УДК 551.435.32(282.247.415)
© 2014 г. Н.Н. НАЗАРОВ, А.В. ЧЕРЕПАНОВ
АККУМУЛЯТИВНЫЕ ФОРМЫ И ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ СОСТАВА
НАНОСОВ В БЕРЕГОВОЙ ЗОНЕ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА1
Пермский государственный национальный исследовательский университет;
nazarov@psu.ru
Введение
Одним из вопросов, от решения которого зависит эффективность противодействия абразионному размыву берегов водохранилищ, является поиск возможностей использования для их защиты наносов, образующихся в результате волнового воздействия и выноса в акваторию водохранилища материала постоянными и временными водотоками [1-3]. Имеющиеся на данный момент немногочисленные примеры искусственного накопления наносов при формировании защитных аккумулятивных форм (пляжей) на крупных равнинных водоемах говорят об эффективности берегозащитных сооружений подобного типа и заставляют более внимательно взглянуть на процессы морфоли-тогенеза, протекающие на прибрежных отмелях. Как показывает анализ результатов проведенных исследований, наименьшей изученностью отличаются вопросы, связанные с "вторичными" источниками формирования наносов - аккумулятивными телами, являющимися промежуточным звеном между участками берегов, с которых поступают наносы, и местом их искусственной аккумуляции.
Важная роль в познании закономерностей формирования рассматриваемых аккумулятивных тел принадлежит решению вопросов о местоположении основных источников их питания наносами. Отсутствие достаточной изученности данного вопроса и необходимой исследовательской базы не позволяет пока эффективно использовать уже имеющиеся знания для организации и строительства защиты берегов от воздействия абразии, оптимизации и поддержании судовой обстановки в районе причалов и т.д.
Как показывают результаты уже проведенных исследований по распространению наносов в ложе водохранилищ [1, 4, 5], определение их минералогического и гранулометрического составов может пролить свет и на местоположение берегов-доноров, поставляющих исходный материал. Данное обстоятельство позволяет с некоторым оптимизмом оценить возможности анализа вещественного состава береговых отложений при проведении исследований самой различной направленности - от инженерно-геологического сопровождения проектировочных работ по организации берегозащиты до выявления современных аккумулятивных тел определенного фракционного или минерального состава. В качестве научной базы для успешной реализации такого подхода для Камского водохранилища необходимо отметить наличие достаточно высокого уровня изученности проблем формирования минерального состава терригенных отложений и его эволюции в течение палеозоя и мезокайнозоя [6-10].
Район и методика исследований
Комплексное изучение аккумулятивных тел и источников их формирования проводилось в центральной части Камского водохранилища в 2009-2012 гг. на тринадцатикилометровом участке берега, который уже в течение полутора десятков лет является опорным в изучении экзогенных геодинамических процессов [11]. Северная граница участка -с. Слудка (устье Обвинского залива), южная граница - левобережный мыс залива р. Гаревая (рис. 1). В плане этот участок берега представляет собой большую дугу - практически
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-05-00735). 60
автономную геоморфологическую систему, состоящую из нескольких более мелких вогнутостей различной степени выраженности.
Начиная с северного мыса в южном направлении на протяжении 2 км в абразионном уступе высотой около 20 м обнажаются отложения третьей надпойменной террасы р. Камы. В нижней части уступа залегает трехметровый слой аллювия, состоящего из мелких кварцевых песков и алевритов, которые подстилаются русловой фацией песчано-гравий-ного состава. Верхнюю часть разреза слагают де-лювиально-солифлюкци-онные и делювиальные суглинки. Далее к югу береговую линию образует абразионный уступ цокольной террасы, в основании которого обнажаются переслаивающиеся пермские песчаники, алевролиты, аргиллиты. Против центральной части большой дуги на удалении примерно в 1 км
расположен остров Туренец, прикрывающий берег от ветров восточной составляющей. Самая южная часть участка исследований - это высокий коренной берег, где в уступе обнажаются породы верхней перми. Почти вертикальные стенки переслаивающихся песчаников, алевролитов и аргиллитов чередуются со ступенчатыми абразионно-ополз-невыми склонами.
Как показывает анализ лоцманских карт, разгон ветра С, СВ и ЮВ румбов (более 20 км) и достаточно большие глубины в прилегающей к участку части акватории благоприятствуют формированию здесь волнения значительной силы [12].
С целью определения источников и состава наносов, условий и путей их транзита на всем протяжении участка большой дуги производился отбор и изучение материала. Пробы отбирались в период временной осушки отмели в апреле-мае и/или сентябре-октябре с "летней" линии уреза (подножья абразионного уступа), а также из аккумулятивных тел в ее средней и внешней части на удалении в десятки и сотни метров от берега. Изучались наносы, образующие как постоянные, так и временные формы. Отбор материала осуществлялся строго с поверхности аккумулятивных образований. Гранулометрический анализ проводился с использованием ареометрического метода [13]. Минералогический состав фракции 0.25-0.01 мм определялся по результатам микроскопического исследования [14].
Рис. 1. Исследуемый участок
Расположение, видовой состав и параметры аккумулятивных форм
По особенностям морфологии, пространственно-временной устойчивости и направленности развития аккумулятивные формы, закартированные в пределах большой дуги, образуют две группы. Первую представляют относительно устойчивые во времени образования: пляжи, береговые и подводные прислоненные террасы, устьевые пересыпи заливов, косы, а также скопления рыхлого материала в заливах и перед искусственными или естественными препятствиями на пути движения наносов. В долгосрочной перспективе морфолого-морфометрические изменения данных форм обычно направлены на расширение их площади и/или увеличение высоты. Менее прогнозируемы в отношении развития неширокие и обычно короткие пляжи в вершинах береговых дуг. После сильных штормов некоторые из них иногда теряют до половины своего первоначального объема.
Как показали исследования, расположение аккумулятивных тел и состав образующих их наносов характеризуется дифференцированностью в полном соответствии с имеющимися геолого-геоморфологическими и гидрологическими условиями (рис. 2).
Значительные по своей длине и объему пересыпи зафиксированы в устьевых частях двух бывших заливов в южной части участка исследований. Образованные долинами небольших рек заливы в настоящее время практически полностью потеряли гидрологическую связь с водоемом. Один из них сейчас представляет собой болото, отделенное от водоема пересыпью, тело которой объемом более 2000 м3 сложено щебнем и дресвой коренных пород - материалом, образовавшимся в результате разрушения песчано-аргиллито-алевритовых абразионных уступов, примыкающих к бывшему заливу. Второй залив в настоящее время полностью заполнен наносами с прилегающих водоразделов и склонов долины. Пересыпь с объемом наносов более 8000 м3 сложена песчано-гравийным материалом с примесью аргиллито-алевролитовой крошки и слабоокатанных обломков песчаника.
Еще более грандиозное скопление наносов сформировалось на мысе залива р. Гаревая (южная оконечность большой дуги). В дистальной части косы ее высота составляет 5 м, а ширина - 25 м. При длине аккуму-
Рис. 2. Карта-схема расположения аккумулятивных форм на прибрежной отмели
Аккумулятивные формы: 1 - подводные (песчаная прислоненная и приостровная террасы), 2 - надводные (песчано-галечные пляжи, пересыпи и береговые террасы, коса из переслаивающегося песка, гравия, дресвы), 3 - затопленная надпойменная терраса, 4 - скопления глинисто-алевритового состава (оп-лывные шлейфы) с высшей водной и кустарниковой растительностью; 5 - абразионная часть береговой отмели с временными аккумулятивными формами (валами, валиками, конусами выноса); клифы: 6 - активный, 7 - отмерший; 8 - остовы замытых песком барж; 9 - русла водотоков
лятивного тела более 150 м объем скопившихся наносов в настоящее время превышает 12 000 м3. Коса сложена переслаивающимися аргиллито-алевритовой дресвой, крупнозернистым песком, обломками песчаника, галькой и даже валунами уральских пород. Слабонаклонное подножье косы в ее средней и проксимальной частях представлено довольно мощной толщей песков, изъятых из аккумулятивного тела в результате волнового перемыва наносов с последующим их смещением вниз по подводному склону.
Одним из наиболее эффективных катализаторов аккумулятивного процесса в акватории водохранилищ является рисунок береговой линии. Любое появление выпуклостей или вогнутостей берега сопровождается накоплением наносов. Обычно активное формирование аккумулятивных тел наблюдается в районе концевых мысов береговых дуг. Концентрация и осаждение наносов происходят вследствие отклонения (отрыва) наносонесущего потока от берега, увеличения глубин, дивергенции вдольбереговых струй течения и, как результат, замедления скорости движения влекомого материала. В центре большой дуги в районе северной границы зоны заостровной волновой "тени" при огибании вдольбереговым потоком мыса сформировалась терраса площадью около 6000 м2 и объемом более 9000 м3. Ее тыловая часть, примыкающая к отмершему клифу, в настоящее время уже заросла лесом, но на всем протяжении ее внешней части и в настоящее время продолжается активное накопление песка и мелкого гравия.
Как показали визуальное весеннее обследование береговой отмели в центральной части большой дуги, а также дешифрирование "зимнего" космоснимка, на котором обсохший лед четко "отрисовал" донный рельеф, данный участок подводного склона формируется по типу двухвершинной переймы между берегом и островом на месте древних конусов выноса из долин небольших притоков Камы. В настоящее время обе ее вершины растут за счет аккумуляции вдольбереговых наносов и поступления материала, выносимого водотоками. В бли
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.