Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

ТЕРРИТОРИЙ

Водохранилища оказывают влияние практически на все компоненты лито­сферы, гидросферы, атмосферы и био­сферы, образующие природную среду прилегающих территорий, т. е. на гео — динамические условия и рельеф, режим подземных вод, климат, почвы, расти­тельность, животный мир и ландшафт в целом (рис. 37, 38, 39, 40, 41).

Влияние водохранилищ, даже самых крупных, на климат распространяется на сравнительно небольшую территорию. Так, площадь зоны климатического влия­ния Камского водохранилища примерно равна площади его зеркала (Матарзин и др., 1981). Микроклимат отдельных районов определяется увеличением сум­марной радиации и радиационного баланса, большей теплоемкостью водо­хранилищ по сравнению с сушей.

Влияние водохранилищ на климат в различных природных поясах и зонах неодинаково. В зоне недостаточного ув­лажнения это влияние менее значитель­но, чем в зоне избыточного увлажнения, где оно ощущается сильнее и распро­страняется на большие территории с менее резкими переходами. В СССР в на­правлении с юга на север ширина полосы активного влияния водохранилищ на климат увеличивается, а абсолютные и относительные показатели изменений уменьшаются (Вендров, 1979). Масшта­бы изменений климата зависят также от рельефа (чем выше берега, тем быстрее затухают эти изменения), от параметров водохранилища, особенно объема водной массы.

Весной водохранилища оказывают охлаждающее влияние на прибрежные

37. Рыбинское водохранилище суще­ственно влияет на прилегающие тер­ритории

39. Изменение суточной температу­ры воздуха в июне на Рыбинском водо­хранилище 1 — в центре водо­хранилища; 2 — ст. Брей — тово, на берегу

38. Соотношение декадных скоростей ветра на суше (1) и над водной поверх­ностью (2) в июне — августе на Куйбы­шевском водохра­нилище

40. Формирование подпора грунтовых вод при переменном уровне водохра­нилища

1 — поверхность земли;

2 — кровля водоупора;

3 — меженный уровень грунтовых вод до подпора;

4 — средние (расчетные) уровни водохранилища в разные месяцы; 5 — уро­вень грунтовых вод в мае;

6 — то же в сентябре;

7 — то же в марте.

А — уровень в первый год существования водохрани­лищ; Б — то же во второй год; В — то же в третий год

территории, а во второй половине тепло­го периода (вплоть до ледостава) — отепляющее. Под воздействием водохра­нилищ, как правило, уменьшается кон — тинентальность климата: ход температур становится более плавным, суточная ам­плитуда температур воздуха уменьшает­ся, влажность увеличивается, весенние заморозки прекращаются, осенние на­ступают позже и т. д. За счет большего (чем с суши) испарения с увеличившей­ся водной поверхности возрастает отно­сительная и абсолютная влажность воз­духа, что особенно заметно сказывается в засушливых зонах.

Создание обширных водных поверх-

41. Ход температур воздуха и воды за май -— октябрь у Добрячки (Кам­ское водохранилище ) 1 — температура воз­духа; 2 — температура воды

Водохранилища природ но-хозяйст вен­ный компонент географической среды

ностей приводит к значительному увели­чению скорости и повторяемости ветра. В районах всех крупных водохранилищ отмечаются ветры типа бризов; так, на Братском водохранилище бризы в сто­рону суши проникают на расстояние 2—3 км, захватывая по высоте зоны в 100—250 м. На водохранилище Насер в АРЕ бризы ощущаются лишь в 1—2 км от уреза воды.

В теплый период на акватории водо­хранилищ осадков выпадает меньше, чем на суше; несколько увеличивается (до 7—10%) количество осадков в бере­говой зоне (Боровкова и др., 1962).

Сильное влияние на микроклимат оказывают водохранилища, используе­мые для охлаждения производственных вод, однако ввиду их малых размеров влияние это ограничено по территории и высоте слоя.

Значительно и многообразно влияние водохранилищ на уровень и режим под­земных вод. Река до создания водохра­нилища — это как бы водоприемник грунтовых потоков. С заполнением водо­хранилища грунтовые, трещинно-грунто­вые, частично трещинно-пластовые и трещинно-карстовые воды подпираются, и уровень их поднимается до таких отме­ток, при которых они вновь стекают в во­дохранилище. До этого момента они не­прерывно накапливаются и пополняются за счет просачивания из водохранилища. При этом уклон потока грунтовых вод и скорость их движения, как правило, уменьшаются, что также способствует повышению их уровня. В результате дренирующая роль водотока в целом уменьшается; так, приток грунтовых вод с территории, прилегающей к Новоси­бирскому водохранилищу, снизился в 3—4 раза по сравнению с прежними условиями (Вострякова, 1971). В некото­рых случаях направление грунтового потока изменяется в сторону другого водотока, уровень воды в котором нахо­дится ниже, чем в водохранилище.

Уровень грунтовых вод и скорость формирования подпора на разных водо­хранилищах и разных участках одного и того же водохранилища не одинаковы. Они зависят от величины подпора воды в реке, механического состава и фильтра­ционных свойств грунтов, расстояния от водохранилища и от режима его уровней. Уровень грунтовых вод повышается сравнительно медленно и достигает наи­большей высоты в приплотинной части и наименьшей — в верховой части водо­хранилища. Быстрее всего уровень грун­товых вод повышается в сильно тре­щиноватых скальных и закарстованных породах, галечниках, гравии и крупно­зернистых песках и медленнее всего — в суглинках и глинах.

Подпор грунтовых вод распространя­ется в зависимости от местных гидро­геологических условий и происходит в зоне шириной от нескольких десятков метров до многих километров от берега водохранилища. На небольших равнин­ных водохранилищах, каких много в СССР и зарубежной Европе, подпор уровня грунтовых вод незначителен.

Уровень грунтовых вод вблизи водо­хранилищ испытывает колебания в те­чение года, снижаясь при сработке водо­хранилища и повышаясь при его запол­нении; чем ближе к урезу, тем больше амплитуда этих колебаний (Печеркин, 1966, 1969).

На некоторых водохранилищах на­блюдается значительная фильтрация во­ды через дно, и тогда не удается напол­нить их до проектной отметки, как это произошло на Храмском водохранилище в СССР, некоторых водохранилищах в карстовых районах Югославии и на водо­хранилище Глаттальп в Швейцарии.

Подъем грунтовых вод к поверхности земли вызывает подтопление фундамен-

43. Формирование отмели у абразион­ного берега на одном из водо­хранилищ США

42. Сопоставление уровней воды в водохранилище Мид с количеством землетрясений в этом районе

за период 1939—1951 гг. I — среднемесячные уровни воды; 2 — число зарегистри­рованных землетря­сений (средние значения по

трехмесячным интервалам); 3 — число ощутимых землетрясений (средние значения по трехмесячным интервалам)

тов зданий, подземных коммуникаций, сельскохозяйственных и лесных площа­дей, а при выходе на поверхность — их заболачивание, а иногда и засоление. Но наряду с отрицательными последствия­ми подъема уровня грунтовых вод в ря­де районов, где уровень вод в естествен­ном состоянии находится на большой глубине, происходит увеличение запасов используемых грунтовых вод, улучшение условий произрастания древесных, ку­старниковых и травянистых растений при умеренном и слабом подтоплении и т. д.

Создание крупных водохранилищ в определенной степени повлияло на со­временные тектонические процессы, в частности на возникновение небольших землетрясений, что в отдельных случаях может приводить к деформации ложа водохранилищ, усилению переформиро­вания берегов и их подтоплению.

В период наполнения и эксплуатации водохранилищ могут возникнуть земле­трясения, которые проявляются в ло­кальной сейсмичности ряда районов. По мнению специально созданной комиссии ЮНЕСКО, от наведенных землетрясе­ний (т. е. обусловленных деятельностью человека) не гарантировано ни одно из гидротехнических сооружений. Заре­гистрированы десятки землетрясений, вызванных созданием водохранилищ, в том числе Нурекского, Мид, Кариба, Мангла, Койна, Куробэ, Кремаста, Ма­рафон, Билеча, Гранвил, Монтаньяр, Каньялес. На ряде водохранилищ уста­новлена зависимость между частотой землетрясений и объемом воды. Коли­чество толчков, вызываемых заполнени­ем водохранилищ, может быть очень ве­лико и определяться сотнями и тысячами (рис. 42).

С созданием водохранилища начина­ется формирование рельефа его берегов. О масштабах этих процессов можно су­дить по тому, что только у нескольких крупных водохранилищ СССР протя­женность абразионных берегов превы­шает 15 тыс. км, а ежегодный объем грунта, перерабатываемого при их пе­реформировании, составляет 230—

270 млн. куб. м (Вендров, 1979).

Берега водохранилища формируются с момента его заполнения под непосред­ственным, преимущественно гидроди­намическим, воздействием водоема и трансформированных геоморфологиче­ских процессов (Широков, 1974, 1985; Водохранилища мира, 1979).

Берегами водохранилищ становятся поверхности или уступы пойменных и надпойменных террас, коренные склоны долин, а иногда искусственные сооруже­ния (дамбы и т. п.) При создании во­дохранилищ нарушается динамическое равновесие и начинается переформиро­вание берегов — размыв, обрушение, оползание или же аккумуляция отложе­ний (рис. 43).

Ведущий гидродинамический фак­тор — ветровое волнение, в этом случае размеры переработки берегов определя­ются суммой энергии волнения различ­ной интенсивности. В связи с этим не­большое, но постоянное волнение не ме­нее существенно, чем более редкое, но сильное штормовое волнение. Водохра­нилища, расположенные на севере Евразии и Северной Америки, свободны ото льда 100—150 дней в году, в средних широтах — 200—300 дней, а южнее 40° с. ш. обычно не замерзают. Неодина­кова длительность безледоставного пе­риода и на водохранилищах, находящих­ся в разных высотных поясах, что также

44. Небольшое водо­хранилище средне­русской полосы — Клязьминское — в системе канала им. Москвы; из-за

малых колебаний уровня и небольшой высоты волны его берега слабо размы­ваются и удобны для отдыха

Водохранилища — природ но-хозяйствен — ный компонент географической среды

45. Разрез по западной части обусловленного зем­летрясением оползня в водохранилище Вайонт, вызвавшего сильную волну, нарушение плотины и катастрофическое наводнение в нижнем бьефе (Италия):

1 — первоначальная поверхность склона;

2 — поверхность склона после оползня; 3 — поверх­ность скольжения

отражается на масштабах переформиро­вания берегов. На небольших по пло­щади горных водохранилищах скорость ветра и величина волнения намного мень­ше, чем на равнинных. В горах главную роль играют другие виды переформиро­вания берегов — осыпи, оползни и т. п. (рис. 44, 45, 46).

Высота и морфология берегов также влияют на интенсивность их переформи­рования: выпуклые склоны размываются быстрее, чем вогнутые, и скорость раз­мыва возрастает с увеличением их кру­тизны. Пологие берега с уклонами не более 2—4° обычно не размываются. С увеличением высоты берега скорость его размыва уменьшается из-за более быстрого образования отмели.

Очень важный фактор — перемеще­ние наносов вдоль берега. Скорость и размеры переработки берега резко воз­растают на тех участках, где продукты размыва уносятся вдольбереговым тече­нием. Волнение и течения при постепен­ном снижении уровня воды поочередно размывают низкие участки берега, кото­рые при более высоком уровне были бе­реговой отмелью; в силу этого форми­рование отмели задерживается. Таким образом, чем больше амплитуда колеба­ния уровня в период интенсивной вол­новой деятельности, тем сильнее идет размыв берега.

Масштабы и интенсивность формиро­вания берегов определяются также ха­рактером слагающих их пород. Напри­мер, водохранилища, расположенные в районах распространения лёссовых и лёссовидных пород (лёссовое плато Ки­тая, степная и пустынная зоны СССР и др.), отличаются наибольшей интенсив­ностью абразии берегов. На горных во­дохранилищах наблюдается наименьший

размыв берегов, что связано с проч­ностью слагающих их скальных пород.

На процессы формирования берегов влияют также степень зарастания (де­ревьями, кустарником, травой), агрес­сивность воды (ее химический состав, температура) в отношении растворимых и мерзлых пород, наличие увлажненных грунтовыми водами плоскостей скольже­ния грунтов, способствующих образова­нию оползней, и ряд других факторов.

В целом по мере увеличения «возра­ста» водохранилищ переформирование их берегов уменьшается, образуется ус­тойчивый профиль берега. Однако из­менения водохозяйственных функций и режима водохранилища, тектонические движения, циклические изменения гид­рометеорологических условий и т. п. мо­гут оживить процесс переформирования берегов.

В результате размыва полуостровов, островов (рис. 47), занесения и отчлене­ния заливов и бухт с малым речным при­током и склоновым стоком (рис. 48) из­вилистость береговой линии водохрани­лищ со временем уменьшается, она ста­новится более короткой и плавной.

Создание водохранилищ нередко ве­дет к существенному изменению почвен­ного и растительного покрова прилегаю­щей береговой зоны.

47. Схема разруше­ния острова на Камском водо­хранилище 1 — площади острова, размытые в 1959 г.; 2 — то же в 1960 г.; 3 — то же в 1961 г.

46. Абразионно — осыпной берег водо­хранилища Эль-Асад (Табка) на р. Ев­фрат (Сирия); большая сработка уровня способствует интенсивному обру­шению берега

Принято выделять следующие основ­ные зоны влияния водохранилища на почвенно-растительный покров: постоян­ного, периодического (временного) и эпизодического затопления; заболачи­вания; сильного, умеренного и слабого подтопления; активного и эпизодическо­го климатического влияния (рис. 49).

Размеры территории, на которой про­исходят изменения почвенного и расти­тельного покрова, могут быть, особенно у равнинных водохранилищ, достаточно велики и соизмеримы с площадью зерка­ла водохранилищ. Ширина отдельных зон влияния колеблется от нескольких метров до нескольких километров.

В зоне периодического затопления формируются болотные и торфяно-глее — вые почвы с высокой степенью заторфо- ванности и большим содержанием закис — ных форм железа.

В зоне подтопления грунтовые воды подходят близко к поверхности, здесь степень увлажнения почв определяется не только глубиной залегания грунтовых вод, но и величиной их капиллярного подъема, которая в зависимости от ме­ханического состава грунтов может ко­лебаться от 0,5—1,0 до 6,0 м.

В зоне умеренного подтопления (уро­вень грунтовых вод на глубине от 1 до 2 м) доминирует процесс так называемо­го олуговения подзолистых почв, когда в них повышается содержание гумуса, азота, фосфора, кальция и соединений железа, в верхнем горизонте почв появ­ляются охристые пятна и прожилки, и под действием грунтовых вод, имеющих нейтральную реакцию, уменьшается кис­лотность в нижнем слое. В черноземо­видных почвах может происходить рас­соление. В зоне слабого подтопления (уровень грунтовых вод на глубине 2—4 м) увеличивается подвижность гу­мусовых веществ и железа, происходит оглеение почвы (образуются фосфаты закисного железа), на ее поверхности появляются разрозненные пятна и про­слойки зеленоватого цвета.

Наблюдения показывают, что влияние на почвы водохранилищ многолетнего регулирования с большой амплитудой колебаний уровня менее постоянно, так как в годы с низкими уровнями призна­ки заболачивания и оглеения на многих участках исчезают или ослабевают; так же влияет большая сработка в безледо — ставный период водохранилищ сезонно­го регулирования.

Постоянное затопление территории

48. Мелководный залив Горьковского водохра­нилища без следов существенного влияния на прибрежную растительность

49. Почвенный профиль на берегу Иваньковского водохранилища

1 — зона периодического затопления; 2 — зона заболачивания (торфянисто-глеевые и торфянисто-подзолисто — глеевые почвы); 3 — зона олуговения (дерново-луговые почвы); 4 — зона оглеения почв в глубоких горизонтах (дерново-сильноподзо­листые среднеоглеенные почвы); 5 — неизме­ненные дерново-сильно­подзолистые почвы;

6 — зеркало грунтовых вод

Водохранилища — природно-хозяйствен­ный компонент географической среды

приводит к полной гибели существовав­шей ранее наземной растительности, за исключением отдельных видов в зонах мелководного затопления.

В зоне мелководного постоянного за­топления и на части территории зоны временного затопления формируется по­лоса гидрофильных и гигрофильных ас­социаций. На их развитие большое влия­ние оказывает уровенный режим водо­хранилища, защищенность от волнения, характер и состав прежней растительно­сти, а также рельеф и грунты дна, хи­мизм воды, наличие в водохранилище растительноядных рыб и т. п. На водо­хранилищах с большой высотой волн за­росли водной растительности на откры­тых участках побережья практически отсутствуют. Не развивается расти­тельность также при большой сработке, особенно в вегетационный период и при чередовании лет с высокими и низкими уровнями наполнения. В субтропиках, тропиках, и особенно в приэкваториаль­ных районах земного шара, буйно раз­растаются водные сорняки: водный гиа­цинт, водный папоротник, нильский са­лат и др.

В зонах подтопления древесно-кустар­никовая и травянистая растительность по-разному реагируют на изменение ув­лажненности. Деревья и кустарники, как правило, более чутко, чем травы, реаги­руют на подъем грунтовых вод и боль­шей частью гибнут при сильном подтоп­лении.

В зонах умеренного и слабого подтоп­ления водное и минеральное питание, как правило, улучшается и прирост дре­весины увеличивается иногда на 50— 70% (Дьяконов, 1975).

Травянистая растительность изменя­ется в значительно более узкой полосе, чем древесно-кустарниковая. При силь­ном подтоплении из травостоя выпадают многие ценные виды трав, например бо­бовые и многие злаковые, однако дру­гие злаки и в этих условиях развиваются хорошо (полевица белая, мятлик, тимо­феевка, лядвенец и др.). Доминируют гигрофиты, в том числе осоки, щучка и ДР-

При умеренном и слабом подтоплении улучшается не только водный, но и пита­тельный режим, в результате чего уве­личивается общая масса таких трав, как костер безостый, овсяница красная, лю­церна, полевица белая, мятлик, клевер, тимофеевка, лядвенец рогатый и др. Од­нако, существенных изменений в усло­виях произрастания и в видовом соста­ве растительности не наблюдается; более заметны фенологические сдвиги.

Создание водохранилищ служит при­чиной существенных изменений не толь­ко флоры, но и фауны прилегающих тер­риторий: затопляются территории с раз­ными условиями существования и обес­печенностью кормом. Эти изменения неодинаковы в разных географических зонах. Создание водохранилищ особо ощутимо для животного мира потому, что приводит к затоплению территорий (пойм и долин) с особенно многообраз-

50, 51. Ландшафт долины Гёшенеральп (Швейцария) до и после создания водохранилища Гёшенен

52. Система водо­хранилищ в бассейне р. Теннесси

Ивнтунни

‘аут Xолстон

Дойл-Холлоу

,6 ерлен*

‘ У ото га

Наберленв

;Норрис

Сентир-Хилл

Дуглас

Форт-Ло*до*_

Фонтана

шога.

Пикуин-Лэндинг‘

Чаттануга

8му-Рид»

Хмтсммі

Ноттли

Уилсон

‘антврсвилл

пригодными для обитания обширные прилегающие территории (наличие водо­поев, появление дополнительных расти­тельных кормов по берегам и т. п.). Мно­гие водохранилища стали местами отды­ха перелетных птиц, другие — еще и ме­стами постоянного обитания ценных птиц и водных животных. Появление водной поверхности на месте лесов и лугов, пашен и болот, пес­чаных и каменистых пустошей карди­нальным образом изменяет ландшафт речных долин (рис. 50, 51). Особенно велики изменения ландшаф­та при создании каскадов, или систем, водохранилищ на главной реке и ее при­токах. Непрерывные каскады водохра­нилищ имеются на реках Волга, Кама, Днепр, Нижний Выг, Ангара, Нарын, Верхний Рейн, Тахо, Теннесси (рис. 52), Маникуаган, Утард, Ла-Гранд, Ко-

ными условиями и богатыми кормовыми ресурсами. Во время первоначального заполнения водохранилищ заметно снижается чис­ленность многих животных из-за массо­вой гибели молодняка, а зачастую и взрослых особей. В нелесных, особенно пустынных, районах вытесненные из пойменных лесов животные концентри­руются в сохранившихся островках ле­сов и кустарников; из-за недостатка кор­ма и мест для обитания их численность постепенно уменьшается. Водохранили­ща нарушают и пути миграций живот­ных. Вместе с тем создание водохранилищ оказывает и благоприятное влияние на животный мир: в засушливых и сухих регионах практически с полным отсутст­вием постоянных пресноводных во­доемов появление водохранилищ делает

лумбия, Парана, Сан-Франсиску и др. Примерами каскадов с отдельными сво­бодными участками реки могут служить каскады на реках Сырдарья, Дунай, Влтава, Дуэро, Евфрат, Оранжевая, Снейк, Миссури, Колорадо, Грихальва и др. Протяженность каскадов водохра­нилищ на Волге, Колумбии, Ангаре, Ко­лорадо, Теннесси составляет 1,5— 3 тыс. км., на других, меньших реках — более 500 км. Изменяется и гидрографи­ческий облик озер (рис. 53).

Комментарии запрещены.