Навчальний посібник Київ 2010 (075. 8) Рецензент и: канд геол мін наук, доц. Корнєєнко С. В
Діяльність вітру (еолові процеси)
жүктеу/скачать 1.05 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.5. Діяльність поверхневих вод.
- 3.5.4. Формування берегів природних і штучних водоймищ.
3.4. Діяльність вітру (еолові процеси).Під еоловими розуміють процеси перевіювання піщаних або пилуватих порід, їх перенесення і акумуляцію під дією вітру. Вітри, які дмуть з різною силою, здатні переносити тверді частки на більш-менш значну відстань. Відомі, наприклад, періодично діючі африканські вітри: самум (по-арабськи «отруйний») і хамсін («вітер, що дме 50 днів» ). Вони супроводжуються справжніми піщаними бурями, які переносять частинки піску і пилу на сотні кілометрів. Такі вітри відомі і в інших частинах світу: новоросійська бора, каспійська моряна, французський містраль, чинук схилу Скелястих гір в Африці та ін. Вони виникають на обширних просторах Середньої Азії в пустелях Каракуми, Кизилкум і Муюнкум, у Прибалхашші, Прикаспії. У менших масштабах ці процеси відбуваються і в деяких районах України. Геологічне значення еолових процесів досить велике. Академік Л.С.Берг пише:”За одну березневу ніч 1927 р. у Пекіні випало під час пилової бурі кількість пилу, яка оцінюється в 43 тони на 1 км2”. Еолові процеси наносять велику шкоду, піски засипають сади і поля, заносять населені пункти і дороги; руйнують дамби й насипи, видувають трубопроводи і т.п. Вони ускладнюють будівництво, подовжують його термінии. Еолові процеси призводять до утворення специфічних форм рельєфу: барханів, барханних ланцюгів, гряд, дюн, купчастих і бугристих пісків. Будова еолових форм рельєфу визначається: 1) гранулометричним складом пісків; 2) станом піску в масиві; 3) напрямком, швидкістю і тривалістю дії вітру. Гранулометричний і мінеральний склад еолових пісків є в значній мірі показником ступеня рухомості пісків. Багато дослідників вказують на те, що багаторазово перевіяні піски відзначаються доброю відсортованістю і однорідністю мінерального складу. У таких пісках переважають (до 90-95%) дрібна і тонка фракції (0,25-0,05 мм) і головним чином кварц. Причому, дрібні частки злегка цементують більш крупні фракції пісків, а поверхня зерен буває відшліфованою 3.4.1. Інженерно-геологічні дослідження еолових процесів. Під час таких досліджень розв‘язуються наступні завдання:
Інженерно-геологічна оцінка території розвитку рухомих пісків виконується за допомогою таких методів досліджень.
3.4.2. Заходи боротьби з рухомими пісками. Для протидії рухомим піскам застосовуються різні методи. Найбільш ефективним раніше вважався метод закріплення пісків рослинністю (фітомеліоративний метод) з попереднім створенням різного роду механічних заходів. Для площинного закріплення підходять механічні захисти у вигдяді щитів, огорож із очерету, хмизу та інших матеріалів, які розташовуються паралельними рядами або в клітинку. Вони знижують швидкість вітру, зменшують можливість переміщення пісків і тим самим створюють умови для висівання трав, насаджень деревно-чагарникової рослинності тощо. В якості профілактичного заходу рекомендовано збереження рослинного і дернового покриву. Вздовж доріг влаштовують лінійні механічні захисти, але терміни їх дії обмежені: накопичення піщаного матеріалу біля захистів іде безперервно, і система врешті-решт стає неефективною. Досить ефективними, але вартісними є методи фізичного і хімічного закріплення пісків: торфування, глинування, бітумування і силікатизація; метод гранулометричних добавок. Для вибору найдоцільніших і ефективних заходів боротьби з еоловими процесами необхідно провести комплекс досліджень. Запитання для самоконтролю.
3.5. Діяльність поверхневих вод.3.5.1. Площинний змив і струменева ерозія. Дощові води, а також води, що утворюються за рахунок танення снігу й льоду, стікають по поверхні схилів у вигляді дрібних струминок. Жива сила таких струминок початково невелика. Тому на добре задернованих схидах дощові чи снігові води не можуть виконувати якоїсь помітної руйнівної роботи. Інша картина спостерігається на оголених схилах. Тут такі води легко змивають з поверхні продукти вивітрювання, починаючи з дрібних глинистих і пилуватих часток і до піщинок і дрібного щебеню; найдрібніші переносяться у зваженому стані, більші перекочуються водою. Такий процес називається площинним змивом або делювіальним процесом. Змиті з поверхні схилу частки відкладаються білля підніжжя або в нижній частині схилу, утворюючи делювіальні відклади, або делювій. Великі уламки породи переміщуються донизу не тільки живою силою струминок води, але й під впливом власної ваги. В цьому випадку біля підніжжя схилів утворюються змішані делювіально-гравітаційні відклади (вони відрізняються від звичайного делювію високим вмістом великоуламкового матеріалу). Часто площинний змив відбувається на схилах, вкритих родючими грунтами, що призводить до їх руйнування і змивання. Такий процес називається площинною грунтовою ерозією. Під цим терміном зазвичай розуміють руйнівний вплив не тільки снігових і дощових вод, але й вітру. Тому говорять про водну грунтову ерозію і втрову грунтову ерозію. Під час сильних злив на крутих довгих схилах окремі струмені об‘єднуються у маленькі струмки. Струмки прорізають на поверхні схилів невеликі рівчаки чи промоїни глибиною в декілька десятків сантиметрів. Таке явище називають струменевим розмивом або струменевою грунтовою ерозією. Грунтова ерозія може розвиватися на схилах, що перебувають у природному стані (тоді це нормальна або ж геологічна ерозія), або на змінених господарською діяльністю людини (тоді це прискорена або ексцесивна ерозія). Швидкість розвитку грунтової ерозії залежить від рельєфу місцевості, інтенсивності випадання опадів і стійкості грунтів. Найбільшу стійкість відносно ерозії мають чорноземні родючі грунти, а інші грунти (каштанові та ін.) розмиваються значно легше. Найбільш інтенсивним змив грунтів буваєт у весняний період, коли грунти відтають з поверхні, а підстеляючий шар залишається мерзлим і відіграє роль водотриву. У цьому випадку верхній шар грунту при насиченні водою переходить у текучий, розріджений стан і місцями спливає у вигляді грязьових потоків. У теплу пору року ерозія грунтів викликається дощами. При цьому особливо руйнівні наслідки спричинюють зливи. Змиваються не тільки тонкі частинки, а й великі грунтові агрегати. На розораних, незахищених рослинністю схилах утворюються чисельні промоїни і розмиви. Дуже сильні одноразові зливи можуть викликати таке ж сильне руйнування грунтового покриву, яке відбувається внаслідок періодичного стікання талих вод протягом 10-20 років. Тому зливне змивання становить собою найбільшу небезпеку. Закономірності у розвитку процесу грунтової ерозії виявляються на підставі спеціальних польових обстежень. Тут повинні фіксуватися всі морфологічні чи інші ознаки, що вказують на характер і інтенсивність процесу ерозії (кількість і розміри промоїн після чергового дощу або сніготанення, відклади розмитого матеріалу у нижній частині схилів, наявність і розміри грязьових потоків і т.д.). Одночасно вивчається геологічна будова схилів, характер грунтового покриву, рельєф місцевості, рослинність і т.д. Для наближеного кількісного обчислення розмірів грунтової ерозії застосовується розрахунок об‘єму промоїн, який припадає на одиницю поверхні землі. Для точніших оцінок застосовуються повторні нівелювання спеціально виділених для цієї мети дослідних майданчиків, розташованих у різних природних умовах. Основа боротьби з грунтовою ерозією – застосування спеціальних сівозмін, внесення в родючі шари грунтів органічних і мінеральних добрив, регулювання поверхневого стоку, створення полезахисних лісосмуг і т.п. 3.5.2. Яругоутворення. В результаті струменевого розмиву на схилах виникають неглибокі промоїни, які часто дають початок утворенню ярів. Вода, що стікає по промоїні, утворює невеликий струмок, жива сила якого виявляється вже достатньою не тільки для змивання пухких продуктів вивітрювання, але й для розмиву щільніших порід, що залягають нижче. Зливна діяльність води змінюється розмивною або власне ерозійною. У розвитку ярів виділяється декілька стадій. Перша стадія розвитку яру – утворення промоїни глибиною 30-50 см, інколи глибше. Її поперечний профіль спочатку трикутний, а при подальшому розвитку стає трапецієвидним. Друга стадія – врізання висячого яру своєю вершиною – починається з моменту утворення вершинного перепаду або обриву. Висота обриву у вершині зазвичай становить 2-10 м, інколи (в лесових породах) – 12-25 м. Далі яр розростається знизу вгору, тобто в напрямку, зворотньому течії води в яру. Це явище дістало назву регресивної ерозії. Одночасно з ростом яру відбувається його подальше заглиблення. Устя яру в цій стадії часто є “висячим”, тобто розташовується набагато вище від місцевого базису ерозії (базисом ерозії називається рівень, нижче від якого текуча вода вже не може виконувати розмивної роботи). Для тимчасових водотоків, що течуть по дну ярів і балок, базисом ерозії є у більшості випадків рівень озер або річок, у які вони впадають, а для річок – рівень більших рік, притоками яких вони є, чи рівень морів або океанів. Глибина яру в цю стадію розвитку досягає 25-30 м. Схили яру круті, обривисті і нестійкі. Третя стадія – вироблення профілю рівноваги – починається з моменту, коли устя яру врізається до рівня місцевого базису ерозії (рівня річки, поверхні тераси чи дна балки). Поздовжній профіль яру набуває форми плавної кривої, що приблизно відповідає профілю рівноваги. При цьому відбувається подальше поглиблення і розширення яру. Схили ярів ще зберігають круті, обривисті форми, але в основі схилів уже починає формуватися осип, який поступово розростається вгору по схилу і вкривається рослинністю. Четверта стадія – затухання процесу яругоутворення – починається після виробки яром профілю рівноваги. Подальший ріст яру і його заглиблення припиняється. Яр розширюється, а його дно вкривається яружним алювієм. Схили яру повністю ховаються під покривом делювію і осипами, виположуються і на них формується нормальний грунтовий покрив. У цю останню стадію життя яру його зазвичай називають балкою. Процеси яругоутворення повністю затухають. Нове пожвавлення цих процесів може відбутися при порушенні природної рівноваги і перш за все при знижені місцевого базису ерозії. Наведена послідовність розвитку ярів є тільки схемою, яка може змінюватись під впливом місцевих природних умов: рельєфу, кліматичних умов, геологічної будови і гідрогеологічних умов, рослинного покриву і т.д. Вплив клімату складний і багатогранний. Найінтенсивнішим ріст ярів повинен, здавалося б, бути в районах з вологим кліматом і великою кількістю опадів, що забезпечують значний поверхневий стік. Однак вологий клімат сприяє розвитку рослинності, яка перешкоджає яругоутворенню. Тому в деяких районах з напівпустельним кліматом розвиток ярів відбувається швидше. Характер рельєфу впливає на яругоутворення таким чином, що чим глибшими є місцеві базиси ерозії (більше перевищення вододілів над рівнями рік, озер чи моря), тим більший руйнівний характер мають водні потоки і тим швидше відбувається ріст ярів. Великий вплив на утворення ярів справляє характер гірських порід, що виходять на поверхню, і в першу чергу їх розмивність. Найлегше розмиваються леси і лесоподібні суглинки, дещо важче – покривні суглинки, ще важче – щільні моренні глини і суглинки, найважче – різні напівскельні і скельні породи. Піски розмиваються порівняно легко, але яри утворюються в них рідко, тому що поверхневий стік розвинений тут слабко. Гідрогеологічні умови помітно впливають на швидкість росту ярів у місцях неглибокого залягання грунтових вод. В цьому випадку грунтові води дренуються яром і утворюють на його дні постійний водотік, який своєю еродуючою діяльністю значно прискорює ріст яру. З виходами підземних вод у схилах ярів часто пов‘язані зсуви і суфозійні явища, що сприяють розширенню яру і виположуванню його схилів. Яругоутворення наносить великі збитки сільському господарству і ускладнює дорожнє будівництво. Інколи яри дуже заважають міському будівництву, тому що віднімають корисну площу і ускладнюють влаштування міських комунікацій. Ріст старих і поява нових ярів загрожують будівлям. Тому інженерно-геологічне вивчення процесів яругоутворення повинно включати як оцінку вже існуючої яружно-балкової мережі, так і розв‘язання питань можливості утворення нових і росту старих ярів. Дослідження повинні включати топографічні, гідрологічні і інженерно-геологічні роботи. Останні полягають у виконанні інженерно-геологічної комплексної зйомки і веденні стаціонарних спостережень. Інженерно-геологічна зйомка виконується в різних масштабах. На картах повинні відображатися: а) всі зовнішні ознаки, що відображають динаміку процесу яругоутворення; б) всі природні фактори, що впливають на розвиток процесів яругоутворення. Боротьба з яругоутворенням повинна полягати в першу чергу в усуненні причин, які викликають виникнення і розвиток ярів. Для цього необхідно застосовувати широкий комплекс агротехнічних, лісомеліоративних і гідротехнічних заходів (лісонасадження, регулювання поверхневого стоку і т.д.). На першій стадії боротьба зводиться до вирівнювання промоїн, заліснення чи засівання схилів багаторічними травами, в окремих випадках – до укріплення дна ярів. На другій стадії боротьба ускладнюється. Основні заходи зводяться до того, щоб не допустити воду до вершини яру (за допомогою валів і канав) і укріпити його вершину і дно (за допомогою лотків і перепадів). На третій стадії заходи зводяться головним чином до боротьби з боковою ерозією, сповзанням і обрушенням схилів яру. Для цього застосовується планування, терасування схилів, закріплення схилів. На останній стадії боротьба зайва, тому що процес яругоутворення повністю затухає.
Весь матеріал, утворений в результаті розмивання руслових порід, переноситься водним потоком вниз за течією і або виноситься в море, або знову відкладається в долині річки. Перенесення може здійснюватися різними способами: у розчиненому, зваженому стані, а також шляхом перекочування по дну. Дослідження показали, що розмір уламків, які можуть переноситися водою, пропорційний величині швидкості течії, піднесеній до шостого ступеня. Швидкість же течії, як відомо, пропорційна поздовжньому ухилу русла річки. Тому гірські річки, що мають великі ухили і швидкості течії, можуть переносити (шляхом перекочування) дуже великий уламковий матеріал. Сюди входять брили і валуни діаметром у кілька десятків см і навіть декілька метрів. Рівнинні річки переносять лише дрібніший глинистий, мулистий і піщаний матеріал. Близько 25-30% всього матеріалу переноситься річкою в розчиненому вигляді. Розмивна (еродуюча) і акумулятивна діяльність ріки протікає паралельно й одночасно; вона є ніби двома сторонами діяльності водного потоку. Однак співвідношення між цими обома видами дяльності поступово змінюється у процесі розвитку річки. На першій стадії свого життя річка відзначається невеликою довжиною, значними й нерівномірними поздовжніми ухилами, великою швидкістю течії. Часто на цій стадії ріки багаті водоспадами і порогами, які в той же час з‘єднуються між собою спокійні озерні плеса. Поперечний профіль долини V-подібний, дно майже повністю зайняте водним потоком, береги річки невисокі, але круті і обривисті. В цей період робота річки зводиться в основному до посиленої глибинної ерозії і знесення матеріалу в морський чи озерний басейн або в іншу річку. Піщаний і гальковий матеріал, який в період спаду води відкладається в її руслі, в період паводку знову зміщується вниз за течією. В результаті інтенсивного розмивання долина поступово росте в своїх верхів‘ях (регресивна ерозія) і глибше врізається в поверхню схилу. В нижній течії врізання долини обмежене рівнем базису ерозії, нижче від якого розмивна діяльність води неможлива. Тому поздовжній профіль ріки в районі гирла поступово виположується, швидкість течії зменшується і глибина ерозії уповільнюється. Ріка починає меандрувати й підмивати берегові схили – посилюється бокова ерозія. Схили долини поступово відступають, і поперечний профіль долини набуває U-подібної форми. При зміщенні русла на залишеній від нього території починає відкладатися русловий алювій, представлений переважно великоуламковим матеріалом. У верхів‘ях ріки в цей період поздовжні ухили і швидкості течії залишаються ще значними, тому і ріка там продовжує в основному поглиблення русла (глибинна ерозія). Однак з часом, в міру відступання витоків річки, ділянки з виположеним профілем також пересуваються все далі вгору за течією річки. В решті-решт на всьому шляху річки створюється профіль, який відповідає умовам рівноваги між живою силою потоку і наносами, що зносяться рікою. Це так званий профіль рівноваги. Особливо інтенсивно бокова ерозія відбувається в період паводків (весняних або внаслідок літніх злив), коли швидкість течії води в річці досягає максимуму (від 1,5 до 3,5 м/с). Швидкість розмивання берегів залежить і від характеру порід, що їх складають. У легкорозмивних породах (пісках, лесах, лесоподібних суглинках) вона може вимірюватися декількома десятками сантиметрів і навіть метрами за добу. Одночасно з розмиванням відбувається перенесення матеріалу і відкладення алювіальних товщ. Формується алювіальна світа нормального профілю з чітко вираженими трьома групами фацій – русловою, заплавною і старичною. Русловий алювій складає нижню частину світи – фундамент заплави; заплавний алювій –верхню частину заплави, її покрив. Такою є в загальних рисах картина розвитку річки. Однак фактично крива рівноваги в природі ніколи не досягається (як уже говорилося, для цього необхідна рвновага між живою силою потоку, яка визначається витратами річки, і швидкістю течії з одного боку, і кількістю та розмірами транспортованого рікою твердого матеріалу з іншого боку). Досить змінитися ухилу річки (наприклад, в результаті тектонічних рухів), кількості води, що надходить у річку, або ж кількості наносів, які перносить річка (через інженерну діяльність людини), як рівновага порушується і починається або процес посиленого розмивання, або процес посиленої акумуляції. Запитання для самоконтролю.
3.5.4. Формування берегів природних і штучних водоймищ.Води природних водойм (морів і озер) руйнують береги, переносять продукти руйнування і відкладають їх разом з матеріалом, що виноситься річками, здимається вітрами, у вигляді морських і озерних осадків. Руйнівна робота води в цьому випадку отримала назву абразії (морської або озерної). Під час руйнування порід велику роль відіграє як коразія (стирання скель уламками порід, що перекочуються хвилями), так і корозія (розчинна дія води). Поступово стирається і сам уламковий матеріал, що утворився при руйнуванні берегів. Значення процесів руйнування та акумуляції залежить від рельєфу поверхні, в якій формується береговий профіль. При цьому головну роль відіграє ухил поверхні, тому що він визначає характер витрат енергії хвиль. Якщо підводний схил має значну крутизну, то хвилі, проходячи над ним, порівняно мало витрачають свою енергію і досить інтенсивно впливають на породи надводної частини схилу. В цьому випадку руйнівна діяльність хвиль досягає свого максимуму, і формується так званий абразійний береговий профіль. Якщо ж підводний схил пологий, то енергії, що дійшла до берега, вже виявляється недостатньо для його руйнування. Її вистачає тільки на переміщення наносів до берега і відкладення їх на пляжі і підводній частині схилу. В цьому випадку формується так званий акумулятивний береговий профіль. З інженерно-геологічної точки зору великий інтерес становить формування абразійного берегового профілю, тому що цей процес пов‘язаний з руйнуванням берегових схилів і може загрожувати спорудам. Основний активний фактор формування абразійного берегового профілю – це хвилювання. Сила удару хвилі під час шторму в океані досягає значної величини. Відмічалися сила удару на берегах до 30 т/м2, зрідка до 60 т/м2. Енергія морської хвилі висотою 6 м становить близько 360 тис. кг.м на кожний погонний метр хвилі. Якщо врахувати, що морські хвилі несуть із собою пісок, гравій, інколи крупну гальку, то зрозуміло, що перед руйнівною силою морських хвиль не можуть встояти протягом тривалого часу найміцніші гірські породи. Інтенсивність абразії визначається комплексом факторів: висотою і напрямком хвиль, розміром припливів і відпливів, швидкістю прибережних течій, конфігурацією і рельєфом берегової зони і геологічною будовою берегових укосів. Висота хвиль, в свою чергу, залежить від розмірів басейну, напрямку і сили панівних вітрів, глибини прибережних зон. У відкритому океані висота хвиль становить 1,5-4,5 м, але під час сильних штормів може досягати 12-15 м. В морських басейнах висота хвиль досягає 5-6 м. Велике значення має також напрямок, під яким хвилі підходять до морського берега. При косому підході сила удару хвилі зменшується, але одночасно відбувається бокове переміщення наносів. Часто це призводить до знищення берегової обмілини, яка захищає морський берег від абразії. Припливи і відпливи можуть досягати значної висоти (до 12 м) і поширення в береги: інколи прибережна смуга, що затоплюється припливом, може мати ширину в декілька кілометрів (наприклад, Пенженська губа (затока) в Архангельській області Російської Федерації). Припливи відкривають доступ морським хвилям до таких ділянок суші, які при нормальному стані води повністю захищені від морської абразії. Позначається також періодичне зволоження і висихання, нагрівання і охолодження гірських порід, що прискорює вивітрювання і полегшує хвилям їх руйнівну роботу. Форма підводної і надводної частини берегового уступу також впливає на швидкість абразії. Біля крутих берегів хвиля при підході до берега повністю зберігає свою висоту і вся її енергія витрачається на удар по берегових обривах. Якщо ж хвиля набігає на пологий берег з береговою обмілиною, то нижні шари води затримуються опором дна, а верхні продовжують рухатися вперед. В результаті гребінь хвилі нахиляється вперед і перекидається. При цьому кінетична енергія хвиль виявляється повністю витраченою. Тому навіть досягнувши берегового уступу, хвиля вже не в змозі виконати значну руйнівну роботу. Велике значення має геологічна будова берегової смуги – літологічний склад і будова порід, їх тріщинуватість і вивітрілість, а також умови залягання і розмивність. Г.С.Золотарьов розділяє всі породи за ступенем їх розмивності на 6 груп:
Така класифікація може служити тільки для попередніх оцінок, тому що в ній не враховано багато геологічних чинників. Істотний вплив на швидкість абразії справляють умови залягання порід. За інших однакових умов абразія протікає інтенсивніше в породах, що залягають горизонтально або з невеликим падінням від берега в бік моря. Абразійний процес супроводжується поступовою переробкою берегового профіля. Під впливом абразії береговий уступ з часом відступає вглиб континенту, залишаючи за собою абразійну терасу, відслонену або вкриту продуктами руйнування. Там, де руйнуються пухкі породи, накопичуються переважно піски з різно величиною часток. Якщо ж руйнуються скельні і напівскельні породи, то утворюються галечники. Матеріал, що перекочується хвилями, відкладається біля краю абразійної тераси і утворюється полога обмілина, яка є продовженням абразійного уступу. В міру відступання берега моря, розширення абразійної тераси і берегової обмілини хвилям доводиться пробігати до берегового уступу все більшу й більшу відстань. Руйнівна діяльність хвиль поступово затухає і зрештою повністю припиняється. Профіль берега набуває в цей період таких обрисів, за яких у будь-якій точці профілю вже не відбувається ні руйнування берега, ні акумуляція матеріалу. Такий стан досягається в той момент, коли вироблені ухили врівноважують розмивну силу хвилювання на всіх ділянках профілю. Такий профіль називають профілем рівноваги. Варто пам‘ятати, що профіль рівноваги відповідає тільки певному співвідношенню природних умов (кліматичних, гідрологічних, геологічних). Досить змінитися хоча б одній із умов рівноваги (динамічної), як вона порушується; активізуються процеси абразії і акумуляції, вони видозмінюють профіль берега відповідно до нових умов рівноваги. Найчастіше причиною порушення рівноваги є тектонічні рухи, які змінюють відносну висоту берега над рівнем моря. При зануренні материка і наступі моря абразія оживає і береговий уступ відступає все далі й далі вглиб континенту. Підняття континенту не викликає пожвавлення абразії, тому що в зоні прибою опиняється відносно слабка похила поверхня підводної частини схилу. Порушення рівноваги і відновлення абразії може викликатися і іншими причинами, в тому числі й господарською діяльністю людини. Одна з поширених причин активізації абразії – зменшення прибережних обмілин (пляжів), які охороняють берег від руйнування. Зменшення розмірів обмілин є наслідком будівництва портових споруд, розробки галечника для дорожнього будівництва тощо. Небезпека абразії полягає не тільки в безпосередньому розмиванні берегових схилів, але й у порушенні їх стійкості, що призводить до зсувних і обвальних явищ. Акумуляція продуктів руйнування також викликає несприятливі наслідки, зокрема, замулення деяких гідротехнічних споруд (портів і каналів).
Хвилерізи (хвилеломи), на відміну від бун, становлять собою штучні масиви, розташовані паралельно береговій смузі на деякій відстані від неї. Вони можуть підніматися над рівнем моря, а можуть бути й затопленими. За своїм характером робота хвилерізів нагадує роботу бун, але в цьому випадку пляжні наноси накопичуються між хвилерізом і берегом моря. Форма хвилерізів може бути різною і залежить від форми берегової лінії, напрямку хвиль і т.д. Часто хвилерізи застосовуються в комбінації з поперечними масивами (траверсами, бунами) і влаштовуються у вигляді ряжів, заповнених камінням, бетонних чи залізобетонних масивів і т.п. Типовими спорудами пасивного захисту є хвилевідбійні стінки, які зводяться з кам‘яної закидки, бетону, залізобетону. Такі споруди недовговічні. Відомі випадки, коли бетон у хвилевідбійних стінках підрізався морськими хвилями на глибину до 30 см протягом одного року. Стінки руйнуються також внаслідок розмивання корінних порід в їх основі, що викликає їх перекидання. Тому зараз перевага надається засобам активного захисту як більш ефективним.
Одночасно з руйнуванням берегів відбувається відкладення продуктів руйнування, які, залишаючись частково поблизу берегових схилів, утворюють мілини і ускладнюють судноплавство. Отже, процеси переробки берегів можуть наносити значну економічну шкоду і вимагають старанного і всебічного вивчення. Найважливішим чинником переробки берегів водоймищ є значна амплітуда коливань рівня води; вони відбуваються внаслідок спрацьовування нормального підпірного горизонту і нового заповнення водосховища у весняний паводок. На великих водосховищах амплітуда коливань досягає 2-7 м. Зміна положення горизонту води у водосховищах викликає механічне руйнування порід хвилеприбоєм, періодичний підпір грунтових вод, зволоження і обсихання порід тощо. Зволоження та обсихання порід тягне за собою періодичне набухання і усадку глинистих порід, просадкові явища в лесових породах і, нарешті, зміну ваги порід. Це істотно змінює умови рівноваги схилів і викликає розвиток зсувних явищ. Вітрові хвилі, стічні й хвилеві прибережні течії, а також періодичні коливання рівнів води у водосховищі – основні активні чинники переробки берегів. Інженери-геологи вивчають морфологію схилів, їх геолого-літологічну будову, гідрогеологічні умови і фізико-механічні властивості порід. За морфологічними особливостями береги водосховища звичайно розділяють на приглиблені і обмілинні. Приглибленими називають береги з крутизною схилів, більшою від , обмілинними – відповідно схили з меншою крутизною. Перші сильніше руйнуються, а берегова лінія шидше відступає в бік суші. Обмілинні майже зовсім не піддаються руйнуванню і змінюють свій профіль головним чином за рахунок акумуляції наносів. Тому тут берегова лінія часто зміщується в бік водної поверхні. Форма берегової лінії водосховища також впливає на переробку його берега. Так, наприклад, найсильніше піддаються руйнуванню частини берега, шо виступають у бік акваторії, в той час як глибокі бухти і затоки часто повністю відділяються від водосховища в результаті утворення барів і таким чином опиняються за межами хвилевої діяльності. Велику роль відіграє геологічна будова берегів і властивості порід. Скельні і напівскельні, а також щільні дочетвертинні глини є найстійкішими щодо механічного впливу хвиль. Швидкість і величина розмивання таких порід залежить від руйнування при вивітрюванні, а роль хвилевої діяльності зводиться до видалення продуктів вивітрювання. Піщані породи (незв‘язні) руйнуються швидше, ніж глинисті. Але піщані фракції акумулюються переважно поблизу берегового схилу, утворюючи захисну обмілину, а тонкий глинистий матеріал майже повністю зноситься в глибокі частини водосховища. Гідрогеологічні умови також позначаються на переробці берегів, коли грунтові води дренуються водосховищем. Заповнення водосховища викликає підпір грунтових вод, а зниження рівня – появу додаткового гідродинамічного тиску в породах берегових схилів. Одночасно відбувається періодичне зважування порід схилу, яке змінюється з появою додаткових навантажень (за рахунок водонасичення порід). Оживають старі і виникають нові зсуви. Процес переробки схилів залежить від сучасних явищ на схилі: вивітрювання, площинного змиву і струменевої ерозії, розвитку осипів, обвалів, зсувів і т.п. Тому Г.С.Золотарьов запропонував розглядати при вивчені процесів переробки наступні генетичні типи схидів: обвальні, осипні, зсувні, ерозійні, делювіальні, а також схили складного генезису. Методи розрахунку розмірів переробки берегів водосховищ розглядаються в окремих нормативних документах, що стосуються проектування гідротехнічних споруд.
Крім переробки берегів, часто спостерігаються явища затоплення або підтоплення прибережних територій. Розрахунки затоплення і підтоплення, а також вибір різних захисних дренажних пристроїв виконуються гідрологами і гідрогеологами у відповідності зі спеціальними методами. Характер і складність таких заходів залежать в першу чергу від цінності територій, які захищаються. В одних випадках, коли переробка берегів не може принести істотних збитків народному господарству, або зовсім відмовляються від захисних заходів, або обмежуються такими заходами, які можуть тільки зменшити розміри можливої переробки берегів (планування берегових укосів і організація поверхневого дренажу). Планування укосів зазвичай здійснюється в комплексі з фітогенними заходами: посадкою дерев і чагарників у надводній частині схилу та вологолюбних і водяних рослин у підводній його частині. Дерев’янисто-чагарникові насадження своєю кореневою системою зміцнюють поверхню схилу, перешкоджаючи його розмиванню і руйнуванню в результаті абразії від водосховища, ерозії від поверхневих стічних вод по схилах і зсувних процесів. Позитивний вплив справляє також транспірація, що призводить до осушення гірських порід у схилах. Підводна рослинність гасить енергію хвиль, зменшує швидкість течії і зміцнює підводний укіс своєю кореневою системою. При захисті більш цінних територій (населені пункти, майданчики промислових підприємств і т.д.) вдаються зазвичай до різного виду берегозміцнюючих заходів і споруд. До них належать закріплення укосів різного роду покриттями: фашинами, кам‘яною закидкою, брукуванням (відмощенням), бетонними плитами, асфальтом і т.п. Покриття вкладаються на піщано-гравійну або щебнясту-піщану підготовку. В основі берегового покриття влаштовується упор у вигляді кам‘яної призми, пальового або шпунтового огородження. Інколи огороджувальна конструкція виконується у вигляді підпірної стінки з кам‘яної кладки, бетону чи залізобетону, у більшості випадків на пальовій основі. Інколи будують контрфорси з добре водопроникного матеріалу (камінь, гравій, пісок). На великих водосховищах зі значною висотою хвиль можуть будуватися буни і хвилеломи, влаштовуються також дренажі різного типу тощо. Велике значення мають також охоронні заходи: заборона насипань, виїмок, землечерпальних робіт та ін. Запитання для самоконтролю.
жүктеу/скачать 1.05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|