Часть 2. Антропогенные изменения биосферы 13 глава

Существовал даже проект Салехардской ГЭС на Оби. Реализовать его не дали. А то бы Самотлор - нефтяное месторождение супергигант с его 6 млрд. т нефти осталось бы неоткрытым подо дном рукотворного моря.

Ныне в печати встречается разрозненная информация о том, какой экологический и экономический ущерб несет создание гигантских плотин на равнинных реках и какой социальной трагедией оборачивается для местного населения их покорение. Примером может служить ангарский каскад. Строительство трех водохранилищ на р.Ангаре - Иркутского, Братского и Усть-Илимского, привело, по И.Н.Иванову (1991), к следующим потерям:

- затоплено 760 000 га земель, в том числе 230 000 га пахотных и пастбищных, 500 000 га - лесных и 30 000 га прочих земель, включая селитебные, на которых располагались города Балаганск и старый Братск, а также более 300 деревень; под водой оказался мост через Ангару и 110 км железной дороги;

- при строительстве новых поселений и частичном переносе на новые места старых для размещения 102 тыс. жителей, выселенных из зоны затопления, природные лесные и лесостепные ландшафты на площади в несколько сотен тысяч гектаров превращены в городские и сельские;

- при подготовке ложа водохранилищ производилась рубка и выжигание леса, правда «аутодафе», как в Амазонии, не получилось; часть срубленной древесины и леса в прижизненном состоянии (35 млн.м³) были затоплены, из-за чего воды Братского и Усть-Илимского морей были засорены плавником, а придонные части акваторий из-за гниения биомассы заражены сероводородом. Отчасти в связи с вышеуказанными причинами произошла эвтрофикация водоемов, и в них исчезли ценные виды рыб - стерлядь, осетр, сиг, хариус, ленок, таймень;

- из-за разрушения берегов водохранилищ волновой деятельностью и оползневыми процессами и процессами отседания, подтопления земель, окаймляющих акватории, и активизации карста и суффозии на них потеряно свыше 5300 га прибрежной полосы, разрушено или перенесено более 500 домов и ферм, переселено несколько тысяч жителей, потеряно свыше 3 млн. м³ древесины, которая попала в воду при размыве побережья;

- огромный урон нанесен дикой природе, биоразнообразию и экологическим ресурсам; только из-за затопления 500 тыс. га тайги и 230 тыс. га лесостепи биосфера потеряла почти 100 млн.т фитомассы. В соизмеримых масштабах фитомасса была уничтожена при захвате природных, главным образом, лесных территорий под инфраструктуру хозяйства, перестроенного из-за эмиграции его из зоны затопления;

- в условиях резко континентального климата с холодной зимой и достаточно жарким летом каскад ангарских водохранилища влияет на климат и фенологические фазы прилежащих территорий, удлиняя холодный период весной и теплое время - осенью;

- незамерзающая Ангара (зимние полыньи тянутся от плотин Иркутской, Братской и Усть-Илимской ГЭС) стала причиной повышенной влажности воздуха иногда с образованием туманов в Иркутске, Ангарске, Братске и Усть-Илимске зимой, что способствует накоплению в воздухе загрязняющих веществ, отрицательно сказывается на здоровье сибиряков и работе транспорта, в особенности воздушного;

- усилилась абразия берегов Байкала из-за увеличения на 1 м уровня воды в озере плотиной Иркутской ГЭС и ухудшились по той же причине условия нереста на прибрежных мелководьях, а вылов рыбопродукции упал в 2,5 раза; побережье (его протяженность 1800 км) отступило примерно на 4-20 м, причем местами подвергается размыву насыпь Транссибирской железнодорожной магистрали.

Таковы только самые основные издержки создания рукотворных морей в Приангарье, где вскоре войдет в строй четвертое водохранилище каскада - Богучанское. Оно затопит земли одноименного, а также Кежмского районов. Касательно будущего рукотворного моря Л.А.Безруков и С.П.Елин провели впечатляющее социоэкологическое исследование. Оно показало:

- еще в середине 1960-х гг. жители многих поселений Богучанского и Кежмского районов имели родственников почти во всех населенных пунктах этой территории;

- намечаемое переселение людей из зоны будущего водохранилища невольно активизирует распад семейно-родственных связей;

- особенно тяжело переселение дается пожилым людям: старики буквально до последнего момента держатся за свои дома и огороды, а в новых поселках чувствуют себя чужими, будучи оторваны от родных мест и могил предков;

- существенно ущемляется или даже сходит на нет хозяйство жителей упомянутых районов - земледелие в сочетании со скотоводством, рыболовство и охота, а также домашние промыслы (изготовление смолы, дегтя и др.);

- отток старожильческого населения, понимающего, что рушится весь их жизненный уклад, происходит весьма болезненно и в очередной раз представляет собой трагедию, пережитую такими же людьми перед затоплением чаш водохранилищ действующего ангарского каскада;

- ситуация в районе чрезвычайно осложнена из-за размещения в будущей чаше водохранилища колоний заключенных для производства лесоочистки и других подготовительных работ. Часть заключенных была расконвоирована. В местах их проживания резко возросла преступность; пьянство, разгул и хулиганство стали обыденным явлением.

8.15. Выводы. Создание водохранилищ и их каскадов меняет экзодинамику обширных территорий, а мероприятия, связанные с использованием накапливаемой воды, служат причиной распространения этих преобразований на еще большие площади. Экзодинамическое воздействие крупного водного тела на вмещающий его рельеф во многом развивается стихийно. Как бы человек не варьировал попусками воды в нижний бьеф, он не может приостановить абразию берегов, заиливание дна и др.

Влияние крупных водохранилищ распространяется на территории, значительно превосходящие по площади сами водные объекты. Особенно чувствительные изменения в экзодинамику вносят крупные долинные водохранилица. Области их влияния четко подразделяются на функциональные зоны (участок влияния подпора, чаша водохранилища, зона подтопления, нижний бьеф), каждая из которых характеризуется своим набором природно-антропогенных процессов. Специфичен также и набор антропогенных процессов-следствий, в основном относящийся к чаше водохранилища.

Ускоренный характер природно-антропогенных процессов свидетельствует о том, что переработка рельефа, не соответствующего параметрам зарегулированной реки и новообразованных подземных вод, происходит очень быстро, в особенности в первые годы. В регионах с контрастными по температурам сезонами многие водохранилища выступают как аккумуляторы тепла и холода. Термическое воздействие таких водохранилищ распространяется на прилежащие территории и часть нижнего бьефа.

Мы привели весьма фрагментарные сведения о последствиях вторжения гидростроительства для природы и населения мало освоенного Приангарья, а в остальных случаях довольствовались узко научной информацией. Но даже этого достаточно для понимания, что при создании гигантских ГЭС в бывшем СССР не щадили ни природу, ни человека. Волюнтаризм, некомпетентность, экологическое варварство, насилие над людьми, и все это на фоне псевдопатриотической демагогии и шумихи, - вот что было характерно для такого рода “великих строек”, когда гигантские плотины расчленяли на куски созданные природой за многие миллионы лет главнейшие функциональные звенья биосферы, которые в той или иной степени были обустроены людьми и выполняли веками сложившиеся важные хозяйственные функции. Россияне гордились своими великими реками, но не смогли защитить от технократического варварства тоталитарной системы ни Волгу, ни Обь, ни Енисей, ни Ангару.

Создание водохранилищ - приводит к разрушению и отчасти погребению почвенно-растительного покрова, лишает местообитания и тем самым уничтожает животный мир и в зоне подтопления. Особенно серьезным возражением против широкого распространения крупных водохранилищ является безвозвратная потеря земель. Ограниченность земельных ресурсов в сумме с ростом населения обусловливает постоянный рост цены на землю. Особенно высока и продолжает расти стоимость продуктивных земель. А ведь, земельные ресурсы почти не восполнимы. И совершенно ничем невозможно компенсировать миллионы разрушенных человеческих судеб, которые были принесены в жертву выработке киловатт-часов на ГЭС Дона, Волги, Камы, Оби, Енисея, Ангары и других рек России.

Особенно серьезный ущерб природе наносят каскады водохранилищ на равнинных реках. Ф.Я.Шипунов на примере бассейна р.Волги доказал, что эффект каскадности может быть катализатором ухудшения качества воды и опасных заболеваний ихтиофауны. Строительство водохранилищ часто создает сложные проблемы для городских и поселковых служб из-за негативного влияния подтопления на основания сооружений и коммуникации. Серьезный ущерб также причиняется сельскому и лесному хозяйству.

 

Каналы

 

9.1. Общие сведения.

Эти искусственные звенья гидросферы создаются для разных целей и занимают неодинаковое положение в ее составе. Каналы могут быть искусственными фрагментами Мирового океана, т.е. являться самотечными морскими, бесшлюзовыми.

Суэцкий канал протяженностью 161 км при ширине от 120 до 318 м и глубине фарватера в 18 м - пример такого сооружения. Построенный под руководством французского инженера Ф.Лессепса в 1859-1869 гг. канал оказался в зоне активных боевых действий в 1973 г.

После этого он исправно функционирует, хотя, чтобы поддерживать его в рабочем состоянии, приходится драгировать дно, быстро мелеющее из-за оседания в канал материала пыльных бурь. Полагают, что объем осадков, удаленных со дна, многократно превысил бы вместимость канала. Так или иначе, на судах водоизмещением до 250 тыс.т за год провозят почти 250 млн.т грузов, и за эту нагрузку на Суэцкий канал в казну Египта поступает ежегодно около 1 млрд. долларов США.

Панамский канал - шлюзовой. Он тянется 65,2 км по суше и в сумме 16,4 км по мелководному дну Панамского залива Тихого океана и бухты Лимон Карибского моря. Большая часть водной трассы с отметкой 25,9 м приурочена к искусственному оз.Гатун и Кулебрскому фрагменту прорытого канала. Ширина последнего 91,5 м, а также глубина в 12,5 м в пределах шлюзов являются лимитирующими габариты судов. Канал с 1979 г. принадлежит Панаме и ныне пропускает до 48 судов в сутки. За год на них провозится до 150 млн.т грузов. В последнее время ускоренными темпами заиливается оз.Гатун из-за ускоренной эрозии почв на полях прилежащих возвышенностей.

Каналы, связанные с водоемами суши, тоже бывают самотечными, но, кроме того, и с искусственной подачей воды с низких участков на более высокие.

Если морские каналы строятся почти исключительно для транспортных целей, то на суше искусственные водные артерии имеют более широкое хозяйственное назначение. Они устраиваются не только для создания водных путей сообщения (судоходные каналы), но и для подачи воды на орошаемые поля, для осушения переувлажненных территорий и для получения электроэнергии, для лесосплава и для водоснабжения. Многие каналы используются одновременно для нескольких целей.

В зависимости от назначения каналы могут различаться по своему положению в рельефе. Так, ирригационные каналы проводят по возвышенным по отношению к орошаемым угодьям местам. В этом случае вода самотеком может поступать на поля. Осушительные каналы устраиваются в наиболее пониженных местах. Деривационные каналы, подводящие воду из реки к гидроэлектростанциям, проводятся с уклонами значительно меньшими, чем уклоны реки, из которой они забирают воду и, следовательно, трассируются по линии, отклоняющейся от простирания главных элементов дна долины.

Строительство и эксплуатация каналов требуют проведения сложного комплекса мероприятий. Чтобы приспособить канал к рельефу местности, его русло обычно размещают не только в двусторонней выемке, но и в односторонней, сочетающейся с дамбой или подпорной стенкой, а иногда и в насыпном грунте среди дамб.

Для борьбы с фильтрацией в каналах часто устраивают глиняный экран, представляющий собой слой глины мощностью 5-10 см, положенный на дно и откосы. Выше накладывается защитный слой грунта мощностью 15-30 см. Существуют и другие способы борьбы с фильтрацией. Для предохранения от размыва создается одежда канала из хвороста, камня, бетона, железобетона или асфальтобетона. Кроме того, производится укрепление подводных откосов инженерно-техническими или биологическими методами.

В голове канала устраивается водозаборное сооружение, а на трассе - шлюзы и насосные станции.

Сооружение крупных каналов всегда связано с гигантскими по масштабам земляными работами. Поэтому их строительство растягивается на длительное время. Так Великий (бывший Императорский канал) в Восточном Китае начали строить в 540 г. до н.э. Канал протягивается на 1728 км от Пекина до Ханчжоу. Он пересекает рр.Янцзы и Хуанхэ, использует выпрямленные и зарегулированные участки русел многих второстепенных рек. Это гидротехническое сооружение строилось и перестраивалось тысячелетиями.

В России создание судоходных каналов началось при Петре I. Строительство канала между реками Тверцой и Цной длилось с 1703 по 1709 гг. Этот канал длиной около 30 км образовал Вышневолоцкую соединительную систему, по которой суда могли проходить непрерывно водным путем от Волги к Петербургу. Всего до революции за двести с лишним лет было построено около 800 км искусственных судоходных каналов.

После революции в СССР построены такие крупные воднотранспортные системы, как Беломоро-Балтийский канал и канал им. Москвы, сданные в эксплуатацию соответственно в 1933 и 1937 гг. В 1952 г. вступил в строй Волго-Донской канал им. Ленина.

9.2. Канал Москва - Волга: пример обустройства.

Представление о том, насколько сложной водохозяйственной системой является крупный канал, можно составить по сведениям о канале им. Москвы. Основное назначение канала им. Москвы - снабжение питьевой водой Москвы. Попутно решаются задачи водного транспорта, энергетики и обводнения р. Москвы и ее притоков.

Канал начинается из Иваньковского водохранилища на р. Волге и проходит почти меридианально до с. Щукино на р. Москва. Общая протяженность его 128 км, из них 19,4 он проходит по водохранилищам и 108,6 - по искусственному руслу. Соответственно рельефу местности канал на протяжении 32 км проходит в выемке, наибольшая глубина которой достигает 23,5 м, на протяжении 68 км - в полувыемке-полунасыпи и на протяжении 28 км - в дамбах, наибольшая высота которых доходит до 14 м.

Уровни воды на рр.Волге и Москве подняты плотинами. Высота подъема воды с р.Волги на водораздел равняется 38 м. Ее подъем осуществляется 5 насосными станциями. При строительстве канала объем земляных работ составил 154 млн.м³. Это позволило сделать его широким (по дну 46 м). Поперечное сечение канала трапециоидальной формы с откосами 1:4 на высоту 4 м от дна и далее с откосами 1:2,5. В пределах воздействия судоходной волны откосы укреплены каменной кладкой. Участки в проницаемых грунтах общей протяженностью 15 км покрыты экраном из суглинистых грунтов.

Расчетный расход канала (в м³/сек): летний - 131,5, зимний - 83,0. На канале построено свыше 240 сооружений. Главнейшими из них являются 9 земляных и 3 водосливных плотины, 4 гидроэлектростанции, 11 шлюзов, 5 насосных станций. Питьевая вода подается по специальному водопроводному каналу, берущему начало на водораздельном участке, из Учинского водохранилища. На случай ремонта канала предусмотрен второй водозабор из Пяловского водохранилища.

9.3. Каракумский канал: проблемы ирригационного гиганта.

Экономический эффект, намного превосходящий некоторые негативные последствия, дает сооружение крупных оросительных каналов. Естественно, что чем больше канал, доставляющий воду к массивам орошаемых земель, тем сложнее и напряженнее осуществляются экзодинамические процессы, связанные с его функционированием. Таким является Каракумский канал.

Строительство Каракумского канала, начавшееся в 1954 г., было жизненно важно для развития экономики Туркменистана. В 1975 г. канал протянулся на 837 км от верхнего течения Амударьи через Мургабский и Тедженский оазисы вдоль северной подгорной равнины Копетдага до Геок-Тепе. Ныне он достиг Казанджика и его длина составила около 1200 км при ширине в пределах первой очереди примерно 100 м, а скорости течения - 0,5-1 м/сек. Площадь земель, пригодных для орошения, достигает в зоне канала более 5 млн. га.

Каракумский канал приспособлен к естественному снижению поверхности от 250 м на Амударье до -28 м у Каспийского моря. Общий уклон в западу в среднем составляет 0,25 м/км. В зоне канала развиты мощные четвертичные отложения аллювиального, пролювиального и эолового генезиса. Поэтому канал проходит преимущественно в мелкоземистых грунтах, среди которых преобладают грунты с высокой водопроницаемостью.

Среди процессов, имеющих место в зоне канала, главными можно считать следующие: 1) эрозия и аккумуляция в искусственном русле; 2) увеличение минерализации воды; 3) зарастание русла и берегов; 4) фильтрация и связанные с нею явления, 5) вторичное засоление и заболачивание в полосе окаймления водной артерии.

Эрозия и аккумуляция. Каракумский канал работает круглогодично с регулированием свободного зимнего стока в Хаузханском и Ашхабадском водохранилищах. Режим работы Каракумского канала близок к режиму р. Амударьи. Минимальные расходы воды канала имеют место зимой, когда в его голове они составляют 140-150 м³/сек, максимальные в середине лета (360 м³/сек).

При водозаборе в Каракумский канал поступает значительное количество взвешенных наносов. При этом большая часть наиболее крупных фракций осаждается в подводящих каналах еще до головного сооружения. Некоторое представление об этом процессе дают сведения об объемах ежегодной очистки подводящих каналов. В 1960 г. с их дна извлекалось 1750 тыс.м³ наносов, в 1961 г. - 1090, в 1967 г. - 4160, в 1968 г. - 5160 м³.

Поступление наносов в Каракумский канал составляет около 30 млн. т, причем 76% этого количества приходится на весенне-летний период, а остальные 24% - на осенне-зимний. Наносы транспортируются до Келифских озер, где происходит их осаждение.

Келифские озера в настоящее время близки к полному заилению. Вода из них выходит чистой с ничтожным содержанием наносов. Тем не менее ниже озер русло канала непрерывно видоизменяется. По его дну перемещаются скопления наносов самых различных размеров: гряды длиной в несколько метров, побочни и осередки длиной в десятки и сотни метров.

Ниже Келифских озер мутность воды в канале постепенно возрастает за счет размыва берегов потоком, судовыми ветровыми волнами, а также выпадения эолового материала. Ее значения колеблются от 15 до 106 мг/л на участке 100-300 км и от 150 до 300 мг/л на участке 300-745 км. Преобладающими фракциями наносов вод Каракумского канала являются частички с размерами 0,05-0,01 мм и < 0,01 мм.

Заиливание канала идет такими темпами, что для борьбы с ним применяются большое число земснарядов. Они не только освобождают канал от наносов, но и планомерно расширяют русло для пропуска по нему больших объемов воды.

На канале, подобно нормальной реке, сейчас развились излучины, возникли плесы и перекаты. Озерные котловины, полностью выполненные наносами, стали напоминать русла рек, находящиеся в стадии агградации и характеризующиеся наличием многочисленных проток и островов.

Сила боковой эрозии на канале такова, что в местах, где он проходит в насыпи, постоянно ведутся работы по предупреждению прорыва дамб, ограничивающих канал.

Возрастание минерализации воды. Протекая по каналу на громадное расстояние, вода делается худшего качества. Увеличение содержания в ней солей - серьезное негативное явление. Оно происходит в основном за счет вымывания солей и потерь на испарение, особенно значительных на озерах. В целом минерализация воды меняется примерно от 250-300 мг/л в пределах нижнего двухсоткилометрового отрезка канала до 450-600 мг/л на отрезке 450-600 км. Можно предположить, что в Казанджик притекает вода с минерализацией свыше 1 г/л. Между тем, минерализация поливной воды свыше 500 мг/л отрицательно сказывается на урожайности культур.

Зарастание. Развитие водной растительности происходит особенно интенсивно на участках с низкими скоростями, т.е. главным образом в озерах и водохранилищах. Зарастание дна, развитие планктона и эвтрофикация приводят к снижению качества воды в канале. Одновременно уменьшается его пропускная способность.

Образование полосы наземной растительности вдоль берегов канала изменило структуру теплового баланса этой ожившей части пустыни. В естественной пустыне поглощаемое тепло расходовалось на турбулентный теплообмен и эффективное излучение, с появлением же после проведения канала пышной влаголюбивой растительности большая его часть стала расходоваться на испарение путем транспирации. Аналогичные изменения, хотя и в несколько меньших масштабах, произошли на всех вновь созданных орошаемых угодьях.

Естественным следствием всего этого является существенное преобразование в зоне канала микроклимата, связанных с ним таких факторов, как гидротермический режим, режим ветров и др.

Фильтрация. Основную часть общих потерь воды в Каракумском канале составляют потери на фильтрацию. Они достигали первоначально 65-50% общего расхода воды. По мере увеличения времени эксплуатации канала потери воды стали меньше и составили в 1970 г. 20-30%.

Вне оазисов фильтрации вод из Каракумского канала сопровождается подъемом и формированием грунтовых вод на прилегающей к каналу местности. Однако этот процесс пока не привел к широкому развитию солончаков. Например, за время работы первой очереди канала воздействие фильтрационных вод проявилось на площади порядка 4500-5000 км², из них к концу 1974 г. солончаки занимали всего 40 км². При этом часть из них существовала и ранее.

Воздействие фильтрационных вод проявляется преимущественно в пределах полосы 5-25 км по обе стороны от канала. При этом в понижениях рельефа возникают фильтрационные озера или заболоченность. В дельтах Мургаба и Теджена из-за несовершенства систем орошения в пределах оазисов и из-за слабого развития дренажных систем быстрый подъем уровня грунтовых вод привел к вторичному засолению почв.

9.4. Другие проблемы, связанные с ирригацией.

Одна из проблем, связанная с эксплуатацией ирригационных каналов, - просадки. А.А.Мустафаев проанализировал особенности просадочных явлений на различных оросительных системах Закавказья, Северного Кавказа и Средней Азии и пришел к выводу об их сходстве. Большинство каналов, на которых наблюдались и наблюдаются просадки, проходят в областях развития покатых предгорных равнин, сложенных пролювиальными отложениями. Группы просадочных участков в основном состоят из лессовидных суглинков, которым свойственны большая пористость и низкая влажность.

Возникают просадки обычно после первого попуска воды - иногда через несколько дней, а иногда и через несколько часов и продолжаются в течение ряда лет, постепенно затухая. Просадка грунтов проявляется прежде всего в оседании дна канала и прилегающих к нему участков. Просадка дна сопровождается нарушением целостности массива, который распадается на ряд террас, разделенных зияющими трещинами. Последние в большинстве своем располагаются параллельно каналу, окаймляя его с обеих сторон. Поскольку не все участки канала испытывают просадку, то распространение трещин носит очаговый характер. Там, где просевший участок заканчивается, трещины приближаются к каналу, пересекают его и смыкаются с трещинами с другого берега. Террасы проседания, заключенные между трещинами, образуют обычно несколько эллипсов проседания, вложенных друг в друга и вытянутых вдоль оси канала. Длина этих эллипсов бывает различна. На одних объектах она достигает нескольких десятков метров. На других эллипсы проседания, накладываясь друг на друга, образуют протяженные участки свыше 1 км.

Просадка дна обычно достигает 1 м, в редких случаях 2 м. Ширина трещин не превышает нескольких дециметров. Книзу трещины сужаются и на глубине искривляются в сторону канала. Максимальная глубина их 10-15 м. Террасы смещаются друг относительно друга на 0,5 м каждая. Самые значительные просадки имеют место на территориях с глубоким залеганием грунтовых вод. На равнинах просадки дна канала могут существенно не повлиять на его работу. Однако в условиях пересеченного рельефа даже небольшие деформации легко приводят к прорывам бортов канала.

Для борьбы с последствиями просадок дна каналов предложен ряд мер. А.А.Мустафаев считает, что хорошие результаты дает заполнение пульпой трещин, образовавшихся при просадках.

9.5. Выводы. Режим наземных каналов почти полностью задается и регулируется человеком. Поэтому большинство феноменов экзодинамики в зоне канала являются антропогенными процессами-следствиями, чего нельзя сказать о водохранилищах, питаемых речными водами.

Для функционирования наземного канала, как правило, необходимо расходовать энергию. Для сохранения крупного долинного водохранилища этого можно не делать длительный срок. Такова принципиальная разница между наиболее типичными представителями двух рассмотренных категорий водохозяйственных объектов.

 

⇐ Предыдущая14151617181920212223Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: