Негативные последствия строительства водохранилищ на равнинных реках

По масштабам воздействия на природу со­оружение водохранилищ относится к наиболее крупным проявлениям техногенеза, оказывающим глобальное влияние на биосферу нашей планеты.

Гидротехнические сооружения привели к деградации речных экосистем, особенно рек европейской части, Урала, юга России, где сосредоточена только 1/4 часть стока рек, а водозабор составляет 3/4 от суммарного общего водозабора.

Выделяют следующие районы воздействия водохранилищ на окружающую среду:

1) прилегающая территория в верхнем бьефе;

2) долина реки ниже плотины;

3) участки водохозяйственного влияния (орошае­мые массивы).

Негативное воздействие водохранилищ (при строительстве и эксплуатации) на окружающую среду

Водохранилища приводят к затруднению стока грунтовых вод, снижению природной дренированности и подтоп­лению территорий, что нарушает в них структуру и состав биогеоценозов, вызывает эвтрофирование и ухудшает их санитарное состояние.

Затопление и подтопление значительных пло­щадей плодородных и застроенных земель и связан­ные с ним заболачивание и засоление поверхностных и подземных вод и пород зоны аэрации и почв ведут к их деградации и изъятию из сельскохозяй­ственного использования. Потери на 1987 г. (СССР) состав­ляли приблизительно 100 тыс. га продуктивной зем­ли в год, а всего на 1986 г. в результате строительства ГЭС и гидромелиорации утрачено 100 млн га земли — по площади территория Франции.

Экология в 30 задании ЕГЭ по географии | География с Магелланом

При строительстве Братской ГЭС и водохранилища не успели вырубить лес (тайга), в результате под воду ушло 40 млн м 3 древесины, она медленно гниет, загрязняет воду, суда не могут подойти к некоторым участкам берега – днища задевают за верхушки затопленных деревьев. Снижается проточность воды, что уменьшает самоочищающуюся способность и биопродуктивность водоема. Теряется земля, происходят моральные, исторические, этнические, культурные, экономические потери.

По характеру изменения почвенного и раститель­ного покровов выделяют несколько последовательно сменяющихся зон: постоянного, периодического и эпизодического затопления; заболачивания; сильно­го, умеренного и слабого подтопления; активного и эпизодического климатического влияния. Ширина отдельных зон колеблется от нескольких метров до нескольких километров.

В результате сезонного и многолетнего регулирования происхо­дит снижение водного стока в половодье и его уве­личение в межень. За счет перемешивания речных вод в водохранилищах и усреднения их химического состава нивелируются существенные различия в содержании главных ионов. По мере становления водохранилищ начинают проявляться тенденции к накоплению биогенных соединений. В водохранилищах аккумулируется до 90-97% твердого стока рек. За счет этого сток взвесей в реках с каскадом водохранилищ уменьшается в 4-8 раз.

Так как гидробиологический режим водохранилища существенно отличается от режима рек, то биомасса в водохранилище образуется интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны. На ряде водохранилищ в первые годы их эксплуатации появлялись плавающие торфяные острова площадью от нескольких квадратных метров до сотен гектар.

Озера, водохранилища, болота. Видеоурок по географии 8 класс

Затопление территории приводит к деградации почв и гибели наземной растительности. На мелко­водьях формируются ассоциации высшей водной и прибрежно-водной растительности. В зоне перио­дического затопления и заболачивания образуются болотные и торфяно-болотные почвы, на которых преобладают гигрофиты (наземно-водные растения, погруженные в воду только своими нижними частями и растущие по берегам водоемов, на мелководьях и на болотах, например, тростник обыкновенный). В зоне подтопления грун­товые воды находятся на небольших глубинах (1 — 3 м). За счет этого происходит увлажнение и олугование почв, увеличивается биомасса растительных сообществ.

Создание водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование стока преобразует естественный гидрологический режим реки в пределах подпора.

В результате заполнения водохранилищ проис­ходит подпор грунтовых вод, повышение их уров­ня, приводящие к снижению дренирующей роли водотоков. Так, после строительства Новосибирского водохранилища приток в него грунтовых вод умень­шился в 63 раза по сравнению с естественными речными условиями. В некоторых случаях изменя­ются направления течения подземных вод в сторо­ну другого водотока с более низким уровнем. Под­пор грунтовых вод, в зависимости от местных гидрогеологических условий, наблюдается в зоне шириной от нескольких десятков метров до мно­гих километров. Подъем их уровня приводит к подтоплению фундаментов зданий, подземных коммуникаций, сельскохозяйственных и других уго­дий, расположенных в прибрежной зоне водохра­нилищ.

Нарушение гидрологического режима рек, вы­званное гидротехническим строительством, ведет к засолению и эвтрофикации водохранилищ (напри­мер, Куйбышевское водохранилище, построенное в 1957 г.). Уменьшение скорости течения вызывает выпадение наносов и заиление водохранилища. Создание водохранилищ и крупных ГЭС оказало негативное влияние на режим многих речных систем, в частности, сооружение Волжско-Камского и Днепровского каскадов превратило великие самоочи­щающиеся реки в непрерывные цепи гниющих руко­творных водоемов. Последствиями этого являются безвоз­вратные потери больших объемов пресной воды, гибель рыбы и ухудшение общего санитарно-гиги­енического состояния прилегающих территорий.

В целом водохранилище для реки представляет собой комплексный геохимический барьер (меха­нический, сорбционный, щелочной, биогеохимичес­кий), на котором осаждаются терригенные взвеси, карбонат кальция, органическое вещество и содер­жащиеся в них сорбированные ионы химических элементов.

Образование органического вещества и антропогенное эвтрофирование. В водо­хранилищах устанавливается своеобразный гидро­биологический режим, отличный от речного. В большинстве случаев изменяется видовой состав фитопланктона — значительно увеличивается био­масса и продукция органического вещества. Ведущее значение приобретают сине-зеле­ные водоросли, по сравнению с диатомовыми в обычных естественных условиях, составляющие 80-90% массы водорослей.

Зарегулирование речного стока способствует уси­ленному эвтрофированию водоемов. Под эвтрофированием понимается увеличение продукции орга­нического вещества, вследствие возрастающего поступления в водоем биогенных элементов, сти­мулирующих рост гидробионтов. В эвтрофных во­доемах среднесуточная чистая продукция состав­ляет 0,6-8 гС/м 2 , в мезотрофных — 0,25 — 1 гС/м 2 , в одиготрофных — 0,05 — 0,3 гС/м 2 .

Повышение за­паса питательных веществ в водных объектах про­исходит под влиянием природных и антропоген­ных факторов. Основными природными факторами являются: речной и поверхностный сток, фотосинтез и фиксация азота биологическими системами, аллохтонное органическое вещество. Однако есте­ственное эвтрофирование — слабый и длительный процесс, он резко интенсифицируется в услови­ях техногенеза.

Избыточное накопление биогенных образований в водохранилищах связано с их поступлением из затопленных почв, с промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными стоками, из донных отложений, разлагающихся остатков фи­топланктона и высшей водной растительности.

Заметная окраска воды наблюдается при кон­центрации сине-зеленых водорослей 1г/м 3 , но не­редко их биомасса достигает значений 1500-2000, а в местах скоса до 5000-7000 г/м 3 . Увеличение массы фитопланктона до 30-40 г/м 3 не нарушает функциони­рования экосистемы. При концентра­ции сине-зеленых водорослей до 50-100 г/м 3 про­цессы деструкции проходят более активно по сравнению с продукцией, а рост биомассы до 200- 300 г/м 3 ведет к нарушению фотосинтеза, массово­му отмиранию и разрушению водорослей, погло­щению кислорода и выделению продуктов распада. В результате происходит вторичное биологическое загрязнение, ухудшается качество воды и санитар­ное состояние водоема.

Активизация экзогенных геологических про­цессов — эрозии, оползней, суффозии, карста и др.

Берега водохранилищ представляют собой неус­тойчивую форму рельефа, наблюдаются развитие экзогенных геологических процессов — эрозии, суффозии (процесс вы­мывания мелких частиц из горных пород без раз­рушения их структуры фильтрующейся водой, часто сопровождающийся оседанием вышележащих по­род, образованием воронок, провалами и т.п.), оползней и др.

Берега легко размываются вол­нами, в результате чего под воду уходят сельско­хозяйственные, лесные, рекреационные и другие угодья. Усилению абразии (размывающее дейст­вие прибоя волн) способствуют штормо­вые ветры. Интенсивная переработка берегов водо­хранилищ и их обрушение ведут к загрязнению воды в водохранилищах и ухудшению ее качества вследствие минерализации. Загрязнение воды в во­дохранилищах также вызвано их использованием различными ведомствами для сбора сельхоз- и промстоков.

Для предотвра­щения разрушения необходимы берегоукрепительные мероприятия, выполненные на основе инженерного расчета с учетом гидрологических и геолого-морфо­логических данных побережья.

Нарушение гидрологического режима озер и рек при его регулировании водохранилищами, вызванное усилением неблагоприятных русловых процессов, в итоге ведущих к деградации русла.

Безвозвратные потери воды, связанные со значительным увеличением поверхности испарения, с фильтрацией в дно и берега водохранилищ и каналов и заилением водохранилищ.

Экономический ущерб, наносимый при строительстве плотин рыбному хозяйству и транспорту. Особое значение имеет уменьшение половодий, в результате чего ухудшаются условия нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах. Плотина ГЭС является непреодолимым препятствием, для рыб, идущих на нерест.

Измене­ния гидрометеорологических условий. В прибрежной зоне под влиянием водохранили­ща происходит изменение климата. Для крупных водохранилищ отмечаются изменения микроклимата в узкой прибрежной полосе (ширина 3-10 км). Ширина этой зоны возрастает в районах с избыточным увлажне­нием и снижается в засушливых областях. Весной на побережье оказы­вается охлаждающее влияние, осенью и в начале зимы — отепляющее.

Климатические преобразования выража­ются в сглаживании резких колебаний темпера­тур (смягчается температурный режим (суточный, годовой)), увеличении влажности воздуха, скорости и повторяемости ветров. При прохождении ветрового потока с суши на водоем происходит изменение ветрового режима. На участках с различным береговым ре­льефом разворот розы ветров возможен до 45 0 . Создание водохранилища значительно влияет на скорость ветра в сторону ее увеличения в среднем за год на 15-20%, а в отдельные осенние месяцы — до 30%. На водохранилищах высота ветровых волн больше, чем на реках (до 3 м и более).

В нижнем бьефе изменяется температурный и ледовый режим, образуется не замерзающая всю зиму полынья (иногда длиной в десятки км). В результате изменения гидрологического режима реки, зарегулированной водохранилища­ми, при большом влагонасыщении и низких тем­пературах воздуха в конце осени и зимой возмож­но развитие туманов, испарения.

Заиление и размыв берегов водохра­нилищ.

После создания водохранилища активно разви­ваются процессы переформирования рельефа бере­говой зоны: размыв, обрушение, оползание на одних участках и аккумуляция материала на дру­гих. Главными факторами этих процессов являют­ся: гидродинамический режим (ветровое волнение, вдольбереговые течения), периодические изменения уровня воды, устойчивость береговых пород. По мере увеличения продолжительности существова­ния водохранилища и выработки устойчивого про­филя интенсивность переформирования береговой линии уменьшается, сокращается ее длина и изрезанность.

Строительство плотины снижает скорость потока, что приводит к осаждению переносимых рекой наносов. В результате основная часть твер­дого стока рек аккумулируется в водохранилищах. Количественную характеристику процессов транс­портировки и аккумуляции вещества дает уравне­ние материального баланса

где МР — взвешенные и влекомые наносы основно­го потока; МП — то же боковых притоков; МЭ — материал эолового переноса; МБ, МД — материал размыва берегов и дна; МПЛ, МБН, МВР — вещество, поступившее с планктоном, бентосом и высшей вод­ной растительностью; МА — антропогенные стоки; МС — сток через гидроузлы; МО — аккумуляция в водохранилище.

К главным источникам вещества в водохрани­лищах относятся твердый сток с водосборной пло­щади донная и береговая абразия. Например, поступление вещества от стока наносов: Рыбинское водохранилище — 791 тыс.т/год (от общей величины — 18%), Кременчугское водохранилище — 948 тыс.т/год (10%); от размыва берегов и дна: Рыбинское водохранилище — 3625 тыс.т/год (80 %), Кременчугское водохранилище — 7870 тыс.т/год (87%). Поступление за счет других факторов не превыша­ет 1-10% от суммарной величины.

Специфической особенностью равнинных водо­хранилищ является размыв берегов и дна, часто сложенных рыхлыми осадочными породами (Куйбышевское водохранилище имеет общую протяженность берегов 2500 км, размываемых — 1400 км (56%)). При­чем этот процесс захватывает значительную часть береговой линии и наиболее распространен в водо­хранилищах степной зоны (Цимлянское водохранилище имеет общую протяженность берегов 660 км, размываемых — 462 км (70%)).

Количество поступающего при этом абразионного мате­риала значительно превышает твердый сток рек, а для внутрикаскадных водоемов этот источник ми­нерального вещества является основным. Большая часть поступившего материала (70-99%) аккумулируется в водохранилище, а меньшая (преимущественно тонкодисперсные ми­неральные и органические взвеси) выносится через гидроузлы.

Интенсивность заиления водохранилищ зависит прежде всего от скорости течения. Чем меньше проточность, тем большая аккумулирующая спо­собность. Мощность илов за год увеличивается в среднем на 0,3-3,0 см. Для сравнения, значение этого показателя в прудах составляет десятки сантиметров в год, в крупных озерах доли сантиметров в год, в морях и океанах сантиметры в 1000 лет. При сохраняю­щихся темпах накопления осадков для заполнения чаши водохранилища потребуется несколько сот лет.

Переработка берегов водохранилищ. После постройки плотины в верхнем бьефе созда­ется водохранилище. Это коренным образом меня­ет условия, ранее существовавшие для берегов и при­брежных склонов. Берега покрываются водой в зависимости от величины ее подъема.

Урез воды перемещается на более высокий уровень, что создает совершенно новые усло­вия равновесия пород на склоне как выше, так и ниже уровня зеркала водохранилища. Под влия­нием иных факторов, чем те, которые принимали участие в формировании берегов и склонов неподпруженной реки, по берегам водохранилища уста­навливаются новые формы склонов.

При создании водохранилища размыв берегов течением (эрозия) сменяется размывающим дейст­вием прибоя волн (абразией), поэтому процессы переработки берегов водохранилищ аналогичны аб­разии по берегам морей и озер. Под воздействием абразии, вызываемой ветровыми и судовыми вол­нами, а также другими факторами, береговой склон водохранилища разрушается и вырабатывается новый профиль равновесия.

В результате перера­ботки надводная часть берегового склона отступает и приобретает новые очертания, а в подводной части склона, в пределах зоны сработки уровня водохрани­лища и глубины абрадирующего действия волны, формируется абразионно-аккумулятивная отмель с большей или меньшей крутизной поверхности. Чем прочнее породы, слагающие склон, тем более круп­ный материал представляют собой продукты их разрушения и более крутой будет форма бечевника, образовавшегося из этого материала. Верхняя часть бечевника, самая крутая, вырабатывается за время весеннего паводка, а самая отлогая — в межень.

Среди водохранилищ выделяются равнинные и горные. Равнинные водохранилища характеризу­ются широкой акваторией, на которой поднимают­ся волны до 2-3 м, сильно абрадирующие берега; небольшой глубиной, порядка первых десятков мет­ров, и малой величиной сработки уровня — до нескольких метров.

Горные водохранилища устраиваются в доли­нах горных рек и каньонах. Акватория их значи­тельно меньше равнинных, но глубина измеряется десятками, а иногда несколькими сотнями метров. Для них, наряду с абразией, характерно сильное выветривание горных пород, способствующее раз­витию осыпей, обвалов и оползней по высоким береговым склонам в зоне сработки уровня водо­хранилищ, измеряемой несколькими десятками метров. Особое внимание следует уделять возможности возникновения оползней при создании гор­ных водохранилищ, находящихся в узких доли­нах, таких как Токтогульское на р. Нарын, Рогунское на р. Вахш и др.

Известно немало примеров обрушения оползней в водохранилища, имеющих катастрофические последствия. Так, 9 сентября 1963 г. на севере Италии оползень быстро сошел в водохранилище, созданное плотиной Вайонт, запол­нил значительную его часть, достигнув противопо­ложного берега, и вызвал перелив воды через плотину высотой в 265,5 м. При этом ниже плоти­ны образовался катастрофический паводок, в ре­зультате которого погибло более 1800 человек и был нанесен огромный материальный ущерб.

Формы и скорость переработки берегов в различ­ных горных породах различны. Наиболее интенсив­но она протекает в первые 2-3 года эксплуатации водохранилища; далее, как правило, постепенно уга­сает по мере развития отмели и выравнивания бе­реговой линии. Скорость при всех равных прочих условиях возрастает с увеличением степени размываемости пород, слагающих береговую полосу. При средней высоте откоса 2-4 м скорость разрушения береговой полосы в течение одного года бывает: для лессовых пород — до 8 м и более; для различных песков — до 2 м; для глинистых пород — до 1 м.

В первые годы эксплуатации скорость отступа­ния бровки берега, особенно в легкоразмываемых породах, составляет десятки метров, общая же ши­рина зоны переработки может достигнуть несколь­ких сотен метров. Наиболее интенсивно переработ­ка идет на берегах, наветренных по отношению к господствующим ветрам, если в этом направлении зеркало водохранилища имеет большую ширину.

Форма ее зависит от рельефа — изрезанности бе­реговой полосы, а также формы и угла наклона береговых склонов. Пологие берега (с углами на­клона 1-4) подмываются слабо. В таких местах образуется широкая полоса болот. При крутизне склонов 5-10 создается пологий бечевник и на этом размыв заканчивается. Наибольший размыв наблюдается вдоль крутых склонов (10-90°).

При изучении условий устройства водохранили­ща следует наметить места, где ожидается значительная переработка берегов, которая будет затра­гивать важные в хозяйственном отношении участки: населенные пункты, промышленные объекты, до­роги, ценные угодья, месторождения полезных ис­копаемых, и принять меры для их защиты (таблица 10).

Таблица 10 — Меры защиты берегов водохранилищ

Мероприятие	Виды укреплений
Укрепление береговых склонов	1 Каменная мостовая 2 Камень в плетеных ивовых корзинах 3 Габионы (камень в проволочных сетках) 4 Бетонные плиты 5 Асфальтовые покрытия 6 Фашинно-хворостяные покрытия 7 Лесомелиорация (посадка корнеотпрысковых растений) 8 Свайные стенки 9 Шпунтовые заборы 10 Мелиорация грунтов (цементация, силикатизация, обжиг и пр.)
Гашение энергии волнения	1 Защитные дамбы и волноломы 2 Посадка подводной растительности у берегов 3 Буны или шпоры 4 Намыв отмелей 5 Уполаживание подводного склона

При создании водохранилища изменяется ре­жим грунтовых вод, в результате чего могут воз­никнуть склоновые процессы различного характе­ра, включая гравитационные смещения пород — обвалы, осыпи и оползни. Способствует развитию оползней и подмыв склонов, с которым нужно вести борьбу.

Она сводится к следующему:

1) пассивная защита (мероприятия, не изме­няющие режима водоема или водотока): сооруже­ние стенок набережных, волноотбойных стен, опоя­сок; покрытие склонов железобетонными плитами и отмостками; создание искусствен­ных пляжей и др.;

2) активная защита (мероприятия, воздействую­щие на режим водоема или водотока): сооружение поперечных бун и продольных волноломов на бе­регах водоемов, струенаправляющих дамб, попере­чных полузапруд, шпор на крупных реках, отвод водотоков, спрямление русел и т.п.

Фильтрационный поток, двигающийся из верх­него бьефа (водохранилища) и огибающий плечи плотины, вызывает суффозионные процессы по бе­регам водохранилища и в бортах нижнего бьефа. Они нарушают устойчивость берегов и склонов и тем самым под действием гидродинамического давления способствуют возникновению оползней, которые при­нято называть суффозионными. На крутых склонах суффозия развивается в зоне выветривания. Вынос мелкого материала обычно приводит к опусканию без разрывов почвенного и дернового слоя. Мероприятия по предотвращению развития этих про­цессов в глинах сводится к защите их от выветри­вания — покрытие песком, перемятой глиной, битумизация и др.

Сейсмические явления, вызванные со­оружением водохранилищ. В последнее вре­мя изучается вопрос о возникновении землетрясе­ний в связи с созданием крупных и глубоких водохранилищ. Установлено, что в горной мест­ности большие водохранилища перед высотными плотинами повышают сейсмичность района. В сейс­моактивных областях создание искусственных во­дохранилищ вызывает землетрясения.

Один из первых случаев возникновения сейсми­ческих явлений при заполнении водохранилища был отмечен в 1932 г. во время строительства в Алжире гравитационной плотины Фодда высотой 100 м на реке Уэд-Фодда. В основании плотины залегают нижнеюрские плотные и прочные сильнотрещиноватые известняки. Сооружение на­ходится в зоне антиклинального поднятия, осложненного рядом сбросов со значительной амплиту­дой смещений. В период заполнения водохранилища (конец 1932 г. — май 1993 г.) наблюдались многочисленные сейсмические толчки, исходившие из гипоцентра, который находился на глубине 300 м, достигавшие 7 баллов по 12-балльной шкале. После окончания заполнения водохранилища сейсмические толчки прекратились.

Впоследствии землетрясения такого происхож­дения были зафиксированы в Австралии, Греции, Индии, Италии, Пакистане, России, США, Фран­ции, Швейцарии, Японии и других странах. За период с 1933 по 1978 гг. в мире отмечено 72 случая повышения сейсмической активности в районе водохранилищ.

В 1970 г. ЮНЕСКО создало рабочую группу экспертов для изучения всей информации об ис­кусственно вызванных сейсмических явлениях. Советский эксперт Н.И. Николаев пришел к выводу (1972 г.), что искусственные земле-трясения образуются в областях, где наблюдаются сейсмическая активность и интенсивное проявление тектоничес­ких напряжений. Под влиянием современных тек­тонических движений в условиях сложного геоло­гического строения массивах пород возникает неравномерное напряженное состояние и развива­ются деформации, охватывающие участки с высо­ким давлением пластовых и трещинных вод.

Механизм возникновения искусственных земле­трясений пока недостаточно ясен, но можно пред­положить, что вследствие проникновения воды из водохранилища в массив пород увеличиваются поротрещинное давление и напряженное состояние пород по разломам и зонам ослабления, что и вызывает землетрясение. При этом нагруз­ка от водохранилища способствует движению по­род, а физическое взаимодействие молекул воды со скальными породами снижает их прочность.

Основными мероприятиями по уменьшению воз­бужденной водохранилищем сейсмичности являет­ся контроль и регулирование скорости наполнения водохранилища. С целью предотвращения обруше­ния и оползания большой массы грунта в водохра­нилище можно использовать для его укрепления цементацию, замораживание, химические воздей­ствия и взрывы.

Негативное воздействие, связанное со строительством и эксплуатацией плотин

1. Деформации русловых процессов и их последствия.

Гидротехнические сооружения су­щественно влияют на режим рек. Отличительной особенностью водохранилища является то, что в пределах подпора течение воды в реке, кроме хвостовой части (верховьев) водохранилища, практи­чески перестает действовать как эрозионный фак­тор. В хвостовой части, особенно при больших по величине сработках зеркала (опусканиях уровня) водохранилища, течение наблюдается, но значи­тельно слабее, чем до подпруживания реки. Поэто­му эрозия перестает играть существенную роль. Зато малая проточность водохранилищ ведет к тому, что начинает сильно проявляться отложение рекой твердого стока.

Начинаясь в хвостовой части водо­хранилища, этот процесс распространяется вниз по течению к плотине. Водохранилище постепенно заносится осадками, происходит заиление водохра­нилища. У водохранилищ на равнинных реках твердый сток в значительной части состоит из трудно осаждающихся глинистых частиц, поэтому заиление идет медленно. Горные реки несут боль­шое количество твердого стока и имеют значитель­ный уклон, благодаря чему водохранилища на них обычно бывают в длину и по емкости небольшими, поэтому быстро заполняются обломочным матери­алом и заиляются, иногда нацело. В этом случае плотина из водоудерживающей превращается в водоподъемную.

2. Изменение режима уровней, стока наносов, расходов воды.

В ниж­них бьефах развивается деформация общего раз­мыва дна, сопровождающаяся снижением уровней воды. Общий размыв происходит из-за недостатка в потоке руслообразующих фракций наносов, кото­рые задерживаются в верхнем бьефе. Например, на равнинной р. Дон в нижнем бьефе Цимлянского гидроузла понижение уровней за первые 8 лет составило 1,3 м.

В руслах из крупнозернистых отложений в про­цессе размыва образуется отмостка. Отмосткой русла называется укрупнение фракционного состава рус­ловых отложений в ходе русловых процессов. Со­противляемость отмостки размыву тем больше, чем она крупнее, т. е. чем больше толща перемытого потоком грунта. Вблизи гидроузла поток в первую очередь размыва­ет дно, поэтому влияние отмостки проявляется на этом участке раньше, чем на других. Образование отмостки уменьшает ин­тенсивность размыва дна у гидроузла, и очаг наиболее значительных глубинных деформаций сме­щается вниз по течению.

На тех участках, где благодаря формированию отмостки глубинная эрозия уменьшается, усилива­ется размыв прибрежной части русла и берегов, состоящих из более мелких отложений, чем пере­мытая стержневая часть русла. Таким образом, с укрупнением отмостки на смену глубинных дефор­маций приходят плановые (смыв берегов). Размыв берегов — это вид деформации русла, приносящий наибольший ущерб народному хозяйству.

Снижение уровня воды при общем размыве — это как бы снижение базиса эрозии для рек-прото­ков. Поэтому мероприятия по регулированию, со­кращению или недопущению общего размыва надо проводить как на основной реке, так и на ее при­токах.

3. Занесение русел в нижних бьефах начинается обычно не от бытового положения дна, а от дефор­мированного в процессе общего размыва, т. е. при уклонах потока, меньших бытового. Занесение — это процесс аккумуляции руслообразующих фрак­ций наносов вследствие перегрузки потока наноса­ми.

Последствиями занесения при подъеме русла и уровней воды являются подтопление прилегающей территории; утрата руслом дренирующей способ­ности; сильное блуждание потока на участке зане­сения (как на конусе выноса) с угрозой смыва преж­них берегов и построек на них; подпор уровней в сбросных каналах и коллекторах, примыкающих к реке; сокращение пропускной способности гидро­узла и т. Д.

В некоторых случаях требуются специальные санитарные допуски.

4. Коренное преобразование реч­ной системы ниже гидроузлов. Изменяются при­родные условия в реке, дельте, пойме, трансфор­мируется характер хозяйственного использования этих объектов. В реке, ниже водохранилища, из­меняются гидрологический, гидрохимический, гид­робиологический режимы, сток взвесей и характер эрозионных процессов, естественный баланс веще­ства на этих участках водосбора.

При этом высокие содержания металлов во взвеси Северского Донца обусловили загрязнение взвешенных веществ и осадков на нижнем Дону, в которых концентрация цинка, свинца, меди, никеля, марганца и хрома возросла в 1,5-3 раза. Наибольшие изменения в речной долине ниже водохранилищ связаны с меньшим, чем прежде, затоплением поймы, интенсивным хозяйственным освоением пойменных земель. После создания Цимлянского водохранилища половодье на ниж­нем Дону наблюдалось 1 раз в 3 года, а средняя продолжительность затопления поймы сократилась в 1,5 раза.

В таких условиях поймы рек степной зоны испытывают прогрессивное засоление и остепенение. В результате хозяйственной деятельности в поймах значительно расширились территории, занятые оросительными системами, рыбоводными прудами. Так, в пойме нижнего Дона за последнее десятилетие площадь природных ландшафтов со­кратилась на 13%, а рыбоводных прудов и рисо­вых севооборотов возросла соответственно в 4 и 11 раз.

5. Давление плотины на основание и его влияние на грунтовые условия. При эксплуатации гидроэнергетических сооружений наблю­даются различные инженерно-геологические про­цессы. К их числу относятся: уплотнения пород в основании плотины или шлюза; давление пород на стенки и основание шлюза в условиях перемен­ного режима давлений при его наполнении и опорожнении.

К мероприятиям по укреплению основания пло­тин относятся: выемка слабых пород, противофильтрационные экраны, дренажи, химическое закреп­ление и др.

Возрастание напоров усиливает фильтрацию воды через породы, что, в свою очередь, вызывает увеличение гидродинамического давления фильт­рующего потока и возникновение суффозии.

Раз­личают два вида суффозии — механическую и хи­мическую. Механическая суффозия происходит за счет выноса тонких фракций из несвязной рыхлой породы через ее крупные поры фильтрующейся водой, а химическая — за счет выноса в виде рас­твора растворимой части породы.

Механическая суффозия может быть внутрен­ней, когда частицы грунта перемещаются внутри грунтового массива, и внешней, когда они выно­сятся фильтрационным потоком из грунтового массива.

При возрастании гидродинамического давления фильтрационного потока порода может потерять связность и суффозия сменяется плывунными яв­лениями.

При значительном растворении породы хими­ческая суффозия переходит в карст, а при массо­вом выносе частиц механическая суффозия может привести к образованию так называемого «глинис­того» и «лессового» карста.

Механической суффозии сопутствует кольматация, которая заключается в отложении из фильт­рующейся воды тонкозернистых фракций в порах или пустотах несвязной рыхлой породы. Это при­водит к снижению фильтрационной проницаемос­ти породы.

Сооружение плотины изменяет естест­венный режим поверхностных и подземных вод, что ведет к возникновению антропогенного карста и активизации природного. Это связано с усилени­ем циркуляции воды в породах.

Понятие карст означает совокупность процессов химического растворения горных пород, ведущих к разрушению их структуры, а также формы ре­льефа, образовавшейся в ходе этих процессов в растворимых породах и над ними. Понятие «карстообразование» равнозначно процессу растворения и свидетельству о разрушении водорастворимых скальных пород, которое ведет к образованию в горных породах пустот различной формы (каналы, поноры, пещеры, каверны и др.), часто сопровож­дающемуся провалами и оседаниями кровли и об­разованием воронок, озер и других впадин на зем­ной поверхности. Вода действует как растворитель, приток которой в растворимые породы обеспечивают поверхностные и подземные воды.

Карстообразованию подвержены все растворимые в воде породы: осадочные (известняк, мергель, известковые песчаники, содержащие известь конгло­мераты и брекчии, мел, доломит, ангидрит, гипс, хлоридные соли); метаморфические (мрамор, известково-слюдистый сланец). Так как растворимость пород сильно уменьшается от хлоридных к сульфат­ным, а от сульфатных — к карбонатным отложени­ям, каменную соль, гипс и ангидрит относят к лег­корастворимым, а известняк, мел и доломит — к труднорастворимым породам. Скорости растворения известняка, гипса и каменной соли соотносятся друг с другом как 1:100:10000.

Если чистая вода может растворить лишь не­большую часть известняка, то в присутствии сво­бодного СО2 через промежуточное растворение би­карбоната кальция растворимость значительно вы­ше.

Карбонатная система в существенной мере оп­ределяет агрессивность подземных вод к металлам и бетону, а также развитие и жизнедеятельность микроорганизмов, создающих агрессивные свойст­ва геологической среды. В тесной связи с состоя­нием карбонатной системы находятся макро- и микрокомпонентный состав подземных вод и миг­рация микроэлементов (железо, цинк, медь, свинец и др.), ха­рактеризующих техногенное загрязнение подземных вод.

Внешние условия, способствующие развитию карста. Известняки, доломиты, гипсы и другие породы этой группы в большинстве случаев водо­проницаемы только по трещинам. Поэтому трещинноватость пород, в частности тектоническая, спо­собствует возникновению карста.

Тектонические трещины, расширенные выветриванием, могут обу­словливать очень большую величину коэффициен­та фильтрации воды в закарстованных породах. При высоких скоростях движения воды растворе­ние теряет свое первоначальное значение и начи­нают действовать процессы эрозии. Подземные реки с большими расходами и большими скоростями производят под землей такую же работу, как и открытые водотоки на ее поверхности. В результа­те их действия образуются огромные подземные пещеры, достигающие многих километров в длину и больших размеров в поперечном сечении. Так, при строительстве Гумати ГЭС в Грузии была встре­чена пещера длиной в несколько километров.

Гидротехническая практика знает случаи, ког­да искусственно созданные в карстовых районах водохранилища не удавалось заполнить во­дой (например, в Андалузии была возведена плотина высотой 72 м на месте развития трещиноватых и закарстованных известняков).

Противокарстовые меро­приятия делятся на активные и пассивные. Пассивная защита предусматривает воз­ведение специальных инженерных сооружений, предотвращающих влияние карстовых провалов. Такие меры надежны в случае, когда в результате инженерно-геологических изысканий опасные пустоты уже обнаружены, например буровыми скважинами. Если остаются не обнаруженные пустоты с критическим состоянием свода, то пассивные методы защиты не пре­кратят естественного развития карста, а иногда могут его активизировать.

Активное воздействие на процесс заключается в устранении причин, порождающи­х и активизирующих карст, учитываются все поверхностные и подземные стоки, с максимальной полнотой обеспечивают осушение геологи­ческой среды гидротехнического комплекса.

Мероприятия по управлению карстовым процес­сом в гидротехническом строительстве приведены в таблицах 11, 12.

Наиболее простая задача — борьба с поверх­ностным стоком, значительно сложнее справиться с потоком подземных вод. В первом случае — это создание противофильтрационных экранов, во вто­ром сложные дренажные системы и противофильтрационные сооружения. Противофильтрационная завеса, действующая в верхнем бьефе Камской ГЭС более 35 лет, увеличивает путь движения подземных вод, повышая степень насыщения их компонентами растворимой породы, отчего вода при подходе к защищаемому участку теряет свою агрессивность.

Сели. Сели могут возникнуть при прорыве речных пло­тин, при разрушении различного рода насыпных дамб, ограждающих водоемы различного назначе­ния.

В ряде случаев для борьбы с селями приходится возводить крупные гидротехнические сооружения, например, каменно-набросная плотина в долине р. М. Алмаатинка выше катка Медео, построенная в 1971 г. для защиты г.Алма-Аты от селей. Пло­тина высотой 145 м и шириной

Таблица 11 — Мероприятия по управлению карстовым процес­сом в гидротехническом строительстве. Активное воздействие на процесс

Мероприятие	Назначение меро- приятия	Рекомендации по применению
Организация поверхностного водоотвода: устройство пе-рехватывающих и водосбор-ных канав; тампонаж воро-нок, провалов, трещин и других участков водопогло-щения; покрытие террито-рии различными водонепро-ницаемыми экранами из глины, битума, цемента или синтетических пленок	Предотвращение посту-пления агрессивных поверхностных вод в карстующийся массив; снижение активности карстового процесса	Целесообразно применять при возведении всех видов ин-женерных соо-ружений
Регулирование гидрологи-ческого, гидрохимического и термического режима по-верхностных водоемов (водо-хранилищ) и водотоков, осу-ществляяемое путем контро-ля за проточностью, уровен-ным режимом и предотвра-щением сброса промышлен-ных стоков	Поддерживание естес-твенной обстановки развития карстового процесса; на искус-ственных водоемах – снижение скорости ак-тивизации карстового и суффозного процессов; стабилизация уровне-вого режима и гидрав-лических уклонов	Применяется при строитель-стве на берегах естественных и искусственных водоемов, осо-бенно в области развития соля-ного и сульфат-ного карста
Сооружение различных проти-вофильтрационных завес из бетона, битума, гелей для измене­ния фильтрацион­ного и уровенного режимов подзем­ных вод	Уменьшение прони­цае-мости пород и скорости движения подземных вод, увеличение пути фильтра-ции под­земных вод; соз-да­ние зоны затруд­ненно-го водообмена; снижение или полная ликвидация агрессивности подземных вод, поступивших в район сооружения	Широко исполь-зу­ется при гид-ротехническом строительстве
Покрытие стенок выработок, прой­денных в легко раствори-мых породах (соль, гипс, анги-дрит), водонепроницае­мым ма-териалом	Предотвращение и ликви-дация процессов раство-рения и гидратации	При строитель-стве в области распространения легкораствори-мых пород (соль, гипс)

Таблица 12 — Мероприятия по управлению карстовым процес­сом в гидротехническом строительстве. Пассивная защита.

Вид защитного сооружения	Назначение защит­ного сооружения	Защищаемое сооружение
Свайные конструк­ции: подзем-ные стенки, сооружен­ные из со-прягаю­щихся бетонных свай, устроенных в скважинах боль-шого диаметра (600-1200)	Противофильтрационное назначение, ис­пользуются в качестве фунда-ментов	В качестве фун­да-ментов плотин при сильной закарстован-ности
Тампонаж закарс­тованных от-ложе­ний различными раствора-ми (песчано-глинистыми, гли-нисто-цемент­ными, цементны­ми, битумным, цементно-шлаковы-ми), быстротвердеющими смеся-ми и пенными раствора­ми, за-полнение отдельных полос­тей путем инъек­ций; пневматичес­кая закладка полостей	Укрепление за­кар-стованных основа-ний	Здание ГЭС, плотины и др.
Создание водоне­проницаемых завес вокруг выработок или на пути подземного стока (осуще-ствляется путем нагнетания спе-цииальных растворов или замо-раживанием)	Предотвращение поступления под-земных вод в вы-работки; ликвида-ции утечек из во-дохранилищ	Шахты, тоннели, котлованы, водохра-нилища
Обрушение малоус­тойчивой кровли карстовых полос­тей взрывом	Предотвращение возможных обва­лов кровли и про-валов	Применяется во всех видах стро­ительства

в 550 м в 1973 г. Остановила сель настолько сильный, что наиболь­шие из его глыб достигали размеров 45 м 3 и веси­ли 120 т. В селехранилище емкостью 6,2 млн м 3 было задержано 4 млн м 3 грязекаменной массы и до 1,5 млн м 3 паводковой воды.

Перечисленные выше факторы воздействия во­дохранилищ и изменения в прилегающих районах образуют сложные сочетания. На одной и той же территории возможно затопление и подтопление, изменение климата, почв и растительности, пере­формирование берегов. В связи с этим выделяют: аре-ал сильного влия­ния водохранилищ, который включает зоны постоян-ного затопления, переформирования бере­гов, заболачивания и сильного под-топления, ши­рина его от уреза воды при НПУ на крупных во­дохранилищах составляет 0,2-1 км, на средних и небольших — десятки метров; ареал умеренного и слабого влияния — он охватывает часть зоны водо­хранилища, зону систематического климатического влияния, ширина этого ареала на крупных водохра­нилищах изменяется от 2-3 до 10-15 км, на сред­них — до 1-2 км.

При образовании водохранилищ в верхних и нижних бьефах гидроузлов осуществляются:

— инженерная защита территорий, на которых находятся важные объекты и ценные сельхозугодья (обвалование, дренаж, берегоукрепительные работы и др.);

— земельнохозяйственное устройство землепользователей в новых условиях; переселение жителей;

— перенос, переустройство, новое строительство или снос строений и сооружений и др.;

— свод леса, перенос археологических и других памятников;

— выполняются санитарно-гигиенические мероприятия (с затапливаемых территорий вывозят отбросы и отходы предприятий или дезинфицируют их на месте, перепахивают и т.д.;

— переносят места захоронения людей и скотомогильники).

Санитарные органы контролируют перенос населённых пунктов из зоны затопления и выбор места их будущего размещения. Основные мероприятия по санитарной охране в период эксплуатации водохранилищ включают контроль за размещением на побережье водохранилищ городов и промышленных объектов, регулированием спуска в водохранилище сточных вод, оборудованием плавающих по водохранилищу судов специальными устройствами для сбора сточных вод и нечистот с последующим сбросом их в береговые канализационные устройства. В связи с возможным изменением эпидемиологической обстановки в зоне водохранилищ санитарные органы проводят профилактику малярии, туляремии и других заболеваний.

Мероприятия по охране и рациональному использованию водохранилищ

В последние годы в нашей стра­не составлены схемы улучшения природно-технического состояния и благоустройства некото­рых крупных водохранилищ.

Для предотвращения возникновения региональ­ных водных кризисов следует планировать разме­щение водоемких производств в обеспеченных во­дными ресурсами районах. При планировании водохозяйственных мероприятий, помимо естествен­ной водообеспеченности, следует учитывать нега­тивные последствия для водных ресурсов тех или иных видов их хозяйственного освоения. Без их учета дефицит водных ресурсов может возникнуть даже в районах с запасами воды, превышающими потребности в ней, например, в результате минера­лизации воды и ее загрязнения.

Природоохранные мероприятия в связи со стро­ительством и эксплуатацией водохранилищ предусматривают охрану водных, земельных, биологических и рекреационных ресурсов. Работы по сохранению водных ресурсов на­правлены на их защиту от истощения и загрязне­ния.

К числу мероприятий по охране вод от исто­щения относятся:

1. Разнообразные водосберегающие мероприя­тия на территории водосборного бассейна — сни­жение водопотребления промышленностью и сель­ским хозяйством за счет применения безводных и маловодных технологий, внедрения оборотного водо­снабжения, региональных систем орошения, умень­шения потерь из оросительных систем, посадки ле­сополос.

2. Выбор оптимального режима уровней воды в водохранилищах, позволяющий сокращать площадь водного зеркала, преимущественно на прогреваемых мелководных участках.

3. Обвалование мелководных зон.

4. Предотвращение повышенной фильтрации воды из водохранилища в борта и плотину.

5. Применение наиболее рациональных схем наполнения и обработки водохранилищ.

Основные меры по предотвращению загрязнения водохранилищ сводятся к следующему:

2. Проведение очистки водохранилищ от сине-зеленых водорослей в местах их интенсивного на­гона и удаление высшей водной растительности.

3. Для снижения поступления в воду элементов из донных отложений и исключения вторичного загрязнения необходимо постоянно поддерживать кислородную обстановку в придонных горизонтах путем искусственной аэрации и перемешивания вод.

4. Создание комплексных водоохранных зон с ограниченным использованием земельных, лесных, минеральных рекреационных ресурсов, проведение противоэрозионных лесозащитных мероприятий.

5. Упорядочение рекреационных мероприятий, строгий санитарный надзор в местах массового отдыха.

Охрана земельных ресурсов предусматривает укрепление размываемых берегов, рекультивацию образующихся отмелей, мелиорацию подтопленных прибрежных земель. В связи с тем, что в настоя­щее время теоретические основы формирования и развития искусственных водоемов, как экосистемы в целом, не разработаны, перечисленные меропри­ятия нельзя считать достаточно полными, обеспечи­вающими их охрану и рациональное использование.

Большие возможности в комплексном использовании и сохранении водохранилищ дает применение ме­тодов акватерриториального и ландшафтно-геохимического районирования. В результате районирования в водохранили­щах выделяются однородные по природным и ге­охимическим условиям участки, характеризующи­еся определенными условиями формирования взаимосвязи между отдельными компонентами, про­исходящими в них процессами и изменениями, за­кономерностями распределения и миграции хими­ческих элементов.

Источник studopedia.ru

Каковы негативные последствия строительства водохранилищ на равнинных реках? Укажите не менее двух последствий

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Источник www.soloby.ru

Негативные последствия строительства водохранилищ на равнинных реках

Задания Д3 № 1970

Негативное влияние на состояние окружающей среды оказывает

1) перевод ТЭС с угля на природный газ

2) строительство каскадов ГЭС на равнинных реках

3) рекультивация земель на месте угольных карьеров

4) использование замкнутых циклов водоснабжения предприятий

Строительство ГЭС на равнинных реках приводит к таким последствиям, как поднятие уровня грунтовых вод и подтопление берегов, а также искусственному «старению» реки с замедлением течения и накоплением в водохранилищах загрязняющих веществ. Кроме того, строительство ГЭС требует изъятия части речной долины для сооружения водохранилища, а на равнинных реках эта часть представляет собой ценный ресурс — луга.

Источник geo-ege.sdamgia.ru