АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕГОВ ВИЛЮЙСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА - Студенческий научный форум

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕГОВ ВИЛЮЙСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Зырянова В.В. 1, Соболь И.С. 1
1Нижегородский Государственный Архитектурно-Строительный Университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

На территории нашей страны в районах крайнего севера, сосредоточенны огромные водные и гидроэнергетические ресурсы. По мере освоения этих ресурсов в гидротехнической науке и практике получило развитие новое направление - северная гидротехника, одной из важных составляющих которой явилась проблема создания водохранилищ в области вечной мерзлоты и их взаимодействия с природной средой. В связи с этим оценка изменений природных условий в прибрежной зоне существующих водохранилищ и, в частности, изучение переработки берегов приобретает большую актуальность.

Уже первые результаты наблюдений за береговыми процессами на Вилюйском водохранилище показали, что на формирование берегов этого искусственного водоёма, впервые созданного в районе сплошного распространения многолетнемерзлых горных пород, кроме гидрологических факторов (режим уровней, ветровые волны, термика водоёма), значительную роль играют криогенные факторы: состав, льдистость и температурное состояние многолетнемёрзлых пород, а также условия сезонного промерзания-протаивания.

Впервые годы после заполнения водохранилища на характер переформирования его берегов существенное влияние должны оказывать многолетнемерзлые породы. По мере оттаивания мерзлых пород и их прогревании различия в формировании в области распространения вечной мерзлоты по сравнению с аналогичными водоемами, расположенными вне этой области, должны сглаживаться.

В этом отношении изучение динамики термического режима многолетнемерзлых пород в ложе водохранилища Вилюйской ГЭС имеет скорее теоретическое, чем практическое значение, т.к. сама постановка проблемы гидротехникой преследует цель – дать ответ на вопросы, касающиеся влияния процессов оттаивания многолетнемерзлых пород в ложе водохранилища на устойчивость берегов, основания сооружений в прибрежной зоне. Для Вилюйского водохранилища таких проблем практически не существует. Тем не менее, ценность материалов, полученных в процессе наблюдений, а так же теоретических разработок на их основе, бесспорна для целей проектирования, строительства эксплуатации в гидротехнических сооружений в области распространения многолетнемерзлых пород.

В связи с этим целью исследования является:

1. систематизация данных об особенностях переформирования береговых склонов Вилюйского водохранилища, расположенных в области распространения многолетнемерзлых пород;

2. обработка исходных данных для прогнозирования динамики береговых склонов;

3. обработка исходных данных для изучения теплового влияния водохранилища на многолетнемерзлые породы его ложа;

4. прогнозирование дальнейшего развития линии берега.

Прогнозирование развития мерзлых берегов водохранилищ является важной задачей. Её решение позволят сократить ущерб и не допустить возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, а также оценить изменение размеров водохранилища. Выполнение прогнозов с требуемой степенью точности возможно только с помощью методик, апробированных на фактологическом материале, описывающем количественно и качественно результаты термоабразионного процесса на водохранилище в криолитозоне, а так же воздействия, приводящие к разрушению берега.

Наблюдение за переформированием берегов Вилюйского водохранилища в 1962 году начала исследовательская группа под руководством И.П. Констанитинова и В.И. Спесивцева.(2). Исследования продолжались до 1986 года. Эта группа собрала необходимые исходные данные (климат, геокриология, геодезические исследования). Разбила наблюдательные створы по всему периметру водохранилища и выполняла периодические наблюдения на них. Результатом их исследования были профили берега в различных створах. Продолжили исследования в 2011 году сотрудники кафедры Гидротехнических сооружений ННГАСУ. Результатом являются современные профили берегов Вилюйского водохранилища. Собранные сведения позволяют нам проследить изменение берегов на участках водохранилища.

В работе приводятся качественные и количественные данные наблюдений за переформированием берегов Вилюйского водохранилища по результатам экспедиции 2011г. и материалам прошлых лет для целей мониторинга экологической безопасности этого водного объекта.

Вилюйский гидроузел построен Управлением «Вилюйгэсстрой» по проекту, разработанному институтом «Ленгидропроект». Строительство I очереди Вилюйского гидроузла продолжалось с 1962 по 1967 год.

Река Вилюй была окончательно перекрыта весной 1967 года, а 7 октября того же года сдан в эксплуатацию первый агрегат Вилюйской ГЭС.

Заполнение водохранилища шло постепенно и нормальный подпорный уровень (НПУ) был достигнут лишь летом 1973 года.

По конфигурации водохранилище представляет собой систему крупных и мелких озеровидных расширений и каньоно-образных участков, рис. 1.

Водохранилище Вилюйской ГЭС является первым крупным искусственным водоемом в области распространения многолетнемерзлых пород. Протяженность водохранилища свыше 400 км по р. Вилюю и порядка 450 км по р. Чоне (1).

Площадь водной поверхности водохранилища при НПУ составляет 2170 км2 объём воды – 36 км3.Нормальный подпорный уровень находится на отметке 244 м БС. Величина сработки составляет 8 м (до 236 м БС). Площадь затопления – 1112 км2, из них на зону периодического затопления приходится более 700 км2 (согласно проектным данным). По изрезанности берегов водохранилище относится к группе искусственных водоёмов с большой извилистостью. Максимальная его ширина 15 км. Общая протяженность береговой линии составляет более 2500 км.

Территория Вилюйского водохранилища расположена на восточной окраине Вилюйского траппового плато и представляет собой расчлененную, слабо холмистую поверхность с абсолютными отметками 350–400 м.

Средняя многолетняя температура воздуха в районе изменяется от –7,5 оС (Туой–Хая) до –10,4 оС (Сюльдюкар), самая низкая наблюдается в январе (–30,9 оС), самая высокая – в июле (+17 оС).

Вечномерзлые породы имеют мощность 300–500 м. Характеристики мерзлой толщи могут меняться по длине водохранилища в зависимости от литолого-влажностного состава отложений, рельефа, растительности, экспозиции склонов. Среднегодовые температуры пород в нижних частях склонов равны –(6–7) оС, повышаясь к водоразделам до –1 оС.

Мощность снежного покрова не превышает 0,5–0,7 м.

Водохранилище имеет сложное очертание в плане и представляет собой чередование озеровидных расширений и каньонообразных участков (рис. 1). Площадь водной поверхности составляет 2170 км2 при НПУ = 244,0 м БС, площадь затопления земель – 1112 км2, из которых на зону периодического затопления приходится около 700 км2 при величине сработки уровня 8 м (по проекту). Водохранилище было заполнено к 1973 г., с тех пор эксплуатируется в нормальном режиме.

Ветровые условия прибрежной зоны водохранилища изучались на стационаре Вилюйской НИМС. При средней продолжительности наблюдений 120 суток в безледоставный сезон количество дней с ветрами составляло 99,7 (83 %). Преобладали слабые ветры 1–2 м/с (50,8 %), 3–5 м/с (33,5 %). Доля более сильных ветров следующая: 6–8 м/с – 11,7 %, 9–11 м/с – 3,2 %, 12 м/с и более – 0,8 %. Больше всего дней с ветрами приходится на сентябрь и октябрь. Штормовые ветры наблюдаются в среднем 1–2 раза за сезон, главным образом осенью и в начале лета. При штормах происходили наиболее заметные разрушения берегов.

Наибольшая толщина льда зафиксирована в центральной части водохранилища и составила 107 см, средняя толщина льда – 92 см.

С созданием водохранилища уровень воды в приплотинном районе поднят на 70 м, в результате чего затоплены все надпойменные террасы на расстоянии 300–350 км выше гидроузла.

Первые исследования береговой зоны Вилюйского водохранилища были проведены в период его заполнения летом 1968 года В.М. Широковым. По результатам этих исследований им была предложена первая классификация берегов, проведена качественная и количественная характеристика береговой зоны и прогноз ее изменений во времени.

В 1970-1974 гг. исследованием береговой зоны Билюйского водохранилища занимались сотрудники Вилюйской НИМС ИМ АН СССР И.П. .Константинов и В.И. Спесивцев (1). Ими была предложена типизация берегов по геолого-геоморфологическим принципам: состав и сложение пород, особенности морфологии береговых склонов.

Как отмечалось выше, водохранилище имеет сложную форму. В её пределах выделяются отдельные морфодинамические районы и гидродинамические зоны.

Авторами отчета (6) изучены материалы государственной геологической съемки масштаба 1:200000, топографической карты масштаба 1:100000 района Вилюйского водохранилища, а также непосредственно на местности проводились полевые мерзлотно-геологические и геоморфологические исследования, режимные наблюдения за динамикой развития береговой зоны. На основе этих данных сделана типизация берегов Вилюйского водохранилища после десятилетнее нормальной его эксплуатации. Каждый тип берега имеет свою определенную протяженность, геологическое строение, уклон, морфологию и т.д. (6).

Общая протяженность береговой линии водохранилища достигает 2500 км. Морфология береговых склонов водохранилища находится в прямой зависимости от литологического состава горных пород, которые слагают эти склоны (рис. 1).

Рис 1. Схема геологического строения берегов Вилюйского водохранилища

При выполнении полевых работ необходимо получить профиль берега водохранилища в исследуемом створе с точной привязкой измеряемого профиля к плановым и высотным координатам, использовавшимся при предыдущих измерениях, для сопоставления с результатами съемки того же профиля прошлых лет. Для этого используются современные технические средства: для измерения надводного профиля берега водохранилища используется тахеометр; для измерения подводного профиля берега используется комплекс приборов установленных на маломерном моторном судне, в состав которого входит эхолот и GNSS (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) приемник, обеспечивающий координатную привязку измерений. Увязка эхолота и GNSS приемника, а так же накопление и обработка данных осуществляется при помощи портативной ЭВМ, рис. 2.

Обработка данных ведется в специализированных пакетах программ, такие как CredoDat, TopkonTools, MicrosoftExel. Данные пакеты программы позволяют значительно снизить трудоемкость камеральной обработки данных измерений. Результатом операций с данными программами является профиль берега водохранилища, совмещенный с результатами измерений прошлых лет.

Рис. 2. Схема работ

Для наблюдения за характером развития береговой линии на Вилюйском водохранилище были оборудованы 17 наблюдательных участков (3,6). В основном это участки где активно идёт процесс переработки берегов. Схема расположения этих участков представлена на рис. 3.

Работа включает 6 расширений, а для примера мы берем Дуранинское расширение.

Берег обвально-осыпной термоабразионный, сложен слабосцементированными песчаниками и песками пермского возраста, приглубый, мысовидный, высокий. Экспозиция склона изменяется от южной до юго-западной, крутизна изменяется от 26° до 16°.

Среднемноголетняя суммарная энергия волнения (за период 1964-1980 гг.) рассчитанная по методике Е. Г. Качугина составляет 240000 кДж·м/м.п. На участке наблюдения велись по 6 створам.

Для наблюдения за характером развития береговой линии на Вилюйском водохранилище были оборудованы 17 наблюдательных участков (3,6). В основном это участки где активно идёт процесс переработки берегов. Схема расположения этих участков представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема Вилюйского водохранилища c участками наблюдений

Результаты наблюдений в Дуранинском расширении Участок № 2.

Участок бывшего стационара ВНИМС, расположен в Дуранинском расширении.

Берег обвально-осыпной термоабразионный, сложен слабосцементированными песчаниками и песками пермского возраста, приглубый, мысовидный, высокий. Экспозиция склона изменяется от южной до юго-западной, крутизна изменяется от 26° до 16°.

Среднемноголетняя суммарная энергия волнения (за период 1964-1980 гг.) рассчитанная по методике Е. Г. Качугина составляет 240000 кДж·м/м.п. На участке наблюдения велись по 6 створам.

За период с 15.8.1974 г. по 13.7.1978 г. размыто 39 км3 на погонный метр по створу 1, ниже НПУ размыто 18 м3; выше НПУ переработан 21 м3 (3). В некоторых местах береговая отмель покрыла валунами диабазов поступающих из верхней части уступа. Бровка уступа с 1974 г. отступила на 5,8 м. Высота абразионного уступа на участке изменялась от 1 м до 4 м, угол уступа изменяется от 28° до 75°. Ширина береговой отмели изменяется от 14 до 18 м, ширина аккумулятивной части береговой отмели составляет 7-10 м, абразионной 6 – 8 м. Угол наклона аккумулятивной части отмели изменяется от 6 до 8°. Глубина воды над внешнем краем береговой отмели составляет 3-3,5 м от НПУ. Вид берега на участке в 1978 г. представлен на рис. 4, профили берега в разные годы наблюдений представлены на рис. 5.

Рис. 4. Вид берега на участке №2

За 13 лет эксплуатации (с 1972-1985 гг.) объем размытой породы на участке составил 98 м3 / м.п (6). Объем аккумуляции 0 м3 / м.п. Отступание бровки берегового уступа достигло 22,6 м. Береговая отмель абразионно-аккумулятивного типа, так как на внешнем ее крае отмечены аккумулятивные отложения мощностью от 1,3 до 2,8 м.

За 39 лет эксплуатации (с 1972-2011 гг.) объем размытой породы на участке составил 209 м3 / м.п. Объем аккумуляции 0 м3 / м.п. Отступание бровки берегового уступа достигло 34м.

Рис. 5. Результаты наблюдений на участке №2, створ №1

Участок №5 находится на правом берегу Дуранинского расширения на 10 км южнее залива в долине ручья Оттур. Склон юго-западной экспозиции, крутизна склона 10°. Протяженность участка 100 м. Берег обвально – осыпной термоабразионный.

Сложен четвертичными аллювиальными песками, отмелый, низкий, ровный. На поверхности склона имеются крупные полигоны размером 10-15 м. Межполигонные понижения имеют ширину 2-2,5 м, глубина их достигает 1,0 м.

Среднемноголетняя суммарная энергия волнения (за период 1964-1980 гг.) рассчитанная по методике Е. Г. Качугина составляет 613040 кДж·м/м.п.

Объем размыва за 13 лет достиг 77 м3 (6). Объем аккумуляции уменьшился по сравнению с 1982 г. на 4,3 м3 за счет размыва внешнего края отмели в 1985 г., при низком стоянии уровня воды в летний период. Отступание бровки уступа берега за 13 лет эксплуатации водохранилища составило 25,7 м. Береговая отмель абразионно-аккумулятивного типа. Мощность аккумулятивных отложений на внешнем крае достигает 1 м. Коэффициент аккумуляции 0,21. Профиль берега в створе №1 представлен на рис. 6.

Рис. 6. Результаты наблюдений на участке №5, створ №1

Результаты наблюдений в Кусагансом расширении Участок № 6.

Участок №6 находится на правом берегу Кусаганского разлива, в месте расположения гидропоста «Кусаган» Чернышевской озерной станции. Склон северной экспозиции, крутизна его 11-13°. Протяженность участка 100 м, восточный край ограничен долеритовой грядой, западный заливом. На участке разбито 6 наблюдательных створов. Берег обвально-осыпной термоабразионный, сложен песчаными отложениями перми, отмелый, ровный, низкий. Средне-многолетняя энергия волнения на участке составляет 247960 кДж·м/м.п.

Объем размыва на створах в 1985 г. за 13 лет эксплуатации составляет от 67,6 до 105 м3 (6). Отступание бровки берегового уступа достигло 20,7-28,3 м.

Рис. 7. Результаты наблюдений на участке №6, створ №1

Рис. 8. Результаты наблюдений на участке №6, створ №2

Рис. 9. Результаты наблюдений на участке №6, створ №4

За 39 лет эксплуатации водохранилища в 2011 г. объем размыва на створах составляет от 97,4 до 124,9 м3. Отступание бровки берегового уступа достигло 27,8-38 м.

Участок №7 находится на правом берегу Кусаганского расширения в 200 м от устья Усть-Чонской трубы. Склон южной экспозиции, крутизна его 11°. Берег обвально-глыбовый термоабразионный, сложен карбонатными породами ордовика, отмелый ровный, низкий. На участке разбит 1 створ. Энергия волнения на этом участке составляет 767970 кДж·м/м.п.

Береговая отмель абразионного типа. Объем размыва в 1983 г. составил 70 м3, объем аккумуляции 0 м3. Размываемые породы под воздействием преобладающего ветрового волнения юго-западного направления, выносятся в устье Усть-Чонской трубы и отлагаются на больших глубинах. Отступание бровки за 10 лет составило 19 м. Наблюденные профили берега представлены на рис. 10.

Рис. 10. Результаты наблюдений на участке №7, створ №1

За 39 лет эксплуатации водохранилища в 2011 г. объем размыва в створе составляет 152 м3, отступание бровки берегового уступа 33,6 м. Вид берега на участке № 7 в 2011 г. представлен на рис. 11 и 12.

Рис. 11. Правый берег Вилюйского водохранилища в Кусаганском расширении, вид на участок №7

Рис. 12. Вид берега на участке №7 на створ №1

Результаты наблюдений в Чонском расширении Участок №14.

Учаток №14 находится в Чонском расширении на северном склоне полуострова Туой-Хайф. Протяженность участка 1 км. Крутизна склона меняется от 3 до 11°. На участке разбито три створа.

Берег обвально-плывунный термоабразионный, сложен аллювиальными льдистыми супесями, отмелый, ровный.

Величина энергии волнения составляет 363910 кДж·м/м.п.

Береговая отмель абразинно-аккумулятивного типа. Коэффициент аккумуляции изменяется от 0,15 по створу 1 до 1,67 по створу 3. Объем размыва за 13 лет по створу №1, достиг 158,7 м3, по створу №2 – 89,7 м3, по створу №3 – 53,4 м3. Отступание бровки уступа в 1985 г. составило по створу №1 – 36,9 м, по створу №2 – 27 м, по створу №3 – 22 м.

Рис. 13. Результаты наблюдений на участке №14, створ №1

Рис. 14. Результаты наблюдений на участке №14, створ №2

Рис. 15. Результаты наблюдений на участке №14, створ №3

Участок 15 находится в Чонском расширении на юго-западной оконечности полуострова Туой-Хайа. Крутизна склона 34-42°. Протяженность участка 100 м. Высота берегового уступа 8-9 м.

Берег обвально-осыпной термоденудационно-термоабразионный, сложен туфами, приглубый, ровный, высокий. Береговая отмель абразионного типа.

Средняя многолетняя энергия волнения на участке составляет 821050 кДж·м/м.п.

Береговая отмель абразионного типа. Объем размыва в 1982 г. составил 67,8 м3, объем аккумуляции 0 м3. Отступание бровки за 10 лет составило 14,7 м. Наблюденный профиль берега представлен на рис. 16.

Результаты наблюдений за переформированием берегов Вилюйского водохранилища сведены в таблицу (табл. 1.).

Рис. 16. Результаты наблюдений на участке №15, створ №2

Таблица 1. Количественные результаты наблюдений за переформированием берегов

Участок

Среднегодовая энергия волнения, кДж·м/м.п.

Геологическое сложение

Тип берега

Створ

Годы наблюдений

Величина отступления бровки, м

Скорость отступления бровки в год, м

Объём размытой породы, м3/год

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2

240000

песчаники и пески пермского возраста

обвально-осыпной термоабразионный

1

1972-2011

34

0,87

209

3

120000

мелко-зернистый песок с обломками долеритов

обвально-осыпной термоабразионный

1

1972-1985

11

0,85

18,7

4

575880

Пески пермского возраста

обвально-осыпной термоабразионный

1

1972-1985

11,6

0,89

32,7

2

13

1,00

34

3

12,4

0,95

33

5

12,8

0,98

32,4

5

613040

аллювиальные пески

обвально–осыпной термоабразионный

1

1972-1985

25,7

1,98

76,5

6

247960

аллювиальные пески

обвально–осыпной термоабразионный

1

1972-1985

23,4

1,80

71,5

2

20,7

1,59

67,6

4

25,5

1,96

84,3

5

28,3

2,18

105,0

6

20,3

1,56

93,6

7

767970

карбонатные породы ордовика

обвально-глыбовый термоабразионный

1

1972-2011

33,2

0,85

155,2

10

612620

карбонатные породы ордовика

обвально-глыбовый термоабразионный

1

1972-1985

10,2

0,78

44,8

12

353040

Трещиноватые известняки, доломиты

обвально-осыпной термоабразионный

1

1972-1984

12,8

1,07

27,1

13

339050

Трещиноватые известняки, доломиты

обвально-глыбовый термоабразионный

1

1972-1985

7,3

0,56

20,3

14

363910

Аллювиальные льдистые супеси

обвально-плывунный термоабразионный

1

1972-1985

36,9

2,84

158,7

2

27

2,08

89,7

3

22

1,69

53,4

15

821050

туф

обвально-осыпной термоденудационно- термоабразионный

2

1972-1985

14,7

1,47

67,8

16

742220

аллювиальные пески

обвально-осыпной термоабразионный

1

1972-1985

22

1,69

91,7

2

18

1,38

63,2

3

19,6

1,51

65,6

Анализ переформирования берегов водохранилища ведется с помощью программы «Берега», свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2013612345.

Для построения профилей необходимо большое количество данных. Необходимые данные берутся из предоставленных отчетов и сводятся в таблицы (табл. 2, 3, 4).

По этим данным строятся профили, на которых наглядно изображено изменение профиля берега за последние 40 лет, с момента заполнения водохранилища и по сей день.

На рисунках представлены профили на расширениях за 12 и 39 лет наблюдения.

Рис.17 – Профиль берегов Ахтарадинского расширения, период наблюдения 12 лет

Рис.18 – Профиль берегов Ахтарадинского расширения, период наблюдения 39 лет

Рис.19 – Профиль берегов Дурадинское расширения, период наблюдения 12 лет

Рис.20 – Профиль берегов Дурадинское расширения, период

наблюдения 39 лет

Рис.21 – Профиль берегов Кусаганское расширения, период наблюдения 12 лет

Рис.22 – Профиль берегов Кусаганское расширения, период наблюдения 39 лет

Рис.23 – Профиль берегов Усть-Чонское расширения, период наблюдения 12 лет

Рис.24 – Профиль берегов Усть-Чонское расширения, период наблюдения 39 лет

Рис.25 – Профиль берегов Чонское расширения, период

наблюдения 12 лет

Рис.26 – Профиль берегов Усть-Чонское расширения, период наблюдения 39 лет

Таблица 2 – Характеристики

Расширение

Уровень вод 2%, м

Уровень воды 96 %, м

Уровень воды средне-

многолетние, м

t воды за зимний период , °С

t воды за летний период , °С

t массива берега, , °С

Энергия волнения, Дж/пог.м

Высота

рабочей волны, м

Момент начала зимы, дни

Момент начала лета, дни

Момент начала прогноза дни

Срок прогноза, годы

Продолжи-тельность волнения, м

Ахтарадинское

244,53

240

241,7

0,7

4,2

-1,6

47336

0,58

228

163

163

39

97

Дурадинское

244.57

240

241,72

0,9

5,4

-4,6

24959

0,35

232

157

157

39

101

Кусаганское

244,6

240

241,52

1,5

9,8

-2,6

128189

0,63

231

165

165

39

99

Усть-Чонское

244,57

240

241,6

1,2

7,3

-3,7

26639,2

0,5

224

164

164

39

83

Чонское

244,55

240

241,32

0,8

6,0

-3,9

114693

0,7

219

169

169

39

92

Таблица 3 – Свойства мерзлых грунтов

Расширение

Грунт берегов

К-т тепло-

проводности

Вт/м*град

К-т температуро-проводности

м2

Льдистость

Тепло-емкость, Дж/м3*град

Плотность мерзлого грунта, кг/м3

Удельное тепло таяния замерзания, Дж/м3

Относительная осадка при оттаивании

Сопротивление грунта размыву, Па

Мерзлый грунт

Ахтарадинское

Песок

2,38

0,0000053

0,25

4420000

1890

143400000

0,082

117680

Дурадинское

Песок

2,38

0,0000053

0,3

4420000

1890

143400000

0,082

117680

Кусаганское

Разрушенные диабазы

1,91

0,0000039

0,65

1670000

2790

157600000

0,06

115473

Усть-Чонское

Выветрелые туфы

1,15

0,0000015

0,35

1530000

1540

769000000

0,05

112355

Чонское

Известняк

1,96

0,000004

0,5

1900000

1274

148900000

0,055

113467

Таблица 4 – Свойства талых грунтов

Расширение

К-т тепло-

проводности

Вт/м*град

Пористость

Температура фазового перехода, °С

К-т размываемости, м3/кДж

К-т аккумуляции

Уклон волновой отмели

Уклон свала отмели

Талый грунт

Ахтарадинское

1,95

0,15

0

0,000337

0,2

0,008

0,5

Дурадинское

1,95

0,15

0

0,000258

0,2

0,008

0,5

Кусаганское

2,3

0,27

0

0,000138

0,1

0,005

0,32

Усть-Чонское

1,7

0,45

0

0,000115

0,3

0,01

0,7

Чонское

0,76

0,35

0

0,0000170

0,15

0,009

0,5

Так же были получены графики зависимость отступания берега от времени.

Рис.27 – График зависимости отступания берегов от времени

на Ахтарадинском расширении

Рис.28 – График зависимости отступания берегов от времени

на Дурадинском расширении

Рис.29 – График зависимости отступания берегов от времени

на Кусаганском расширении

Рис.30 – График зависимости отступания берегов от времени

на Усть-Чонском расширении

Рис.31 – График зависимости отступания берегов от времени

на Чонском расширении

По первому расширению объем размытого грунта за 39 лет прогноза составил 771,1 м3, объем аккумулированного грунта – 138,8 м3, отступание бровки берега произошло на 88,6 м. Во втором расширении объем размытого грунта за 39 лет прогноза составил 449,1 м3, объем аккумулированного грунта – 76,4 м3, отступание бровки берега произошло на 105,9 м. На третьем расширении объем размытого грунта за 39 лет прогноза составил 1057,3 м3, объем аккумулированного грунта – 65,6 м3, отступание бровки берега произошло на 210 м. Четвертое расширение имеет объем размытого грунта за 39 лет прогноза 312,3 м3, объем аккумулированного грунта – 9,4 м3, отступание бровки берега произошло на 103,9 м. Пятое расширение - объем размытого грунта за 39 лет прогноза составил 974,8 м3, объем аккумулированного грунта – 124,3 м3, отступание бровки берега произошло на 110,7 м.

При незначительной протяженности размываемых берегов в 13 % длины береговой линии (табл. 1), берегопереформирование на Вилюйском водохранилище не приводит к практически значимому изменению со временем площади его водного зеркала. Но исследование термоабразии берегов Вилюйского водохранилища – первого из крупных водохранилищ криолитозоны – имеет научное и практическое значение для обеспечения экологической безопасности искусственных водоемов при продвижении гидроэнергетического и водохозяйственного строительства на Северо-Восток России.

Данная работа была выполнена в рамках научной деятельности, проводимой кафедрой Гидротехнических сооружений ННГАСУ. Исследование продолжает работу, выполнявшуюся Вилюйской научно-исследовательской мерзлотной станцией с 1956 по 1985, результаты, полученные в ходе исследовательской работы, планируется передать в данную организацию.

В дальнейшем планируется изучить методики прогноза переформирования берегов и, сравнив теоретические и практические данные, выработать модель поведения отступания бровки берега.

Библиография

1. Константинов И.П., Спесивцев В.И. Роль криологических факторов в формировании берегов Вилюйского водохранилища: Научно-технический отчёт. – п.Чернышевский, 1974. – 357с.

2. Константинов И.П., Спесивцев В.И. Роль криологических факторов в формировании берегов Вилюйского водохранилища: Приложение. – п.Чернышевский, 1974. – 121 с.

3. Бурлаков В.М., Киренский К.Л. Исследование береговой зоны Вилюйского водохранилища: Научно-технический отчёт. – Якутск, 1979. – 120 с.

4. Булаков В.М. Разработка методов геокриологических исследований для целей оптимизации проектирования нефте- и газопроводов гидротехнических сооружений промышленного и гражданского строительства: Заключительный отчёт. – Якутск, 1981. – 160 с.

5. Иванов М.С., Бурлаков В.М. Материалы инженерно-геологических исследований в районе водохранилища Вилюйской ГЭС – III: Научно-технический отчёт. – п.Чернышевский, 1987. – 168 с.

6. Иванов М.С., Бурлаков В.М. Криогенное строение многолетнемёрзлых пород бассейна среднего течения р. Вилюя: Научно-технический отчёт. – п.Чернышевский, 1986. – 255 с.

7. Соболь С.В. Водохранилища в области вечной мерзлоты. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2007. – 432с.

Просмотров работы: 1618