10.3. Гипотетическая модель эволюции природы озёрных и озёрно-речных водохранилищ при длительной эксплуатации

Экспериментально обоснованная теория развития малых речных водохранилищ позволяет с достаточной достоверностью наметить пути развития других типов водохранилищ. Проектирование и строение водохранилищ озёрного и озёрно-речного типов свидетельствуют о необходимости изучения процесса их эволюции. Она создаются на базе озёр или озёрных групп. При этом, как правило, уровень метрового объема (УМО) принимается на отметке естественного уровня озёр в период межени. Тем самым создаются условия для предотвращения существенных изменений на прилегающей территории и в самих озёрах. На базе озёр только в Беларуси в бассейне Западной Двины еще в 80-х годах планировалось создать 359 водохранилищ различного назначения с полезной емкостью 445 млн м³. Однако экономические трудности отодвинули реализацию этих планов на более далекую перспективу.

Особенности эволюции равнинных водохранилищ озёрного и озёрно-речного типов определяются как характером затопления котловин озёр и их гидрологическим режимом, так и унаследованными факторами: происхождением и геологией котловин, морфометрическими показателями озёр и морфометрией склонов, степенью проточности и др. Первая особенность развития водохранилищ, создаваемых на базе озёр, — это интенсивный процесс переформирования прибрежной зоны в начальный период эксплуатации и медленное изменение ложа в пределах сублиторали и профундали в связи с накоплением отложений на всех этапах развития котловины. Обрушение берегов, вызванное подъемом уровня озера или нескольких озёр на 1,0 – 3,0 м, ведет к занесению ложа песчаными фракциями, смене фона седиментации, формированию глинистых вторичных отложений (Лепельское, р. Улла; Браславское, р. Друйка; Селявское, р. Югна и др.).

Вторая особенность эволюции озёрных водохранилищ — изменение или трансформация водной растительности и изменение биологического типа озера, вызванное колебаниями уровней в другом режиме и с другой амплитудой, а также слабым влиянием растительности в дальнейшем развитии котловины.

Третья ее отличительная черта — расширение глубоководной зоны и сокращение площадей мелководий, что определяет глубоководность озёрных водохранилищ. Это существенно влияет на интенсивность и характер накопления вторичных отложений, увеличивает продолжительность озёрной стадии и сроков эффективной их эксплуатации. Подъем уровня озера усиливает процесс накопления минеральных отложений преимущественно в первые 10 – 20 лет эксплуатации водохранилищ.

Изложенные выше особенности развития отдельных процессов определяют направление характер эволюции озёрных и озёрно-речных водохранилищ. В отличие от простых водохранилищ («Дружба народов», Езерище, Лукомское) при развитии сложных водохранилищ (Браславское, Селявское и др.) происходит их разделение на отдельные водоемы, ядром которых служат унаследованные котловины затопленных озёр

В развитии озёрных водохранилищ следует выделить стадию становления прибрежной зоны, стабилизации склонов котловины, собственно озёрную, и стадию отмирания водохранилищ. Литологический состав пород и морфология, геологическое строение склонов озёрных котловин определяют более частое развитие оползневых явлений даже на третьем десятилетии их эксплуатации. В это время на участке с преобладанием обвальных и осыпных берегов завершается отработка прибрежных отмелей и соответственно возникает стабилизация склонов котловины.

Создание озёрных водохранилищ всегда сопровождается подъемом уровня воды, что вызывает нарушение равновесного состояния лимносистемы, сформировавшегося на протяжении длительного геологического времени. Структурные изменения экосистемы связаны с изменением гидроморфологических показателей: объема, площади, длины, ширины, средней глубины, проточности, удельных гидрологических показателей. В геоморфологическом комплексе происходит нарушение динамически устойчивых профилей, активизация абразионно-аккумулятивных процессов, изменение фона седиментации; в комплексе водной массы — изменение химического состава воды; трансформация гидробиологических сообществ. В зависимости от величины подъема уровня и восприимчивости водоема зависит величина экологических трансформаций. Масштабы трансформации лимносистемы определяются критическими или пороговыми параметрами озера, при которых резко снижаются механизмы, способные вернуть экосистему в устойчивое состояние. Поэтому при проектировании озёрных водохранилищ важным моментом является определение оптимальных параметров воздействия на экосистему и продолжительность стадии становления. При незначительных подъемах уровня воды эффект зарегулирования озера воспринимается экосистемой в виде незначительных или так называемых начальных изменений, соответствующих первой стадии становления, или фазе релаксации. В таких новых условиях лимносисема быстро приходит в равновесное состояние и стадия становления завершается. При значительных подъемах уровня воды, которые превышают пороговые значения, происходит коренная перестройка лимносистемы, смена трофического типа водоема. Такие изменения на начальной фазе носят деволюционный характер и влекут за собой более существенное реагирование экосистемы.

Развитие водоёмов на озёрной стадии определяется их типологическими различиями и разделением сложных озёрных водохранилищ на ряд самостоятельных водоемов. Так, акватория Лепельского водохранилища со временем разделяется на три водоёма: приплотинный, верхний и оз. Белое; Селявское водохранилище — на четыре водоема: приплотинный, верхний, оз. Обида и Худовец. Их последующее развитие, как и простых водохранилищ озёрного типа, существенно не будет отличаться от эволюции естественных озёрных водоёмов. С изменением формы котловины меняются гидрологический и термический режимы водоёмов, условия в жизни в них, а также их биологические типы. Исследование современных отмирающих озёр Литвы, их соответствие максимальным глубинам первичных озёр свидетельствуют о более продолжительном периоде эксплуатации и эффективном использовании озёрных водохранилищ в течение очень длительного времени.

Состояние водохранилища на озёрной стадии является объектом прогноза. Продолжительный период развития водоёма на этой стадии (стадии практической значимости) предопределяет необходимость прогнозирования состояния озёрного водохранилища на новом эволюционном уровне.

Конкретным предметом прогноза является трофический уровень озёрного водохранилища в новых гидроморфологических условиях и осуществляемом искусственном регулировании. Функциональные особенности лимносистемы могут определяться, например показателем эпилимниона, глубиной прозрачности и т. д., от которых зависит уровень развития органической жизни, биопродуктивность новой экосистемы на озёрной стадии.

После возвращения водоема на озеровидную стадию состояния новый водоём восстанавливает свою первоначальную устойчивость и равновесное состояние. Дальнейшее развитие озёрного водохранилища идет по пути эволюции лимносистем.

Эволюция водохранилищ озёрно-речного типа определяется особенностями развития речной части в комплексе с озёрной. По всей вероятности, развитие озёрной части будет происходить по схемам, рассмотренным выше, а речной — по схемам, характерным для водохранилищ речного типа. В связи с перехватом озёрной частью большинства взвешенного материала аллахтонного происхождения продолжительность стадии речной части будет растянута во времени. Развитие обособленных водоемов на озёрной стадии будет происходить асинхронно.