Закономерности рельефообразования и осадконакопления в береговой зоне крупных водохранилищ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.04, доктор географических наук Хабидов, Александр Шамильевич

• Хабидов, Александр Шамильевич
• доктор географических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор 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 диссертации (часть автореферата) 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:

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 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.

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.

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.

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:

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.

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 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.

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.

Заключение диссертации 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.

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/или управления береговыми процессами.

Список литературы диссертационного исследования доктор географических наук Хабидов, Александр Шамильевич, 2000 год

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