Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Хотя исследования, связанные с со­зданием водохранилищ получили боль­шой размах, большинство из них носит узкоспециальный либо локальный ха­рактер. Поэтому общая комплексная оценка масштабов изменения окружаю­щей среды в результате создания водо­хранилищ, несмотря на большой объем исследований, сопряжена с определен­ными трудностями.

Озерность территории, как уже отме­чалось, увеличилась в целом на 30%. Во многих аридных западных штатах (Аризона, Юта, Калифорния) и семи штатах долины Теннесси увеличение озерности территории достигло 200— 300 и более процентов. Поскольку зна­чительное число крупных и средних водохранилищ США создавалось в гор­ных и плоскогорных районах, влияние их на. окружающую среду оказалось меньшим, чем предполагалось с учетом числа и объема искусственных водое­мов (рис. 177).

Создание водохранилищ существенно повлияло на процессы речного стока. Полный объем водохранилищ составляет около половины объема среднемноголет­него стока. Полезный их объем позволя­ет регулировать ‘/3 часть стока. Это один из самых высоких показателей в мире. Водообмен в зарегулированных речных системах существенно замедлился, осо­бенно в тех из них, где имеются много­ступенчатые каскады водохранилищ (Колумбия — рис. 178, Миссури, Ко­лорадо, Теннесси, Арканзас). Три четверти водохранилищ США объемом более 100 млн. куб. м осуществляют многолетнее и сезонное регулирование стока, причем 2/з из них имеют высокую долю полезного объема, превышающую 90% (табл. XI-3).

177. Аэрофотоснимок водохранилища Гэвинс-Пойнт (США)

178. Система водо­хранилищ в бассейне р. Колумбия (США и Канада) Водохранилища:

1 — Мика, 2 — Либби, 3 — Дункан, 4 — Арроу, 5 — Хаигри-Хорс,

6 — Керр (Флатхед), 7 — Раунд-Бют, 8 — Нотон — Рапидс, 9 — Кабинет-Гордж, 10 -— Пенд-Орей, II — Баун — дари, 12 — Ванета,

13 — Гранд-Кули, 14 — Чиф — Джозеф, 15 — Шелан,

Кчтитш

ф ГЯД90ІЯМ1рОСияиім судоіадим* ими*

В таких водохранилищах осуществля­ется очень глубокая, «почти до дна» сработка водохранилищ и соответ­ственно колебания уровня достигают большой амплитуды.

Значительная часть водохранилищ объемом более 1 куб. км регулирует в створе плотины около половины объема годового стока. Водохранилища Мид, Форт-Пек, Кентукки, Флеминг — Гордж, Тринити, Элефант-Бют, Руз­вельт и др. полностью контролируют сток рек в створе гидроузлов. Все эти крупные водохранилища созданы в ус­ловиях горного и плоскогорного рель­ефа. В плотно же заселенных и хозяй­ственно освоенных равнинных районах США доля водохранилищ сезонного регулирования значительно ниже (менее 10%), а водохранилищ многолетнего регулирования совсем мало (менее

2-3%).

Большое внимание при исследовании водохранилищ уделяется проблеме водо­обмена, поскольку с ним тесно связаны процессы самоочищения и разбавления загрязнений, поступающих во всевоз­растающем объеме в поверхностные во­ды. Естественно, что степень водооб — менности в разных водохранилищах (табл. ХІ-4) неодинакова.

Оценке потерь воды на испарение с поверхности водохранилищ также уде­ляется большое внимание, особенно в за­падных районах США, где слой испа­рения достигает 2000 мм за год. Общий объем потерь воды на испарение со всех водохранилищ оценивается в 25—30 куб. км. Замечено, что после создания крупного водохранилища По — уэлл на р. Колорадо испарение с ак­ватории расположенного ниже водохра­нилища Мид уменьшилось с 2170 до 1910 мм, причиной этому было поступле­ние из водохранилища Поуэлл более холодной воды.

Изменение ледового режима на заре­гулированных реках и в их эстуариях — важный фактор, характерный для се­верных штатов США.

16 — Роки-Рич, 17 — Рок — Айленд, 18 — Уанапум, 19 —

Лоур-Гранит, 29 — Литл-Гуз, 30 — Лоуэр-Монументал, 31 — Айс-Харбор, 32 — Мак- Нэри, 33 — Джон-Дей, 34 — Те-Далс, 35 — Бонвил

Прист-Рапидс, 20 — Овайхи,

21 — Броунли, 22 — Оксбоу,

23 — Хеллс-Каньон,

24 — Хай’Маунтин-Шип,

25 — Асотин, 26 — Дворжак,

27 — Палисад, 28 —

Особенно большое развитие получи­ли исследования, связанные с оценкой и прогнозом интенсивности заиления и занесения водохранилищ. Плотины и водохранилища — очень дорогие и капиталоемкие сооружения, поэтому сокращение срока их нормальной экс­плуатации в результате заиления крайне нежелательно (рис. 179).

В США изучение процессов заиления проводилось в течение 20 лет на 1005 во­дохранилищах. Оно показало, что, чем крупнее водохранилище, тем медленнее оно заносится. В водохранилищах ем­костью более 1 куб. км объем отложений за год составляет не более 0,5% его по­лезного объема, в водохранилищах ем­костью 0,1 — 1 куб. км — сооответст — венно в среднем 1,1%. Объем отклады­вающихся наносов во всех водохрани­лищах оценивается величиной 4,2 куб. км, т. е. 0,8% их суммарного полезно­го объема (Man Made Lakes…, 1973).

Таблица XI-3 Отношение полезного объема водохранилищ к полному объему Отно­ шение Объем вдхр., полез — куб. км ного Регионы чество пол- вдхр. ный полез — к пол­ный ному, % Тихоокеанский Северо-Запад 123 48,9 33,9 69 Северо-Восток 203 19,3 18,9 97 Юго-Запад (штаты Техас, Нью-Мексико, Юта) 139 48,9 45,7 93 США в целом 1 187 500,8 443,4 88,5 Таблица XI-4 Характеристика водообмена водохранилищ США Степень водо- Показатель водообменности в годах и долях обменности года Водохранилища Исключительно меньше 0,10 Рузвельт, Лейк- большая Валата Очень большая 0,10—0,24 Биг-Бенд Большая 0,25—0,49 Форт-Рандол Средняя 0,50—0,99 Ред-Лейк Небольшая 1,0—1,99 Оахе, Поуэлл Малая более 2,0 Форт-Пек, Мид

Водохранилища Северной Америки

Некоторые водохранилища, расположен­ные в аридной пустынной зоне на за­паде страны, заполнялись наносами за 10—15 лет, водохранилище Остин, на­пример, потеряло за это время половину своей емкости. Для его замены было по­строено новое, но и оно полностью за­илилось.

Высокие темпы заиления водохра­нилищ, наблюдавшиеся в период 1930— 1960 гг., оказались в тесной связи с интенсивным развитием водной и ветро­вой эрозии почв на территориях сель­скохозяйственно освоенных водосборов. Размеры эрозии приняли характер на­ционального бедствия. В середине 30-х годов было создано федеральное агент­ство «Служба охраны почв», оно стало координировать действия, направленные на борьбу с этим опасным явлением в масштабе всей страны. К настоящему времени осуществлен большой объем (примерно 60% запланированного) ме­роприятий, во многих районах эрозия почв приостановлена, что уменьшило в последние 25 лет темпы занесения и заиления водохранилищ.

Исследования по изучению перефор­мирования и переработки берегов не по­лучили значительного развития. Это объ­ясняется как меньшими масштабами переформирования берегов горных и плоскогорных водохранилищ, так и тем, что земли, попадающие в зону воздейст­вия береговой переработки, отчуждают­ся заранее с выплатой соответствующей компенсации лицам, подлежащим пере­селению. Широко распространена и практика тщательной планировки бере­говых склонов при создании водохра­нилищ, подбор и посадка специальных видов растений для укрепления склонов.

179. Динамика зане­сения и заиления водохранилища Герн­си на р. Норт — Плейт (США)

Изменения микроклиматических ха­рактеристик в зоне влияния большинст­ва водохранилищ сопоставимы с пока­зателями, установленными для водохра­нилищ СССР, расположенных в анало­гичных природных условиях. В нижних бьефах гидроузлов, созданных в север — рых районах страны, характерно образо­вание полыньи, повышение влажности воздуха и образование зимних туманов. В субтропических районах после обра­зования водохранилищ микроклимат не­сколько изменился, стал более мягким, снизились экстремальные показатели
температуры воздуха и влажности. Круп­ные водохранилища способствовали формированию бризовых циркуляций в зоне до нескольких километров от уреза воды.

Результаты влияния водохранилищ США на уровень и режим грунтовых вод слабо освещены в научной литературе; по-видимому, это тоже в определенной степени косвенное следствие широко распространенной практики отчуждения земель при создании водохранилищ (рис. 180).

В последние десятилетия развернулись исследования по изучению экологичес­ких последствий создания водохрани­лищ. Они касались прежде всего водных и в меньшей степени наземных экоси­стем в зоне воздействия водохранилищ. Не всем компонентам исследователи уде­ляют достаточное внимание. Например, почти отсутствуют сведения о микро­биологических характеристиках круп­нейших водохранилищ США. В не­сколько большем объеме имеются дан­ные по фитопланктону. В комплекс до­минирующих видов водорослей входят в различных сочетаниях в разных водо­хранилищах диатомовые, синезеленые, вольвоксовые и хлорококковые. В связи с поступлением в поверхностные воды большого количества загрязнений, а с ними и биогенных элементов, прежде всего азота и фосфора, в 60% водохра­нилищ отмечается цветение воды, в основном в результате развития сине­зеленых водорослей. Например, в водо­хранилищах Канзаса биомасса синезе­леных водорослей достигает 52 г/куб. м (Водохранилища мира, 1979).

При создании и эксплуатации водо­хранилищ в США возникла проблема из­быточного развития водной раститель­ности, которая обозначается даже спе­циальным термином «водные сорняки». Одно из наиболее неприятных водных сорных растений — колосистая уруть, после 1960 г. сильно распространив­шаяся в водохранилищах системы р. Теннесси. Это создавало значитель­ные помехи в работе водозаборных со­оружений, а также в рекреационном ис­пользовании акватории. Наиболее эф­фективным способом борьбы оказалось «обезвоживание» растений в результате сработки водохранилища. В тех водохра­нилищах, где понижение уровня на нуж­ную величину и в необходимые сроки бы­ло по каким-либо причинам невозможно, применялись гербициды, обработка ими производилась с вертолета.

В южных штатах значительные труд­ности при эксплуатации водохранилищ вызывает водный гиацинт. При постоян­но проводимых механических и хими­ческих мерах борьбы удалось добиться

180. Зоны отчужде­ния земель и других объектов при созда­нии водохранилища Кентукки (США) Зона постоянного затопления Земли. затапливаемые ■ период паводков Земли нерегулярного затопления t ‘ ^ Осушаемые территории Железные дороги Автомобильные дороги

освобождения значительных площадей не только от водного гиацинта, но и от другого сорного растения, так называе­мого аллигаторного сорняка.

Сведения, отражающие особенности формирования и динамики зоопланкто­на и зообентоса в водохранилищах США, также немногочисленны и раз­розненны.

Наибольшее развитие в США получи­ли исследования рыбных ресурсов водо­хранилищ. Уже отмечалось отрицатель­ное влияние плотин на проходные, преж­де всего лососевые, виды рыб. Уста­новлено, что нанесли им существенный

Водохранилища Северной Америки

урон не только плотины, затруднившие миграции лососевых, но также и перелов, браконьерство, загрязнение вод. Лососе­вым и американскому шэду в реках Ко­лумбия и Снейк большой ущерб наносит увеличение в воде концентраций азота при сбросе паводковых вод через гид­роузлы (Оуэн, 1977). Было установлено, что, например, в 1970 г. вследствие азот­ного перенасыщения воды в нижнем течении р. Снейк погибло 90% лосося. Проведение технических мероприятий не оказалось эффективным и было пред­принято скорее для того, чтобы успо­коить общественность. Зато весьма эф­фективной оказалась другая мера, рас­сматриваемая вначале как временная. Был сокращен с 80 до 15 дней период холостого сброса воды через водослив­ную плотину и соответственно умень­шился с 2830 до 850 куб. м/с сбросный расход водослива, в результате чего сни­зилось насыщение воды азотом.

Промысловые запасы рыб в водохра­нилищах зависят от многих факторов: протяженности береговой линии, объема водной массы, глубины, качества воды и др. В Южной Каролине наблюдается довольно четкая зависимость изменения биомассы карпа (которая понижается) и сельдевых (увеличивается) в связи с увеличением возраста водохранилищ. Для многих водохранилищ США уста­новлена зависимость уменьшения уло­вов с увеличением глубины водохра­нилищ.

В большинстве водохранилищ США хищные рыбы как объект промысла и спортивного лова представляют наиболь­ший интерес. Численность хищников в искусственных водоемах велика, они обеспечивают продуктивность 25— 30 кг/га, среди них форель, кумжа, окунь белый, черный и ушастый, щука, американский судак, сомик.

Создание водохранилищ увеличило рыбные ресурсы по сравнению с незаре — гулированной рекой. Например, в систе­ме водохранилищ р. Теннесси популяция рыб увеличилась в 50 раз. С целью преодоления отрицательных последст­вий создания плотин для воспроизвод­ства лососевых рыб сооружаются ры­боходы (в бассейне Колумбии на это затрачено 500 млн. долл.); осуществля­ется искусственное рыборазведение, пе­ревозка молоди рыбы на самолетах, автомашинах и баржах.

В формировании экосистем водохра­нилищ США наблюдаются три харак­терные фазы развития — рост, макси­мум, стабилизация. Последняя стадия при неизменных внешних факторах может продолжаться неопределенно долго.

Что касается воздействия водохрани­лищ на наземные экосистемы, то оно очень многообразно по направленности, интенсивности и длительности. Миллио­ны особей водоплавающих птиц, водных и полуводных зверей нашли для своего развития благоприятные условия, в то же время для других миллионов особей птиц и животных ухудшились условия обитания и они были вынуждены по­кинуть привычные места.

При создании водохранилищ в долине р. Теннесси в целом экологические усло­вия были улучшены. До создания водо­хранилищ треть населения, живущего около болотистых зон вдоль реки, стра­дала от малярии. При подготовке водо­хранилищ осуществлены специальные мероприятия, и с 1948 г. случаев заболе­вания малярией не наблюдалось. Наибо­лее эффективным средством оказалась сработка уровня воды на 0,3 м в восьми водохранилищах, расположенных выше водохранилища Кентукки. При этом личинки комаров в период массового вы — плода остались на берегу и там погибли.

В районах США, где естественные озе­ра и болотистые области отсутствуют, заповедники и заказники часто создают­ся вокруг водохранилищ. Во многих от­ношениях водохранилища, управляемые человеком для организации охраны при­роды, даже благоприятнее естественных озер.

На улучшение экологического обосно­вания создания плотин и водохранилищ оказала заметное влияние экспертиза проектов. На заключительной стадии проект должен быть утвержден Корпу­сом военных инженеров и Агентством по охране окружающей среды. Особое внимание уделяется сохранению качест­ва воды и предотвращению ее загряз­нения.

Другим важным фактором оздоровле­ния экологической обстановки послужи­ла усилившаяся активность обществен­ности, заботящейся о сохранении попу­ляций животных, птиц и рыб, охране растительности и в целом живописных ландшафтов в районах создания водо­хранилищ. Известно много случаев от­каза от сооружения гидроузлов или корректировки проектов с целью усиле­ния защитных мероприятий. Один из примеров такого рода — приостановка в 1977—1979 гг. строительства плотины Феллико на р. Теннесси (несмотря на то, что было уже истрачено 130 млн. долл.) для того, чтобы изыскать средст­ва сохранить популяцию небольшой (7,5 см) реликтовой рыбки.

Примером крайне неудачного решения экологических проблем можно считать водохранилище объемом 3 куб. км на р. Тринити в штате Калифорния. Его плотина перекрыла путь к половине не­рестилищ. Существенно уменьшился вы­нос питательных веществ в приустьевую зону. Водохранилищем были затоплены территории плодородных земель и лесов. Резкие колебания уровня отрицательно сказались на флоре и фауне прибрежных районов.

Качество воды в водохранилищах — одна из центральных проблем. Замече­но, что воздействие внутриводоемных процессов в водохранилищах на изме­нение качества воды неизмеримо мень­шее, чем воздействие загрязнений, поступающих с водосборной площади воды.

Для ряда американских водохрани­лищ, например Мид, Форт-Рандол, от­мечается, что минерализация воды на 20—30 мг/л уменьшилась. В других во­доемах улучшились по направлению к плотине такие показатели качества воды, как прозрачность, цветность, бактери­альная загрязненность.

Большое развитие в США получили исследования кислородного режима. Снижение содержания кислорода наблю­дается в большинстве глубоких водо­хранилищ США. Этот процесс, связан­ный со стратификацией, расценивается как форма загрязнения водохранилищ, снижающая их самоочистительную спо­собность по сравнению с рекой.

В большинстве глубоких водохрани­лищ США развивается термическая стратификация, и в гиполимнионе таких водоемов отмечается накопление серово-

181. Затопление автомобильных и железных дорог при создании водохрани­лища Кайзингерблаф (США)

Водохранилища Северной Америки

Проектируемые автодороги

Суїшствующие главные автодороги

Железные дороги

Лраряи {Міомі сі*** • су6гроп*ч#£«огв попса)

Гидроэлектростанция и ее мощность в МВт

дорода, метана, аммиака, а также соеди­нений железа и магния. Для повы­шения самоочищающей способности на небольших водохранилищах (до 10 млн. куб. м) применяют искусственную аэра­цию, в результате которой удается под­держивать концентрации кислорода на уровне не ниже 3—4 мг/л.

Поскольку водохранилища — своеоб­разные гигантские отстойники, в них происходит накопление загрязнений. В качестве примера можно привести во­дохранилище Толькин во Флориде. В речных условиях месячное потребле­ние фосфатов гидробионтами составля­ло 62 т, со стоком выносилось 106 т. После зарегулирования реки в условиях водохранилища потребление фосфатов составило 78 т при стоке в нижний бьеф всего 24 т в месяц.

Наибольший уровень загрязненности поверхностных вод, в том числе и водо­хранилищ, наблюдается в восточных, наиболее промышленно развитых штатах страны, занимающих примерно треть всей территории. По имеющимся дан­ным (Environmental effects…, 1979), ис­точниками их загрязнения служат ком­мунально-бытовые стоки и сточные во­ды животноводческих ферм, промышлен­ных предприятий, содержащие биоген­ные элементы, органические токси­ческие соединения и тяжелые металлы. В последние десятилетия все большее значение приобретают поверхностный сток с сельскохозяйственных полей и термальное загрязнение водоемов в ре­зультате сброса подогретых вод.

Все это, вместе взятое, ведет к евтро — фированию водных объектов. В 1972— 1977 гг. в США было проведено первое в стране обследование евтрофирования озер и водохранилищ. Из 800 обследо­ванных водоемов 544 (68%) находились в стадии евтрофирования, а 32 (4%) — в стадии гиперевтрофирования (Envi­ronmental effects…, 1979). Если выборку этих данных считать представительной, то можно заключить, что не менее поло­вины американских водохранилищ на­ходится в стадии евтрофирования.

В заключение отметим, что создание водохранилищ в США в ряде случаев оказало большое положительное воздей­
ствие на инфраструктуру прилегающих районов. Например, каскад гидроузлов и водохранилищ в долине Теннесси создал условия на всем протяжении речной системы, способствующие рас­средоточению промышленных предприя­тий, увеличению занятости населения, созданию более эффективной комплекс­ной транспортной системы (автомобиль­ный, железнодорожный, водный транс­порт), освоению 2 млн. га земельных угодий. В других случаях положительные сдвиги в инфраструктуре оказались не столь масштабными, как ожидалось при проектных проработках (рис. 181).

Комментарии запрещены.