Переформирование берегов водохранилищ

Создание водохранилищ вызывает деформацию его ложа и берегов за счет усиления ветрового волнения, изменения скоростей и направления течений, подъема уровня грунтовых вод и других процессов, которые определяют скорости и направления абразии, эрозии, транспорта и аккумуляции наносов. В прибрежной зоне водохранилищ активизируются процессы выветривания, овражной эрозии, оползни, заболачивание и карстовые процессы.

Переформирование берегов и мелководной зоны начинается с момента заполнения чаши водоёма. При этом возможно перемещение береговой линии как вглубь прилегающей территории (на участках развития абразии), так и в сторону акватории водоёма (на участках, где аккумулируются материал, приносимый вдольбереговыми течениями с абразионных участков берега).

Важнейшим условием, предопределяющим абразионный тип развития берегов водохранилищ, уклоны которых в прошлом формировались не абразионными факторами, является относительно крутой угол исходного откоса прибрежной части дна. Обрушающиеся в результате разрушения берегов песок, гравий, галька перемещаются под влиянием прибоя и вдольбереговых течений и служат материалом для образования береговых аккумулятивных форм (рис. 3.51). Абразия создаёт на берегах абразионный уступ (клиф) и абразионную террасу (бенч). По мере расширения полосы мелководья, на преодоление которой расходуется энергия волн, абразия постепенно затухает.

Абразия берегов осложняется обвально-осыпными, оползневыми и карстовыми процессами. По форме разрушения береговых уступов, абразионные берега можно подразделить на: абразионно-осыпные, абразионно-обвальные, абразионно-оползневые, абразионные с эоловой переработкой и других типов.

Размеры линейного отступания абразионных берегов водохранилищ, по имеющимся данным [17], достигают 5 – 50 м/год. Наибольшие ее значения при прочих равных условиях относятся к выпуклым участкам берега. Как показали наблюдения нескольких десятилетий, скорость линейного отступания во многих случаях снижается медленно.

Развитию берегов по аккумулятивному типу, наряду с малыми уклонами подводного рельефа, способствует поступление материала с абразионных участков берега. Аккумулятивные формы формируются в зонах ослабления вдольбереговых течений, например, под влиянием различных препятствий (подводные выступы, острова, и др.). Аккумуляция особенно усиливается в небольших заливах, защищенных от ветра.

Рис. 3.51. Схема переформирования берега в процессе абразии [17]. Пунктир – начальное положение берегового склона; УВ – уровень воды; К – клиф; АТ – абразионная терраса (бенч); ПАТ – подводная аккумуляторная терраса.

Аккумулятивные формы, по мнению О.К. Леонтьева, формируются в следующих ситуациях: при огибании подводного выступа, при блокировке участка дна островом или выступом первичного рельефа, перед подводным препятствием, в результате полного погребения препятствия [17]. Интенсивность формирования этих берегов напрямую зависит от поступления смытого материала в чашу водохранилища и колеблется в среднем от 0,5 до 2,0 и более м/год.

Следующий источник заиления водохранилища – сток речных(взвешенных и влекомых) наносов, который формируется за счет смыва твердых частиц с поверхности водосбора и в результате русловой эрозии. Объем стока взвешенных и влекомых наносов можно рассчитать по данным измерений Росгидромета.

Расчеты показывают, что вклад в заиление сибирских водохранилищ от поступления речных наносов намного меньше, чем от переработки берегов. Например, согласно исследованиям В.М. Савкина [23], в Новосибирском водохранилище аккумулируется 95.5% материала, поступающего в результате переработки берегов.

Термический и ледовый режим рек и озер

Температура воды

В реках и озерах колебания температуры воды влияют не только на ледовые явления, но также на химические и биологические процессы (растворимость газов, скорость химических реакций, жизнедеятельность организмов), на вязкость воды а, следовательно, на сопротивление движению и процессы переноса о осаждения наносов. Температура воды учитывается при хозяйственном и бытовом ее использовании (в технических целях, для орошения, рекреации).

Теплообмен водной массы с атмосферой и ложем определяет термический и ледовый режимы рек. К составляющим теплообмена водной массы относятся: радиационный баланс, турбулентный теплообмен с атмосферой, теплообмен с ложем и грунтовыми водами, теплообмен при фазовых превращениях воды, а также выделение теплоты трения движущейся жидкости (диссипация энергии). Изменение баланса перечисленных составляющих во времени приводит к изменению температуры воды.

Реки. Весной, при увеличении радиационного баланса и поступления теплоты из атмосферы, температура воды в реках повышается. По мере снижения радиационного баланса, когда потери тепла водной массой за счет испарения, теплообмена с атмосферой и ложем превышают радиационный нагрев, температура воды пони­жается.

Рис. 3.52. Типичное изменение температуры воздуха (1) и воды (2) для рек умеренного климата; 3 – ледостав, 4 – ледоход (I–XH – месяцы) [19]

В условиях умеренного климата температура воды в реках изменяется по сезонам года. Зимой под ледяным покровом температура воды близка к нулю градусов. В теплое время года температура воды следует за температурой воздуха с некоторым запаздыванием (рис. 3.52).

Максимальная летняя температура воды примерно на 4 – 6°С меньше максималь­ной температуры воздуха. Средняя годовая температура воды в реках существенно выше, чем средняя годовая температура воздуха, что вполне понятно – температура воды зимой не опускается ниже 0⁰, тогда как зимние температуры воздуха, например, в Восточной Сибири, могут опускаться до –50°С, и ниже.

Помимо сезонных колебаний, наблюдаются и суточные изменения температуры воды в реках. Минимальная температура воды наблюдается обычно в утренние часы, максимальная – в 15–17 ч (максимум температуры воздуха обычно наступает на 1–2 ч раньше). На больших реках суточный ход температуры воды обычно не превышает 1–2 °С, тогда как на малых реках он может быть больше.

Пространственные изменения температуры воды малых и средних рек подчиняются широтной зональности на равнинах, и высотной поясности – в горах.Известно подчиняющееся широтной зональности измене­ние температуры воды вдоль течения крупных рек. Большие реки, текущие с юга на север, несут много тепла, согревая прибрежную территорию, что особенно проявляется осенью.

Вследствие тур­булентного перемешивания температура воды по ширине и глубине реки изменяется незначительно (0.1 °С на горных 1 – 2 °С на равнинных реках). Однако иногда можно заметить более существенные различия в температуре воды на стрежне и у берегов, особенно на мелководьях.

«Тепловое загрязнение» речных вод наблюдается в местах сброса отработанных вод промышленными предприятиями и тепловыми электростанциями.

В озерах и прудах, где скорости течения ничтожны, основным фак­тором, определяющим распределение по глубине температуры воды, является ее плотность. Как известно, вода имеет наибольшую плот­ность при 4°С, к этой температуре она и приближается на больших глубинах в озерах умеренного пояса. Верхние слои воды в теплое время года нагреваются за счет солнечной радиации и конвекции, а в зимнее время охлаждаются вследствие значительных потерь тепла. В соответствии с этим в зимнее время температура будет увеличиваться с глубиной от нуля градусов на нижней кромке льда до 4° С на достаточной глубине. Летом наблюдается об­ратная стратификация (рис. 3.53). Весной и осенью наблюдается гомотермия – одинаковая температура и соответственно плотность по всей толще воды, благоприятствующая перемешиванию.

В озерах тропического пояса почти весь год бывает прямая стратификация, холодного (полярного) пояса – обратная.

Аналогичная или близкая к ней картина наблюдается и в во­дохранилищах. В глубоких водохранилищах умеренного пояса температура глубинных слоев всегда будет близка к 4° С. Это обстоятельство надо иметь в виду при водозаборе в оросительную систему. Очевидно, водозабор сле­дует осуществлять по возможно­сти из близких к поверхности слоев во избежание поступления в каналы холодной воды.

Рис. 3.53. Распределение темпе­ратуры по глубине озера [15]:

а)– зимой; б)–летом

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: