Техническое состояние берегов Волгоградского водохранилища
После возведения плотины Волжской (Сталинградской) ГЭС в 1958 г. и наполнения Волгоградского водохранилища до нормального проектного уровня (к середине 1961 г.), в долине Волги созданы благоприятные условия для ветрового волнения и размыва береговых склонов.
Процесс размыва береговых склонов водоемов – один из наиболее активных геодинамических процессов – широко распространен на поверхности планеты. Мощные проявления процесса почти повсеместно наложили свой отпечаток на побережья океанов, морей, озер. Однако наиболее актуальной областью изучения данного процесса являются искусственные водоемы – водохранилища. Если на естественных водоемах размыв перерабатывает берега сотни тысяч и миллионы лет, то на искусственных водоемах (особенно крупных) – десятки лет. В условиях активного гидротехнического строительства, создания новых водохранилищ изучение характера размыва берегов приобретает далеко не формально-теоретическое значение. Активное развитие процесса предполагает большой ряд своих проявлений. Однако уже самые прямые его проявления – отступление береговой линии с утратой территорий, обрушение береговых склонов и наполнение водоприемной чаши водохранилища продуктами разрушения (заиление и занесение) – приводят к резко отрицательным экологическим последствиям. Длительность и устойчивость процесса, большая глубина вторжения в полосу прибрежной территории требуют исключительно высокого внимания к учету закономерностей его развития на проектируемых и введенных в эксплуатацию крупных водохранилищах. Волгоградское водохранилище может быть отнесено к одному из первых крупных водохранилищ страны и мира.
|
|
|
При общей протяженности водохранилища 526 км, интенсивный размыв берегов наиболее характерен для нижней его части, длиной по фарватеру около 300 км (рисунок 3).
Рисунок 3. - Волгоградское водохранилище: развитие процесса переформирования берегов и расположение участков многолетних наблюдений (1 – города; участки многолетних наблюдений: 2 – закрытые, 3 – действующие с 1958 г., 4 – действующие с 1987 г.; 5 – плотины ГЭС; переформирование берегов: 6 – активное, 7 – умеренное; 8 – нейтральная стадия).
Ширина и глубина акватории благоприятствуют развитию ветровых волн, обусловливающих активную абразию (измеренные высоты волн до 3.1 м; теоретические – до 5 м при ветрах редкой повторяемости скорости и продолжительности). Участки максимального развития волнения приурочены в основном к расширениям водохранилища, где ширина акватории достигает или превышает 10 км (наибольшая ширина акватории – 13.7 км, у устья р. Еруслан; значения глубин не ниже 10 м). В зоне правого берега, по затопленному староречью Волги преобладают глубины в интервале 25–35 м (достигая 42.5 м). Цепь расширений водохранилища сменяют участки сужений, где ширина колеблется в основном в пределах 3.5–5.5 км; зона глубоководного староречья Волги здесь также тяготеет большей частью к правому берегу, сохраняя отмеченные выше значения глубин.
|
|
|
Следует отметить, что выше устья р. Еруслан (50 км выше г. Камышин) нарастающей полосой вдоль левого берега тянутся автогенные мели, представляющие собой высокую пойму Волги и нижнюю надпойменную террасу, затопленные частично водами водохранилища. Нижняя (по течению Волги) оконечность клина автогенных мелей появляется уже в 205 км выше плотины Волжской гидроэлектростанции. Таким образом, левый берег водохранилища частично прикрыт от разрушающего воздействия штормов, отсюда и вверх по течению интенсивность размыва уменьшается. В 300 км выше замыкающего гидроузла мелководья начинают занимать большую часть центрального ложа, почти повсеместно уменьшая проявления абразии (размыва). Мозаичные признаки относительно активного переформирования берега встречаются выше почти до Саратова, но лишь в глубоководном правобережье. Подобная ситуация обусловлена изменением высоты подъема вод с созданием Волгоградского водохранилища (в среднем: 24 м в верхнем бьефе Волжского гидроузла; 17 м – у Камышина и 7.5 м – у Саратова) и распространением кривой подпора вверх по долине Волги.
|
|
|
Правые и левые берега Волгоградского водохранилища в зоне активного их размыва, имеют различное геологическое строение. Правые склоны являются восточным окончанием Приволжской возвышенности, сложенным преимущественно более древними и более устойчивыми к размыву геологическими отложениями. Причем возраст пород, обнажающихся в береговых обрывах, вниз по течению Волги уменьшается. Если у южных предместий Саратова (Увек – Сосновка; 350–320 км выше Волжской гидроэлектростанции) в зоне уреза водохранилища еще видны слои нижнего мела (Альбский и Аптский ярусы), то у северных границ Волгоградской области (с. Щербаковка; 215 км), у Щербаковского сброса, под урез водохранилища опускаются слои верхнего мела и мезозоя (Сантон, Кампан и Маастрихт), уступая место над урезом отложениям палеогена (сызранским опокам и песчаникам палеоцена). У плотины Волжского гидроузла береговые уступы правобережья над урезом сложены относительно молодыми породами эоцена (Царицынский и Мечеткинский ярусы). Вместе с тем, на отдельных участках правого берега, в устьевых створах древних притоков – бывших мелководных заливов Хвалынского моря (раннехвалынская трансгрессия Каспия с наивысшими отметками высот до +50 м) – прислоненные Хвалынские террасы сложены породами голоцена, менее сплоченными и более подверженными размыву.
|
|
|
С правобережных склонов на пляжи водохранилища поступает в основном грубообломочный материал (глыбы, щебень, гравий и песок). Мелкодисперсный материал (от алеврита до глинистых частиц) пополняет пляжи в ограниченном объеме (за исключением относительно небольшой доли участков берега, приуроченных к Хвалынским террасам).
На левобережье развиты морские и аллювиальные отложения эрозионно-аккумулятивных террас Волги и абразионно-аккумулятивных террас древнего Каспия. Слагающие их четвертичные отложения (суглинки, супеси и пески древнеаллювиального или эолового генезиса) имеют более рыхлую консистенцию и заметно больше подвержены размыву в сравнении с породами правого берега. Единственным фактором сдерживания размыва в зоне левого берега представляются слои плотных хвалынских глин, залегающих местами ниже уреза водохранилища, а местами возвышающихся примерно на 1 м над урезом. Рельеф в полосе левого берега, подверженной размыву под действием ветровых волн, преимущественно равнинный, почти без уклонов и, как следствие, практически полным отсутствием поверхностного стока с территории Заволжья. Относительно редкая сеть оврагов и балок своим образованием обязана некоторому оживлению рельефа в зоне древних террас Волги.
Разрушение левобережных склонов привносит на абразионные пляжи принципиально другой по составу материал: крупные фракции отсутствуют практически полностью; дефицитным материалом для последующего формирования абразионно-аккумулятивной отмели становятся даже мелкозернистые пески с диаметром частиц 0.1–0.2 мм (как известно, в строительстве прибрежной отмели участие принимают наносы диаметром не менее 0.05 мм. В составе суглинков здесь присутствует около 60% частиц пылеватой фракции, около 16% глинистой, и лишь 20–30% песчаной (преимущественно – мелкозернистой). В пластах хвалынских глин содержание глинистых частиц увеличивается до 30% и более; доля пылеватых фракций несколько уменьшается (около 50%), а песчаных – нисходит до минимума (не более 7–9%). И только участки побережья в зоне выхода древнеаллювиальных и эоловых песков не испытывают дефицита строительного материала отмелей: 70–80% исходного материала здесь составляет песок (причем, до 15% – крупнозернистый); 7–13% – пылеватые частицы, и лишь 3–5% – глинистые.
Необходимо отметить также еще один важный фактор формирования абразионно-аккумулятивного профиля берега Волгоградского водохранилища – режим течений (имея в виду, в первую очередь, гравитационный, или стоковый, а также – инерционный типы течений). Интенсивная динамика водной массы водохранилища у его берегов накладывает особый отпечаток на процесс формирования их абразионно-аккумулятивного профиля. Динамический фон достаточен для взвешивания и транспорта ряда мелких фракций (включая мелкозернистые пески).
Вывод
Волгоградское водохранилище находится на р. Волге. Водохранилище создано в 1958–1960 гг. плотиной Волжской ГЭС высотой 60 м. Является замыкающим в Волжско-Камском каскаде водохранилищ.
Нормальный подпорный уровень (НПУ) и уровень мёртвого объёма (УМО) водохранилища составляют 15 м и 12 м соответственно. Полный объём при НПУ равен 31 450 млн м3, полезный – 8 250 млн м3, площадь зеркала водохранилища при НПУ и УМО – 3 117 км2 и 2 426 км2. Волгоградское – крупнейшее по полному и 2-е по полезному объёму (после Цимлянского) водохранилище Волгоградской области. Длина 540 км, максимальная глубина 41 м, средняя 10 м, средняя ширина 5,8 км, длина береговой линии 1 678 км. Многолетняя величина колебаний уровня до 3,6 м. Волгоградское водохранилище осуществляет недельное и суточное регулирование стока (коэффициент регулирования 0,2). Установленная мощность 23 гидроэнергоагрегатов Волжской ГЭС – 2563 МВт, средняя годовая выработка электроэнергии 10,3–11,1 млрд кВт×ч. Суммарный максимальный расход воды через все водосбросные сооружения гидроузла до 63,0 тыс. м3/с. При создании водохранилища было затоплено 276 тыс. га земель, из них площадь затопления сельскохозяйственных земель составила 137 тыс. га (пахотные угодья 30 тыс. га, сенокосы 107 тыс. га), лесов и кустарников – 70 тыс. га; площадь затопления земель других категорий – 69 тыс. га. Из зон воздействия водохранилища (затопление, подтопление, переработка берегов) было переселено 50 тыс. человек.
По многолетним данным, средняя величина прихода воды (речной сток и осадки) 260 км3/год с колебаниями по годам от 164 до 337 км3, расход воды из водохранилища (гидроэнергетические сбросы, воднотранспортные, судоходные и сельскохозяйственные попуски в нижний бьеф Волгоградского гидроузла, испарение) изменялся от 169 до 335 км3. Величина сезонных колебаний расходов воды в нижний бьеф гидроузла в межень и паводок меняется от 5160 до 19 900 м3/с. Вследствие того, что волжские водохранилища могут задерживать более половины весеннего стока в средний по водности год и около 85% стока в маловодный год, существенно уменьшились объём, высота и длительность половодья в низовьях Волги; повторяемость расходов воды с 25 тыс. м3/с уменьшилась в 1,5 раза, а средняя продолжительность стояния высоких уровней при расходах воды в диапазоне расходов воды 20–35 тыс. м3/с уменьшилась в 2,5 раза. Всё это оказывает негативное воздействие на экологическое состояние окружающей среды. Это существенно понижает продуктивность сельского и рыбного хозяйства, фитомассу высшей водной растительности и лесных угодий.
Приоритетные загрязняющие вещества для водохранилища: нитраты (3–5 ПДК), медь (3–35 ПДК), на участке Камышин – Волгоград постоянно отмечается повышенное содержание органических веществ, нефтепродуктов и общего железа (до 3 ПДК).
Скорость накопления донных осадков в водохранилище на разных этапах его эксплуатации менялась от 4,6 до 8,0 мм/год; средняя толщина слоя донных осадков к 2007 г. составила около 25 см, максимальная толщина донных отложений в приплотинном районе водохранилища в затопленном русле Волги достигает 2 м.
Среднемноголетний годовой сток в створе Волгоградского гидроузла 258 км3 (8177 м3/с), при этом в периодполоводья
(апрель–июнь) проходит 147 км3 (средний сезонный расход 18640 м3/c), в осенне-зимнюю межень – 111,4 км3 (средний расход воды в этот период 4691 м3/с).На Волгоградском водохранилище большое развитие получили обвально-оползневые процессы. В начале 2000-х гг. общая протяжённость береговых оползневых склонов достигла 1200 км, протяжённость наиболее опасных участков с оползнями (объемом более 10 млн м3) превысила 120 км.
Площадь переработки берегов составляет 90 км2 (около 3% площади акватории). Ширина зоны интенсивной переработки берегов 150–200 м, протяжённость береговой линии с интенсивной переработкой составляет 55 км, протяжённость укрепленных берегов 25 км.
Площадь подтопленных береговых территорий оценивается в 220–270 км2 (7–8,7% площади водного зеркала), в зоне сильного подтопления (10–15% общей площади подтопления) подтоплено около 4 тыс. га пахотных земель, 11 тыс. га лугов, 12 тыс. га лесов.
Максимальная продолжительность ледостава на водохранилище 137 суток, толщина льда до 60 см. Максимальная высота ветровой волны зафиксирована в центральной части водоёма и составила 3,1 м.
Средняя биомасса фитопланктона (за вегетационный период) в водоёме составляет около 3 г/м3 (60% из них сине-зелёные водоросли), максимальная – 8 г/м3. Количество таксонов фитопланктона видового и внутривидового рангов оценивается в 430–480. Как и для всех волжских водохранилищ, характерны межгодовые колебания средней биомассы фитопланктона (4–5 раз), в периоды гиперразвития фитопланктона (цветение воды) на отдельных участках акватории биомасса фитопланктона может возрастать до 100 раз.
По биомассе фитопланктона, содержанию хлорофилла, первичной продукции фотосинтеза водохранилище относится к мезотрофному (среднекормному) типу: в водоёме отмечаются повышенные значения средней биомассы зоопланктона (до 1,7 г/м3). Средняя биомасса зообентоса составляет 5,7 г/м3. Степень развития высшей водной растительности незначительна, зарастание акватории составляет всего 0,9% площади водоёма, ресурсы фитомассы в сыром весе оцениваются в 104 тыс. т.
Минерализация воды в водохранилище изменяется в пределах 182–421 мг/л, концентрация растворённого кислорода 5,5–17,4 мг/л (58–123% насыщения), наибольшая прозрачность воды 1,7 м, её цветность не более 54° платиново-кобальтовой шкалы. Для водохранилища характерны высокие величины потерь воды на испарение в условиях аридного климата (пониженные значения влажности воздуха и прогрев поверхностных слоев воды до температур 25–28°С); эти потери могут составлять 1,1–3,0 км3 воды в год. В период ледостава ниже Волгоградского гидроузла образуется полынья, её длина в зависимости от суровости зимы и объёма попусков из водохранилища может изменяться от 1 до 65 км.
В водохранилище большое развитие получил моллюск дрейссена. За вегетационный период моллюски отфильтровывают до 840 км3 воды (27 полных объёмов этого водохранилища), извлекая из нее 36 млн т взвешенных веществ.
В водохранилище обитают рыбы 50 видов, из которых около 10 – естественные вселенцы или виды, интродуцированные человеком (толстолобик, амур). Основные промысловые рыбы – лещ, щука, судак, бёрш, плотва, сом, густера, синец, чехонь, окунь, язь, жерех, толстолобик, амур, краснопёрка. В уловах встречаются также линь, карась, налим, осётр, стерлядь, белуга, севрюга, белорыбица, сельдь-черноспинка (залом), сельдь волжская. По сравнению с прошлыми периодами промысловые уловы в 2000-е гг. снизились в 3–4 раза и составляют около 1000 т; рекреационный вылов оценивается в 500–700 т, величины браконьерских уловов достоверно не оценены. Половину уловов составляют малоценные виды – мелкий частик (плотва, окунь, густера, краснопёрка). В водохранилище сохранилось не более 100 га нерестилищ осетровых рыб, которые весьма требовательны к экологическим условиям естественного воспроизводства (высокое качество воды, скоростной режим, галечниковое дно); до создания водохранилища площадь естественных нерестилищ была в 10 раз больше. В составе сооружений Волгоградского гидроузла создано уникальное рыбоподъёмное устройство (рыбный лифт) для транспортировки через плотину в Волгоградское водохранилище проходных и полупроходных (наиболее ценных) видов рыб во время нереста (дважды в год). Однако реальная эффективность работы этого «рыбоподъёмника» оказалась в 3–10 раз ниже проектной, в нём не удалось в полной мере учесть биологический механизм нерестовых миграций. В результате ниже плотины Волгоградской ГЭС в нерестовые периоды скапливаются многие сотни производителей осетровых, которые не заходят в рыбоподъёмное устройство, и у 30–70% особей происходит резорбция (перерождение) икры.
Волгоградское водохранилище используется комплексно в целях гидроэнергетики, водного транспорта, ирригации, рыбного хозяйства, водоснабжения и рекреации.
Библиографический список
1. Азманов, М.С. Волгоградское водохранилище / М.С. Азманов// Сб. работ Волгоградской ГМО, 1970. - Вып. 1. – С. 82.
2. Айвазова, Л.E. Оценка токсичности грунтов методом биотестирования / Л.Е. Айвазова, А.О. Гроздов, А.И. Старцева, Е.М. Никоненко // Физиология и токсикология гидробионтов: сб. стат. - Ярославль: ЯрГУ, 1988. - С. 127.
3. Алекин, О.А. Основы гидрохимии / О.А. Алекин. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 17-28 с.
4. Баранова, А.И. Геолого-геоморфологическая характеристика побережий Волгоградского водохранилища / А.И. Баранова // Материалы к изучению переформирования берегов Волгоградского водохранилища. - М.: Наука, 1964. – С. 128.
5. Волгоградское водохранилище. Серия: Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – С. 84
6. Иванов, Д.В. Геохимия металлов в аквальных ландшафтах Средней Волги / Д.В. Иванов // Тез. докл. Междунар. конф.: Современные проблемы водной токсикологии. - Борок, 2005. — С. 56-57.
7. Кондратьев Н.Е. Расчеты береговых переформирований на водохранилищах (практическое пособие). Л.: Гидрометеоиздат, 1960. 64с.
8. Метелев, В.В. Водная токсикология / В.В. Метелев, А.И. Капаев, Н.Л. Дзасохова. – М.: Колос, 1971. – С. 320.
9. Методическое руководство Временное методическое руководство по нормированию уровней содержания химических веществ в донных отложениях поверхностных водных объектов (на примере нефти). М.: РЭФИА, НИА - Природа, 2002. – С. 55.
10. Михайлов, С.А. Диффузное загрязнение водных экосистем. Методы оценки и математические модели: Аналитический обзор / С.А. Михайлов // СО РАН, ГПНТБ. Ин-т водных и экол. проблем. – Барнаул: День, 2000. – С. 152.
11. Мусаелян, С.М. Экологическое состояние объектов Волгоградской области и пути его улучшения: Монография / С.М. Мусаелян, А.А. Быков. – Волгоград, 2004. – 96 с.
12. Мур, Дж.В. Тяжелые металлы в природных водах. / Дж.В. Мур, С. Рамамурти. - М.: Мир, 1987. – С. 140.
13. Небольсина, Т.К. Волгоградское водохранидище / Т.К. Небольсина // Изв. ГосНИОРХ. – 1975. – Т.102. – С. 130-147
14. Никаноров, А.M. Мониторинг качества вод: оценка токсичности / A.M. Никаноров [и др.].//- СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. - С. 159.
15. Радченко, Э.К. Характеристика инженерно-геологических условий прибрежной зоны водохранилища // М-лы к изучению переформирования берегов Волгоградского водохранилища. М.: Наука, 1964. С. 41–77.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 2254; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!