Переработка берегов водохранилища
Интенсивной абразии могут подвергаться не только берега океанов, морей и озер, но и искусственных водохранилищ. В этом случае обычно говорят о переработке берегов, под которой понимают процессы их формирования и разрушения непосредственно вслед за заполнением водохранилища.
В мире насчитывается более 10 000 водохранилищ с суммарным объемом 5 тыс. км3. Общая длина береговой линии водохранилищ в нашей стране (Братского, Саратовского, Цимлянского, Волжского и др.) соизмерима с протяженностью морских границ и составляет более 200 тыс. км. Все крупнейшие водохранилища созданы в речных долинах: Волги, Енисея, Ангары, Дона и других рек.
Как правило, переработка берегов водохранилищ носит более интенсивный характер, чем абразия морских берегов. До создания водохранилища в речной долине вырабатывается относительно устойчивое равновесие между рекой и берегом. При создании водохранилища, когда водой заполняется почти вся долина, создаются новые условия. Водохранилище стремится выработать новый профиль берегов, энергично их разрушая и перерабатывая. Образуются оползни, обвалы и другие опасные геологические процессы.
Особенно интенсивно размываются берега, сложенные рыхлыми осадочными породами. Например, ширина зоны переработки берега, сложенного глинистыми породами, на Днепровском водохранилище достигала более 150 м. На одном из участков Братского водохранилища берег за 5 лет отступил более чем на 700 м.
Опасность развития береговых процессов заключается в том, что в зону переработки берегов нередко попадают населенные пункты, промышленные и транспортные объекты, линии электропередач и т. д. Переработка берегов водохранилищ сопровождается активизацией опасных склоновых и карстово-суффозионных процессов, заболачиванием берегов (Рыбинское водохранилище), развитием просадочных явлений в лессовых породах (Цимлянское водохранилище) и другими неблагоприятными геологическими процессами. Велики размеры подтапливаемой территории, которая создается за счет подпора водохранилищем горизонтов грунтовых вод. Зоны подтопления по своим размерам нередко приближаются к самим водохранилищам.
Переработка берегов и формирование чаши водохранилища сложный процесс, который зависит от многих природных и техногенных факторов. К числу важнейших относят геологические условия (литологический состав, свойства и условия залегания горных пород), размеры и конфигурация берегов водохранилища, гидрологические факторы (в частности, силу удара волн, глубину воды, наличие течений), климатические условия.
Динамика развития процессов переработки берегов водохранилищ в разные периоды их эксплуатации различна. Выделяют три стадии развития: активную, стабилизации и динамического равновесия. Особенно интенсивно берега размываются в первые 2—3 года после наполнения чаши водохранилища. Наибольшему разрушению подвергаются берега с крутизной склонов более 6°. На берегах (крутизна склонов менее 6°), наоборот, образуются аккумулятивные наносы. Максимальное отступление берега отмечено на Рыбинском водохранилище — 350 м в течение 2 лет после заполнения. Период активной абразии берегов сменяется периодом стабилизации, который в зависимости от инженерно-геологических условий, размера водохранилища и других факторов занимает от 10 до 50 лет. Прекращение активных процессов переработки берега свидетельствует о выработке динамического равновесия. Отступание бровки берега практически прекращается, однако некоторые геологические процессы продолжают развиваться, хотя и в незначительной степени.
При инженерно-геологических изысканиях для обоснования проектов водохранилищ и строительства в прибрежных зонах основное внимание уделяют прогнозу интенсивности переработки берегов. При прогнозе оценивают: 1) ширину полосы возможного размыва берега и 2) интенсивность процесса переработки берега, т. е. ширину береговой полосы, которая будет размыта за 1 год, 10 лет, 20 лет и более. Для этих целей используют в основном метод аналогий и методы расчета по эмпирическим зависимостям.
Защита берегов водохранилища от переработки включает как профилактические, так и инженерные (активные) мероприятия. К первой группе относят мероприятия, направленные на предупреждение развития опасных береговых процессов: планировку береговых откосов, лесомелиорацию — посадку древесно-кустарниковых насаждений на береговых склонах и подводной растительности берегов, запрещение устройства на склонах различньгх выемок, землечерпательных работ в основании склонов и др.
Вторую группу защитных мер составляют инженерные мероприятия по укреплению береговых склонов. Устраивают различного рода покрытия из камня, асфальта, железобетонных плит, экологичных геосинтетических материалов. При создании очень крупных водохранилищ применяются меры по гашению энергии волн (защитные дамбы, волноломы, буны и др.).
Следует принимать специальные антисейсмические меры при проектировании водохранилищ глубиной более 100 м в тектонически активных районах, в связи с возможным развитием «наведенных» землетрясений после заполнения чаши водохранилища.