10903

проектные данные содержат неточные значения морфопараметров Камского водохранилища, тогда становится возможным объяснить несоответствие проектных и уточненных кривых площадей и объемов». «Более разумным подходом будет сравнение данных 2007 – 2008 гг. с результатами последующих исследований…», которые «возможно ожидать не ранее

2030-х годов…» [59].

К этому осторожно заметим, что вывод [59] предположительный, его обоснование натыкается на организационные трудности, не преодолимые в настоящее время, и уповает на безошибочность оценок морфометрических параметров водохранилищ современными методами на базе ЦМР, относительно чего обольщаться не стоит (см. разделы 17.1, 17.2).

Куйбышевское, Саратовское, Волгоградское водохранилища. В не-

давнее время введены в действие [59] новые Правила использования водных ресурсов этих водохранилищ, составленные в 2012 г.. С привлечением помещенных в них данных (табл. 17.19) появилась информация о более внушительных, чем определенные нами на 2011 г. 5,285 км3 [539], потерях объема водохранилищ Волжско-Камского каскада: «с привлечением обновленных данных по Саратовскому и Нижнекамскому водохранилищам потери полного объема каскада достигают 8,892 км3» [59]. Новыми данными на 2012 г. можно было бы дополнить табл. 17.7, 17.8, 17.10, если бы не сомнения в достоверности некоторых из них, в частности – по Саратовскому водохранилищу.

Саратовское водохранилище создано в 1967 – 1968 гг. Его НПУ = 28,0

м БС, УМО = 27,0 м БС. Полный объем 12870 км3, полезный 1750 млн м3. Площадь зеркала 1831 км2. Протяженность береговой линии 865 км, из них с интенсивной переработкой – 65 км [water – rf.ru]. На 2006 г. потеря полного объема вследствие заиления составляла 0,192 км3, т.е. 1,49 % [238] (см. табл. 17.7). Это по прошествии 39 лет эксплуатации. А через 5 последующих лет (к 2012 г.) уменьшение объема составило уже 2,87 км3, т.е. 22,3 % (см. табл. 17.19). Причина скачка необъяснима.

Новосибирское (равнинное) и Красноярское (предгорное) водохра-

нилища [668]. «Придерживаясь общего подхода» в 2008 – 2010 гг. проводились натурные исследования на Новосибирском водохранилище, в 2013 г. – на Красноярском, построены ЦМР, описано изменение берегов в масштабе 1:400000, методом Е.Г. Качугина [286; 287] спрогнозирована берегопереработка. На Новосибирском водохранилище (табл. 17.20) отмечены незначительный прирост площади на отметках близких к НПУ,

100

обусловленный переработкой берегов, и значительное сокращение площади (до 30%) ниже УМО. Это говорит о том, что основное накопление осадочного материала происходило ниже уровня сработки и привело к существенному уменьшению объемов водохранилища. На Красноярском водохранилище (табл. 17.21) изменение площадей на всех уровнях не превышает 5 – 10 %, что к существенному сокращению объемных характеристик не привело. Осадконакопление идет относительно равномерно по всей площади дна. Прирост площади зеркала при НПУ и УМО объясняется процессом переработки берегов. А сокращение площади зеркала для соседних отметок уровня обусловлено образованием островов и отмелей (рис. 17.29).

Таблица 17.19

Новые данные об изменении полного / полезного объемов и площадей зеркала Куйбышевского, Саратовского, Волгоградского водохранилищ

Источник: Правила использования водных ресурсов Куйбышевского, Саратовского, Волгоградского водохранилищ (проект). – Москва: НП «Вода и люди XXI век», 2012. – 74 с.

101

Таблица 17.20

Изменение морфометрических параметров Новосибирского водохранилища [667]

Примечание. Проектные значения получены из [459]; современные значения «высчитаны по состоянию местности» на 2008 г. [667].

Таблица 17.21

Изменение морфометрических параметров Красноярского водохранилища [667]

Примечание. Проектные значения получены из [495]; современные значения «высчитаны по состоянию местности» на 2013 г. [667]

На 2010 г. общая протяженность берегов Новосибирского водохранилища указана 725,5 км, из них разрушаемых берегов 314,1 км, относительно стабильных и аккумулятивных – 71,4 км. Общая протяженность берегов Красноярского водохранилища в 2013 г. составляла 2444,6 км, из них разрушаемых – 1364,3 км, относительно стабильных и аккумулятивных, а также формируемых эоловыми процессами – 1041,6 км. Процессы переработки берегов демонстрируют затухание. На Красноярском водохранилище этому способствует уровенный режим, при котором за последние 15 лет ни разу не достигался НПУ, а уровень стабильно держался на 2 м ниже [459; 495; 668].

102

Рис. 17.29. Процентное изменение площади зеркала Новосибирского (а) и Красноярского (б) водохранилищ за время их эксплуатации [668]

Данные по Новосибирскому водохранилищу на 2010 г. об объеме и длине береговой линии из процитированного источника [668] только на самую малость отличаются, а о площади водного зеркала полностью совпадают с данными Верхне-Обского БВУ на 2009 г. [265; 667], учтенными в табл. 17.7, 17.9, 17.10.

Возможно есть и другие публикации по теме, о которых мы не знаем. Тему определенно надо развивать. Оставим ученым, придерживающимся дедуктивных представлений середины XX в., полемику по поводу индуктивно намеченных общих закономерностей изменения объема, длины береговой линии и площади зеркала в процессе длительной эксплуатации равнинных российских водохранилищ. Как известно, лучшим способом проверки теоретических предпосылок является их верификация на возможно большем числе модельных объектов. Если рано или поздно кажущаяся неопределенность ситуации кого-то начнет раздражать и ему захочется создать теорию, которая уже не будет подвергаться сомнению, для этого просто надо будет проанализировать поведение береговых линий и площадей водного зеркала нескольких десятков больших российских водохранилищ за многолетний период эксплуатации, видя не только то, что хочется увидеть, но именно то, что нам показывает действительность. А для синтеза общих закономерностей он сможет воспользоваться методом ННГАСУ [189].

103

ГЛАВА 18. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОХРАНИЛИЩ С ПОДЗЕМНЫМИ ВОДАМИ

18.1. Подпор подземных вод и подтопление берегов водохранилищ

В земной коре происходит естественный процесс движения подземных вод. После наполнения водохранилищ в долинах рек изменяются условия питания и разгрузки подземных вод, гидравлическая взаимосвязь водоносных горизонтов, может возникать подпор подземных (грунтовых) вод и подтопление прилегающих территорий. Названные понятия следует различать. Подпор – это подъем уровня грунтовых вод, обусловленный подъемом уровня воды в реке в результате создания водохранилища (рис. 18.1). Подтопление – изменение природных условий в результате подъема уровня грунтовых вод. Подпор вызывает подтопление лишь на тех участках побережья, где этому способствуют рельеф и механический состав почвогрунтов. Подтопление возникает, если при подъеме грунтовые воды и капиллярная кайма достигают корнеобитаемого слоя и создают в нем дополнительное увлажнение. Ориентировочные значения высоты капиллярного подъема воды даны в табл. 18.1.

Часть побережья водохранилища, в пределах которой происходит изменение природных условии в результате подъема уровня грунтовых вод,

104

+

Рис. 18.1. Схема подпора грунтовых вод при создании водохранилища:

1 – уровень воды в реке; 2 – естественная поверхность грунтовых вод до создания водохранилища; 3 – уровень воды в водохранилище; 4 – поверхность грунтовых вод после подпора водохранилищем; 5 – водопроницаемая порода; 6 – водоупор

а

б

Рис. 18.2. Зона сильного подтопления побережья Рыбинского

водохранилища в Волжском плесе: а – угнетение древостоя через 5 лет после подпора уровня грунтовых вод [262]; б – развитие болотной растительности, 2012 г.

105

Рис. 18.3. Умеренно подтопленный левый берег Карповского водохранилища на Волго-Донском судоходном канале. Граница зоны подтопления просматривается по цвету растительности. 2009 г.

Рис. 18.4. Снижение уровня грунтовых вод в связи с переработкой берега

водохранилища: 1 – уровень грунтовых вод в первые годы затопления; 2 – то же, после переработки берега [286]

Рис. 18.5. Подтопленная территория у с. Михайловского за защитной дамбой с дренажным каналом на левом берегу Чебоксарского водохранилища. 2002 г. [420]

106

принято называть зоной подтопления, подразделяя ее на подзоны: сильного подтопления с залеганием грунтовых вод на глубине менее 0,6 м от поверхности; умеренного подтопления с залеганием уровня грунтовых вод в пределах от 0,6 до 2 м от поверхности; слабого подтопления с залеганием грунтовых вод на глубине до 3 м во влажных и до 5 м в засушливых районах. По распространению процесса подтопления различают берега: с очень широкой зоной подтопления (более 600 м); с широкой зоной подтопления (300 – 600 м); с узкой зоной подтопления (менее 300 м).

Впервом приближении можно считать, что продолжительность периода формирования подтопления соответствует времени формирования подпорного уровня грунтовых вод или несколько превышает его: это до 8 – 15 лет в однородных песках и до 15 – 20 лет в суглинках. После окончательного формирования уровня грунтовых вод на побережье может выделиться приводохранилищная зона, где режим грунтовых вод не приобретет установившийся характер, а будет зависеть от колебаний уровня водохранилища. Такое характерно для больших водохранилищ со значительной амплитудой внутригодовых колебаний уровня воды.

При подтоплении нарушается природное равновесие: изменяются условия дренирования грунтовых вод, водный режим и свойства почв, меняется травянистая и древесная растительность, животное население, микроклимат и микрорельеф. Сильное подтопление угнетает древостой, ведет к заболачиванию земли, к смене луговой растительности на болотную (рис. 18.2). Умеренное подтопление (рис. 18.3) дает увеличение прироста растительной массы (табл. 18.2). По прошествии времени приходит новое динамическое равновесие, когда направленное развитие природы, связанное с повышением уровня грунтовых вод, перестает ощущаться [388].

Врезультате переработки берегов водохранилища уровень грунтовых вод может понизиться (рис.18.4) и подтопление уменьшится или прекратится.

Низменные территории не уберегает от подтопления даже их инженерная защита (рис. 18.5).

Повышения уровня грунтовых вод не происходит, если склон долины сложен водоупорными породами до отметок выше НПУ водохранилища, а также когда береговой массив гидравлически связан с другим водоемом, уровень воды в котором равен или ниже НПУ водохранилища. Последняя ситуация имеет место, например, в районе Волго-Усинского водораздела,

107

где наблюдается постоянная фильтрация воды из Куйбышевского в Саратовское водохранилище [7].

Т а б л и ц а 18.2

Растительные индикаторы подтопления на берегах водохранилищ

[388]

18.2. Размеры подпора и подтопления

По данным аэрофотогеодезических изысканий 1985 г. на территории

СССР было подтоплено водохранилищами 1 159 тыс. га земель, в том числе пашни 138 тыс. га, сенокосов и пастбищ 325 тыс. га, лесов и кустарников 476 тыс. га, других угодий 220 тыс. га. По энергетическим водохранилищам общая площадь подтопления была оценена в 1 млн га [512].

Бассейн р. Волги являет собой единую гидродинамическую систему взаимосвязанных водоносных горизонтов напорных и грунтовых подземных вод и поверхностных вод. Грунтовые воды верхнего гидрогеологического этажа связаны с современным рельефом и гидрографической сетью территории. До создания водохранилищ грунтовые воды получали питание за счет инфильтрации атмосферных осадков на всей площади своего рас-

108

пространения, в приречных зонах имелись условия для разгрузки напорных подземных вод, а в периоды половодий и паводков – для обратной фильтрации речных вод в берега. Зеркало грунтовых вод снижалось в сторону р. Волги и ее крупных притоков. Создание водохранилищ вызвало изменения условий питания и разгрузки подземных вод, обусловило уменьшение дренирующего влияния речных долин, привело к подпору грунтовых вод.

Например, в районе Горьковского и Чебоксарского водохранилищ сложилась следующая ситуация. От Горьковского водохранилища подпор грунтовых вод сформировался в четвертичных аллювиальных отложениях 1-й и 2-й надпойменных террас р. Волги, в отложениях палеодолины, флювиогляциальных отложениях водораздельных склонов. Конечная стадия развития подпора была достигнута в 1965 г. через 8 лет после заполнения водохранилища. Ширина зоны подпора в берегах озерной части водохранилища составляет 10 – 12 км. Площадь зоны подпора равна 1 600 км2. Годовая амплитуда колебаний уровней грунтовых вод не превышает 0,55 м. Формирование подпора грунтовых вод Чебоксарским водохранилищем произошло

валлювиальных отложениях волжской долины и долин притоков. Наибольшей ширины (до 25 – 50 км) зона подпора достигла у плотины гидроузла и

впобережье залива, образовавшегося в устье р. Ветлуги. Площадь зоны подпора грунтовых вод составляет 6 200 км2 [306].

Наполнение водохранилищ способствовало увеличению эксплуатационных ресурсов грунтовых вод в пределах зон подпора (табл. 18.3), создавая благоприятные условия для хозяйственно-питьевого водоснабжения населенных пунктов на побережье. Так, расположенные на берегах р. Волги города Городец, Чкаловск, Юрьевец, поселки Сокольское, Катунки и др. испытывали нужду в питьевой воде хорошего качества. С созданием Горьковского водохранилища возникла возможность их водоснабжения за счет устройства инфильтрационных водозаборов (рис. 18.6).

Т а б л и ц а 18.3

Расчетные эксплуатационные ресурсы грунтовых вод на территориях, прилегающих к Горьковскому и Чебоксарскому водохранилищам

[306]