ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ФНКЦ РР |
||
Боковая эрозия и миграция русел рек криолитозоны во многом определяются термическим состоя-нием пойменных отложений глубиной их сезонного протаивания, диапазоном температур в мерзлом со-стоянии, наличием в разрезе открытых (надмерзлотных) и закрытых (межмерзлотных) таликов. Гидротер-мические исследования речных пойм, начатые в криолитозоне еще в середине прошлого века в основном нацелены на изучение и систематизацию таликовых зон крупных рек [1-3]. Малые реки низменных тундр, считаются промерзающими и лишенными таликов. Поэтому остаются малопривлекательными для исследо-вания мерзлотных условий долин с точки зрения поисков подземных вод или изучения условий разработки россыпей. При этом малые реки криолитозоны в условиях повышенной минерализации подземных вод зачас-тую являются единственным источником водоснабжения поселений северно-ледовитого и беринговомор-ского побережий. Строительство плотины и водохранилища на таких водотоках оказывает влияние на динамику русловых процессов в верхнем и среднем течении. Это может приводить к усилению меандрирования, заиливанию русла, заболачиванию водосборной площади. В рамках настоящего исследования рассматривается криогенная устойчивость пойменной террасы к боковой эрозии типичной тундровой реки, подпруженной плотиной, с оценкой рисков изменения русла с последующим ухудшением условий и режима питания водохранилища. Река Казачка протекает по территории Анадырского района Чукотского автономного округа. Длина реки ̶ 28 км, площадь водосборного бассейна около 86 км2. Скорость в среднем течении в 0,7 м/сек, поверхностный сток 9 л/сек км2. В 1963 году на реке была построена плотина. Длина плотины составляет 1300 м, высота 16 м. Верхнее течение Казачки (6 км) приходится на северные склоны г. Дионисия (576,1 м). Перепад высот 340 м. Долина реки здесь не выработана, борта пологие, продольный профиль крутой, русло валунно-галечное спрямленное, врезанное в делювиально-солифлюкционные отложения. Русла притоков в приустьевой части шириной 10-12 м выработаны наледями. На среднее течение приходится 12 км. Поперечный профиль реки ассиметричный с относительно крутым левым (2-50) и низинным заболоченным и заозеренным правым берегом. Перепад высот 65 м, продольный профиль слабо порожистый. Долина огибает и подмывает делювиально-солифлюкционные выступы левого борта. Русло песчано-галечное шириной 10-18 м слабо меандрирует в плесовой части и разбивается на 2-3 рукава на перекатах. Пойма, высотой до 1,2 м прослеживается фрагментарно в меандрах и островах. Высота надпойменной эрозионной террасы 4-12 м на левом берегу и 1-2 м на правом. Ширина поймы изменяется от 50 до 130 м. На водохранилище и подпруженное с затоплением поймы русло приходится 4,5 км Казачки. НПУ гидроузла - 13,7 м. Ниже плотины река питается водами правого притока Озерный и сбросом паводковых вод с гидроузла. Протяженность нижнего течения 6 км. Исследованный участок поймы реки Казачка площадью 1,1 тыс. м2 находится в среднем течение реки Казачка в 11,5 км от ее истока и в 8 км от начала водохранилища. Определение глубины сезонного протаивания при мощности сезонноталого слоя 0,4-0,6 м осущест-вляется прямым измерением оттайки почв металлическим щупом длиной 110 см. Применение этой методики ограничено при большей, чем длина щупа мощностью талого слоя, а также в условиях значимой примеси щебнистого или галечного материала в отложениях, которые препятствуют проникновению зонда. В этом случае используются геофизические методы. При изучении разреза пойменных и русловых отложений на-ряду с прямыми измерениями нами был использован, ранее зарекомендовавший себя в регионе метод под-поверхностного георадиолокационного зондирования [4]. Георадиолокационное зондирование по четырем профилям в крест простирания русла и долины реки проводилось с использованием георадара ОКО 2, ан-тенных блоков АБ400, АБ90. Зондирование осуществлялось прямым и обратным ходам в режиме: накопле-ние 16-32, развертка 100-200, диэлектрическая проницаемость 8-16. Эффективная глубина зондирования составила 6-9 м. Для измерения температур талого слоя пойменной террасы было изучено 6 мелких скважи-нах глубиной 0,5 м. Скважины диаметром 60 мм были пройдены ударным способом по песчано-глинистым отложениям с помощью кувалды и трубы соответствующего диаметра. Измерения температуры производи-лись на глубинах 0,25 и 0,5 м. Для этого использовались устройства loggers data H08-031 производителя HOBO Onset. Обследованный участок представляет собой локальное расширение долины с фрагментом поймен-ной террасы 150х100 м по левому борту, перекатом с шириной русла 12 и глубиной до 0,3 м. Малая глубина водотока позволила выполнить георадиолокационное зондирование русла. С поверхности пойменная терраса сложена песчаными отложениями и задернована на 60-80%. Растительный покров поймы на возвышенных участках ̶ лишайниково-кустарничковый, вдоль русла кустарниковый разнотравно-ивовый, по старичному руслу мохово-осоковый. Выше и ниже по течению наблюдается уменьшение скорости и увеличение глубины русла до 0,6-1,5 м. В период исследования фоновая глубина протаивания кочкарных кустарничковых мохово-пушицевых тундр водосборной площади реки составляла 0,35-0,45 см, что равняется 75% среднемноголет-ней мощности сезонноталого слоя. В пойме реки глубину протаивания уверенно удалось определить лишь в нескольких точках. Она составила 0,4-0,6 м. По результатам георадиолокационного профилирования установлено трехслойное строение разреза пойменной террасы реки. Верхний сезонноталый (сезонномерзлый) слой мощностью 0,4-1,1 м залегает на мерзлых и талых грунтах. Слой обводнен в нижней части. Второй, средний слой мощностью от 0 до 1,5-5 м представляет собой талый водонасыщенный горизонт, гидрологически связанный с водотоком. Увеличение мощность слоя приходится не только на прирусловую часть, но и на середину поймы, что указывает на возможность наличия здесь закрытых межмерзлотных таликов в интервале глубин 1-3 м. Третий, нижний слой представлен мерзлыми грунтами, предположительно валунными суглинками и корой выветривания базальтов, кровля которых залегают на глубине 2-6 м. Георадиолокация русла реки на двух профилях показало наличие подруслового талика глубиной 6-9 и более метров. Форма талика с глубины 2,5-3 м трапециевидная, в верхней части талик смыкается с талыми грунтами пойменной террасы. Температура талого слоя поймы изменяется в пределах 4,1-5,6 0С на глубине 0,25 м и 0-0,9 0С на глубине 0,5 м. В скважине, расположенной в 6 м от русла на глубине 0,5 м суточные колебания температуры пойменных отложений составили 8,6-11,5 0С. Это указывает на гидрологическую связь талых отложений поймы с водотоком. Таким образом, в среднем течении р. Казачка обнаружены подрусловой талик глубиной до 10 м и пойменная гидрогенная таликовая зона сложного строения глубиной до 5 м. Достаточно мощный подрусло-вой талик вероятно связан с Казачинским разломом, простирание которого совпадает с руслом реки на этом участке [5]. По устному сообщению В.Ф. Крючкова, пробуренная в русле скважина №73Р, расположенная 3,4 км выше по течению показала глубину подруслового талика 16 м. Пойменная гидрогенная таликовая зона состоит из двух таликов: прируслового талика шириной 6-12 м по обеим сторонам от русла и собственно пойменного ̶ шириной 20-60 м, приуроченного к пойменной террасе по левому берегу реки (рис. 1). Таликовая зона закрыта с ноября по июнь (межмерзлотная) и полно-стью открывается к концы теплого периода (надмерзлотная). Сезонноталый (сезонномерзлый над таликом) интенсивно протаивает в летний период как за счет большего теплооборота, так и гидрогенного теплового воздействия реки. Мерзлое состояние пойменных отложений террасы препятствует их эрозии в половодье и не влияет на русловые процессы в летне-осенний период. Анализ топоосновы масштаба 1:25000 съемки 1953 года показал, что на исследованном участке существенной перестройки гидросети с повышением базиса эрозии плотиной не произошло. Зафиксированы изменения на участке реки, примыкающем к плотине. Это подтопление русла вверх по течению от водохра-нилища и заболачивание долины реки как выше, так и ниже плотины. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект 18-05-60036. 1. Фотиев С.М. Гидрогеотермические особенности криогенной области СССР. М.: Наука. 1978. 236 с. 2. Романовский Н.Н. Подземные воды криолитозоны. М.: МГУ. 1983. 232 c. 3. Михайлов В.М. Разнообразие таликов речных долин и их систематизация // Криосфера Земли. т. XIV. № 3. 2010. С. 43–51 4. Трегубов О.Д. Особенности георадиолокации кровли мерзлых пород природных и техногенных ландшафтов Анадырской низменности // Инженерные изыскания. № 6. 2011. С. 56-63. 5. Геологическая карта побережий залива Онемен и Анадырского лимана. Масштаб 1:200000. / Ред. И.С. Розенблюм, В.А. Захаров, Т.В. Звизда. Магадан: СВГТУ. 1973.