авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

Процессы осадкообразования в водохранилищах ангарского каскада

-- [ Страница 3 ] --

В Братское водохранилище береговая зона поставляет 0,56% Al2O3 и 0,26% Fe2O3, в Усть-Илимское водохранилище 10,38% и 3,74% соответственно. В результате абразионных процессов водохранилища принимают ежегодно более 18000 тыс. т органических веществ, более 100 тыс. т микроэлементов, входящих в состав размываемых пород.

Второе положение: Незавершенность процесса становления береговой зоны и подводного рельефа водохранилищ Ангарского каскада проявляется в пространственной неоднородности темпов осадконакопления и типах донных отложений.

Интенсивное протекание процессов абразии с выработкой абразионных уступов и поступление значительных объемов размытого материала на дно водохранилищ свидетельствуют о том, что водохранилища Ангарского каскада находятся в стадии становления их береговой зоны и подводного рельефа. Состав размываемых пород берегового склона и гидродинамические параметры водохранилищ контролируют состав наносов отмели, ее ширину, а также состав и мощность осадков глубоководной части водохранилищ.

Характерной для водохранилищ Ангарского каскада является пространственная неоднородность темпов осадконакопления (табл. 6).

Таблица 6. Некоторые показатели осадконакопления в водохранилищах Ангарского каскада

Показатель Часть водохранилища
Прибрежная Глубоководная
Иркутское водохранилище
Скорость осадконакопления, мм/год 28-80 0.1
Абсолютная масса терригенного материала, мг/см2/год 20 0.94
Братское водохранилище
Скорость осадконакопления, мм/год 244-500 3.2
Абсолютная масса терригенного материала, мг/см2/год 123 78.8
Усть-Илимское водохранилище
Скорость осадконакопления, мм/год 125-129 1.2
Абсолютная масса терригенного материала, мг/см2/год 75 24.0

На основе ежегодных прямых наблюдений и зондирования толщи осадков на опорных участках, а на остальной акватории – геологическим методом деления мощности осадочного слоя на время, за которое слой образовался, нами получены скорости осадконакопления. Одновременно с типичными для искусственных водоемов скоростями осадконакопления имеют место и участки со сверхбыстрым осадконакоплением. К таким участкам относятся прибрежные отмели вблизи абразионных и оползневых берегов и область переменного подпора и Верхнеангарский район Братского водохранилища.

Способ механического перемещения осадкообразующего материала и условия его осаждения определяют формирование основных элементов подводного рельефа и литодинамических типов донных отложений. По происхождению нами выделены следующие литодинамические (генетические) типы: отложения придонных гидродинамических потоков, гравитационные отложения, отложения вертикальных седиментационных потоков (рис. 2).

 Карты-схемы гидродинамической ситуации при волнении СЗ направления в Братском-1

Рис. 2. Карты-схемы гидродинамической ситуации при волнении СЗ направления в Братском водохранилище в масштабе 1:3 000 000 (А) и участках Рассвет (Б) и Заславск (В) в масштабе 1:100 000

Условные обозначения: 1 – суша; 2 – границы затопленного русла р. Ангары; 3 – абразионный берег; 4 – отложения придонных гидродинамических потоков (прибрежная отмель); 5 – гравитационные отложения (подводный склон прибрежной отмели); 6 – отложения вертикальных седиментационных потоков (затопленные террасы, затопленное русло); 7 – ветровые дрейфовые течения; 8 – компенсационные противотечения; 9 – участки «нулевой седиментации»

Каждый литодинамический тип приурочен к определенной морфодинамической зоне, основными из которых являются: прибрежная отмель, подводный склон отмели, затопленные террасы и затопленное русло реки. Основную роль по переносу и аккумуляции осадочного материала на прибрежной отмели и ее внешнем крае выполняют волны, вдольбереговые, разрывные и компенсационные течения. По своему генезису отложения прибрежных отмелей являются отложениями придонных гидродинамических потоков. Их формирование происходит на участках, где генетическим типом берегов является абразионный тип. При размыве скальных и полускальных пород, песчаников и выветрелых аргиллитов размытый материал перемещается волочением и формирует отмели песчаного и галечного состава. На участках размыва пород глинистого состава и переноса размытого материала во взвешенном состоянии образуются отмели, сложенные крупноалевритовым и иногда мелкоалевритовым материалом.

По скорости аккумуляции осадочного материала лидирует Братское водохранилище, значительно превосходя и вышележащее Иркутское и нижележащее Усть-Илимское водохранилища. Высота слоя наносов, отлагающихся на отмелях Иркутского водохранилища ежегодно в осенний период при стоянии высокого уровня, составляет 10-15 см. Однако эти наносы весной следующего года при повышении уровня смываются, а осенью снова накапливаются и находятся на отмели до весны следующего года. Результатом таких ежегодных смывов является углубление отмелей [Пинегин, 1980].

На Братском водохранилище при НПУ 60-80% размытого материала отлагается на отмели, при этом абразионный материал за несколько лет стояния высоких уровней образует на внешнем крае отмели аккумулятивные призмы мощностью до 2-3 м, увеличивая тем самым мощность наносов и уменьшая наклон отмели. Величина ежегодно отлагающегося слоя составляет 0,2-0,8 м в зависимости от состава размываемых пород [Овчинников, Карнаухова, 1985]. На Усть-Илимском водохранилище аккумулятивные процессы в прибрежной зоне не имеют широкого развития в связи с тем, что в наиболее штормовой период происходит снижение уровня воды в водохранилище и резкое ослабление абразионных процессов, а размытый материал перемещается на большие глубины, чему способствует также и общая глубоководность водохранилища.

Перемещение осадочного материала на подводном склоне отмелей водохранилищ Ангарского каскада отличаются от движения осадочного материала, происходящего на самих отмелях. На подводном склоне процессы протекают в основном при ведущей роли гравитационных процессов, в результате формируется литодинамический тип, представленный отложениями гравитационных потоков или гравититами. Среди гравитационных процессов наибольшее развитие на водохранилищах получили оползни и обвалы, разжиженные потоки. Процессы перемещения осадочного материала протекают гораздо медленнее, чем на отмели. Исключение составляют оползни и обвалы, протекающие практически мгновенно. Среди оползневых смещений преобладает поточный тип, происходящий на участках, где в зону затопления водохранилищами попали оползневые склоны ангарских, окинских и илимских террас, сформированных в породах ордовика и силура, представленных глинистыми разностями.

Возникновению гравититов из разжиженных потоков осадочного материала способствуют высокие для водохранилищ Ангарского каскада скорости накопления осадков на внешнем крае прибрежной отмели, гранулометрический состав, свойства, обводнение с разрушением структурных связей и слабо уплотненное состояние осадков, а также угол наклона подводного склона, превышающий угол естественного откоса для несвязных пород (более 30о). Перемещение в виде разжиженных потоков происходит на участках, где отмели сложены материалом размыва пород, сложенных супесями, суглинками, аргиллитами, т.е. породами с высоким содержанием глинистой компоненты. Гравитационное перемещение осадков по подводному склону в виде разжиженных потоков усиливается в период штормов, когда на отмель поступают огромные массы размытого материала, а внешний край отмели и склон становится динамически неустойчивыми.

Мощность слоя осадков на подводном склоне отмели зависит как от структурных особенностей абрадируемых пород, так и от механизма образования осадка. Больший слой осадков на склоне образовался на участках размыва рыхлых четвертичных пород. На участках размыва делювиальных лессовидных суглинков периодически происходит пластично-вязкое течение осадочного материала в виде разжиженного потока по подводному склону прибрежной отмели. Слой осадка имеет мощность 11-14 см и представляет собой чередование прослойков толщиной 1-2 см коричневато-бурого мелкоалевритового ила или крупного алеврита с прослоями тонкозернистого песка, толщина прослоя которого не превышает 0,5 см.

К гравитационным процессам относится и «течение» по дну песков-плывунов, слагающих размываемые берега в Калтукском расширении Братского водохранилища, в которых преобладающей является фракция 0,25-0,10 мм, составляя 63-72%. Пористость песков изменяется в пределах 38-50%, угол естественного откоса – 31-38о. Высокое содержание фракции 0.25-0,10 мм определяет способность песков переходить в разжиженное состояние и оползать.

Осадочный материал, вынесенный за пределы прибрежных отмелей разрывными и компенсационными течениями, приводит к формированию отложений вертикальных седиментационных потоков. Натурными наблюдениями нами было установлено, что при абразии суглинков во время шторма происходит перемещение размытого материала за пределы отмели в виде потоков, разно насыщенных взвешенным материалом. Наибольшее содержание взвесей имеют два потока. Первый поток в виде «облака повышенной мутности» перемещается на границе раздела слоев дрейфового и компенсационного переноса. Второй, более насыщенный, поток (до 400 г/м3) находится вблизи дна, формируя нефелоидный слой мощностью 2-5 м [Карнаухова, 2003; 2004].

Минимальные скорости осадконакопления в водохранилищах Ангарского каскада характерны для отложений вертикальных седиментационных потоков и приходятся на самые глубоководные зоны водоемов и участки, где отсутствуют абразионные берега. Однако по площади распространения отложения седиментационных потоков имеют явное преобладание в водохранилищах Ангарского каскада. Формирование донных отложений в глубоководной части Иркутского водохранилища происходит в виде локальных пятен малой мощности и по темпам накопления и мощности слоя осадков значительно уступает водохранилищам каскада. В Братском водохранилище максимальная высота слоя донных отложений присутствует там, где их формирование связано с абразией делювиальных суглинков, и составляет 10-20 см. Водные массы перед плотиной Братской ГЭС имеют невысокое содержание взвешенного материала (рис. 3) поэтому здесь скорость осадконакопления одна из наименьших по водохранилищу.

 Схема распределения содержания взвешенных веществ (мг/л) в воде по продольному-2

Рис. 3. Схема распределения содержания взвешенных веществ (мг/л) в воде по продольному профилю водохранилищ Ангарского каскада

Наибольшая мощность сплошного покрова осадков Усть-Илимского водохранилища, отложившихся из вертикальных седиментационных потоков, приходится на участок между 56 и 74 км и составляет 40 см. Ниже по течению толщина слоя осадков уменьшается, значительная часть дна представляет участки с нулевой седиментацией. Для всего каскада характерной является такая черта осадконакопления как снижение мощности донных отложений от верховья водохранилищ вниз, по направлению к плотине.

Одной из особенностей Братского водохранилища является эксплуатация его как при НПУ, так и при низких уровнях. При низких уровнях прекращается абразия береговых уступов, размывается материал, отложившийся в предыдущие годы в прибрежной зоне водоема. Наибольшие размывы приходятся на отмели, сложенные крупноалевритовым материалом, менее активны абразионные процессы на участках с песчаными отмелями. Размытый материал отлагается на более низких батиметрических отметках. При стоянии низких уровней темп аккумуляции наносов в прибрежной зоне водохранилища находится в пределах 4,4 см/год, в глубоководной зоне скорость осадконакопления равняется 0,34 см/год (табл. 7).

Таблица 7. Скорость осадконакопления в Братском водохранилище при различном положении уровня воды

Гидрологический район Скорость осадконакопления, см/год
при НПУ при низком уровне
Прибрежная часть Глубоководная часть Прибрежная часть Глубоководная часть
Верхнеангарский 3,9 1,3 6,5 0,97
Балаганское расширение 60 0,27 8,9 0,27
Ангарское сужение 10 0,11 0 0
Заярское расширение 50 0,09 1,9 0,08
Долоновское расширение 16 0,08 9,1 0,07
Калтукское расширение 30 0,12 1,3 0,07
Окинско-Ийский 1,0 0,3 3,2 0,95
Среднее по водохранилищу 24,4 0,32 4,4 0,34

В абсолютных единицах скорость аккумуляции терригенного материала в глубоководной части Иркутского водохранилища составляет менее 1 мг/см2/год, Братского водохранилища – 78,8 мг/см2/год, Усть-Илимского водохранилища – 24 мг/см2/год. В то же время скорость накопления донных осадков в озере Байкал составляет 10 мг/см2/год [Лихошвай, Грачев, 2006]. Как видим, скорости накопления осадочного материала в абсолютных единицах в искусственных водоемах – Братском и Усть-Илимском водохранилищах, значительно превосходит природный водоем, находящийся в одинаковых с ними природно-климатических условиях. Подобное несоответствие обусловлено абсолютным преобладанием в питании водохранилищ осадочным материалом абразионного происхождения.

Наши исследования показали, что создание водохранилищ Ангарского каскада привело к формированию в области переменного подпора и Верхнеангарском районе Братского водохранилища новой внутриводоемной седиментосистемы. Общая протяженность этой седиментосистемы 90 км [Карнаухова, 2007]. Несмотря на то, что вода Ангары характеризуется низким содержанием взвешенного материала, за счет большого объема водной массы ежегодный твердый сток Ангары в область переменного подпора составляет 1,398 млн. т, из которых половина материала остается в области переменного подпора и Верхнеангарском районе. Об интенсивном осаждении осадочного материала, приносимого рекой, свидетельствуют падение скорости водного потока, увеличение содержания взвешенного материала в придонном горизонте (рис. 4), а также величина слоя отложившихся осадков.

 Распределение скоростей течения и содержания взвесей в седиментосистеме р.-3

Рис. 4. Распределение скоростей течения и содержания взвесей в седиментосистеме р. Ангары

Участки наблюдений: 0 – Усолье-Сибирское; I – 110 км; II – Кулаково; III – Буреть; IV – 125 км; V – 130 км; VI – 135 км; VII – Свирск; VIII – Каменка; IX – Казачье; X – Середкино

При стоянии уровня на низких отметках в течение нескольких лет происходит смещение границы области переменного подпора в сторону плотины, протяженность уменьшается примерно в 3 раза. Большая часть области по гидрологическому режиму приобретает черты реки. В Верхнеангарском районе сработка водохранилища приводит к частичному размыву донных отложений (рис. 5).

Интенсивность седиментационных процессов в области переменного подпора составляет 14 г м-2 сутки-1. На участке перехода от области переменного подпора к Верхнеангарскому району поток осадочного материала достигает 93 г м-2 сутки-1, о чем свидетельствует наибольшая мощность донных отложений (более 50 см) крупно- и мелкоалевритового состава между г. Свирск и с. Каменка.

В самом Верхнеангарском районе происходит снижение величины потока до 11 г м-2 сутки-1 и, соответственно, мощности донных отложений до 4 – 20 см на участке Казачье и 3-18 см на участке Середкино. Как видим, новообразованная седиментосистема является областью сверхбыстрого осадконакопления, в которой интенсивность потоков осадочного вещества сопоставима с интенсивностью потоков в природных устьях рек.

 Схема осадконакопления на участке г. Свирск при различном положении уровня -4

Рис. 5. Схема осадконакопления на участке г. Свирск при различном положении уровня

Условные обозначения:

1 – доломиты и известняки ангарской свиты кембрия;

2 – четвертичные делювиальные суглинки;

3 – галька; 4 – пески;

5 – крупные алевриты;

6 – мелкоалевритовые илы

По преобладающему компоненту нами в водохранилищах Ангарского каскад выделяется один класс осадков – терригенные осадки, и два литологических типа – обломочные и глинистые осадки. Терригенные обломочные донные отложения водохранилищ представлены структурными типами: псефитами, псаммитами, алевритами (табл. 8).

Грубообломочные (псефиты) донные отложения в зависимости от размера и окатанности обломков делятся на валуны и глыбы, гальку и щебень, гравий и дресву. Данный структурный тип донных отложений имеет в водохранилищах локальное распространение – в виде отдельных небольших пятен в приурезовой зоне на участках размыва скальных и полускальных пород.

Таблица 8. Классификация донных отложения водохранилищ Ангарского каскада

Класс осадка Генетический тип осадка Структурный тип осадка
Терригенный Обломочные Псефиты (валуны, глыбы, дресва, щебень)
Псаммиты (пески)
Алевриты (крупные алевриты, мелкоалевритовые илы)
Глинистые Алевритово-глинистые илы


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.