Отчет 29 страниц, 11 рисунков, 2 таблицы, список литературы (32 наименования). Ключевые слова

Вид материала

Отчет

Содержание Организация-исполнитель проекта Исполнители проекта 1. Особенности гидротехнического строительства в криолитозоне 2. Развитие береговых криогенных процессов и оттаивание мерзлоты под ложем водохранилищ 4. Прогнозные оценки и основные рекомендации по минимизации воздействия 4.2. Прогнозные оценки скорости переформирования берегов и протаивания мерзлоты Скорость протаивания мерзлоты 4.3. Прогнозирование реакции многолетнемерзлых пород на природные и техногенные воздействия (развитие экзогенных криогенных проц Функциональная структура природно-техногенной криогенной системы 5. Влияние гидротехнического строительства на реки (речные бассейны) в зонах распространения многолетнемерзлых пород Список литературы

Подобный материал:

• Содержит 180 страниц, 39 таблиц, 26 рисунков. Ключевые слова, 222.29kb.
• Отчет представлен на 42 страницах; содержит 4 раздела (раздел 2 содержит 5 пунктов);, 20.7kb.
• Реферат Отчет содержит 32 с. Ключевые слова, 25.16kb.
• Отчет представлен на 51 с., состоит из 5 ч., 12 рис., 2 табл. Ключевые слова, 22.72kb.
• Отчет содержит 47 страниц печатного текста. Содержит базу данных литературных источников., 670.96kb.
• «Нурлино», 11.73kb.
• Реферат Отчет 68 страниц, 16 таблиц, 35 источников, 15.12kb.
• Название доклада, 54.33kb.
• Отчет представлен на 47 с.; состоит из 4 частей; основная часть содержит 26 пунктов, 23.76kb.
• Правила оформления материалов Материалы (включая таблицы, рисунки и библиографический, 45.69kb.

ПРОБЛЕМЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В КРИОЛИТОЗОНЕ: ОСОБЕННОСТИ, КРИОГЕННЫе ПРОЦЕССы, МОНИТОРИНГ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

(отчет о результатах научных исследований)

Ответственный исполнитель, ведущий научн. сотр., д.г.н.

С.О. Разумов

Якутск 2009


Реферат


Отчет 29 страниц, 11 рисунков, 2 таблицы, список литературы (32 наименования).

Ключевые слова: криолитозона, многолетнемерзлые породы, геокриологические условия, экзогенные криогенные процессы, льдистость грунта, гидротехническое строительство, водохранилище, оттаивание мерзлых пород, прогнозирование, техногенное воздействие, риски природопользования.

На основе проведенного анализа литературных и собственных данных рассмотрена специфика строительства ГЭС в криолитозоне, закономерности развития экзогенных криогенных процессов (комплекс склоновых явлений, разрушение берегов, протаивание мерзлоты) в связи с созданием крупных водохранилищ.

Приводится информация о темпах разрушения криогенных берегов водохранилищ. Затрагивается вопрос о геокриологическом мониторинге в связи с гидротехническим строительством. Оценивается предполагаемая активность термоабразии берегов при создании водохранилищ в различных мерзлотно-геологических условиях. Даются обобщенные прогнозные оценки развития протаивания мерзлоты под дном водохранилища в условиях относительно высоких отрицательных температур многолетнемерзлых пород и разных среднегодовых температур дна.

Обосновывается принципы функционирования природно-техногенных криогенных систем, возникающих при гидротехническом строительстве в криолитозоне. Оценивается возможная интенсивность развития экзогенных криогенных процессов в условиях изменения климата и воздействий на поверхность мерзлоты техногенных факторов. Оцениваются риски природопользования в криолитозоне в переменных климатических условиях. Даны рекомендации по минимизации этих рисков.

Рассмотрены последствия воздействий гидротехнического строительства на речные бассейны. В частности, ввиду зарегулирования стока рек мала вероятность летнего подтопления прилегающих территорий, а интенсивность эрозионной составляющей русловых и береговых процессов снижается по сравнению с естественными условиями. Изменения термического режима и естественного хода уровня могут отразиться в сокращении срока ледостава на реках и в формировании современных мерзлых пород в пределах пойменных участков нижнего бьефа.


Организация-исполнитель проекта: Учреждение Российской Академии наук Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН. Адрес, банковские реквизиты: 677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36, ИНН 1435017643; КПП 143501001 Банковские реквизиты: УФК по РС(Я) (ИМЗ им. П.И. Мельникова СО РАН л/счет 06401101780), р/с 40503810000001000065 в ГРКЦ НБ Респ. Саха (Якутия) банка России г. Якутск, БИК 049805001

Директор Института доктор технических наук Чжан Рудольф Владимирович

Контактные телефоны и E-mail: (4112)334-476 (факс), mpi@ysn.ru.


Исполнители проекта: Зав. лаборатории криогенных процессов, д.г.н. М.Н. Григорьев, зав. лаборатории региональной геокриологии, д.г.н. В.В. Куницкий, старший научн. сотр., д.г.н. С.О. Разумов, (411)334-897, razumov@mpi.ysn.ru.


Содержание

		Стр.
1.	Особенности гидротехнического строительства в криолитозоне …………..	4
2.	Развитие береговых криогенных процессов и оттаивание мерзлоты под ложем водохранилищ …………………………………………………………..	5
3.	О геокриологическом мониторинге активности экзогенных геологических процессов, спровоцированных созданием водохранилища ……………….....	11
4.	Прогнозные оценки и основные рекомендации по минимизации воздействия ………………………………………………………………………	13
4.1.	О проблемах и достижениях в прогнозировании динамики берегов водохранилищ криолитозоны и протаивания мерзлоты под их ложем …...	13
4.2.	Прогнозные оценки скорости переформирования берегов и протаивания мерзлоты ………………………………………………………………………….	16
4.3.	Прогнозирование реакции многолетнемерзлых пород на природные и техногенные воздействия (развитие экзогенных криогенных процессов в природно-техногенных системах) ………………………………………………	18
4.4.	Рекомендации по минимизации техногенных воздействий …………………..	25
5.	Влияние гидротехнического строительства на реки (речные бассейны) в зонах распространения многолетнемерзлых пород ……………………………	26
	Список литературы ………………………………………………………………	27

1. Особенности гидротехнического строительства в криолитозоне


Гидротехническое строительство ГЭС в криолитозоне всегда выполняется в уникально сложных инженерно-геокриологических условиях. Определяющим фактором инженерно-геокриологических условий являются наличие в основаниях сооружений гидроузла и боковых примыканиях плотины слабопрочных пород, нарушенных оползневыми процессами, мерзлых в бортах долины и талых под руслом. Эти породы в различной степени засолены и подстилаются мощной толщей образований, насыщенных минерализованными водами, криопэгами, гидравлически связанными с уровнем перекрываемой плотиной реки. Достижение границы оттаивания пород оползневых зон скольжения может приводить к обрушению от нескольких до десятков тысяч кубометров неустойчивых масс.

Оползневые структуры могут прослеживаться на десятки километров от створа плотины и до 1-3 км вглубь склонов.


В оползневых телах обычно отмечаются многочисленные трещины, среди которых особую группу представляют гравитационные трещины отрыва, трещины отседания, которые формируются в мерзлом массиве предположительно и в наше время. Трещины могут сообщаться между собой. При этом поднятие уровня водохранилища сопровождается оттаиванием и выносом заполнителя из крупных трещин с возможной сосредоточенной фильтрацией вод в обход сооружений.

Повышение напора при создании водохранилища в некоторых случаях может привести к внедрению рассолов в вышележащие массивы по ослабленным участкам, растворению природного льда и, соответственно, деградации мерзлых толщ, активизации оползневых процессов, водообмена между подземными водами и водохранилищем. Эти процессы могут носить катастрофический характер. Достаточно сказать, что коэффициенты фильтрации оползневых блоков при их оттаивании оцениваются Ленгидропроектом в 50-100 м/сутки, а коэффициент фильтрации пород с зияющими трещинами в тысячи метров. В других случаях напор водной массы водохранилища может полностью или в большей части подавить разгрузку в акваторию минерализованных подземных вод, изменяя, таким образом, гидрохимическую составляющую экологических условий в позитивную сторону.

Процессы формирования чаши водохранилищ вне криолитозоны изучены достаточно удовлетворительно. С. Л. Вендров [1979] выделяет несколько основных факторов, определяющих своеобразие водохранилища: резкое несоответствие рельефа территории будущего водохрани­лища его гидрологическому режиму; изменения свойств горных пород вследствие обводне­ния; стоковые течения; сезонные и многолетние изменения уров­ня воды. Первый из перечисленных факторов является причиной по­вышенной активности береговых процессов в начале существования водохранилища. Колебания уровня воды увели­чивают ширину береговой зоны и время достижения стадии динамического равновесия.

Изложенные особенности в полной мере прояв­ляются, когда ложе водохранилища сложено мерзлыми породами. Но обводнение горных пород при создании водо­хранилищ в криолитозоне происходит совсем не так, как за ее пределами. Как правило, многолетнемерзлые породы (ММП) водонепроницаемы. Поэтому дно водохранилищ, создаваемых в области сплошного распростра­нения ММП, в начальный период обычно является водоупором. После наполнения водохранилища в зоне постоянного затопле­ния начинается протаивание ММП, которое под большими водо­хранилищами заканчивается полной деградацией мерзлой толщи.

Под влиянием водохранилища развиваются береговые криогенные процессы, активизируются оползни, многолетнемерзлые породы в затапливаемых бортах долины деградируют. Главная проблема стабильного и безопасного функционирования гидроэлектростанции – устойчивость динамической криогенной системы, как основания гидротехнических сооружений, в изменяющихся природно-климатических и инженерно-геокриологических условиях. Активизация береговых криогенных процессов существенно влияет на эти условия, изменяет температурный и влажностный режимы массива мерзлых пород, способствует разрушению верхнего трещиноватого слоя скальных пород. При нарушении естественного мерзлотного состояния они становятся неустойчивыми и легко разрушаются. Еще одно негативное следствие развития криогенных процессов – активное формирование провалов и трещин отседания, обусловленное деградацией мерзлоты в береговой зоне водохранилища.

Глубокое сезонное промерзание грунтов (до 4-5 м) в зоне островного распространения многолетнемерзлых пород, а также сплошное их развитие восточнее этой зоны накладывают определенный отпечаток на условия разрушения берегов. Длительное сохранение сезонно-мерзлого слоя является сдерживающим фактором размыва берегов в начальный период после вскрытия ото льда водохра­нилища, а также в осенний период до замерзания водохрани­лища, когда поверхностные слои грунта промерзают на 0.5-1 м и образуются забереги.

Таким образом, при изучении районов криолитозоны, проектируемых под водохранилища, оценка мерзлотных условий и активности экзогенных процессов на прибрежных территориях приобретает самостоятельное значение в комплек­се инженерно-геологических изысканий.


2. Развитие береговых криогенных процессов и оттаивание мерзлоты под ложем водохранилищ


В этом разделе рассматриваются наиболее опасные экзогенные криогенные процессы, развитие которых в связи с изменениями климата и строительством ГЭС может существенно повлиять на геокриологическую обстановку прибрежной суши и ложа водохранилища, а также в основании строящихся инженерных сооружений. Кроме того, в 4 разделе отчета приводятся уже разработанные Институтом мерзлотоведения СО РАН количественные оценки последствий воздействия на многолетнемерзлые породы природно-техногенных факторов и оценки рисков природопользования в криолитозоне.

Изменения климатических условий в сторону относительного потепления (например, прогноз Главной Геофизической обсерватории [Meleshko et al, 2006]) вызывает активизацию таких экзогенных криогенных процессов, как тепловые просадки, термокарст, суффозионно-термоэрозионные и заболачивания особенно в пределах участка развития мерзлых дисперсных пород с массивными льдами. Возрастает интенсивность оползневых (солифлюкционных) процессов и боковой термоэрозии в льдистых склоновых отложениях. Потепление обусловливает развитие процессов преобразования сильно трещиноватых скальных пород. Здесь активизируется процесс формирования трещин и борозд отседания, а также оползневые процессы.

При наполнении водохранилищ криолитозоны к развивающимся в естественных условиях экзогенным (в том числе криогенным) процессам добавится такой мощный фактор переработки берегов, как термоабразия, которая, в свою очередь, вызывает усиление активности развития комплекса склоновых процессов (оползней, отседаний склонов, солифлюкция) и термокарста. В пределах распространения льдистых рыхлых отложений, кроме тепловых деструктивных процессов, будут активно развиваться такие процессы как криосолифлюкция, протаивание и осадка затапливаемых рыхлых мерзлых отложений, оттаивание многолетнемерзлых пород в бортах водохранилища и соответствующее распространение талика за пределы его акватории.

До недавнего времени на территории с ММП не было значи­тельных по размерам искусственных водоемов. Наблюдения за развитием берегов существующих водохранилищ проводятся в недостаточном объеме. Поэтому фактических данных о темпе и характере разрушения термоабразионных берегов водохранилищ очень мало. Береговые склоны, сложенные рыхлыми мерзлыми отложениями и имеющие крутизну более 5°, будут подвергаться термоабразии, интенсивность которой определяется целым комплексом факторов. При этом важную роль кроме известных факторов (разгон волны, направление и скорость господствующих ветров) играют многолетнемерзлые породы, слагающие берега, а также наличие в их составе подземных льдов. Развитие берегов водохранилищ в значительной степени обусловлено зависимостью колебаний уровня от режима эксплуатации. Факторами, сдерживающими абра­зионное разрушение берегов, яв­ляются наличие полузатопленного леса, особенно плав­ника, и малая продолжительность безледного периода [Newbury et al, 1978].

На берегах водохранилищ, кроме известных абазии и термоабразии, проявляется ряд других различных береговых процессов. Это формирование подводного профиля динамического равновесия, спрямление берегов, формирование баров, поглощение вдольберегового пото­ка наносов подводными депрессиями и т.д. Количественные исследования развития таких процессов, прямо воздействующих на динамику береговой зоны, до сих пор не проводилась. Вероятно, при гидротехническом строительстве в криолитозоне развитие могут получить процессы формирования оврагов на прибрежной суше. Наблюдения в таежной зоне Ангарских водохранилищ показывают, что возникновение и рост оврагов начинается в первые годы после вырубки леса на склонах, сложенных песчаными и пылеватыми отложениями.

На участках с карбонатными породами широко раз­вивается карстовый процесс. Из всех форм проявления карста осо­бенно многочисленны воронки, распространенные в пределах террасированных склонов речных долин. Обычно карстовые провалы имеют округлую форму с диаметром до 5, а в отдельных случаях до 15 м при глубине 1-12 м. Много провалов формируется на площадях, где карстующиеся породы залегают на значительной глубине, а сверху перекрыты достаточно мощ­ной толщей рыхлых мерзлых отложений. Влияние карстового процесса на формирование мерзлых абразион­ных берегов весьма значительно. Обнажающиеся при размывах карбонатные породы находятся в сильно раз­дробленном состоянии. Размеры обломков различны, но в об­щей массе преобладают мелкие легко переносимые фракции. При образовании уступов разрушение пород в над­водной части берега происходит в виде обвалов и осыпей, по­ставляющих в приурезовую часть мелкообломочный материал.

Как уже упоминалось, начало переработки берегов водохранилища обусловит активизацию склоновых (в том числе криогенных) процессов, интенсивность которых зависит от высоты и крутизны речных берегов, а также от льдистости мерзлых пород. Эти процессы являются следствием увлажнения и переработки почвогрунтов в волноприбойной зоне. На береговых склонах выше этой зоны будут развиваться главным образом криогенные отседания и оползания поверх­ностного слоя пород мощностью до нескольких метров, что наиболее активно проявится на участках развития карбонатных пород.

При оползании почвогрунтов обнажаются наиболее льдис­тые верхние горизонты многолетнемерзлых пород, которые ин­тенсивно оттаивают, способствуя развитию другого процесса - быстрого солифлюкционного оплывания грунтов. О масштабах развития процесса можно судить по данным наблюдений И.П. Константинова (Институт мерзлотоведения СО РАН) на берегу Вилюйского водохранилища. За три теплых сезона был обнажен до коренных карбонатных пород склон высотой 10-15 м и длиной около 200 м. Мощность переместившегося вниз покровного слоя и наиболее выветрелой части подстилаю­щих пород составляла до 1.5 м. В последующем на подоб­ных участках развиваются курумы и осыпи.

При заполнении водохранилища предполагается развитие значительного количества новых провалов, часть которых будет приурочена к днищам старых воронок, но наибольшее количество сформируется на площадях, где ранее не отмечалось каких-либо поверхностных карстовых форм (как, например, на Братском водохранилище). Рассмотрим с чем это связано. Часто на берегах водохранилищ криолитозоны встречаются своеобразные формы рельефа в виде деформаций поверхности, пред­ставляющие рвы глубиной до 10-12 м, шириной 1-8 м при длине не более 50 м. Их дно занято рыхлым грубообломочным и мелкозернистым материалом, под которым сохраняется трещинный подземный лед с взвешенным в нем обломочным материалом. Подобные формы рельефа, встречающиеся в районе Вилюйского водохранилища, Усть-Илимской ГЭС, описаны Ю.Б. Тржцинским с соавторами [1969] как оползневые рвы. Однако по данным И.П. Константинова, никаких явных признаков оползаний на этих формах не проявляется. Эти формы рельефа он относит ко рвам отседания, характерным для склонов и присклоновых участков плато. Они формируются в результате некоторого обособления крупных блоков траппов от основного его массива по вертикальным тектониче­ским трещинам. Подстилающие эти блоки относительно пластичные породы расплю­щиваются. Тектонические трещины в связи с этим расширяются и заполняются продуктами выветривания. Рвы отседания инициализируют процессы оползания или обваливания и осыпания. В отдельных случаях (например, на берегах Братского водохранилища) отмечалось отседание прибрежных участков суши в береговой полосе шириной до 100 м. Такие участки отделяются трещи­нами, по которым происходит смещение значительных площадей суши.

Процесс отседания развивается довольно медленно, но опасность его заключается в том, что на участках с доста­точно мощным почвенным покровом этот процесс ничем себя не обнаруживает. Рассматриваемые формы рельефа проявляются достаточно активно лишь при заполнении водо­хранилища, что способствует вытаиванию трещинных льдов. Непосредственной причиной их образования можно считать, следовательно, термокарст, развитию которого предшествует образование трещин, оседание и замерзание поступающей в них воды (рис. 2.1). Таким образом, эти формы рельефа в целом имеют смешанный генезис. Их образование будет весьма благоприятствовать абразионному разрушению берегов, сложенных трещиноватыми скальными породами даже при сравнительно слабом волнении.





Рис. 2.1. Термокарстовый провал по трещине оседания (фото И.П. Константинова)

Итак, создание водохранилищ в криолитозоне инициирует целый комплекс экзогенных процессов, среди которых, по-видимому, наиболее активно будут развиваться, наряду с термоабразией, крупные оползни. Следует отметить, что характер и направленность речной эрозии оказывает главное влияние на общее развитие оползневого про­цесса в осадочных породах. Так, донная эрозия создает благоприятные условия для сдвиговых смещений, а боковая эрозия обусловливает глубинную ползучесть склонов. Вместе с тем динамичность оползневых склонов определяется положе­нием кровли рыхлых пород по отношению к урезу реки. В случае значительной приподнятости кровли рыхлых отло­жений большинство оползневых склонов стабиль­но (до заполнения водохранилищ). Особенно отчетливо это прослеживается на участках долин рек, где быстрый эрозионный врез привел к затуханию оползневого процесса.

Общей особенностью оползней в осадочных породах является возможность их образования на склонах крутизной более 16° и высотой более 20 м. В зависимости от высоты и соотношения разных пород в слагающем их разрезе выделяют­ся одно-, двух- и даже трехъярусные оползневые склоны. Одно­ярусные оползни развиты на склонах высотой от 20 до 80 м, они имеют однотипное строение: нижняя часть сложена глини­стыми отложениями, верхняя - траппами, песчаниками, карбонатами. Здесь могут развиваться как пластические, так и сдвиговые деформации. Двух- и трехъярусные оползни отмечаются на склонах вы­сотой до 200-300 м. Их геологическое строение характеризует­ся неоднократным переслаиванием жестких и слабых пород.

В приводораздельных частях долин, как правило, развиты де­формации, обусловленные глубинной ползучестью. Они пред­ставлены блоками, разделенными между собой рядами рвов глубиной от 3 до 40 м. Подобные деформации встречаются, например, среди всех региональных типов оползней Сибирской платформы. В процессе формирования рельефа и эрозионного вскрытия глинистых отложений в основаниях речных откосов происходит изменение характера напряженного состояния массива, возра­стает влияние касательных напряжений, направленных в сторо­ну склона. На некоторых глубинах, зависящих от высоты и крутизны склонов и свойств слагающих их пород, соотношение между касательными напряжениями и прочностью связей ока­зывается таковым, что появляется зона течения, т. е. такая зона, в которой глинистые породы разупрочняются, де­формируются и начинают течь и выдавливаться в основаниях эрозионных уступов. Вот такое медленное течение грунтов на глу­бине названо Г. И. Тер-Степаняном [1968] глубинной пол­зучестью склонов. В подобном состоянии многие оползневые склоны Братского и Усть-Илимского водохранилищ находятся на протяжении всего антропогена. Это является весьма необычным для нор­мального, как правило, многостадийного хода развития ополз­ней. Такие деформации поражают и грандиозностью своих раз­меров (рис. 2.2, 2.3) В смещениях участвуют отдельные блоки, объем которых достигает нескольких миллионов кубических метров.

Наиболее часто такие явления наблюдаются в интрузивных траппах, где пластовые залежи перекрывают пасчано-глини­стые отложения. Трапповые массивы, вовлеченные в гравита­ционное смещение иногда до местных водоразделов, создают своеобразный грядовый рельеф. В областях развития пла­стовых трапповых тел на Сибирской платформе такие ополз­ни - явление обычное. Особенно широко подобные явления развиты и в областях рас­пространения моноклинально залегающих осадочных образо­ваний, представляющих собой чередование глинистых и карбонатно-песчаниковых отложений.

При благоприятных условиях глубинная ползучесть при­водит не только к деформациям склонов речных долин, но и способствует расползанию местных водоразделов. Такие явле­ния особенно часто наблюдаются на водоразделах Средней Сибири (Ангара - Илим и Илим - Лена) и характерны для нешироких, относительно ровных междуречных пространств, ограниченных с двух или трех сторон глубоко врезанной эрозионной сетью. В этом случае в средних частях водоразделов наблюдается несколько рядов трещин-рвов, ориентированных по простиранию водораздела. Рвы располагаются в виде цепочек (прерывистых прямых разломов земной поверхности), при этом наблюдаются отчетливые пере­ходы от узких рвов - «ущелий» шириной 4-6 и длиной до 40 м - к неглубоким широким пологонаклонным западинам. Общая протяженность таких деформированных зон 1-1.5 км. Возникновение рвов, рассека­ющих водоразделы, обусловлено расползанием склонов, выз­ванным медленным пластическим течением глинистых пород.





Рис. 2.2. Оползневые смещения на берегах Братского водохранилища (Ю.Б. Тржцинский, Н.И. Демьянович)





Рис. 2.3. Оползание глыбового материала на берегах Усть-Илимского водохранилища (Ю.Б. Тржцинский, Н.И. Демьянович)


При небольшой мощности глинистого слоя исклю­чаются катастрофические смещения оползающих блоков по­род. Наряду с деформациями склонов, вызванными медленным пластическим течением глинистых пород основания, в пределах Сибирской платформы широко развита и другая группа ополз­ней, возникающих в результате быстрого смещения - соскаль­зывания массивов пород, обусловленного сдвиговыми деформа­циями. Такие оползни возникают в том случае, когда глинистые породы основания имеют значительную мощность. В результате смены пластических деформаций сдвиговыми перекрывающие блоки консолидированных пород в моменты их резкого смещения в сторону русла образуют оползневые ступени с ти­пичной бугристой поверхностью. Они запрокинуты в глубь склона под углом 25-30°. Располагаясь кулисообразно, смещен­ные блоки образуют оползневые амфитеатры протяжен­ностью до 2 км, ширина зоны деформаций изменяется от 50 до 600 м.

Одновременно с перемещением глыб происходит интенсивное выдавливание подстилающих рыхлых пород. В нижних ча­стях склонов, на пляжах рек образуются валы выдавливания, а в руслах рек возникают перекаты. В момент сдвига происходит смещение отдельных частей блоков и жест­кого кроющего массива, что подтверждает наличие оползневых зеркал скольжения.

Современные оползни характеризуются большим разнооб­разием морфологического строения. В пределах проектируемых в криолитозоне водохранилищ предположительно будут развиты блоковые, глыбовые и сложные оползни, формирующиеся в скальных и полускальных породах, и оползни-сплывы в рыхлых четвертичных образованиях. В карбонатных породах образование ополз­ней связано с процессами карста, активно протекающими на отметках уровня воды и ослабляющими несущую способность горных пород. В песчаниково-глинистых отложениях процесс оползания определяется пластическими свойствами глинистых пород, а поверхности скольжения приурочены к плоскостям наслоения этих пород и трещинам различного генезиса.

Антропогенное изменение природной обстановки вносит су­щественные коррективы в развитие оползневых процессов, которые существенно активизируются, как и трещины отседания, при заполнении водохранилища. Об этом свидетельствуют данные исследований этих процессов на берегах ангарских и вилюйских водохранилищ. Оползни на участках их распространения значительно ос­ложняют формирование береговой зоны. Например, на крутых и высоких оползневых склонах в результате подвижек вероятны деформации склонов, захватывающие значитель­ную ширину береговой зоны. Медленное смещение отдельных блоков пород может проявляться на поверхности в виде провальных воронок и рвов с выдавливанием глинистого материала и обра­зованием валов выпирания, как в подводной, так и в надводной части берегового склона.

Специфика формирования чаши водохранилища в криолитозоне такова, что обводнение горных пород под его дном развивается по мере их оттаивания, которое может продол­жаться десятки и сотни лет. В зоне периодического затопления в зависимости от климатических условий ММП мо­гут оттаивать или сохраняться неограниченно долго. За пределы уреза воды, соответствующего наиболее высокому ее уровню, протаивание ММП обычно не распространяется и, следовательно, прилегающая к водохранилищу суша не обводняется. Однако районы с достаточно крутыми береговыми скло­нами, сложенными в основном грубообломочным материалом с малым содержанием пылеватых и глинистых фракций является исключением из этого правила. Такие породы после протаивания приобретают большую водопроницаемость и насыщаются водой. При этом в талой зоне на склоне вступает в действие естественный своеобразный тепловой механизм, который вызывает оттаивание ММП и соответствующее распространение талика за пределы акватории водохранилища.

Механизм этого процесса детально описан Ф.Э. Арэ (1985). Суть его заключается в следующем. Вода, находящаяся в порах оттаявшей породы вблизи фронта протаивания, охлаждается и вследствие этого становится более тяжелой, чем вода в водохранилище. Возникает конвективный тепломассообмен, в процессе которого охлажденная вода фильтруется вдоль границы протаивания вниз по склону и выходит в акваторию водохранилища, а вместо нее в талую породу поступает более теплая поверхностная вода из во­дохранилища. При охлаждении воды в водохранилище ниже 8 °C система конвекции усложняется, а ниже 4 °C начинается дви­жение воды в обратном направлении, то есть вверх по склону. Очевидно, что под действием теплой воды, заполняющей поры оттаявшей породы на склоне, развивается также протаивание пород, находящихся выше уровня воды в водохранилище. Обра­зующаяся при этом талая вода стекает вниз, а поры над зеркалом воды заполняются воздухом. В этих порах возникает второй цикл конвективного тепломассообмена под действием разности, темпе­ратур поверхности воды и ММП. Более легкий воздух, нагрев­шийся у поверхности воды, поднимается вверх, а более холодный от границы ММП опускается вниз.

Вследствие описанных процессов теплообмена протаивание пород, слагающих ложе водохранилища, может распространиться за пределы акватории и выше уровня воды. В трещиноватых скальных породах граница талика может прони­кать на десятки метров за пределы акватории водохранилища. На участках по­верхности склона с сохранившимся почвенно-растительным покровом или слоем глинистых отложений с малым коэффициентом фильтрации, процессы тепломассообмена не развиваются, и талик за пределы акватории водохранилища не распространяется. Однако эти условия маловероятны при активном развитии термоабразии берегов и вызванных ею склоновых процессов.

Мало­льдистые крупнозернистые породы обла­дают хорошей водопроницаемостью даже в мерзлом состоянии и, оказавшись в зоне затопления, насыщаются водой. В процессе насыщения, несмотря на отрицательную температуру пород, вода не только не замерзает, но, наоборот, растепляет по­роды. Это объясняется тем, что их «запас холода» недостаточен для замораживания воды. В насытившихся водой породах развивается опи­санный выше конвективный тепломассообмен, вызывающий оттаивание ММП за пределами акватории водохранилища. При се­зонных или других изменениях уровня воды в водохранилище возможно попеременное дренирование и водонасыщение расматриваемых пород, залегающих в гипсометрических пределах ко­лебаний уровня. Эти процессы могут инициировать развитие межмерз­лотных таликовых зон за пределами акватории водохранилища. Описанные тепломассообменные процессы наблюдались в трещино­ватых скальных породах, слагающих берега Вилюйского водохранилища.

В случае распространения силь­но льдистых отложений (с массивными льдами), дающих осадку при оттаивании, со­зданное водохранилище будет углубляться. При этом увеличение его емкости мо­жет быть заметным. Углубление водохранилища приведет к увеличению энергии вол­нения и, следовательно, темпов пере­работки берегов.