оползание

Неблагоприятные явления и процессы. Воткинский район.

Оползни - движение масс пород на склоне под воздействием собственного веса грунта и нагрузки (сейсмической, фильтрационной, вибрационной), происходящее в результате сдвига грунта.

Обвалы - обрушение (падение) масс горных пород (в виде крупных глыб и обломков) в результате отрыва от коренного массива.

Лавины снежные - сосредоточенное движение снежных масс, падающих или соскальзывающих с горных склонов, в виде сплошного тела (мокрые лавины) или распыленного снега (сухие лавины).

Карст - совокупность явлений, связанных с деятельностью вод (поверхностных и подземных) и выраженных в растворении горных пород и образовании в них пустот разного размера и формы, а также в создании особого характера циркуляции и режима подземных вод и характерного рельефа местности и режима гидрографической сети.

Подтопление территорий - комплексный процесс, проявляющийся под действием техногенных и, частично, естественных факторов, при котором в результате нарушения водного режима и баланса территории за расчетный период времени происходит повышение уровня подземных вод, достигающее критических значений, требующих применения защитных мероприятий.

Затопление - образование свободной поверхности воды на территории в результате паводков, нагонов волн и повышения уровней водоемов и водотоков.

Из неблагоприятных грунтоэкологических явлений в Удмуртии проявляются следующие: оползни, оплывины и суффозия по долинам рек, особенно по склонам и по берегам; берегоразрушение и подтопление, ведущее к заболачиванию. В наибольшей степени проявляются негативные последствия морозного пучения в покровных супесях, особенно на участках, подверженных переувлажнению, влияющему на устойчивость фундаментов зданий и сооружений.

Наибольшую опасность представляют погребенные овраги в коренных верхнепермских и озёрно-болотного происхождения. По данным Ижевского ГИГУ, в Республике выявлено 18 очагов загрязнения подземных вод техногенного характера в их числе Воткинский район.

Воткинское водохранилище. Абразия, осыпание,

оползание.

Воткинское водохранилище расположено в юго-восточной части Удмуртской Республики. Оно образовано в долине р. Камы и представляет собой довольно узкий со значительной извилистостью берегов водоем общей площадью около 1120 км2 и объемом 9,4 км3 [1]. Строительство плотины было начато в 1955 году, а заполнение водохранилища водой производилось в1961-1964 гг. Воткинское водохранилище имеет комплексное назначение и

используется для гидроэнергетики, судоходства, лесосплава, водоснабжения, рыбного хозяйства и рекреации. В основном чаша водохранилища расположена на территории Пермского края, на территорию Удмуртской Республики попадает нижняя, приплотинная его часть протяженностью около 45 км – от устья р. Степановки до плотины. В районе с. Степаново ширина водохранилища около 5 км, ниже, к с. Камскому, оно постепенно расширяется до 9-9,5км, и далее ширина водо-

хранилища не меняется до самой плотины [2,3].Строительство водохранилищ вызывает значительную активизацию и перестройку разнообразных геоморфологических процессов в зоне его влияния и, особенно на береговых склонах. Темпы переформирования склонов водохранилищ обычно высоки и зависят от ряда факторов: геологического строения берегов и дна, первоначального рельефа затопляемой долины и береговой зоны, водного и ледового режима водохранилища, режима работы гидротехнических сооружений, климатических условий, гидрогеологического режима обводненных склонов и т.д. Деформации горных пород на склонах

в первую очередь проявляются в образовании оползней, обвалов, осыпей. Изучение динамики развития процессов переформирования склонов необходимо, прежде всего, для оценки и прогноза их устойчивости. Наблюдения за береговыми процессами проводятся нами с 2003 г. на нескольких оборудованных стационарах в разные сезоны года. Кроме того, ежегодно летом детально обследуется береговая зона протяженностью около 15 км с акватории водохранилища. Вся береговая линия фотографируется на цифровой фотоаппарат, и затем проводится сравнение снимков.

Коренные отложения береговой зоны чаши водохранилища представлены верхнепермскими отложениями, которые сформировались в период существования и активного разрушения молодых горных складчатых сооружений Урала за счет их размыва. В этот период на территории Удмуртии преобладали континентальные условия, периодически сменявшиеся озерными. Верхнепермские отложения отличаются значительной пестротой разреза,широким распространением поверхностей размыва, в том числе неровных, перерывов в осадконакоплении. Они представляют собой ритмически построенную толщу красноцветных континентальных отложений. В основании осадочных ритмов обычно залегают аллювиальные конгломераты и песчаники; вверх по разрезу они сменяются аллювиально-озерными и озерными алевролитами, глинами, мергелями, иногда известняками. Более поздние ритмы залегают на ранних, нередко с резким и неравномерным размывом.Отдельные слои и линзы часто выклиниваются или замещаются на коротких

расстояниях (рис. 1).

Рис.1. Типичный разрез верхнепермских отложений.

К прослоям песчаника

приурочены выходы подземных вод

В составе отложений, вскрывающихся в береговой зоне, преобладают серые, зеленовато- и желтовато-серые мелкозернистые песчаники и алевролиты иногда с неясной горизонтальной и косой слоистостью, загипсованные, в разной степени уплотненные, с линзами конгломератов из гравия и гальки. Распространены также коричневые и плотные красновато-коричневые глины, час-

то с гнездами и линзами голубовато-серого алеврита, серые и светло-серые мергели и известняки. Детальное полевое изучение береговых обнажений затруднено из-за их значительной высоты, нередко превышающих 50 м, активного проявления современных процессов, особенно осыпания и обваливания, и отсутствия сухих присклоновых участков берега. В теплое время года почти

вся прибрежная зона недоступна для пеших маршрутных обследований. Четвертичные отложения в районе водохранилища разнообразны по составу и происхождению. Они покрывают в основном тонким чехлом ранее образованные породы, и лишь у подножий пологих склонов их мощность

возрастает до 15-20 м. Все четвертичные отложения имеют континентальное происхождение, поэтому для них характерны прерывистое распространение и тесная связь с рельефом. Среди них выделяют образования разных генетических типов: аллювиальные, делювиальные, делювиально-солифлюкционные, оползневые, пролювиальные, осыпные, элювиальные. Четвертичные отложе-

ния повсеместно вскрываются по береговой зоне водохранилища (рис. 2).

Рис.2. Участок берега, сложенный четвертичными делювиальными суг-

линками. Рыхлые породы особенно неустойчивы, эти берега размываются

наиболее интенсивно, что видно по большому количеству упавших деревьев

а также положению висячего устья ложбины

Скорость и характер переформирования береговой зоны прямо зависит от характера слагающих берег пород. Наиболее активно разрушается берег, сложенный рыхлыми четвертичными породами – суглинками и супесями, гораздо более устойчивы берега, сложенные прочными скальными породами

– песчаниками и конгломератами, особенно если они слагают нижнюю часть склона, подвергающуюся действию волн. В последнем случае абразионные склоны наиболее крутые, почти отвесные (рис. 3). Склоны, сложенные коренными алевролитами, обычно имеют крутизну 55-60o. Склоны, сложенные рыхлыми четвертичными отложениями, обычно такие же крутые, как и сложенные скальными породами, но крутизна в данном случае определяется быстрым выносом обрушающихся и оползающих пород и активным быстрым подрезанием волнами подножья абразионного склона. Помимо действия волн, важнейшее значение в развитии склонов имеют процессы выветривания, ведущие к возможности проявления других процессов – осыпания, обваливания, абразии.

Рис.3. Отвесный участок склона берега водохранилища, сложенный

плотными песчаниками

Из современных отложений на водохранилище доминируют осыпные, хотя их распространение крайне неустойчиво и нестабильно из-за волновой деятельности. Крутые склоны уже ранней весной прогреваются, оттаивают и становятся ареной осыпания. Осыпанию способствует многократная смена положительных и отрицательных температур, вызывающих морозное вывет-

ривание. Активно протекающий процесс осыпания в весеннее время приводит к формированию больших осыпных шлейфов, которые, как правило, затем полностью размываются водами водохранилища. Высота шлейфов прямо пропорциональна высоте склонов. По нашим наблюдениям, на склонах высотой 40 м высота шлейфа составляет обычно 3,5-4 м. Наиболее активно осыпание развивается в сравнительно короткий промежуток времени – с середины марта до середины апреля. В летнее время процессы осыпания ослабляются, а весь осыпной материал размывается волнами. Осенью скорость осыпания тоже невелика, но наиболее слабо осыпные процессы развиваются зимой, что подтверждают результаты изучения разрезов осыпных отложений,сделанных в весеннее время (рис. 4,5). В разрезах под мощной толщей осыпи

сохраняется снежный покров, в составе которого встречаются небольшие

прослойки склонового материала, накопившегося в промежутки времени ме-

жду снегопадами.

Рис.4. Осыпь, накопившаяся по снежному покрову в течение марта-апреля.

Хорошо видны незначительные прослойки осыпи в толще снега

Рис.5. Общий вид осыпи, накопившейся к середине апреля в нижней части

абразионного склона. Высота склона – 35-40м

Количество этих прослоек и объем накопленного в них материала говорит о том, что обнаженные крутые склоны зимой достаточно стабильны, образование прослоек связано либо с оттепелями, либо с продолжительными промежутками времени между снегопадами. Следует отметить также, что в толще снега прослои минерального вещества не только осыпного происхождения, но и эолового. Дефляцию можно считать одним из ведущих процессов в зимнее время на водохранилище, при этом дальность переноса материала составляет несколько десятков метров.

Если считать, что склон осыпается равномерно по всей высоте, то объем коллювия у его подножия позволяет оценить скорость отступания склона. За краткий ранневесенний период склон в среднем отступил на 5-7 см. По нашим данным, полученным на стационарах, за год осыпные склоны отступают на 7-10 см. Таким образом, этот короткий, чуть более месяца, промежуток времени дает не менее 70% всего объема коллювия. Зимний период времени по объему поступающего материала не составляет даже 1%. Осыпающийся весной на снег материал нередко увлажня-

ется и в виде солифлюкционных потоков по снежной поверхности стекает вниз. Шлейфы коллювия формируются весной вдоль всей береговой зоны водохранилища (рис. 5), заметно превосходят по объему материала оползни. Оползневые процессы хотя и развиваются достаточно активно в береговой зоне, всегда локализованы, а не повсеместны, значительную их часть состав-

ляют небольшие блоковые оползни. Абразия проявляется на правом берегу Воткинского водохранилища повсеместно. Характер абразионных процессов изменяется в зависимости от гео-

логического строения берега, гидрологического режима водоема, высоты волн,но формы абразионной деятельности всегда остаются примерно одинаковыми. Берега, сложенные рыхлыми четвертичными отложениями разного генезиса, преимущественно суглинистого и супесчаного состава, подвержены абразии в большей степени. Они параллельно отступают в сторону водораз-

дела со средней скоростью 1,5-2 м/год [2; 3]. Такие берега имеют почти вертикальный клиф, основание которого соответствует уровню стояния воды в водохранилище. Надводная часть берегового уступа разрушается путем образований небольших обвалов и осыпей. Подводная часть прибрежной зоны имеет небольшие углы наклона (около 3o) и довольно широкую полосу мел-

ководья. Профиль подводного рельефа на всем протяжении исследуемого берега остается практически неизменным. Глубины на подходах к берегам остаются при всех уровнях достаточны-

ми для свободного приближения волн, что определяет возможность абразии в

течение всего периода открытого водоема. Поэтому длительность безлюдного периода является важным фактором, определяющим интенсивность и характер переработки берегов. Данный фактор, в частности, связывает интенсивность абразии береговых склонов с географическим положением водоема. На прибрежных склонах создаются благоприятные условия для овраж-

ной деятельности. Быстрое смещение берегового уступа в сторону водораздела обусловливает наличие висячих устьев ранее существовавших оврагов. Высота этих устьев над урезом воды может колебаться от 0,2 до 20 м. И чем дальше отступает берег, тем сильнее перепад высот, что способствует возрастанию скорости движения воды, увеличению угла падения тальвега и, как

следствие, активизации эрозии.

Овражная эрозия разрушает не только надводный береговой склон, но и подводную прибрежную отмель. Последнее происходит ранней весной, во время сброса воды на водохранилище.

Обращает на себя внимание тот факт, что почти на всем берегу водохранилища отсутствуют пляжи – надводные части современной береговой зоны. Эти формы рельефа в настоящее время встречаются только в устьях малых рек, крупных балок и нивально-эрозионных цирков, впадающих в водохранилище. Это свидетельствует, на наш взгляд, о том, что процессы дену-

дации и аккумуляции еще не находятся в стадии равновесия и активное переформирование берегов будет продолжаться еще длительное время. Во время сниженных уровней размывается внешний край береговой отмели, образованный при более высоких уровнях, а материал переоткладывается на большие глубины или поступает во вдольбереговой поток наносов и заполняет заливы и бухты. В результате процесс развития отмели в целом замедляет-

ся, а время относительной стабилизации новых береговых форм отдаляется. Хотя Воткинское водохранилище создано немногим более 50 лет назад, береговые процессы на нем продолжают динамично развиваться, следует ожидать сохранения прежних темпов развития как минимум ближайшие десятилетия.

Вместе с тем экзогенные процессы по берегам водохранилищ создают своеобразные формы рельефа. Многочисленные обнажения, крутые уступы, небольшие пляжи являются весьма привлекательными в эстетическом отношении. И поэтому береговая зона водохранилища, на наш взгляд, должна служить объектом оздоровительного, познавательного, водного и других

видов туризма.

• Мероприятия по обеспечению устойчивости сооружения и надежности его эксплуатации:

- изменение рельефа склона в целях повышения его устойчивости;

- регулирование стока поверхностных вод с помощью вертикальной планировки территории, устройства системы поверхностного водоотвода, предотвращение инфильтрации воды в грунт и эрозионных процессов;

- искусственное понижение уровня подземных вод;

- агролесомелиорация;

- закрепление грунтов;

- удерживающие сооружения;

- прочие мероприятия (регулирование тепловых процессов с помощью теплозащитных устройств и покрытий, защита от вредного влияния процессов промерзания и оттаивания, установление охранных зон и т.д.).

Если применение мероприятий и сооружений активной защиты, полностью не исключает возможность образования оползней и обвалов, а также в случае технической невозможности или нецелесообразности активной защиты, следует предусматривать мероприятия пассивной защиты (приспособление защищаемых сооружений к обтеканию их оползнем, улавливающие сооружения и устройства, противообвальные галереи и др.).

При выборе одного или комплекса мероприятий и сооружений следует учитывать виды возможных деформаций склона (откоса), степень ответственности защищаемых сооружений.

Кроме того часто используются удерживающие сооружения следующих видов:

- подпорные стены (на естественном или свайном основании);

- свайные конструкции и столбы - для закрепления неустойчивых участков склона (откоса) и предотвращения смещений грунтовых массивов по ослабленным поверхностям;

- анкерные крепления - в качестве самостоятельного удерживающего сооружения (с опорными плитами, балками и т.д.) и в сочетании с подпорными стенами, сваями, столбами.

При использовании данных видов защиты можно решить проблему аварийности зданий и сооружений - значит научиться управлять процессами, ведущими к ее возникновению.