Заиление водохранилищ и переформирование их берегов

Водохранилища, как и озера, являются аккумуляторами нано­сов. В уравнении баланса наносов (7.24) для водохранилищ в при­ходной части преобладают поступление наносов с речным стоком /?_реч и продукты размыва берегов R^_p (в первые десятилетия суще­ствования этих водоемов), а в расходной — аккумуляция наносов R_aKK и сброс наносов с водой в нижний бьеф i?_pe4.

Так, по Н. А. Зиминовой, для Угличского водохранилища на реке Волге доля и R_6ep в приходной части уравнения баланса наносов с 1940 по 1968 г. изменилась соответственно с 29 до 63 % и с 68 до 30 %, т. е. вклад размыва берегов в баланс наносов не­уклонно уменьшался. За этот же период доля i?~_e4 и R_dKK изменилась соответственно с 35 до 68 % и с 65 до 32 %, т. е. доля транзитного выноса наносов увеличилась, а их аккумуляция уменьшилась. От­меченные закономерности характерны для многих равнинных водо­хранилищ.

Отложение в водохранилище мелких (взвешенных) наносов называют заилением, крупных (влекомых) — занесением. Если не удается различить мелкие и крупные наносы, то процесс аккуму­ляции всей совокупности наносов в водохранилище называют за­илением. В результате заиления формируется толща донных отложе­ний водохранилища (см. рис. 6.23). При равномерном отложении наносов период заиления мертвого объема водохранилища т_ш мож­но приближенно определить по формуле

x_3JI=V_MO/W_R(l-a), (8.1)

^где Ко — мертвый объем водохранилища, м³; W_R — средний годо­вой сток наносов реки, м³; о — доля стока наносов, проходящая через водохранилище транзитом (для равнинных водохранилищ о может достигать 0,3—0,4, для глубоких горных водохранилищ прак­тически весь сток наносов реки задерживается в водохранилище и о приближается к 0). Сток наносов реки, в свою очередь, опре­деляют по формуле W_R = R -31,5- 10⁶/p_o™> где R — средний годовой расход наносов, кг/с; 31,5 • 10⁶ — количество секунд в году; р_отл— плотность донных отложений, равная 700—900 кг/м³ для илистых отложений, 1900—1300 кг/м³ для песчанистого ила и илистого пес­ка, 1500—2200 кг/м³ для песков и гравия с галькой.

Интенсивность отложения наносов и период заиления водохра­нилища (т. е. время его «жизни») зависят от стока наносов реки и объема водохранилища. В равнинных водохранилищах на реках с небольшим стоком наносов ежегодное нарастание дна невелико. Так, на Иваньковском и Рыбинском водохранилищах на Волге ежегодно отлагается слой наносов, равный в среднем 0,2 и 0,25 см соответственно (при максимальных значениях 1,9 и 6,0 см/год). Период заиления таких водохранилищ весьма велик. Интенсив­ность заиления небольших водохранилищ на реках с большим сто­ком наносов, в особенности в засушливых районах, очень велика. Например, в США некоторые водохранилища в пустынной зоне заполнялись наносами за 10—15 лет.

После сооружения водохранилища и повышения уровня воды в зону волновой переработки (абразии) попадают берега водохра­нилища — бывшие склоны долины. В результате абразии, как и на озерах, формируются береговой уступ и абразионная отмель в верх­ней части берегового склона (см. рис. 7.1). Наиболее интенсивно разрушаются сложенные лёссовидными грунтами берега водохрани­лищ в степной, полупустынной и пустынной зонах. За первые 10 лет существования водохранилища берег может отступить на 200 м и более. Так, в первые годы существования Цимлянского водохра­нилища на Дону, по данным С. JT. Вендрова, отмечалось отступа­ние берега со средней интенсивностью 9 м/год (при максимальных величинах размыва 50 м/год). В результате разрушения берегов могут пострадать строения и сельскохозяйственные угодья.

Наиболее крупные фракции продуктов волнового разрушения берегов водохранилищ идут в основном на формирование аккуму­лятивной части отмели, а более мелкие отлагаются в его глубоко­водных местах или выносятся в нижний бьеф.