УДК 551.435.3 (282.247.415)
© 2014 г. нн. Назаров
экзогенная моделировка берегов пойменно-террасового комплекса в условиях водохранилищ (на примере бассейна р. камы)
Пермский государственный национальный исследовательский университет;
nazarov@psu.ru
Изучение геодинамики берегов и ложа камских водохранилищ в последние годы проходит под знаком расширения и детализации исследований. Научный задел, созданный исследователями в 50-70-е гг. прошлого столетия, сегодня требует пополнения и обновления с учетом современного состояния и возможностей науки.
К настоящему моменту по уровню изученности темпов и направленности современных береговых и глубоководных геолого-геоморфологических процессов камские водохранилища заметно отличаются от многих крупных равнинных водоемов России и смежных государств. С конца 1990-х гг. опубликован целый ряд работ, посвященных детальному анализу абразии [1-3], оползнеобразования [4, 5], овражной эрозии [5], накопления илов [6-8], формирования и аккумуляции наносов [9-11], развития берегового карста [12, 13]. Значительно меньше внимания уделялось освещению деятельности других ("второстепенных") геоморфологических процессов, вносящих, тем не менее, значительную долю в интегральный процесс переформирования берегов. Многие из этих процессов, действуя в качестве самостоятельного агента денудации или аккумуляции, вносили и продолжают вносить весомый вклад в преобразование берегов, на первый взгляд, не относящихся к категории проблемных.
Картирование показало, что более 65% длины периметра береговой линии на Камском и около 47% на Воткинском водохранилищах представлено низкими песчано-глинистыми или торфянистыми берегами. Пологонаклонные, часто подтопленные и заболоченные побережья поймы, I и II нпт р. Камы или впадающих в водохранилища рек не испытывают абразионного воздействия - не обваливаются, не осыпаются, не подвергаются оползнеобразованию, не расчленяются оврагами. Морфологические и морфометрические изменения рельефа таких берегов для наблюдателя происходят незаметно по сравнению с берегами, где абразия и оползнеобразование служат главными причинами разрушения.
Как было установлено в процессе детальных инструментальных исследований, проведенных на камских водоемах в последние годы [5], основными процессами, осуществляющими моделировку низких берегов, являются гидратационное выветривание, аккумуляция минерального или органического вещества и заболачивание. Сравнительное дешифрирование аэрофотоснимков разных лет показало, что береговая линия на таких участках по истечении нескольких десятилетий обычно оказывается смещенной либо в сторону акватории, либо суши.
Используемые в ранних работах [14] объяснения движущих сил морфолитогене-за берегов, не имеющих прямых признаков переработки (пологий берег без следов разрушения и аккумуляции с наличием почвы и растительности), сегодня не могут считаться достаточными для понимания перспектив дальнейшего развития подобных береговых комплексов.
Физико-химическое (гидратационное) выветривание является первым этапом миграции вещества (по схеме Е.В. Шанцера [15]), мобилизующим его к переносу преимущественно по вертикали без существенного горизонтального смещения [16]. Действуя
одновременно с физическим выветриванием и фитогенным разрушением, гидратационное выветривание содействует удалению части минерального и органического вещества даже без явного вмешательства агентов денудации. В результате подтопления и периодического затопления низких берегов при сохранении сплошности почвенно-растительно-го покрова происходит "усадка" поверхности прибрежной полосы и, как следствие, направленное смещение линии берега в сторону суши. Доказательством геоморфологической значимости этого процесса являются многочисленные примеры оголившихся корней деревьев и пней, местоположение корневой шейки которых фиксирует уровень поверхности суши до создания водоема (рис. 1).
Одним из процессов, не изученных с той степенью детальности, которой он заслуживает в соответствии с вносимым им вкладом в переформирование прибрежных отмелей, является физическое выветривание. Подготовка пород к денудации этим процессом надводной части берегового склона уже получила должное освещение в литературе [17]. Разрушение же поверхностей прибрежных отмелей в результате физического выветривания остается практически не исследованным [18]. В то же время они находятся в осушенном состоянии как раз в наиболее активные в плане проявления этого процесса сезоны года: ранняя весна и поздняя осень - периоды неоднократного перехода температуры воздуха через 0 °С. В результате горные породы прибрежной отмели также подвергаются разрушению, которое начинается с образования трещин. Наиболее рельефно данный процесс протекает в плотных малопластичных аллювиальных глинах и суглинках. На поверхностях сложенных ими отмелей в результате морозного выветривания образуются глубокие (до 40 см) трещины, которые, постепенно расширяясь под действием дефляции, а впоследствии и прибойных потоков, приобретают самые причудливые формы.
Рис. 1. Снижение высоты берега на 80-90 см фиксируется по оголившемуся корневищу сосны (Воткинское водохранилище, 2008 г.). Здесь и далее фото автора
Как уже было отмечено выше, значительная часть побережий камских водохранилищ -низкие, пологие и сложены песчано-глинис-тыми осадками или торфом. Весьма небольшое превышение суши над уровнем водохранилища привело к масштабному заболачиванию прибрежных территорий, суммарная площадь таких земель на побережьях только Камского водохранилища достигает 600 км2, причем 80% из них приходится на его левобережье. На правом берегу заболачиванию подвержены преимущественно берега крупных заливов. Поскольку большинство подобных территорий покрыто лесными массивами, то здесь наблюдается угнетение и постепенное отмирание древесной растительности, на смену которой приходит кустарниковая и травянистая. Также активно протекает торфообразование.
В результате переформирования побережий, сложенных торфом, которое, как правило, включает всплывание торфяников, отрыв их от берега, образование плавающих островов и их последующее разрушение [19, 20], возникает сложная (изрезанная) конфигурация береговой линии. При значительной зимней сработке уровня возможно также смерзание льда с торфом, что в период быстрого весеннего наполнения водохранилища приводит к отрыву торфяников и, следовательно, интенсификации процесса.
Участки, наиболее благоприятные для всплывания торфяников, находятся в северной части левобережья Камского водохранилища, а также в устьях рек Обвы, Косьвы и Иньвы. Однако по истечении полувека после создания водохранилища случаи всплытия или отрыва от берегов торфяных островов стали относительно редкими.
Кроме локального воздействия на морфогенез заболоченных берегов, процесс отрыва торфяных островов может оказывать и побочный геоморфологический эффект -моделировку берегов. Крупный плавающий остров, соединившись с берегом, может коренным образом изменить скорость и направленность экзодинамического развития последнего. Например, подобный остров, закрепившийся у пересыпи залива в с. Висим (левобережье в наиболее широкой части Камского водохранилища) в 2009 г., остановил потоки вдольбереговых наносов и стимулировал развитие широкого пляжа и береговой террасы. Заполнение наносами входящего угла привело к ослаблению абразионного разрушения берега на южном участке и прекращению размыва на северном (рис. 2).
Суффозия - один из процессов, который с трудом поддается количественному учету, хотя и играет большую роль в формировании современного нано- и микрорельефа прибрежной зоны водохранилищ. Расположение суффозионных просадок и других отрицательных форм берегового рельефа определяется геологическими и гидрогеологическими условиями прибрежной зоны. На оползневых телах суффозионные формы располагаются преимущественно в районе тылового шва запрокинутого блока. В других случаях местоположение просадок определяется локальной трещинова-
Рис. 2. Причленившийся к берегу торфяной плавучий остров, остановил потоки вдольбереговых наносов и стимулировал развитие широкого пляжа и береговой террасы
тостью горных пород. Очень часто просадки (чаще в форме воронки) тяготеют к бровкам речных террас, поскольку связаны с трещинами разгрузки.
Совершенно неизученной с геоморфологических позиций, но служащей одним из основных катализаторов подготовки берегового уступа к очередному циклу разрушений является тоннельная эрозия - процесс расширения и углубления трещин талыми, дождевыми и подземными водами [21-25].
На берегах камских водоемов тоннельная эрозия развивается преимущественно внутри блоков отседания, в обвальных и оползневых телах, прислоненных к береговому уступу и поэтому какое-то время защищающих его от непосредственного воздействия волновых процессов. Создаваемые тоннельной эрозией формы микрорельефа напоминают абразионные ниши и по этой причине довольно часто исследователями береговых процессов принимаются за таковые Основными их морфологическими отличиями от абразионных ниш являются округлость (эллипсовидность) выходов тоннелей и их узость по отношению к длине "трубы". Диаметр тоннелей в устьевой части может достигать 1.5 м при длине 3-4 м и более (рис. 3).
Образование тоннелей обычно происходит в периоды массового поступления атмосферных или грунтовых вод в открытые или закрытые трещины берегового уступа. В случаях выхода устьев этих форм на уровень уреза воды обработку стенок тоннелей совершают прибойные потоки и волны.
Наивысшая плотность эрозионных тоннелей (10-15 шт. на 100 м береговой линии) обычно фиксируется у абразионно-обвальных и абразионно-оползневых типов берегов, представленных делювиальными суглинками, а также в уступах цокольных террас, верхняя часть которых сложена песками. В последнем случае устья тоннелей располагаются на линии контакта рыхлых и более плотных (водонепроницаемых)
Рис. 3. Тоннель в суглинках (район с. Усть-Гаревая, Камское водохранилище. 2004 г.)
отложений. В местах концентрации таких образований часто отмечаются самые высокие ск
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.