5. Инженерное вмешательство в береговые процессы на водохранилищах и его последствия.
Значительные величины ущерба от потери земель и негативные экологические последствия разрушения берегов водохранилищ сделали исключительно актуальной задачу их защиты. По этой причине первые берегозащитные мероприятия на водохранилищах часто проводились сразу после их создания. Известны даже случаи, когда такие мероприятия имели превентивный характер и предшествовали созданию водоема. Например, еще до заполнения Новосибирского водохранилища там было начато возведение каменно-набросных покрытий с целью защиты берега и расположенных на побережье хозяйственных объектов.
Как при защите берегов других водохранилищ, на Новосибирском на первых порах наибольшее распространение получили волноотбойные стены и покрытия берегового откоса сборными омоноличенными железобетонными плитами. Конструкция этих сооружений была однотипна с сооружениями, использующимися для защиты берегов морей.
Рис 2.6 - Волнобой
Возведенные на Новосибирском водохранилище берегозащитные сооружения действительно на некоторое время предотвратили дальнейшее развитие абразии на защищаемых берегах. Однако на смежных участках побережья абразионные процессы, напротив, активизировались. По прошествии нескольких лет и волноотбойные стены, и береговые покрытия сами начали разрушаться из-за размыва дна непосредственно перед ними и нарушения целостности основания. Так построенная в начале 70-х годов на левом берегу водохранилища (вблизи плотины гидроузла) волноотбойная стена менее чем через 10 лет была практически полностью разрушена.
Столь же быстро выходили из строя и каменно-набросные сооружения. Неэффективность последних была продемонстрирована результатами эксплуатации покрытия из горной массы, созданного на одном из участков правого берега Новосибирского водохранилища непосредственно перед заполнением водоема. Его разрушили уже первые сильные штормы, прошедшие в 1959 г.
В основу нового подхода к защите берегов Новосибирского водохранилища было положено две хорошо известных идеи. Первая идея заключалась в организации питания береговой зоны рыхлым материалом. Вторая – в управлении береговыми процессами посредством устройства регулирования сооружений.
К тому времени идея питания береговой зоны наносами уже была довольно успешно апробирована не только на морских условиях, но и на самом Новосибирском водохранилище, где в 1959-1962 г.г. был создан один из первых в нашей стране искусственных пляжей. Пляж создавался методом гидронамыва из мелкозернистых песков. Его протяженность составила 3 км, ширина волновой части варьировала от 30 до 40 метров, ширина подводного берегового склона достигала 120 - 150 метров, а уклон равнялся 2-3о. Свыше 25 лет этот пляж эксплуатировался без пополнения запасов рыхлого материала.
Рис. 2.7 – Пляжная зона Новосибирского водохранилища
При реконструкции первого на Новосибирском водохранилище искусственного песчаного пляжа 1986-1988 г.г. в прибрежную зону был дополнительно отсыпан рыхлый материал в объеме от 190 до 360 м3на каждый погонный метр береговой линии. Аналогичная, по сути, технология – изъятие пляжеобразующего материала из донных карьеров, доставка его баржами к защищаемому участку берега, отсыпка и распределение (принудительное или естественное) по площади береговой зоны – использовалось и при создании других пляжей. Отсыпаемый материал имел размерность преимущественно среднезернистых, крупнозернистых песков и, в отдельных случаях, гравия. Таким путем за последние годы было создано свыше 10 км эффективно работающих искусственных пляжей.
Рис. 2.8 - Укрепленная пляжная зона
Однако если на каком-либо участке водоема существуют благоприятные условия для развития мощных вдольбереговых потоков наносов, то такое питание может оказаться нерентабельным. Наличие подобных участков на Новосибирском водохранилище дало возможность проверить применяемость различных способов управления береговыми процессами в условиях внутренних водоемов и убедиться в их эффективности.
Традиционный путь регулирования вдольбереговых потоков наносов – использование бун разной конструкции. На Новосибирском водохранилище наибольшее распространение получили сквозные буны, изготавливаемые из железобетонных свай. Вместе с тем, здесь также строились буны из бетонных массивов, каменно-набросные и деревянные шпунтовые буны. В большинстве своем буны использовались для стабилизации искусственных песчаных и гравийно-галечных пляжей, в комплексе с которыми, они работают достаточно надежно. За немногими исключениями применением бун оказалось полезным и в случае установки их на естественных берегах. Неэффективно они работали в случаях необоснованного устройства участка со значительным дефицитом рыхлого материала в береговой зоне и/или преобладанием поперечного переноса наносов.
Рис. 2.9 - Каменный волнорез
Другой очевидный подход к управлению береговыми процессами состоит в локальном снижении волновых нагрузок на берега. Для этих целей на Новосибирском водохранилище были применены прерывистые каменно-набросные волноломы. По наблюдениям, уже в первые 2 - 3 года эксплуатации сооружения в волновой тени волноломов этого типа формируются пляжи, а затем возникают томболо, береговая линия постепенно приобретает характерный мелкобухтовый облик и стабилизируется. Хорошие результаты были получены при использовании прерывистого волнолома в комбинации со сквозными бунами для консервации пляжеобразующего материала искусственных песчаных пляжей, возведенных на участках с интенсивным вдольбереговым перемещением наносов с целью защиты расположенных на побережье водоема ценных объектов социально-экономической инфраструктуры.
Рис. 2.10 - Место сопряжения укрепленной и естественной береговой полосы
Выбранный путь защиты берегов Новосибирского водохранилища в целом оправдал себя. Об этом говорит сравнительно высокий удельный вес хорошо сохранившихся сооружений, которые были построены после 1984 г: 85,79% против 15,74%. Последнее тем более справедливо, что размыв искусственных пляжей – процесс совершенно естественный. Это сооружения, со временем изменяющие свои плановые очертания и уменьшающие свой объем под воздействием волн и течений. Поскольку определенные успехи в защите берегов методами питания береговой зоны рыхлым материалом были достигнуты и на других водохранилищах, по-видимому, можно рекомендовать их к широкому использованию на искусственных водоемах. То же самое относится к методам управления береговыми процессами посредством устройства регулирующих сооружений. Однако каждый проект нуждается в глубоком научном обосновании, последующем научном сопровождении и авторском надзоре, а после создания, в период эксплуатации, в проведении мониторинга состояния берегозащитного сооружения и смежных участков берега.