципиальных отличий от процессов, происходящих в прибрежной зоне моря.

Проведенные наблюдения обнаружили существование на водохранилищах инфрагрзвитационных волн с частотами менее 0,05 Гц, обусловленных резонансными взаимодействиями при наложении двух систем ветровых волн, а также групповой структурой волнения. Модулируя высоту подходящих к берегам ветровых волн и пространственные масштабы возникающей в прибрежной зоне циркуляции водных масс [Longuett-Higgins, Stewart, 1962; Bowen, Huntley, 1984; Holraan, Bowen, 1984 и др.], инфрагравитационные волны влияют на протекающие здесь литодинамические и связанные с ними морфодинамические процессы.

Над подводным береговым склоном профиль волн перестраивается, а их высота снижается. В результате перестройки профиля волны начинают разрушаться. При уклонах дна в прибрежной зоне водохранилища, близких к 0,01, отношение глубины, на которой начинается обрушение волн, к их высоте имеет порядок величины 1,15-1,17; на дне с уклоном 0,02 - 1,24-1,26; при уклоне 0,03 - 1,29-1.31. Эти хорошо согласуются сданными В.В. Лонгинова [1963], Р.Л. Вигеля [Wiegel, 1964], С. Галвина [Galvin, 1969; 1969] и других исследователей. Характерными типами обрушения волн на

водохранилищах являются ныряющее, скользящее и обрушение по смешанному типу; коллапсируюшее обрушение наблюдается редко.

Прибрежная циркуляция водных масс на водохранилищах имеет трехмерный характер, определяемый рельефом дна и характером поверхностного волнения. По наблюдениям на Новосибирском водохранилище, инициируемый волнами перенос воды охватывает всю или практически всю прибрежную зону, хотя скорость течений достигает максимальных значений в области между линией начала обрушения волн и урезом воды. Зафиксированная здесь картина движения водных масс демонстрирована тенденции, качественно согласующиеся с результатами изучения циркуляции водных масс у берегов морей [Леонтьев и Сперанский, 1979; 1980; Леонтьев, 1988] и теоретическими моделями переноса воды [Longuett-Higgins, 1970; 1973; Svcdsen, 1984; ВаП^ея й а1., 1990; 5уес15еп, Ршгеуи, 1995 и др.].

МопФолинамикп береговой зоны. Во время штормов видимые изменения рельефа береговой зоны водохранилищ происходят уже в первые 1,5-2 часа после начала волнения, лишь изредка требуя большего времени. Особенно изменчивы пляжи, образуемые при участии прибойного потока. Формирование пляжа - процесс многофакторный, но при прочих равных условиях (характер волнения, параметры обрушшощихся волн, состав пляжеобразующего материала и др.) он существенно зависит от крутизны поверхности аккумулятивной формы. Свидетельством тому стати наблюдения на Новосибирском водохранилище, в которых был зафиксирован быстрый рост скорости обратного оттока воды в нижней части пляжа с увеличением угла наклона его поверхности. При этом на пологих пляжах преобладало накопление рыхлого материала, в то время как более крутые пляжи в сходных гидродинамических условиях подвергались размыву.

Как известно [Айбулатов и др., 1966; Юркевич, 1972; 1977], на открытых побережьях возникновение шторма сопровождается общим размывом пляжей и ,лишь в период его затухания, в общем комплексе литодинамических процессов ведущее значение приобретает аккумуляция наносов. Однако даже на крупных водохранилищах длительность фазы затухания штормов мала по сравнению с суммарной длительностью фаз развития и стабилизации волнения, из-за чего восстановление размытых пляжей происходит медленно.

Штормовая и сезонная динамика подводного берегового склона водохранилищ отражает тенденцию к выполаживанию склона и увеличению его ширины, что происходит благодаря отступанию береговой линии и/или накоплению наносов во внешней части прибрежной зоны с одновременным выдвижением в водоем бровки

прислоненной аккумулятивной террасы. При наличии достаточных запасов рыхлого материала на подводном береговом склоне формируются продольные ваты, миграция которых вверх и вниз по профилю во время штормов заметно усложняет картину происходящих изменений.

Обычно число продольных подводных валов на водохранилищах не превышает I-2, но иногда встречаются и множественные валы. Например, на Новосибирском водохранилище число подводных валов достигает 10-12 [Хабидов и др., 1999]. Для описания условий, в которых образование валов становится в принципе возможным, в морской геоморфологии используются [Rector, 1954; Iwagaki, Nöda, 1963; Nayak, 1970; Dean, 1973; Sunamura, 1980 и др.] комплексные показатели - "прибойные параметры", связывающие характеристики ветрового волнения и состояния подводного берегового склона (крутизна и крупность наносов). Расчеты с использованием параметра Хаттори-Кавамата [Hattorf, Kawamata, 1981], показали, что при характерных для крупных водохранилищ параметрах волн с высотой 0,3-1,8 м образование продольных валов возможно в интервале уклонов дна 0,01-0,025.

По наблюдениям на Новосибирском водохранилище, необычный характер имеют изменения рельефа дна в зоне продольных валов при развитии разрывного течения. Во время штормов скорость разрывных течений достигает здесь 1,5-2 м/с, благодаря чему у бортов вырабатываемых ими каналов возникает своеобразный «моловый» эффект. Этот эффект отчетливо прослеживается вдоль горловины канала, где у бортов происходит накопление перемещаемого вдоль берега рыхлого материала и образуются ватообразные формы рельефа. При миграции разрывного течения вдоль изобат иногда возникают множественные поперечные подводные валы. Однако чаще такие валообразные повышения сочленяются и впоследствии преобразуются в перемычки между продольными валами.

Литодииамнка береговой зоны. До недавнего времени работы по изучению особенностей литодинамики береговой зоны водохранилищ были сосредоточены на изучении явления массового перемещения наносов под действием волн и течений, а его природа и основные черты оставались без внимания. Это обстоятельство в значительной мере определило направление и состав проводившихся исследований.

Особенности переноса наносов под действием волн и течений в прибрежной зоне искусственных водоемов изучались на песчаных берегах Новосибирского водохранилища при характерных для водоемов этого типа волновых режимах. Особое внимание уделялось переносу взвешенных наносов, т.к. известно [Айбулатов, 1990], что в прибрежной зоне основная масса рыхлого материала перемещается во

взвешенном состоянии и изучение этой части потока вещества, по существу, решает проблему его динамики в целом.

На выбранных исследовательских полигонах дно в прибрежной зоне имело утлы наклона от 0,5° до 2,5° или, в среднем, около 1,5°. На одном из этих полигонов (I) в рельефе дна было выражено два подводных вала, на других (II и III) валы отсутствовали. Микрорельеф дна на всех трех полигонах представлен рифелями, высота и длина которых с уменьшением глубин изменялась от 1,5-2,5 см и 9-12 см до 45 см и 23-27 см, соответственно.

Натурные эксперименты проводились при штормах, во время которых волны, подходившие к берегу под углами от 20-25° до 70-80°, достигали высоты 0,3-0,5 - 1,01,1 м. Скорость течений в это время изменялась от 0,08-0,27 м/с в нижней части подводного берегового склона до 0,42-0,64 м/с в прибойной зоне. В целом, в период наблюдений на полигоне I доминировал перенос воды вдоль берега, а на полигонах II и III - по нормали к изобатам.

По наблюдениям, на всех трех полигонах активный размыв дна с небольшим запозданием следовал за развитием шторма. В охваченной волнением толще воды во взвешенное состояние переходили частицы наносов крупностью до 2 мм. Концентрация взвешенных наносов, их крупность и содержание во взвеси тяжелых минералов и хорошо окатанных частиц достигали максимума в придонном слое. В направлении к поверхности воды концентрация взвешенных наносов снижалась, но, вопреки ожиданиям, не монотонно. На двух полигонах - I и II (на полигоне III вертикальная диффренциация взвешенных наносов не изучалась) - по всей ширине прибрежной зоны было зафиксировано локальное возрастание концентрации взвеси на горизонтах 0,2-0,4 м над дном (рис. 4). Одновременно в тех же точках наблюдался рост диаметра наносов и содержания тяжелых минералов, а иногда - и окатанных частиц (табл. 2). Обнаруженные изменения имеют двоякий характер. В одном случае имеет место согласованное изменение всех показателей в интегральных (седиментологические ловушки) и раздельных (пневматический пробоотборник) пробах. В другом наблюдается монотонное снижение концентрации взвешенных наносов в интегральных пробах, но измерения в реальном режиме времени (датчики OBS) н отбор проб пневматическим пробоотборником показывают короткопериодные флуктуации с наибольшими значениями концентрации взвеси на горизонтах локального максимума; к тем же горизонтам в этом случае приурочено возрастание крупности взвешенных наносов и содержания во взвеси тяжелых минералов.

Рис. 4. Характер изменений концентрации взвешенных наносов г. прибрежной зоне во время шторма, полигон I, о. Шуйской Кордон 1 - фаза развития волнения; 2 - фаза стабилизации волнения 3 — фаза затухания волнения

(О

Таблица 2.

Вертикальное распределение взвешенных наносов но крупности, удельному весу и окатанностн на полигоне II (по результатам отбора проб пневматическим проботборником н наносонакопителями).

Безразмерная глубииа, Z/D Глубина 0,5 м Глубина 1,0 м. Глубина 1,8 м.

rf50> ММ Содержание тяжелых минералов, % Содержание окатанных часшц, % пли шт. мм Содержание тяжелых минералов, % Содержание окатанных частиц, % или шт. ¿50 > мм Содержание тяжелых минералов, Содержание окатанных частиц, % или шг.

Дно 0,34 12,93 27,92 0,23 7,92 21,13 0,18 3,41 12,51

0,05 0,32/ 0,34 21,04 25,16 0,23/ 0,23 12,31/ 13,73 17,14/20,3 0,17/ 0,19 7,18/8,42 9,14/ 12,60

0.1 0,33/ 0,35 19,92/ 20,32 21,31/23,20 0,21/0,25 11,14/12,56 12,04/21,5 0,17/0,18 5,22/ 6,53 7,11/11,50

0,2 0,33/0,35 17,06/ 24,35 15,71/28,50 0,20/ 0,24 8,58/ 13,55 7,25/ 9,75 0,16/0,17 2,14/2,75 3,04/ 5,20

0,3 0,31/0,33 15,80/ 16,34 14,02/ 15,96 0,20/ 0,21 5,54/6,53 3,15/4,30 0,16/ 0,17 1,24/2,01 0,54/ 1,10

0,4 0,27/ 0,29 10,11/12,40 13,30/ 15,20 0,18/0,20 3,04/4,30 0,72/ 4,73 0,15/ 0,17 0,97/1,33 4/ 11 шт.

0,5 0,23/ 0,27 8,33/9,75 13,03/ 15,10 0,17/ 0,18 2,96/3,83 0,25/ 0,70 0,13/0,15 0,52/ 0,70 3/ 10 шт.

0.6 0.22/ 0.26 7,11/9,05 12,00/ 16,77 0,15/0,16 0,68/2,14 5/ 12 шт. 0,13/0,14 Следы 1/4 шт.

0,7 0,22/ 0,25 4,91/6,26 11,01/14,00 0,15/0,16 0,72/ 1,58 4/ 9 шт. 0,12/ 0,14 Следы 2/ 4 шт.

0,8 0,20/ 0,24 3,51/4,55 10,15/12,31 0,14/ 0,16 Следы 4/ 10 шт. 0,12/ 0,12 - 2/ 3 шт.

0,9 0,17/0,21 2,14/3,47 7,92/9,14 0,14/0,15 Следы 3/ 7 шт. 0,11/0,12 - 1/3 шт.

Поверхность воды 0,16 1,94 5,13 0,13 Следы 2 шт. 0,12 - 1 шт.

Примечание: В числителе - величина в интегральной пробе (седиментологические ловушки), в знаменателе - наибольшее значение в раздельных пробах.

Похожая картина вертикальной дифференциации взвешенных наносов была получена и в параллельно-проводившихся экспериментах с трассерами. Например, в центральной части полигона 1 седиментологические ловушки, установленные в прибойной зоне, задержали на горизонтах 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 м над дном сооответственно 27, 25, 34, 17 и 13, в зоне подводных валов - 11, 16, 10, 7 и 5, а в области, расположенной мористее зоны валов - 4, 7, 2, 2, и 1 частицу меченого песка. Как видно, вертикальная структура поля взвеси оказалась значительно более сложной, чем это представлялось до недавнего времени. Интересно отметить, что в целом на полигоне в пробах взвеси, отобранных во время упомянутого эксперимента, было обнаружено 6375 частиц трассера, а в пробах донных осадков - 2981 частица. Это указывает на то, что основная масса наносов действительно перемещалась во взвешенном состоянии.

Представления о двухслойной структуре поля взвешенных наносов в прибрежной зоне в целом неплохо подтверждались данными натурных наблюдений и лабораторных экспериментов. Вместе с тем, уже давно накапливаются сведения [Nielsen, 1983; Hwang et а]., 1996; Tanczos, 1996; Жиндарев, 1997; Koomans et al., 1998], свидетельствующие о неполном соответствии этой модели природе явления. По-видимому, настало время пересмотреть существующие взгляды на процессы формирования полей взвеси в охваченной волнением толще воды и переноса взвешенных наносов под действием волн и течений.

Важные результаты были получены [Подымов, 1999; Хабидов и др., 1999] в эксперименте, проводившемся на полигоне III. По наблюдениям, подходящие к берегу водохранилища волны высотой до 0,5-0,7 м характеризовались наличием в спектре основного пика на частотах порядка 0,27 Гц. Обусловленный действием разрушающихся волн размыв дна сопровождался взвешиванием наносов, причем события взвешивания, имевшие длительность от 3-5 с до 20-40 с, происходили нерегулярно, а флуктуации концентрации взвеси оказались некогерентными колебаниям свободной поверхности воды.

Ответ на возникший вопрос об обусловленности событий взвешивания наносов удалось получить, исследуя колебания свободной поверхности воды методами [Астафьева, 1996] вейвлет-анализа. На рис. 5 приведен энергетический спектр одной из хронограмм наблюдавшегося волнения. Как видно, события взвешивания точно синхронизированы с появлением групп сравнительно высоких волн, обладавших большей энергией. Период появления этих групп волн соответствует частоте инфрагравитационных волн, существование которых было дополнительно

подтверждено анализом хронограмм волнения. В дальнейшем взвешенные наносы перемещались со скоростью, близко соответствующей фазовой скорости волн.

Рис. 5. Энергетический вейвлет-спектр волнения и изменения концентрации взвешенных наносов в зоне обрушения волн (глубина места 0,4 м, горизонт над дном - 0,1 м), запись 034 от 17 сентября 1998 г. а - изменения концентрации взвешенных наносов, г/л; б - энергетический вейвлет-спектр волнения.

Характер массового перемещения наносов в береговой зоне водохранилищ при прочих равных условиях контролируется характером горизонтального расчленения береговой линии водоема.

Проведенные исследования показали, что в зависимости от особенностей геолого-геоморфологического строения котловин водохранилищ или их отдельных частей и свойственного им гидрометеорологического режима интенсивность массового перемещения наносов и связанных с ним морфодинамических процессов может варьировать в широких пределах. Однако на продвинутых стадиях развития берегов водоема в слабовогнутых береговых дугах при малых углах подхода волн будет, по-видимому, всегда преобладать продольное перемещение наносов, а при больших углах подхода волн - поперечный перенос. В заливах, к которым волны подходят под большим углом, продольное перемещение рыхлого материала у бортов вогнутости будет сменяться поперечным в ее вершине. Бухты, значительно отчлененные мысами или островами от основного бассейна, а также небольшие заливы, к которым господствующие волны подходят под малыми углами, обладают специфическими чертами внутреннего режима и нами не рассматривались.

Выделенные типы дуг отличает неповторимый характер процессов и явлений, обусловливающих развитие береговой зоны. Отчасти именно этим, а также сочетанием береговых дут разного типа с различными линейными размерами и геолого-I еоморфологическими условиями побережий, определяется своеобразие динамики берегов различных водохранилищ.

Эволюция берегов искусственных водоемов в условиях колебаний уровня воды. Длиннопернодные колебания уровня воды, под которыми понимаются его флуктуации, обусловленные изменением количества воды, приводят к перераспределению потока поступающей волновой энергии по профилю береговой зоны, благодаря чему оказывают существенное влияние на формирование ее рельефа и развитие берегов в целом. Анализ материалов независимых многолетних наблюдений и результатов специальных исследований, проводившихся на Новосибирском водохранилище, привел к выводу [Хабидов и др., 1999], что характер реакции береговой зоны на колебания уровня воды на водохранилищах и морях не имеет принципиальных отличий.

Вместе с тем, проведенный анализ позволил выявить важные черты реакции береговой зоны на колебания уровня воды. Речь идет о зависимости темпа отступания (выдвижения) береговой линии от скорости изменения уровня и собственных характеристик волнения, наблюдающегося в период его повышения или понижения. Это очевидное предположение не получило аргументированного подтверждения в предшествующих исследованиях. Однако его значение для понимания особенностей развития берегов водохранилищ несомненно, что лишний раз подтверждают результаты наблюдений, представленные на рис. 6.

Рис. 6. Изменения положения береговой линии во время штормов при колебаниях уровня водохранилища.

Исходя из данных рис. 6, зависимость темпа отступания или выдвижения береговой линии (с!У/с!Г) от скорости изменения уровня воды (г/ЯД/Г) и высоты действующих в этот период волн (Н ) в первом приближении имеет вид:

ЛУ/аТ = к ■ Н„." -аН/сГГ (2)

где кит- численные константы, имеющие порядок величины 0,61 и 1,34 в случае повышения уровня воды или 0,72 и 1,52 - при его понижении.

Существуют, однако, ситуации, в которых понижение уровня воды в водохранилищах может спровоцировать размыв их берегов, а повышение, напротив, будет сопровождаться развитием аккумулятивных процессов.

Первая возникает тогда, когда в ходе понижения уровень воды временно стабилизируется и в зону волновой переработки попадает крутонаклоненный элемент профиля подводного склона - например, поверхность прислоненной аккумулятивной террасы. В результате здесь закладывается новый береговой уступ, который при благоприятных условиях (медленное поднятие уровня воды в следующей фазе цикла его колебаний, синхронизированное с высокой штормовой активностью, и наличие легкоразмываемых отложений) может быстро врезаться в ранее сформированный склон. Однако такие условия возникают крайне редко.

Напротив, если при медленном поднятии уровня водохранилища затапливается пологий склон, в рельефе которого присутствуют продольные подводные валы ранних генераций, то на водоеме возникают благоприятные условия для миграции валов вверх по склону, в результате чего возможно образование эфемерного "лагунного" берега. Эта ситуация встречается чаще, и, именно ее имели ввиду И.А. Печеркин с соавторами [1980], говоря о возможности преобразования подводных валов в береговые бары.

Глава 5. ИНЖЕНЕРНОЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВО В БЕРЕГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ВОДОХРАНИЛИЩАХ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ

Благодаря значительным масштабам потери земель, негативному влиянию на социально-экономическую инфраструктуру побережий и экологическим последствиям, разрушение берегов водохранилищ входит [Бурова, 1998] в число десяти наиболее опасных природных явлений. Поэтому задача защиты берегов искусственных водоемов чрезвычайно актуальна.

Еще недавно решение этой задачи большинству гидротехников виделось в создании волноотбойных стен и различных береговых покрытий. ГО.Н. Сокольников

[1976] одним из первых обратил внимание на их недостаточную функциональную и крайне низкую экономическую эффективность в условиях водохранилищ и предложил, по существу, тот же путь заимствования инженерных идей у Природы, основы которого были заложены П. Брууном [1972]. Однако подобный подход не нашел отклика, и, в защите берегов искусственных водоемов акцент делался на применении конструкций пассивного типа. Наиболее ярким примером этого служит разработанная во второй половине 70-х годов [Технико-экономическое обоснование ..., 197S] концепция защиты берегов Новосибирского водохранилища.

Однако уже существующие на Новосибирском водохранилище волноотбойные стены и береговые покрытия в большинстве своем были полностью или частично разрушены. Одной из причин этого оказался [Khabidov et al., 1996] размыв дна у основания сооружений, где во время штормов скорость течений была заметно выше, чем на смежных участках берега. Последствия общего размыва дна усугубляло нарушение целостности самого основания стены суффозионными явлениями, обусловленными [Taii, Griggs, 1990; Plant, Griggs, 1992 ] процессами инфильтрации/эксфильтрашш воды при взаимодействии волн с берегами и сооружениями.

В природных условиях Новосибирского водохранилища возведение пассивных берегозащитных сооружений оказалось рентабельным менее чем на 5% протяженности разрушаемых берегов. В совокупности с ненадежностью сооружений это, в конечном счете, заставило пересмотреть концепцию их защиты.

В основу нового подхода к защите берегов Новосибирского водохранилища были положены две хорошо известных идеи. Первая идея, прошедшая здесь ранее успешное апробирование [Формирование берегов ..., 1969], заключалась в организации питания береговой зоны рыхлым материалом. Вторая - в управлении береговыми процессами посредством устройства регулирующих сооружений, в качестве которых было рекомендовано использовать буны, прерывистые волноломы, искусственные абразионные мысы и т.п. [Хабидов, 1979 а,б; 1982; 1985].

Обе идеи нашли широкое применение в практике защиты берегов Новосибирского водохранилища [Хабидов и др., 1996; 1999] и неплохо себя зарекомендовали (табл. 3).

Таблица 3.

Сооружения инженерной защиты берегов Новосибирского водохранилища

Тип берегозащитных сооружений Общая протяженность, км Современное техническое состояние

Разрушено, км Разрушается, км Хорошее, км

Волноотбойные стены и береговые покрытия* 11,88 5,51 4,50 1,87

Неогражденные искусственные пляжи 10,40 - 2,50 7,50

Искусственные пляжи +■ буны 9,00 - 1,50 7.50

Искусственные пляжи + прерывистые волноломы 5,20 - 1,20 4,00

Искусственные пляжи + прерывистые волноломы + буны 7,10 - - 7,10

Искусственные пляжи + абразионные мысы 5,00 - - 5,00

Другие искусственные аккумулятивне формы 0,3 - - 0,3

* - возведены до 1984 г. включительно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной задачей настоящей работы являлось выявление общих закономерностей рельефообразования и осадконакопления в котловинах крупных водохранилищ и развитие на этой основе учения о формировании их берегов с тем, чтобы полученные результаты могли быть использованы при решении актуальных прикладных проблем. Поставленная задача решалась на основе большого фактического материала, собранного автором во время многолетних полевых геоморфологических исследований и специальных натурных экспериментов с привлечением большого числа данных, подчерпнутых из литературных и фондовых источников. Анализ полученного материала позволяет заключить следующее:

осадконакопления обусловлены, главным образом, деятельностью ветрового волнения, то во второй приоритет принадлежит проточным (или стоковым) течениям. В обстановка* переходного типа закономерности морфолитогенеза контролируются совместно волновыми процессами и проточными течениями. В общем случае, наиболее представительными по своим масштабам являются обстановки волнового морфолитогенеза.

2. Области преимущественно флювиального морфолитогенеза водохранилищ представляют собой аналог речных дельт. Подобно им в рельефе областей этого типа присутствуют многочисленные активные, отмирающие или отмершие русла, разделенные островами, мелководными обстановкамн, осушенными или полуосушенными участками; последние представлены разнообразным комплексом пойм, заливов, озер и болот. Накапливаемые здесь толщи осадков имеют много общих черт со строением осадков в дельтах рек, впадающих в моря.

3. В обстановках переходного типа происходит постепенное замещение дельтовых субобстановок обстановками мелководного водоема, сопровождающееся существенные изменения в характере рельефа береговой зоны и строении слагающих се осадков. При этом в облике рельефа впервые появляются черты, обусловленные деятельностью ветрового волнения. В их числе выработанные волнами береговые уступы, узкие пляжи, формы заполнения входящего угла, косы и пересыпи в устьях заливов, рост которых происходит в направлении, противоположном направлению переноса водных масс проточными течениями, и другие. По мере удаления от границы дельтовой области и снижения роли проточного течения, в строении осадков подводного берегового склона прослеживается закономерная смена толщ с характерной косой слоистостью ряби течения на толщи с переслаиванием рыхлых продуктов флювиального и волнового происхождения.

4. В обстановках преимущественно волнового морфолитогенеза рельеф береговой зоны крупных водохранилищ и слагающие ее осадки обнаруживают полное сходство с основными чертами рельефа и осадочных толщ береговой зоны морей. На берегах водохранилищ найдены все или практически все известные морской геоморфологии формы рельефа, в числе которых создаваемые механической абразии и разнообразные примкнувшие, свободные, замыкающие и окаймляющие аккумулятивные формы. Лишь на одном из крупных водохранилищ - Новосибирском - в осадках береговой зоны выявлено большинство типов слоистости, свойственных осадкам прибрежно-морского генезиса. Причем, ряд из них считался свойственным только т.н. "побережьям высокой

энергии", что дает основания для пересмотра концепции энергетической дифференциации побережий водоемов.

5. Близость основных черт строения берегов нормального развития водохранилищ л морей в решающей степени обусловлена общностью гидродинамических, морфо- и гитодинамических процессов, протекающих в их береговой зоне. Условия, в которых формируются эти берега на искусственных водоемах и морях, заметно различает лишь :труктура штормов. На водохранилищах, имеющих относительно большую тродолжительность фазы стабилизации штормов и кратковременную фазу затухания, которой обычно соответствует обстановка аккумуляции наносов, развитие береговых тккумулятивных форм протекает медленнее.

6. Проведенные исследования выявили основные закономерности развития хтяжей и подводного берегового склона водохранилищ. При этом была показана зысокая изменчивость рельефа пляжей, на которых видимые изменения во время дтормов обычно происходят за несколько десятков минут, лишь изредка требуя Зольшего времени. Впервые удалось проследить формирование в прибрежной зоне тродольных подводных валов, определить область природных условий, в которых их образование на водохранилищах становится в принципе возможным; изучена динамику тродольных подводных валов во время шторма. Наряду с продольными подводными залами, в прибрежной зоне водохранилищ обнаружены формы рельефа, сходные с топерсччыми валами, возникающие, благодаря деятельности разрывных течений.

7. Основная масса рыхлого материала в прибрежной зоне водохранилищ во время нтормов перемешается во взвешенном состоянии. Наблюдения, проведенные на Новосибирском водохранилище, позволили выявить закономерности распределения ¡звеси в охваченной волнением толще воды. Важным результатом явилось )бнаружение явления локального возрастания концентрации взвешенных наносов на удаленных от дна горизонтах, обвито сопровождаемое ростом содержания крупных и сорошо окатанных частиц, а также тяжелых минералов. В натурных экспериментах 5ыло зафиксировано нерегулярное взвешивание наносов при взаимодействии волн с берегами, что, как оказалось, обусловлено инфрагравитационными волнами.

8. Выявлены закономерности массового перемещения наносов у берегов юдохранилищ с различным характером горизонтального расчленения. Выделено 3 зсновных типа береговых дут и показано, что на продвинутых стадиях развития берегов в слабовогнутых дугах при малых углах подхода волн будет преобладать фодольное перемещение наносов, а при больших углах подхода волн - поперечный

перенос, тогда как в заливах, глубоко вдающихся в сушу продольное перемещение рыхлого материала у бортов вогнутости будет сменяться поперечным в ее вершине.

9. Длиннопериодные колебания уровня искусственных водоемов обусловливают перераспределение потока поступающей к их берегам волновой энергии по профилю подводного склона. Результатом этого является перестройка профиля, обычно сопровождаемая размывом склона (в случае повышения уровня воды) или усилением аккумулятивных процессов (при его понижении). Полученные данные позволили установить зависимость темна отступания/выдвижения береговой линии от характеристик волн и скорости изменения уровня воды.

10. Совокупность полученных данных о рельефе и строении осадков береговой зоны крупных водохранилищ, о процессах и явлениях, протекающих в ее пределах, создает реальные предпосылки для дальнейшего совершенствования методов прогноза береговых процессов, в том числе - с использованием достижений учения о развитии морских берегов.

11. Разрушение берегов водохранилищ входит в число десяти наиболее опасных природных явлений, что придает исключительную актуальность решению проблемы их эффективной защиты. Установленные закономерности развития береговой зоны водохранилищ предполагают отказ от строительства в ее пределах монолитных сооружений пассивного типа. В качестве альтернативы предложены и с успехом апробированы варианты активной защиты берегов посредством питания береговой зоны рыхлым материалом и управления береговыми процессами.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии:

1. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям на водохранилищах для строительства. - М.: Стройиздат, 1986. - 132 с. (соавторы - Л.Б. Иконников, Ф.С. Зубенко, Г.И. Овчинников и др.).

2. Динамика песчаных берегов морей и внутренних водоемов. - Новосибирск: Наука, 1998. - 271 с. (соавторы JI.A. Жиндарсв, А.К. Тризно).

3. Динамические обстановки рельефообразования и осадконакопления береговой зоны крупных водохранилищ. - Новосибирск: Наука, 1999. - 191 с. (соавторы JT.A. Жиндарев, А.К. Тризко).

5. Coastal Morphology and Rccent Coastal Sediments of Large Man-Made Lakes -With Reference to the Novosibirsk Reservoir. - Novosibirsk: Nauka Academic Publishers, Siberian Enterprise ofthe Russian Academy of Sciences. 1999.- 117 p.

6. Динамика берегов крупных водохранилищ. Волновые процессы. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999.- 124 с.

Статьи:

1. Вопросы управления эволюцией берегов водохранилищ и создания берегозащитных комплексов // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ. по динамике берегов водохранилищ, их охране и рациональному использованию. - Черкассы. Кн. 5, 1979.-С. 77-79.

2. Оптимизация берегозащиты на основе создания управляемых комплексов И Мат-лы конф. и совещ. по пиротехнике: Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду. - Л.: Энергия, 1979. - С. 261-263.

3. Вопросы теории сравнительного анализа морфолитогенеза береговой зоны водохранилищ и морей // Мат-лы конф. и совещ. по гидротехнике "Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду" Л.: Энергия, 1980. -С. 94-101.

4. Опыт сравнительного анализа морфолитогенеза береговой зоны морей и водохранилищ // Берега водохранилищ: Докл. Пятого совещ. по изучению берегов сибирских водохранилищ. - Иркутск: ИЗК СО АН СССР, 1980. - С. 64-65 (соавтор Л.А. Жиндарев).

5. Поперечное перемещение наносов в береговой зоне водоемов и возможности его регулирования // Берега водохранилищ: Докл. Пятого совещ. по изучению берегов сибирских водохранилищ. - Иркутск: ИЗК СО АН СССР, 1980. - С. 66-67 (соавтор Л.А. Жиндарев).

6. Особенности морфолитогенеза береговой зоны крупных водохранилищ Сибири // Тр. ЗалСибНИИ Госкомгидромета СССР. - М., Гидрометеоиздат. 1981. - Вып.52. - С. 93-100 (соавтор И.С. Сергеенков).

7. Системное решение вопроса о защите берегов Новосибирского водохранилища // Мат-лы. докл. науч.-практич. конф. "Новосибирский водохозяйственный комплекс -важнейший народно-хозяйственный объект Западной Сибири. - Новосибирск, 1982. - С. 49-53.

8. Обоснование заложения водозаборов в береговой зоне равнинных водохранилищ // Географические проблемы перераспределения водных ресурсов Сибири. - Новосибирск: Наука, Сиб. огд-нис, 1982. - С. 75-83 (соавтор J1.H. Каскевич).

9. О возможности направленной эволюции берегов водохранилищ // Изменение природных условий под влиянием деятельности человека. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1984. - С. 33-37.

10. Литодинамические процессы и морфодинамика береговой зоны Новосибирского водохранилища // Гидрологические и экологические процессы в водоемах и их водосборных бассейнах: Мат-лы междунар.симп. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1995. - С. 148-149 (соавторы К.В. Марусин, Н.Я. Иванова).

11. Изучение перемещения прибрежных наносов // Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям на водохранилищах для строительства. - М.: Стройиздат, 1986. - С. 64-70 (соавторы JI.H. Каскевич, Г.И. Овчинников).

12. Изучение рельефа дна водохранилищ // Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям на водохранилищах для строительства. - М.: Стройиздзт, 1986. - С. 71-76 (соавтор Г.М.Пуляевский).

13. Рациональное использование и охрана водных ресурсов Сибири // Региональная научно-исследовательская программа "Сибирь": 1988 г. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1989. - С. 214-218 (соавтор О.Ф. Васильев).

15. Рациональное использование и охрана водных ресурсов Сибири // Региональная научно-исследовательская программа "Сибирь": 1989 г. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1990. - С. 213-216 (соавтор О.Ф. Васильев).

16. Рельефообразующие процессы в котловинах и береговой зоне равнинных водохранилищ // Гидрология водохранилищ. - Пермь: Изд-во Пермского гос. ун-та, 1991. - С. 49-59.

17. Coastal Dynamics Under "Weak Storm Conditions // Proc. Int'l Conf. on Coastal Research in Terms of Large Scale Experiments. - Gdansk, Poland, 1995. - P. 90-91.

18. Beach Nourishment Versus Shore Protection Structures: The Findings of Shore Protection Activities on Novosibirsk Reservoirs // Proc. of the 25th Silver Int'l Conf. on Coastal Eng. - New York: ASCE, 1996. - Vol. 3. - P. 2918-2926 (соавторы Ю.П. Баженов, Л.Н. Каскевич, O.JI. Рыбак и др.).

19. Field Studies of Shore Evolution //Proc. Int'l. Conf.on Coastal Reseach in Terms of Largc-Scale Experiments. - Plymouth, UK. 1997. - P. 576-583 (соавторы Л.А. Жиндарсв, Л.Г. Никифоров).

20. Sediment Transport in Barred Nearshore Zone // Proc. 26thlnt'l Conf. on Coastal Eng. - Copenhagen, Denmark. 1978. - P. 220-221.

21. Управление береговой зоной водохранилищ: стратегия, основные методы и инструменты // Мат-лы междунар. конф. ТИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий. - Барнаул, 1998. - С. 407-415 (соавторы Н.Я Иванова, O.A. Мураенко, Л.И. Паршуков, И.А Аксенова).

22. Ветровое волнение и его влияние на уровень грунтовых вод в зоне наката // Вторая Всероссийская научн. конф. "Физические проблемы экологии". - М.: МГУ. - С. 65 (соавторы O.A. Мураенко, Л.Н. Паршуков, И.А Аксенова).

23. Особенности морфолитогенеза котловин крупных водохранилищ // Берега морей и внутренних водоемов: актуальные проблемы геологии, геоморфологии и динамики - Новосибирск: Изд-во Сибирского отд-ния РАН, 1999. - С. 62-69.

24. Эволюция берегов водохранилищ в условиях длиннопериодных колебаний уровня воды // Берега морей и внутренних водоемов: актуальные проблемы геологии, геоморфологии и динамики - Новосибирск: Изд-во Сибирского отд-ния РАН, 1999. - С. 90-95 (соавторы Л.А. Жиндарев, В.М. Савкин).

25. Строение осадочных толщ береговой зоны Новосибирского водохранилища // Берега морей и внутренних водоемов: актуальные проблемы геологии, геоморфологии и динамики - Новосибирск: Изд-во Сибирского отд-ния РАН, 1999. - С. 106-113.

26. Использование акустического допплеровского профилера течений в условиях прибрежной зоны водоемов // Вторая Всероссийская научн. конф. "Физические проблемы экологии". - М.: МГУ. - С. 60 -61 (соавторы O.A. Мураенко. Л.Н. Паршуков).

27. Моделирование инфрагравитационных волн и групповой структуры ветровых волн в прибрежной зоне Новосибирского водохранилища // Вторая Всероссийская научн. конф. "Физические проблемы экологии". - М.: МГУ. - С. 70-71 (соавтор Я.В. Сапрыкина).

28. Перенос взвешенных наносов в береговой зоне водохранилищ // Берега морей и внутренних водоемов: актуальные проблемы геологии, геоморфологии и динамики -Новосибирск: Изд-во Сибирского отд-ния РАН, 1999. - С. 162-171.

29. Измерение концентрации и крупности взвешенных наносов в прибрежной зоне акустическим методом // Берега морей и внутренних водоемов: актуатьные проблемы геологии, геоморфологии и динамики - Новосибирск: Изд-во Сибирского отд-ния РАН, 1999. - С. 175-183 (соавторы К.В. Марусин, Д.М. Хейнс).

30. Применение вейвлет преобразования при изучении процессов взвешивания наносов ветровыми волнами в прибрежной зоне // Берега морей и внутренних водоемов: актуальные проблемы геологии, геоморфологии и динамики - Новосибирск: Изд-во Сибирского отд-ния РАН, 1999. - С. 195-200 (соавторы И.А. Аксенова, К.В. Марусин).

31. Перемещение наносов в прибрежной зоне водохранилищ // Мат-лы V конф. "Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей. - М.: ИБП РАН, 1999.

32. Экологическое состояние Новосибирского водохранилища // Сибирский экологический журнал, № 2, 2000 (в печати) (соавторы О.Ф. Васильев, В.М. Савкин, СЛ. Двуреченская и др.).

33. Littoral and Shoreline Processes on Large Man-Made Lakes // Coastal Zone Management. - Dordrecht: KJuwer Academic Publishers (в печати).

34. Vertical sorting of suspended sediment particles by size, density and shape in the nearshore zone'// Proc. 27th Int'l Conf. on Coastal Engineering. - New York: ASCE, 2000 (в печати).

Содержание диссертации, доктора географических наук, Хабидов, Александр Шамильевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ

1.1. Изученность проблемы

1.2. Исходные материалы и методика исследований

Глава 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ БЕРЕГОВ КРУПНЫХ

ВОДОХРАНИЛИЩ

2.1. Геолого-геоморфологические и палеогеографические условия водохранилищ

2.2. Ветровое волнение

2.3. Водообмен и проточные течения

2.4. Уровенный режим

2.5. Ледовый режим

Глава 3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ И

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ КОТЛОВИН ВОДОХРАНИЛИЩ.

Глава 4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ И

ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ ВОДОХРАНИЛИЩ

4.1. Динамика среды, рельеф и осадки области флювиального морфолитогенеза

4.2. Динамика среды, рельеф и осадки береговой зоны переходной области

4.3. Динамика среды, рельеф и осадки береговой зоны области волнового морфолитогенеза

4.3.1. Рельеф и строение осадочкых толщ береговой зоны

4.3.2. Гидродинамика береговой зоны

4.3.3. Морфодинамика береговой зоны

4.3.4. Лигодинамика береговой зоны

4.3.5. Эволюция берегов в условиях длиннопериодных колебаний уровня

Глава 5. ИНЖЕНЕРНОЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВО В БЕРЕГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ

НА ВОДОХРАНИЛИЩАХ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ

Введение Диссертация по географии, на тему "Закономерности рельефообразования и осадконакопления в береговой зоне крупных водохранилищ"

Актуальность темы. Береговая зона морей, озер и водохранилищ является важнейшей средой обитания человека, так как около двух третей населения Земли предпочитает жить, работать или отдыхать на побережье водоемов. Россия в этом смысле исключения не составляет, хотя и имеет одну существенную отличительную черту: наиболее обжиты в нашей стране не морские побережья, а побережья внутренних водоемов, особенно - водохранилищ. Это обусловлено двумя основными факторами. Во-первых, значительную долю материковой береговой линии России составляют берега морей бассейнов Северного Ледовитого и Тихого океанов с неблагоприятными для человека условиями жизни. С другой стороны, водохранилища всегда создавались в обжитых районах с развитой социально-экономической инфраструктурой или тяготели к ним, поскольку они предназначены для удовлетворения разнообразных потребностей населения и развивающейся экономики в пресной воде, энергетических ресурсах, удобных транспортных путях и т.п.

К настоящему время в России создано около 2260 водохранилищ с объемом от 0,1 до 1 км3 и выше и несколько тысяч более мелких [1-4]. Это повлекло за собой преобразование ландшафтов бассейнов рек и естественных озер на площади свыше 700 тыс. км2 и затронуло социально-экономическую инфраструктуру территорий общей площадью до 1,5 млн км2 [5-6]. Хотя факторы, обусловившие столь масштабные изменения, весьма разнообразны, по заполнении водоемов наиболее серьезное влияние на инфраструктуру их побережий оказывает разрушение берегов. Дело в том, что суммарный периметр только крупных водохранилищ нашей страны оценивается в 64100 км и ущерб только от потери земель ежегодно составляет 118$ 86000000 [4]. Однако даже эта цифра не учитывает ассоциированные затраты на перенос жилья, промышленных, сельскохозяйственных, коммунальных объектов, дорог, линий электропередач и т.д. Не учитывает она и ущерб природной среде, наносимый деятельностью береговых процессов и затраты на его компенсацию. Можно лишь полагать, что их совокупная величина подобных затрат превосходит стоимость теряемых земель, как минимум, на порядок.

Решение проблемы управления береговыми процессами для предотвращения нежелательных последствий их деятельности является ключевым моментом гармонизации взаимоотношений природной среды и человека при освоении береговой зоны и побережий водоемов. Пути к решению этой проблемы наметил еще Пер Бруун [7]. В классической работе "История и философия берегозащигы" он заключил, что "Природа не только показывает нам, как происходит разрушение берега, но и демонстрирует, как надо его защищать. Можно уверенно сказать, что нет такого способа защиты, который не был бы изобретен природой раньше, чем был применен человеком. Именно поэтому мы должны изучать природу. . которая более выразительна и имеет больший успех, чем человек" (подчеркнуто нами - А.Х.). В совокупности с социально-экономическими и экологическими последствиями разрушения берегов такая постановка придает исключительную актуальность задачам познания закономерностей формирования рельефа и накопления осадков в береговой зоне водохранилищ.

Изучение берегов водохранилищ было начато Ф.П. Саваренским в 30-х годах [89]. Он, его ученики и последователи сосредоточили свои усилия прежде всего на исследовании инженерно-геологических особенностей береговой зоны искусственных водоемов, изменении ее гидрогеологических условий и обусловленных этими факторами берегоформирующих процессов. Поэтому наиболее значительные успехи были достигнуты именно на этом направлении. Более скромными оказались достижения в решении задач прогнозирования скорости и масштабов отступания берегов водохранилищ. Надежность прогнозов была (и пока остается) невелика, а получаемые результаты зачастую различаются на порядок величины [10]. Причинами этого являются не только сложность и разнообразие физико-географических условий развития берегов искусственных водоемов, но также их недостаточная изученность и ограниченность знаний о механизме протекающих в береговой зоне гидрогенных процессов.

В частности, малоизученными до сих пор остаются особенности среды рельефообразования и о садко нако пл ения котловин искусственных водоемов, механизмы процессов прибрежного морфолитогенеза и характер их проявления в рельефе и строении осадков береговой зоны [11-12]. Нехватка знаний об этих явлениях и процессах уже сегодня заметно сдерживает развитие учения о берегах водохранилищ и затрудняет его приложение для решения прикладных задач. В настоящей работе существующие пробелы в значительной мере восполнены. При этом акцент сделан на берегах наиболее представительной области морфолитогенеза котловин водохранилищ, в пределах которой основной движущей силой берегоформирующих процессов является ветровое волнение.

Цель работы состоит в выявлении основных закономерностей рельефообразования и осадконакопления в береговой зоне крупных водохранилищ, обусловленных деятельностью гидрогенных процессов и определяющих стратегию защиты берегов водоемов этого типа.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить три основные задачи:

1. Провести комплексный анализ природных условий крупных водохранилищ. Используя данные многолетних натурных исследований, оценить роль и пространственно-временные соотношения гидрологических, гидродинамических и природно-технических факторов, существенно влияющих на характер, направленность и интенсивность процессов развития рельефа и накопления осадков в котловинах искусственных водоемов и их береговых зонах.

2. Выявить приоритетные динамические обстановки рельефообразования и осадконакопления водохранилищ и изучить присущие им особенности строения рельефа и осадочных толщ береговой зоны.

3. Провести комплексные натурные исследования морфо- и лигодинамических процессов, протекающих в береговой зоне водохранилищ, изучить особенности развития рельефа и эволюции берегов искусственных водоемов при относительно постоянном уровне воды и в условиях его колебаний, учитывая характер и скорость последних.

Фактический материал и методы исследований. Основной объем фактического материала получен при проведении исследований на Новосибирском водохранилище, р. Обь. В ходе этих исследований были выполнены наблюдения за переносом водных масс проточными течениями на всей его акватории в различные по гидрологическому режиму сезоны года, синхронизированные с измерением волновых характеристик на внешней границе прибрежной зоны, геоморфологическое картирование побережья и береговой зоны водоема, работы по изучению состава и строения толщи осадков береговой зоны, а также серия крупномасштабных натурных экспериментов, в которых детально изучались процессы трансформации ветровых волн в прибрежной зоне и взаимодействия волн с берегами, течения прибрежной зоны, транспорт наносов в охваченной волнением толще воды, ассоциированные изменения рельефа дна и пляжей, образование и/или развитие отдельных форм рельефа. Эти данные были дополнены материалами маршрутных наблюдений на водохранилищах бассейнов Волги (Рыбинском, Горьковском, Куйбышевском), Камы (Боткинском и Камском), Днепра (Киевском, Кременчугском, Днепродзержинском, Днепровском и Каховском), Енисея

Красноярском и Саянском) и Ангары (Иркутском и Братском), а также на озере Байкал.

Научная новизна работы заключается в следующем:

2- Обозначены приоритетные динамические обстановки рельефообразования и осадконакопления, присущие крупным водохранилищам и их береговым зонам. К ним отнесены обстановки преимущественно волнового и флювиального морфолитогенеза, а также переходные между ними области, в которых основные закономерности развития рельефа и накопления осадков в береговой зоне обусловлены совместным действием волновых процессов и стоковых течений. Показано также, что, в общем случае, наиболее представительными обстановками рельефообразования и осадконакопления на водохранилищах являются обстановки преимущественно волнового морфолитогенеза.

4. В натурных условиях изучена совокупность локализованных в береговой зоне водохранилищ процессов и явлений, присущих обстановкам преимущественно волнового морфолитогенеза: а) Исследован характер изменений собственных и спектральных характеристик ветровых волн, распространяющихся над наклонным дном в прибрежной зоне водохранилищ, установлено соотношение между параметрами волн, глубиной начала их обрушения и линейными размерами зоны обрушения, прослежены связи между особенностями строения пляжей искусственных водоемов, собственными характеристиками обрушающихся волн и скоростным режимом прибойного потока. Обнаружено существование на водохранилищах инфрагравигационных волн, оказывающих существенное влияние на гидродинамические, морфо- и лито динамические процессы прибрежной зоны. Показано, что при общем сходстве" | гидродинамических явлений в прибрежной зоне водохранилищ и морей соотношение I длительности фаз развития, стабилизации и затухания штормов на этих водоемах различно, благодаря чему в условиях водохранилищ накопление наносов на пляжах и на подводном береговом склоне обычно происходит несколько медленнее, а размыв берегов быстрее, чем на морях. б) Выявлены закономерности циркуляции водных масс в прибрежной зоне водохранилищ. Выявлены основные типы профилей скорости вдольберегового течения, особенности вертикальной циркуляции, возникающей в результате переноса воды подходящими к берегу волнами, образования волнового нагона и его последующей компенсации обратным оттоком, а также характер переноса водных масс разрывными течениями. Как оказалось, выявленные особенности циркуляции водных масс в прибрежной зоне водохранилищ качественно согласуются с существующими представлениями о характере их циркуляции в прибрежной зоне морей в) Определены закономерности динамики пляжей и подводного берегового склона водохранилищ. Прослежены процессы развития продольных подводных валов и определена область природных условий, в которых их образование на водохранилищах становится возможным. Изучены механизмы формирования аккумулятивных форм, сходных с поперечными подводными валами. г) Получены данные, свидетельствующие о том, что во время штормов в прибрежной зоне водохранилищ преобладает перенос наносов во взвешенном состоянии. При характерных для искусственных водоемов волновых нагрузках на берега изучена вертикальная структура поля взвешенных наносов, в частности -изменения концентрации взвеси, особенности вертикальной сортировки частиц по крупности, удельному весу и степени окатанности. Показано, что она характеризуется | резкими градиентами показателей в придонном слое и монотонным их убыванием в | направлении к поверхности воды только при осреднении за большие интервалы времени (порядка длительности отдельной фазы штормов). В реальном времени и/или при меньших периодах осреднения наблюдается локальное возрастание концентрации взвешенных наносов на удаленных от дна горизонтах, обычно сопровождаемое аномальным ростом содержания крупных, хорошо окатанных частиц и тяжелых минералов. д) Оценено соотношение продольного и поперечного переноса рыхлого материала в прибрежной зоне водохранилищ на разных стадиях развития их берегов, различающихся характером горизонтального расчленения и углами подхода господствующих волн. Установлено, что на ранних стадиях развития берегов водохранилищ преобладающим направлением перемещения наносов в прибрежной зоне является поперечное. Позднее начинает доминировать продольный перенос вещества, расход которого может достигать десятков тысяч кубических метров в год и выше. Однако это правило не соблюдается, когда господствующие на водоеме волны подходят к берегу под большими углами, а также в вершинах глубоковрезанных береговых дуг.

5. Изучены последствия инженерного вмешательства в естественный ход развития берегов водохранилищ путем создания волнотбойных стен, береговых покрытий, питания прибрежной зоны рыхлым материалом и создания искусственных пляжей, регулирования процессов переноса наносов в волновом потоке с помощью бун разной конструкции и/или волноломов, создания абразионных мысов и инициации процессов мелкобухтового расчленения берега и т.д. Показана недостаточная эффективность волноотбойных стен и однотипных с ними сооружений и, напротив, сравнительно большая эффективность активных методов берегозащигы. Это дало возможность выработать принципиальные подходы к решению вопроса о защите берегов искусственных водоемов, эффективность которых была подтверждена практикой берегозащитного строительства.

Защищаемые положения:

1. Благодаря особенностям природных условий крупных водохранилищ, деятельность ведущих факторов развития рельефа и формирования осадочных толщ в пределах их котловин - ветрового волнения и проточных (стоковых) течений -характеризует существенная пространственная изменчивость. В общем случае, в направлении от створа сопряжения водоема с рекой к плотине гидроузла скорость постоянных течений убывает, а параметры волн, напротив, возрастают. Закономерности изменения скорости стоковых течений и энергии ветрового волнения обусловливают дифференциацию среды рельефообразования и осадконакопления котловин искусственных водоемов на обстановки преимущественно волнового и флювиального морфолитогенеза, а также переходного между ними типов, среди которых первые обычно являются наиболее представительными.

3. Закономерности развития береговой зоны водохранилищ в пределах области преимущественно волнового морфолитогенеза в основном обусловлены геолого-геоморфологическими условиями котловин водоемов и их побережий, характером горизонтального расчленения берегов и особенностями взаимодействия волн с ними, изменением во времени соотношения продольного и поперечного перемещения наносов и, в значительной мере, режимом длиннопериодных колебаний уровня воды. Совокупность процессов, локализованных в береговой зоне водохранилищ и обусловливающих ее развитие, имеет место и на берегах морей, благодаря чему выявленные закономерности применимы для морских берегов, равно как и основные положения учения о развитии морских берегов могут быть применены для описания процессов формирования берегов водохранилищ.

4. Характер динамики среды рельефообразования и осадконакопления береговой зоны крупных водохранилищ обусловливает пр инципиа лъную возможность организации эффективной защиты берегов водохранилищ путем питания береговой зоны водоемов наносами и/или регулирования их переноса волнами и течениями.

Практическая значимость исследования определяется использованием его результатов в берегозащитном строительстве. Полученные результаты были использованы при разработке природных разделов "Технико-экономического обоснования берегоукрепительных сооружений и других мероприятий, связанных с переработкой берегов Новосибирского водохранилища" и "Технико-экономических расчетов по улучшению технического состояния берегов Новосибирского водохранилища в связи с их абразионной переработкой на период до 1995 года с прогнозом до 2005 года", при подготовке рабочих проектов конкретных берегозащитных мероприятий, проводившихся на Новосибирском водохранилище в 80х-90х годах, а также при организации мониторинга введенных в эксплуатацию берегозащитных сооружений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на ряде международных, всесоюзных/всероссийских и региональных конференциях, симпозиумах и совещаниях, в том числе: на Всесоюзном научно-техническом совещании по динамике берегов водохранилищ, их охране и рациональному использованию (1978, Черкассы), на Всесоюзном совещании "Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду" (1979, Ленинград), на Совещаниях по изучению берегов сибирских водохранилищ (1980, Иркутск и 1990, Братск), на Всесоюзной конференции по динамике берегов морей и водохранилищ (1990, Новосибирск), на семинарах Coastal and Océanographie Engineering Department, University of Florida (1991, 1993, 1996, Gainesville, USA) и Center for Water and the Environment, University of Minnesota (1996, Minneapolice-St.Paul, USA), NATO Advanced Research Workshop "Geophysical Grain Flows: Fluid-Sediment Interactions in Coastal Sand Transport" (1993, Amelia Island, USA), на Международном симпозиуме "Гидрологические и экологические процессы в водоемах и их водосборных бассейнах" (1995, Новосибирск), на Международных конференициях серии "Coastal Dynamics" (1995, Gdansk, Poland, и 1997, Plymouth, United Kingdom), Международных конференциях серии "Coastal Engineering" (1996, Orlando, USA и 1998, Copenhagen, Denmark), на Международном совещании по динамике берегов морей и водохранилищ (1998, Новосибирск), на заседании Рабочей группы "Морские берега" Совета по проблемам Мирового океана РАН (1999, Москва), на Второй Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии" (1999, Москва), а также на рабочих совещаниях по проблемам динамики берегов Управления морских исследований США (1997, Plymouth, United Kingdom; 1997, Copenhagen, Denmark; 1998, Genova, Italy, 1999) и на V конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей" (Москва, 1999).

Личный вклад автора в работу состоит в определении научной концепции исследований, их планировании на основе широкой интеграции учреждений РАН (ОИГГМ СО РАН, ИО РАН, ЮО ИО РАН, ОКБ ОТ РАН и др.), ВУЗов России (МГУ) и зарубежных организаций, составлении программ и заданий, организации и руководстве полевыми и экспериментальными работами при непосредственном участии в них, а также в обработке и обобщении материалов полевых и аналитических исследований. Основные научные выводы и практические рекомендации принадлежат автору.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 научных работ.

На всех этапах работы над диссертацией автор ощущал поддержку сотрудников Института водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН, коллег с кафедры геоморфологии и палеогеографии Географического факультета МГУ, из Института океанологии РАН (лаборатория им. В.П. Зенковича) и Южного отделения ИО РАН, Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН и ОКБ океанологической техники РАН. Особую признательность автор выражает советнику РАН, академику О.Ф. Васильеву, директору ИВЭП СО РАН д.г.н. Ю.И. Винокурову, профессору Г.А. Сафьянову, д.г.н. Л.А. Жиндареву, профессору Университета Флориды, Гейнсвилл (США) Д.М. Хейнсу, д.г.н. Р.Д. Косьяну, к.ф.-м.н. С.Ю. Кузнецову, Н.В. Пыхову и И.С. Подымову.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, насчитывающего 220 наименований. Объем работы - 236 страниц, включая 65 рисунков, 15 таблиц и 2 приложения.

Заключение Диссертация по теме "Геоморфология и эволюционная география", Хабидов, Александр Шамильевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной задачей настоящей работы являлось выявление основных закономерностей рельефообразования и осадконакопления в котловинах крупных водохранилищ и развитие на этой основе учения о формировании их берегов с тем, чтобы полученные результаты могли быть использованы при решении актуальных прикладных задач. Поставленная задача решалась на основе большого фактического материала, собранного автором во время многолетних полевых геоморфологических исследований и специальных натурных экспериментов с привлечением большого числа данных, почерпнутых из литературных и фондовых источников. Анализ полученного материала позволяет заключить следующее:

1. Особенности природных условий крупных водохранилищ обусловливают дифференциацию среды рельефообразования и осадконакопления их котловин на обстановки преимущественно волнового и флювиального морфолитогенеза, а также обстановки переходного между ними типа. Если в первой из них процессы формирования рельефа береговой зоны и ассоциированные процессы осадконакопления обусловлены, главным образом, деятельностью ветрового волнения, то во второй приоритет принадлежит проточным (или стоковым) течениям. В обстановках переходного типа закономерности морфолитогенеза контролируются совместно волновыми процессами и проточными течениями В общем случае, наиболее представительными по своим масштабам являются обстановки волнового морфолитогенеза.

2. Области преимущественно флювиального морфолитогенеза водохранилищ представляют собой аналог речных дельт. Подобно им в рельефе областей этого типа присутствуют многочисленные активные, отмирающие или отмершие русла, разделенные островами, мелководными обстановками, осушенными или полуосушенными участками; последние представлены разнообразным комплексом пойм, заливов, озер и болот. Накапливаемые здесь толщи осадков имеют много общих черт со строением осадков в дельтах рек, впадающих в моря.

3. В обстановках переходного типа происходит постепенное замещение дельтовых субобстановок обстановками мелководного водоема, сопровождающееся существенными изменениями в характере рельефа береговой зоны и строении слагающих ее осадков. При этом в облике рельефа впервые появляются черты, обусловленные деятельностью ветрового волнения. В их числе выработанные волнами береговые уступы, узкие пляжи, формы заполнения входящего угла, косы и пересыпи в устьях заливов, рост которых происходит в направлении, противоположном направлению переноса водных масс проточными течениями, и другие. По мере удаления от границы дельтовой области и снижения роли проточного течения, в строении осадков подводного берегового склона прослеживается закономерная смена толщ с характерной косой слоистостью ряби течения на толщи с переслаиванием рыхлых продуктов флювиального и волнового происхождения.

4. В обстановках преимущественно волнового морфолигогенеза рельеф береговой зоны крупных водохранилищ и слагающие ее осадки обнаруживают сходство с основными чертами рельефа и осадочных толщ береговой зоны морей. На берегах водохранилищ найдены все или практически все известные морской геоморфологии формы рельефа, в числе которых создаваемые механической абразией и разнообразные примкнувшие, свободные, замыкающие и окаймляющие аккумулятивные формы. Лишь на одном из крупных водохранилищ - Новосибирском - в осадках береговой зоны выявлено большинство типов слоистости, свойственных осадкам прибрежно-морского генезиса. Причем, ряд из них считался свойственным только т.н. "побережьям высокой энергии", что дает основания для пересмотра концепции энергетической дифференциации побережий водоемов.

5. Близость основных черт строения берегов нормального развития водохранилищ и морей в решающей степени обусловлена общностью гидродинамических, морфо- и литодинамических процессов, протекающих в их береговой зоне. Условия, в которых формируются эти берега на искусственных водоемах и морях, заметно различает лишь структура штормов. На водохранилищах, имеющих относительно большую продолжительность фазы стабилизации штормов и кратковременную фазу затухания, которой обычно соответствует обстановка аккумуляции наносов, развитие береговых аккумулятивных форм протекает медленнее.

6. Проведенные исследования выявили основные закономерности развития пляжей и подводного берегового склона водохранилищ. При этом была показана высокая изменчивость рельефа пляжей, на которых видимые изменения во время штормов обычно происходят за несколько десятков минут, лишь изредка требуя большего времени. Впервые удалось проследить формирование в прибрежной зоне продольных подводных валов, определить область природных условий, в которых их образование на водохранилищах становится в принципе возможным и изучить динамику продольных подводных валов во время шторма. Наряду с продольными подводными валами, в прибрежной зоне водохранилищ обнаружены формы рельефа, сходные с поперечными валами, возникающие, благодаря деятельности разрывных течений.

7. Основная масса рыхлого материала в прибрежной зоне водохранилищ во время штормов перемещается во взвешенном состоянии. Наблюдения, проведенные на Новосибирском водохранилище, позволили выявить закономерности распределения взвеси в охваченной волнением толще воды. Важным результатом явилось обнаружение явления локального возрастания концентрации взвешенных наносов на удаленных от дна горизонтах, обычно сопровождаемое ростом содержания крупных и хорошо окатанных частиц, а также тяжелых минералов. В натурных экспериментах было зафиксировано нерегулярное взвешивание наносов при взаимодействии волн с берегами, что, как оказалось, в значительной мере обусловлено инфрагравигационными волнами.

8. Выявлены закономерности массового перемещения наносов у берегов водохранилищ с различным характером горизонтального расчленения. Выделено 3 основных типа береговых дуг и показано, что на продвинутых стадиях развития берегов в слабовогнутых дугах при малых (менее 45°) углах подхода волн будет преобладать продольное перемещение наносов, а при больших (свыше 45°) углах подхода волн - поперечный перенос, тогда как в заливах, глубоко вдающихся в сушу, продольное перемещение рыхлого материала у бортов вогнутости будет сменяться поперечным в ее вершине.

9. Длиннопериодные колебания уровня искусственных водоемов обусловливают перераспределение потока поступающей к их берегам волновой энергии по профилю подводного склона. Результатом этого является перестройка профиля, обычно сопровождаемая размывом склона (в случае повышения уровня воды) или усилением аккумулятивных процессов (при его понижении). Полученные данные позволили установить зависимость темпа отступания/выдвижения береговой линии от характеристик волн и скорости изменения уровня воды.

11. Разрушение берегов водохранилищ входит в число десяти наиболее опасных природных явлений, что придает исключительную актуальность решению проблемы их эффективной защиты. Установленные закономерности развития береговой зоны водохранилищ предполагают отказ от строительства в ее пределах монолитных сооружений пассивного типа. В качестве альтернативы предложены и с успехом апробированы варианты активной защиты берегов посредством питания береговой зоны рыхлым материалом и/или управления береговыми процессами.

Библиография Диссертация по географии, доктора географических наук, Хабидов, Александр Шамильевич, Барнаул

1. Авакян А.Б., Шарапов В.А. Водохранилища гидроэлектростанций СССР. - М.: Энергия, 1977. - 399 с.

2. Водохранилища мира / Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. и др. М.: Наука, 1979. - 287 с.

3. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища // Природа мира.- М.: Мысль, 1987. 323 с

4. Бурова В.Н Закономерности формирования и оценка опасности переработки берегов водохранилищ: Дис.канд. геолого-минералогических наук. М.: ВСЕГИНГЕО, 1998. - 110 с.

5. Водохранилища и их воздействие на окружающую среду / Отв. ред. Г.В. Воропаев, А.Б. Авакян. М.: Наука, 1986. - 367.

6. Avakian А.В. Ecological problems of river system regulated by reservoirs//Restoration of degraded rivers: Challenges, Issues and Experiences. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1998. P.85-98.

7. Bruun P. Hie history and philosophy of coastal protection // Proc. 13th Int'l Conf on Coastal Engineering. New York: ASCE, 1972. - Vol. 1. - P. 33- 74.

8. Саваренский Ф.П К вопросу о переработке береговых склонов реки при ее подпоре // Гидрогеология и инженерная геология. М.-Л: Госгеолоиздат, 1935.- С. 82-91.

9. Саваренский Ф.П Влияние Куйбышевского строительства на направление геологических процессов в районе водохранилища // Вестник АН СССР. М.: Изд-во АН СССР, 1940. - № 8-9. - С. 21-28.

10. Жиндарев JI.A., Хабидов АШ. и Тризно А.К. Динамика песчаных берегов морей и внутренних водоемов. Новосибирск: Наука, 1998. 247 с.

11. Хабидов А.Ш., Жиндарев ДА., Тризно АК. Динамические обстановки рельефообразования и осадконакопления береговой зоны крупных равнинных водохранилищ. Новосибирск: Наука, 1999. - 191 с.

12. Поляков Б.В. Гидрологические расчеты при проектировании сооружений на реках малых бассейнов. M.-JL: Госэнергоиздат, 1938. - 142 с.

13. Ширямов В.В. К методике изучения переработки береговых склонов водохранилища // Тр. Ин-та геол. наук АН СССР. Сер. инж. геол. 1940. -Вып.43, № 5. - С. 52-64.

14. Вендров С.Л. Об изменениях рельефа прибрежной зоны Цимлянского водохранилища // Морской и речной флот. 1953. - № 5. - С. 28-34.1617,18

Информация о работе

Хабидов, Александр Шамильевич
доктора географических наук
Барнаул, 2000
ВАК 11.00.04

Диссертация

Закономерности рельефообразования и осадконакопления в береговой зоне крупных водохранилищ - тема диссертации по географии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы