Негативные последствия строительства водохранилищ на волге

Обновлено: 07.07.2024

Периодически приходится слышать предложения о спуске водохранилищ Волжско-Камского каскада, либо о снижении их уровня. Аргументируются они возвращением в сельскохозяйственный оборот большого количества затопленных земель, улучшением качества воды, решением проблем рыбного хозяйства (в первую очередь, условий нереста осетровых рыб). Есть ли в этих предложениях экономический и экологический смысл? Попробуем разобраться.

Один из заливов Рыбинского водохранилища. Фото отсюда.

Начнем с того, что Волжско-Камский каскад – это около 11 ГВт мощности и 35-40 млрд.кВт.ч. выработки электроэнергии. Причем не простой электроэнергии, а остродефицитной пиковой, очень активно используемой для покрытия нагрузок в Единой энергосистеме. Чтобы из заменить, придется построить тепловую (на угле) либо атомную станцию мощностью 5000 МВт (для компенсации выпадающей выработки) плюс несколько гидроаккумулирующих электростанций мощностью около 11-12 ГВт (для компенсации выпадающей маневренной мощности). По деньгам это не меньше 40 миллиардов баксов или 1,2 триллиона рублей. Которые придется выложить каждому потребителю электроэнергии из своего кармана через повышение тарифов.

Строительство Загорской ГАЭС-2. В случае спуска волжских водохранилищ, таких придется построить больше десятка.

Как вариант, можно шлюзовать Волгу, т.е. вместо существующих плотин настроить новых поменьше (и с существенно меньшими площадями затопления), но количеством в несколько раз больше. Одна такая плотина стоит не менее 50 млрд.руб, а нужно их будет больше десятка. При этом, осетры через этот частокол плотин никуда не пройдут.

Проектный вид низконапорного гидроузла с шлюзами.

Очень велика роль водохранилищ в обеспечении надежного водоснабжения. Вспомним, что жарким летом 2010 года снижение уровня ряда волжских водохранилищ (причем, во вполне проектных пределах) вызвало череду околопанических публикаций, предрекающих дефицит воды в ряде городов. Без водохранилищ придется переустроить системы водоснабжения, обеспечивающие миллионы человек и множество промышленных предприятий. Где-то придется строить подземные водозаборы, где-то новые водохранилища на притоках (затапливая при этом земли…), где-то переустраивать существующие. Стоимость – многие миллиарды рублей. А например Иваньковское водохранилище, снабжающее водой Московский регион по каналу им.Москвы заменить вообще вряд-ли возможно в принципе.

Иваньковское водохранилище обеспечивает около половины водопотребления Москвы. Фото отсюда.

Водохранилища обеспечивают орошение более 2 млн.га земель. В летнюю межень без водохранилищ воду будет взять негде. Соответственно, об орошении придется забыть, что в сухостепной зоне Заволжья означает резкое падение продуктивности земледелия – вплоть до его полной ликвидации.

Палласовский канал – один из многих ирригационных каналов, питающихся водами волжских водохранилищ. Фото отсюда.

Далее, придется переустраивать тысячи водовыпусков, многие километры набережных, дренажных систем, инженерных защит. Возникнет угроза повреждения огромного количества проложенных по дну водохранилищ коммуникаций – газо- и нефтепроводов, кабелей. Многие населенные пункты, коттеджные поселки, базы отдыха, лодочные станции, пляжи и т.п. окажутся не на берегу водоемов, а на приличном расстоянии (до нескольких километров) от воды. Затраты на ликвидацию всех этих последствий труднооценимы, но заведомо колоссальны.

Водохранилища имеют значительное противопаводковое значение, срезая пики высоких половодий и уменьшая таким образом величину максимального подъема воды. В результате, в нижних бьефах гидроузлов застройка во многих случаях подошла к урезу воды. Например, сейчас Волжская ГЭС сбрасывает максимум 30 тыс.м3/с, а ранее расходы в половодье достигали более 50 тыс.м3/с. Соответственно, всю эту застройку придется вынести из зоны паводкового затопления, с соответствующими многомиллиардными затратами.

Наводнение на Рейне, где крупных водохранилищ нет. На Волге с созданием каскада водохранилищ такие картины ушли в историю. Фото отсюда.

Теперь об экологии. Сейчас водохранилища служат огромными природными отстойниками, в которых очищаются и разбавляются огромные объемы недостаточно очищенных сточных вод. Без этого эффекта Волга превратится в сточную канаву, вода из которой будет непригодна для использования. Кроме того, река будет размывать донные отложения водохранилищ, где захоронены эти загрязнения. И если сбросы можно очистить (опять же, затраты…), то что делать с донными отложениями – неясно совершенно.
Кроме того, будут уничтожены либо серьезно трансформированы давно сформировавшиеся биоценозы водохранилищ и прибрежных ландшафтов.

Все те же последствия, но в несколько меньшем масштабе, мы получаем и при снижении уровня водохранилищ. Такие проработки делались неоднократно, в частности для Рыбинского и Куйбышевского водохранилищ. Был сделан однозначный вывод, что даже снижения уровня водохранилища на 0,5 м нецелесообразно ни с экономической, ни с экологической точки зрения.
А что собственно мы получаем при ликвидации водохранилищ, какие плюсы?

Освободится около 2,3 млн.га земель (из которых 0,4 млн.га будут затапливаться в половодья), из которых около 900 тыс.га сельхозугодий, в основном сенокосов и пастбищ (пашни примерно 200 тыс.га). Насколько эти земли ценны? Сейчас в России одной только пашни заброшено и не используется более 40 млн.га пашни, в одной только Нижегородской области – более 600 тыс.га (т.е. в три раза больше, чем затоплено всем Волжско-Камским каскадом). Еще больше не используемых пастбищ – по некоторым данным, более 70 млн.га. Т.е. в России имеются огромные площади не используемых земель, плюс большие резервы по увеличению продуктивности используемых угодий.

Заброшенные поля и деревни – печальная, но совершенно типичная картина. Фото отсюда.

Земли дна водохранилища будут представлять собой довольно безрадостную картину. Большая часть дна занята песчаными и илистыми отложениями, в том числе загрязненными сточными водами. На немалых площадях размещен затопленный лес или пни от сведенного леса. Часть территории окажется заболоченной. Использование таких земель в каких-либо целях без дорогостоящей рекультивации невозможно, кроме того, без немедленных мероприятий по закреплению начнется их быстрая эрозия, как водная, так и ветровая (пыльные бури). На этих землях будет отсутствовать какая-либо инфраструктура. Не будет дорог, мостов, линий электропередач, связи, водопровода, населенных пунктов – вообще ничего, просто пустыня. Все это придется строить с нуля с соответствующими затратами.

Вот так выглядит дно спущенного водохранилища. Фото отсюда.

О рыбе. Для компенсации проблемы с нерестилищами осетровых еще в советское время были построены рыбоводные заводы, работающие вполне эффективно. В настоящее время, численность осетровых лимитируется не плотинами, а неумеренным выловом, в первую очередь браконьерским (об этом я еще расскажу отдельно и подробно). Ликвидация плотин тут ничего не изменит.

Подведем итоги. Ликвидация либо снижение уровня водохранилищ Волжско-Камского каскада не несет никаких существенных плюсов, но приведет к колоссальным экономическим и экологическим проблемам.

Материал описывает строительство ГЭС на Волге, положительные и отрицательные черты создания водохранилищ на равниной реке.

Описание разработки

Цель урока: Способствовать развитию нравственно-этического оценивания учащимися событий

Образовательные: Способствовать усвоению учащимися экологических и экономических последствий создания Куйбышевского водохранилища.

Воспитательные: Способствовать воспитанию экологической культуры учащихся: умению прогнозировать и оценивать масштаб последствий действия антропогенного фактора.

Развивающие: Способствовать формированию личностных универсальных учебных действий: нравственной оценки последствий деятельности человека по созданию равнинных ГЭС.

Поиск решения моральной дилеммы поможет узнать, какой тип моральной регуляции ближе каждому учащемуся: конкретный или абстрактный

Способствовать формированию познавательных универсальных учебных действий: умений анализировать информацию, делать выводы.

Нам, живущим в 21 веке, с электричеством 24 часа в сутки, трудно представить себе, что в 60-70-х годах ХХ века были проблемы с электроэнергией, когда свет был по несколько часов, а улицы освещались газовыми фонарями или кострами. И совсем нереальным нам кажется время, когда прадеды пользовались для освещения дома только лучиной.

Представьте только на минуту: в вашем доме отключили электричество, и сразу перестали работать…. Жизнь как будто остановилась!

План ГОЭЛРО. Может быть, кто-то слышал или знает, что об этом?

ГОЭЛРО́ (сокр. от Государственная комиссия по электрификации России) - комиссия, созданная 21 февраля 1920 года для разработки проекта электрификации России после 1917 года. Было принято решение Правительства страны о строительстве 10 ГЭС и 20 ТЭС за 10-15 лет по всей стране.

В 1930-е годы индустриализация захватила всю Россию. Требовалось огромное количество электроэнергии.

Без электростанций – не обойтись. Только какие электростанции, и где их строить?

Сегодня наш разговор будет касаться только водных электростанций – ГЭС.

Но Россия – равнинная страна, поэтому приходится строить равнинные ГЭС.

Волга. Поволжье. Земли с богатой и красивой природой, обжитые, обустроенные поколениями русских людей, накопивших в многовековом созидании огромные культурные ценности. Здесь были сооружены первые ГЭС Волжского каскада. Поднятые на многие метры воды великой реки затопили огромные территории со всем, что на них находилось.

Волжско-Камский каскад состоит из семи ГЭС и их водохранилищ: Иваньковского, Угличского, Рыбинского, Горьковского, Чебоксарского, Куйбышевского и Волгоградского. (Учитель показывает на географической карте их расположение.)

В 1950 году постановлением Совета Министров было принято решение о строительстве Куйбышевской ГЭС. Плотину было решено перенести на 80 км выше г.Куйбышева (сегодня Самара) к городу Ставрополь-на-Волге (г.Тольятти)

И каковы последствия этих строек?

1.Что говорит о богатстве животного мира?

2.Какие деревья составляли леса?

4.Какие виды уток и куликов встречались в пойме?

5.Реальными ли были ежегодные поставки к царскому столу 3 осетров, 10 белорыбиц, 100 стерлядей?

6.О чем говорило многообразие рыб, в том числе, осетровых в Волге?

7.Как называются животные, живущие по соседству с человеком?

Что же произошло с видами при заполнении Куйбышевского водохранилища? Современного уровня водохранилище достигло только в 1958 году. Почему первый этап - весну – лето 1957 г. ученые назвали экологической катастрофой? В чем заключаются трагические последствия затопления территории при заполнении чаши Куйбышевского водохранилища?

Для людей создание Рыбинского гидроузла обернулось трагедией: затоплен город Ставрополь-на-Волге и 123 других населенных пункта. Наш урок посвящен ситуации морального выбора. Такие ситуации называются моральными дилеммами. Их особенность состоит в том, что необходимо сделать выбор, когда нет ни одного однозначно правильного решения, а есть разные решения, которые учитывают различные интересы.

Нужно ли было строить Куйбышевскую ГЭС для получения электроэнергии? Можно ли было уменьшить размер экологических и экономических последствий создания водохранилища? Почему надо было превращать красавицу Волгу в застоявшуюся массу воды, где на дне 7 метров ядовитого ила.

Чтобы дать нравственную оценку данной ситуации, мы должны ответить на вопросы:

1.Что происходит в данной ситуации?

2.Кто участники ситуации?

3.Каковы интересы и цели участников ситуации? Совпадают или противоречат друг другу цели и интересы участников ситуации?

4. Нарушают ли действия участников моральную норму (нормы)? Если да, то какую именно норму? (назовите норму)

5.Кто может пострадать от нарушения нормы? (Если нарушаются разные нормы, то кто пострадает при нарушении одной нормы, кто – от нарушения другой?)

6. Какие последствия может иметь тот или иной поступок (вариант поведения) для участников?

7..Какие чувства (вины, стыда, гордости, сострадания, обиды и т.п.) испытывают действующие лица?

Ни отметы, ни знака

Лишь память осталась

У последних детей

Чтоб потом собирать

Ребята! Выберите несколько стихотворных строчек, отвечающих Вашим чувствам.

На Ваш выбор предлагаются следующие варианты названий:

Постарайтесь аргументировать Ваш выбор названия урока.

-80%

Одна из крупных водных артерий России – река Волга. Она несет свои воды через 15 регионов страны. На ее берегах расположились 4 города с миллионным населением. В бассейне Волги находятся 40 регионов РФ. Она имеет большое значение для жизни страны. Но сегодня экологические проблемы величайшей реки Волги требуют быстрого решения.

Состояние Волги на сегодняшний день

Состояние реки вызывает тревогу экологов. Постепенное загрязнение превращает ее в сточную канаву. Содержание нечистых примесей так высоко, что несет опасность для человека и биоресурсов. Под угрозой исчезновения оказались около 75 видов рыб.

Общественный деятель по экологии И. Неверов считает “из всех экологических проблем, которые есть в РФ, состояние Волги и ее притоков вызывает самое большое опасение”. Исследователи фонда “Без рек как без рук” провели экспедицию. Участники изучили состояние реки на протяжении 3,5 тыс. км. и пришли к выводам:

Волжская вода далека от нормативов.
Самым грязным городом, сбрасывающим огромное количество пластика в водоем, стал Волгоград.
Основной причиной загрязнения главной водной артерии является деятельность человека.

Для спасения реки необходимо принимать срочные меры.

Основные экологические проблемы Волги

Волга для России стала важной транспортной рекой, источником питьевой воды, частью народного хозяйства. Однако, используя ее ресурсы, человек не заботится об их чистоте и сохранности, усугубляя состояние реки. Потребительское отношение привело к экологическим проблемам:

загрязненность воды отходами нефтепродуктов;
слив сточных вод;
меняющийся ландшафт;
растет сине-зеленая флора;
строительство каскадных ГЭС;
судоходство;
мутируют живые организмы.

Каждая из проблем требует решения.

Загрязнение бытовыми и промышленными сточными водами

Строительство промышленных предприятий, ГЭС, жилых зданий вблизи водоемов подразумевает применение воды и выделение отходов.

Справка. Статистика выявила, что каждый год волжская вода пополняется на 6 км 3 сточных отходов. Только десятая часть из них нейтрализуется очистными сооружениями.

Мусор содержит щелочь, фенолы, соединения тяжелого металла, кислоты. Предприятия сельского хозяйства выделяют отходы с органическими примесями, пестицидами. Учеными установлено, что при содержании 2 частей химикатов на миллион частей воды, возникает угроза экологической катастрофы, которая приведет к гибели живых организмов.

Экология современной Волги страдает от того, что более 85% ливневых, сельскохозяйственных, промышленных сточных вод, сбрасываемых в нее, подвергаются неудовлетворительной очистке из-за недостаточного финансирования.

Загрязнение нефтью и нефтепродуктами

Вблизи водоемов волжского бассейна располагаются 50% нефтеперерабатывающих предприятий страны. Разливы нефти по причине аварий, нарушения технологических процессов, не соблюдение техники безопасности, устаревшее оборудование несут угрозу речным обитателям.

Дополнительная информация. Один литр разлитых нефтепродуктов загрязняет 500 тыс. литров воды, делая ее непригодной для полива сельскохозяйственных полей, питья.

Мазутные отходы, попавшие в водоем, образуют маслянистую пленку на ее поверхности. Нарушается доступ кислорода в водную толщу, погибают представители флоры, фауны.

Изменение природного ландшафта

Волжскую воду, кроме притоков, пополняют грунтовые воды. Построенные на реке водохранилища изменили природный ландшафт прибрежных зон. Последствия этого процесса:

Прекращается обогащение прибрежных зон полезными минералами, которое происходило при естественном разливе рек.
Большое количество водохранилищ, гидроэлектростанций, плотин изменили течение водной артерии.
Процесс самоочищения воды снизился в десятки раз, что нарушает продолжительность таяния льда.

Природный ландшафт подвергается изменениям, нарушая биологические процессы.

Факт! Прекращение наносов из ценных примесей во время разливов негативно повлияло на растения, представителей фауны и природу. Замедление течения вод превращает водохранилища в цветущие болота.

Влияние каскада ГЭС

По всей длине Волги построили большое количество гидроэлектростанций и водохранилищ. До строительства каскада гидроэлектростанций река переносила к низовью до 26 млн. тонн наносных слоев, 51 млн. тонн минералов.

Наносные слои и минеральные элементы, соединяясь с химикатами, тяжелыми металлами, осыпавшимся грунтом, опускаются на дно. Ежегодное увеличение донной массы ведет к обмелению Волги, гибели рыбы.

Рост сине-зеленых водорослей

Все больше водную гладь захватывает покрывало сине-зеленой растительности. В летнюю жару процесс их роста усиливается. К причинам образования цветущих водорослей относят:

строительство каскадных ГЭС, повышающих температуру воды;
водохранилища, меняющие движение реки;
выбросы отработанных вод, содержащих примеси, активизируют рост водорослей.

Разросшаяся масса устилает поверхность воды, не дает солнечному свету прогревать глубинные слои. Прекращается поступление кислорода, так необходимого обитателям реки.

Дополнительная информация. Разлагаясь, сине-зеленые водоросли выделяют органику, среди которой присутствуют ядовитые вещества (азотистые, фосфорные соединения), ведущие к гибели речной флоры, фауны.

Наследие судоходства

Среди причин усугубляющих состояние реки не последнее место занимает судоходство. Речной транспорт загрязняет водоем отработанными материалами жизни и деятельности, топливными отходами, нефтепродуктами. Большой вред приносят выделения из затонувших судов. По подсчетам экологов только вблизи Астрахани находятся около 200 средств, лежащих на дне.

Выделения поднимаются со дна, покрывая большие площади.

Мутация и вымирание живых организмов

В теплое время года при замедленном течении, вода начинает цвести, что способствует росту сине-зеленой флоры. Водоросли выделяют около 300 органических веществ, которые отравляют флору и фауну. Среди взрослых рыб выявлено до 90% мутаций, почти до 100% мутирующих молодых особей.

Поглощение токсичного корма, повышенное содержание химикатов в составе воды вызывают нехватку кислорода, приводящих к изменениям живых организмов. Постепенно мутации переходят на генетический уровень, поражая виды настолько, что меняется внешний облик рыбы.

Подтверждение тому вылов рыб без чешуи, с измененными плавниками, с отсутствием глаз или внутреннего органа. Необходимы срочные меры, чтобы избежать необратимых последствий.

Пути решения проблем

Состояние Волги давно вызывает тревогу ученых и экологов. Одной из задач федерального проекта “Экология” является оздоровление Волги, для выполнения которой отведен срок до декабря 2024 года. В рамках проекта предусмотрено:

Сократить количество сточных вод.
Обеспечить устойчивую работу водного комплекса Волги.
Ликвидировать объекты, представляющие угрозу реке.
Снизить вредное воздействие затонувшего транспорта.

Только выполнение комплексных мероприятий способно улучшить экологическое состояние важной водной артерии страны – реки Волги.

Очистка сточных вод

В Волгу сливают до 40% сточных вод. Для снижения ядовитого действия нужно провести обеззараживание, разрушить влияние химических веществ, удалить твердые отходы.

Уборка прибрежной территории, уничтожение свалок снизит процент попадания мусора в реку. Нужно обязать судоходные компании прекратить выброс отходов судами. Наложение крупного штрафа заставит организации задуматься о своем бездействии.

Восстановление микрофлоры реки

Загрязнение воды нарушает микрофлору реки по всей длине. Чтобы восстановить способность водных ресурсов к самоочищению нужно:

улучшить работу ГЭС, чтобы не нарушать природный баланс;
наладить безотходное производство из возобновляемых источников;
возродить искусственное разведение ценных пород рыбы и обезопасить ее прохождение на нерест через построенные плотины;
экономить водные ресурсы;
прекратить использование ядосодержащих удобрений;
ликвидировать прибрежные свалки.

Совокупность мероприятий призвана восстановить микрофлору Волги.

Извлечение затонувших судов

Огромный вред состоянию реки приносит затонувший транспорт. Поэтому нужно ужесточить ответственность для компаний в аварийных случаях. Лежащие на дне суда ржавеют, выделяют окиси, отравляя окружающую среду.

Большое количество затонувших средств находится в акватории Астраханской области – 192 единицы, на территории Татарской республики – 90, вблизи Нижнего Новгорода – 55 штук. Их следует поднять на поверхность.

Многие суда, лежащие на дне, разрушены, заполнены песком, бревнами, что увеличивает их массу. Поэтому работы по поднятию представляют определенные сложности и требуют материальных затрат.

Среди затонувших судов отмечены музейные экземпляры, которые нужно поднять, сохраняя целостность. По подсчетам самарского подводного археолога Александра Елкина на расстоянии от Самары до Астрахани обнаружено около 300 старинных плавучих средств.

Он отмечает “около Самары на дне лежит деревянная баржа, относящаяся к концу 19 века. Недалеко от Тольятти на 40 метровой глубине – судно, похожее на старинный челн”.

Дополнительная информация. Ответственность за подъем затонувших плавсредств сегодня должны нести владельцы.

Высадка насаждений в прибрежной зоне

Строительство ГЭС, водохранилища ведут к размыванию берегов, меняя их очертания. Для избежания осыпания прибрежных зон, загрязнения воды грунтом, необходимо укреплять их зелеными насаждения.

Ситуацию с загрязнением прибрежных зон усугубляет работа различных служб. Бесконтрольный вывоз снега, содержащего реагенты, пополняет волжские воды токсичными веществами. Высаженные деревья, кустарники защитят прибрежные территории от недобросовестного отношения человека.

Также необходимо ускорить создание контролирующей службы для профилактики экологических нарушений.

Внедрение альтернативной энергетики

Волги, такой, какой она была сотни лет назад, давно нет. Сегодня река – это каскад крупных ГЭС и водохранилищ. Ученые рассматривают вопросы по внедрению альтернативной энергетики, которая позволит отказаться от части гидроэлектростанций.

Например, Ульяновская область собирается строить первый в стране ветропарк с мощностью до 35 мвт (мегаватт), который будет вырабатывать до 30% электроэнергии. Использование солнечных батарей, силы ветра поможет сохранить Волгу.

Заключение

Волга – величайшая русская река, которую человек обязан спасти для будущих поколений. Она несет свои воды на протяжении 3530 км. До 60% грузовых и пассажирских перевозок приходится на важную водную артерию.

Сегодня экологическая проблема великой Волги достигла критической точки. Если вовремя не найти пути решения, то самая полноводная и длинная река России постепенно превратится в цветущее болото.

1 Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий (филиал ФНЦ агроэкологии РАН)

Настоящая статья посвящена анализу современных проблем водохранилищ равнинных рек с длительным периодом эксплуатации, обоснованию способов защиты береговой линии и организации целесообразного и интенсивного использования отдельных участков акватории в соответствии с их природными особенностями. Учитывая современную, а в большей степени перспективную ситуацию с дефицитом водных ресурсов, предлагается комплекс мер по охране и эффективному использованию внутренних водоемов, фонд которых в России очень велик, а хозяйственный потенциал освоен недостаточно, и более того, в силу представленных проблем, неуклонно снижается. Предложенные разработки в виде адаптированных польдерных систем могут быть применены и к другим, аналогичным по условиям, водохранилищам, например Цимлянскому, Куйбышевскому и т.д.

1. Авакян А.Б. Водохранилища. / А.Б. Авакян, В.П. Салтанкин, В.В. Шаранов. – М.: Мысль. – 1987. – 325 с.

2. Азманов М.С. Волгоградское водохранилище / М.С. Азманов // Сб. работ Волгоградской ГМО. – 1970. – Вып. 1 – С. 82.

3. Болотов В.П. Оценка содержания и миграция тяжелых металлов в экосистемах волгоградского водохранилища: дисс. канд. биол. наук: 03.02.08 / Владимир Петрович Болотов. – Экология. – Москва, 2015. – С. 120.

4. Водохранилища и их воздействие на окружающую среду / под ред. А.Б. Авакяна, Г.В. Воропаева. – М.: Наука. – 1986. – 368 с.

5. Волгоградское водохранилище. Серия: Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. – Л.: Гидрометеоиздат. – 1976. – С. 84.

7. Зубенко Ф.С. Берега Волгоградского водохранилища // Материалы к изучению переформирования берегов Волгоградского водохранилища. – М.: Наука. – 1964. – С. 78–124.

8. Плотины и развитие. Новая методическая основа для принятия решений. Отчет Всемирной комиссии по плотинам. – М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF). – 2009. – 200 с.

9. Пудовкин А.Л. Гидрология суши: водохранилища. – Открытая платформа электронных публикаций SPUBLER. Дата публикации: 2015-07-26 – 224 с.

10. Рагозин А.Л. Региональный анализ абразионной опасности и риска на морях и водохранилищах России / А.Л. Рагозин, В.Н. Бурова // Современные проблемы изучения берегов. – СПб., 1995.

11. Филиппов О.В. Переформирование берегов Волгоградского водохранилища / О.В. Филиппов // Геоморфология. – 2012. – № 2. – С. 34а–43.

12. Шубин А.М. Экологическая безопасность прибрежных территорий и эффективность берегоукрепительных мероприятий / А.М. Шубин // Вестник Волг. гос. арх-стр. ун-та. – 2009. – № 14 (33). – С. 182–187.

Водохранилища, обладая большой акваторией и объёмом воды, комплексное использование которых позволяет решать многообразные экономические и социальные задачи, вносят в природу и хозяйство территорий, на которых они созданы, ряд побочных нежелательных изменений:

– происходит затопление и подтопление земель;

– возникает необходимость переселения жителей и переноса объектов народного хозяйства;

– нарушаются сложившиеся экономические, транспортные и другие связи;

– изменяются микроклиматические условия, санитарно-гигиеническая обстановка и т.п. [1, 4, 6].

Учитывая чрезвычайно важные, сложные и интересные для всестороннего изучения процессы в зоне действия водохранилищ, а также недооценённость проектировщиками некоторых негативных последствий, их продолжительный и незатухающий характер [8–10], возникла острая необходимость скорейшей разработки способов и технологий преодоления экологических и экономических вызовов, связанных с проблемами эксплуатации водохранилищ равнинных рек. Всё вышеизложенное и побудило исследователей к разработке предпроектных мероприятий, направленных на восстановление социальной, экологической и рекреационной значимости Волгоградского водохранилища.

Мощное развитие производственного потенциала г. Волгограда и области обусловило строительство Волжской ГЭС имени 22-го съезда КПСС.

Комплекс сооружений ГЭС, с длиной напорного фронта 4,9 км, послужил образованию крупного Волгоградского водохранилища.

Для осознания масштабности объекта необходимо обозначить следующие его характеристики:

– нормальный подпёртый уровень (НПУ) составляет 15,0 м;

– полный объём при НПУ – 31450 млн м3;

– площадь зеркала при НПУ – 3117 км2;

– уровень мёртвого объёма (УМО) – 12,0 м;

– площадь зеркала при УМО – 2426 км2;

– протяжённость береговой линии – 1678 км;

– максимальная глубина – 41 м, средняя – 10 м;

– ширина от 3 до 10–13 км [2, 5].

В период наполнения чаши водохранилища было затоплено 276 тыс. га земель, в т.ч. сельскохозяйственных – 137 тыс. га. Из зоны действия водохранилища было переселено на надпойменные террасы, характеризующиеся степным и полупустынным климатом, более 50 тыс. человек.

С устройством водохранилища потерялись не только леса, ценные земли и рекреации большой ёмкости, потерялись моральные, исторические, этнические и культурные ценности.

В экономическом плане строительство ГЭС сыграло неоценимую роль в электроснабжении Нижневолжского региона и объединении крупных энергосистем Центрального, Поволжского и Южного регионов, что позволило создать условия для интенсификации развития народного хозяйства. Были решены основные задачи:

– устройство постоянных железнодорожных и автодорожных переходов через р. Волга;

– выработка дешёвой электроэнергии для населения и предприятий (в период проектирования и согласования населению, чьи домовладения попадали в зону затопления, было обещано бесплатное потребление электроэнергии);

– возможность орошения больших засушливых территорий Заволжья;

– обводнение некоторых территорий Калмыкии и Казахстана;

Создание гидроузла породило и массу экологических проблем. Катастрофически ухудшились условия для воспроизведения рыб, регулируемое (зачастую не в пользу населения и окружающей среде) перераспределение стока нарушило естественный гидрологический режим, ухудшило условия (вплоть до опасного уровня) проживания населения в Волго-Ахтубинской пойме и опасность её существования как уникального природного образования.

Повторяемость расходов сброса в нижний бьеф (в низовья Волги) в 20–35 тыс.3/с уменьшилась в 2,5 раза. На 40 % уменьшилась продолжительность затопления поймы и на 20 % дельты Волги, что существенно снизило продуктивность пойменных лесных угодий, сельского и рыбного хозяйства.

Создание Волго-Камского водного каскада изменило гидрологический режим реки. Если до его создания вода от Рыбинска до Волгограда доходила за 50 суток, то в настоящее время за 450–500 суток [5]. Это привело к накоплению биогенных соединений и аккумуляции до 97 % твёрдого стока реки, что уменьшило в 4–8 раз сток взвесей [3].

После завершения процесса затопления водохранилища и образования водной поверхности при НПУ в 3117 км2 и максимальной ширине около 10 км (в некоторых расширениях до 13 км) были созданы крайне благоприятные условия для размыва берегов гравитационным течением и в основном волновым волнением, образующимся в результате ветрового воздействия [7].

Целью исследования является разработка способов защиты левого берега акватории Волгоградского водохранилища с решением задачи интенсификации его использования для развития сельскохозяйственного производства прилегающих территорий, улучшения качества жизни населения и защиты прибрежных территорий.

Материалы и методы исследований представлены проектными разработками, результатами научных исследований автора и других научных коллективов и включают в себя традиционные и общепринятые методы инструментальных обследований.

Результаты исследования и их обсуждение

Повышенная интенсивность переработки берегов Волгоградского водохранилища определяется в первую очередь его большими размерами, а также характером обширных безлесных пространств, примыкающих к водохранилищу. Оба этих фактора способствуют образованию высоких ветровых волн, которые резко повышают динамическое воздействие на берега. Как показали расчёты Е.Г. Качугина, энергия волнения на Волгоградском водохранилище, имеющем в среднем ширину 10 км и расположенном в степной зоне, достигает 800 тыс.т.-м, а на Рыбинском водохранилище, имеющем ширину 56 км, но расположенном в лесной зоне – не превышает 65 тыс.т.-м [12].

Размывы наибольшей интенсивности в основном наблюдаются в нижней, 300-километровой зоне водохранилища, на участках расширения, где глубина 10 м, а ширина акватории ≥ 10 км. В этой зоне измеренные высоты ветровых волн составляют до 3,1 м, а теоретически возможные (при ветрах редкой повторяемости скорости, направления и продолжительности) могут достигать высоты до 5,0 м [11].

Результатом размыва берегов является потеря прибрежных территорий водохранилища, которая, по оценкам исследователей, к 2000 г. достигла 107,4 км2, что составляет около 0,1 % территории Волгоградской области, при этом на участках левобережья размыв береговой линии идёт значительно быстрее, и при этом наибольшую опасность представляет собой неизменность скорости размыва во времени [11].

Предположительно можно отметить, что к 2020 г. площадь потерянных прибрежных территорий, за период после заполнения Волгоградского водохранилища, в границах Волгоградской области может составить более 110,0 км2, или 11,0 тыс. га (что соответствует интенсивности в 183 га в год).

Учитывая испаряемость в зоне акватории Волгоградского водохранилища в 1000–1200 мм, ежегодные потери влаги с дополнительно образованной водной поверхности составляют 132 млн м3, или 13,2 тыс. м3 с 1 га. При средневзвешенной оросительной норме 3500 м3, потерянной с 1 га водной поверхности влагой можно орошать 3,77 га земель, т.е. теряются почти четыре оросительные нормы. Эти данные говорят о высокой значимости переработки берегов в плане защиты и экономии водных ресурсов и необходимости выработки методики оценки опасности данного антропогенного явления.

К числу наиболее негативных экологических проявлений относится и ухудшение качества воды в водохранилище. Широкая (400–1000 м), мелководная, хорошо прогреваемая полоса левобережья, ослабленное течение, высокое содержание в воде органического вещества и поступление биогенных элементов с прибрежных территорий, являются прекрасными предвестниками развития сине-зелёных водорослей. При их биомассе 200–300 г/м3 происходит нарушение процесса фотосинтеза, массовое отмирание и разложение водорослей, повышение потребления кислорода и выделение продуктов распада. В результате происходит вторичное биологическое загрязнение, ухудшается качество воды и санитарное состояние водохранилища. Эти процессы интенсифицируются в первую очередь размывом береговой линии.

В настоящее время из-за переработки береговой линии и мелководья, население практически лишено возможности использования биоресурсов водохранилища, в том числе и его рекреационного потенциала. Экологическая ситуация в границах населённых пунктов крайне неудовлетворительная, а в местах размыва старых кладбищ (п. Приморск, севернее с. Кислово) – опасная. На склонах берегов и пляжах наблюдаются разрушенные гробы, останки человеческих тел. Береговая полоса и пляжи превращены в свалку мусора, бытовых и строительных отходов.

Для защиты берегов от абразии необходимо строительство дорогостоящих берегоукрепительных объектов.

Стоимость строительства 1 п.м. берегоукрепления конструкцией, представленной на рис. 1, составляет около 223 тыс. руб.

Такие затраты можно позволить только при защите особо ценных городских территорий или в местах расположения особо опасных объектов.

Современный отечественный и зарубежный опыт берегоукрепления свидетельствует о высокой экономической эффективности защитных конструкций в виде габионов, которые применяются на Цимлянском водохранилище и Северном Кавказе. Ориентировочная стоимость строительства таких конструкций составляет около 60 тыс. руб. за 1 п.м. [12].

На отдельных участках левобережья для защиты берегов от размыва применяются каменная наброска и габионные сооружения различной протяжённости с креплением откосов геосеткой (рис. 2).

Рис. 2. Материалы крепления берегов

Длительные наблюдения за работой отдельно стоящих габионов показали их техническую и, как следствие, экономическую неэффективность.

Рис. 1. Участок берегоукрепления у г. Николаевска

Ошибки в проектировании и выполнении монтажных работ не только не способствовали защите берегов, но и спровоцировали увеличении скорости размыва воронки на границах сооружения (рис. 3).

Рис. 3. Воронка интенсивного размыва на границе сооружения

Это связано с увеличением времени контакта воды и насыпного грунта за габионом (что влечет увеличение влажности грунта и уменьшение его устойчивости размыву), увеличению уровня воды перед габионом при волновом воздействии с увеличением динамической энергии волнения. Скорость размыва воронки у исследуемых габионов интенсифицируется при северных и юго-западных ветрах.

Можно предположить, что существует возможность использования отдельно стоящих габионов, но с обязательным сопряжением их в береговую линию и укреплением примыкания каменной наброской, что, несомненно, увеличит стоимость сооружения, но обеспечит некоторое увеличение устойчивости сооружения. Защита такими сооружениями небольших по протяженности участков береговой линии не может решить вышеназванных экологических, экономических и транспортных проблем эксплуатации Волгоградского водохранилища.

Предлагаемая польдерная система состоит из внешней защитной дамбы со встроенными регулирующими гидротехническими сооружениями, внутренних разделительных дамб, образующих польдерные поля (мини польдеры), оросительной и сбросной сети, насосных станций, причальных стенок, лесозащитных насаждений и т.д. (рис. 4).

Рис. 4. Конструкция польдера водохранилищного оросительного у р.п. Быково

Начало и окончание внешней защитной дамбы должно быть в естественном овраге, сопряжено с берегом и закреплено каменной наброской, поперечное сечение дамбы, материал и ее конструкция зависят от многих факторов и определяются по результатам исследований, предпроектной проработкой и техническим заданием.

Ширина польдера (расстояние от берега до внешней защитной дамбы) зависит от необходимости создания благоприятных условий для подхода теплоходов и сухогрузов с определенной осадкой. При этом можно проектировать причал в теле дамбы, а можно выносной, вглубь водохранилища, для судов с большей осадкой. ПВО и польдерные поля могут проектироваться незатопляемые и затопляемые. Незатопляемые польдеры полностью защищаются дамбами от половодья и паводков. Затопляемые устраивают таким образом, что в период паводка они затапливаются, а в начале спада уровня воду искусственно удаляют за пределы защитных дамб, ускорив подготовку поверхности польдера к полевым работам или организуя увлажнение по типу лиманного орошения. В зависимости от назначения можно комбинировать конструкции мини-польдеров и технологии увлажнения полей.

Для орошения сельскохозяйственных культур на польдерных полях необходимо использовать поверхностные самотечные способы полива (затоплением, по полосам и бороздам) при высоком уровне воды в водохранилище или низконапорные способы дождевания, капельного и комбинированного орошения при низком уровне.

На территории польдеров должны выращиваться в первую очередь водоемкие культуры (рис, хлопок, овощи и т.д.), а основным экологическим требованием сельскохозяйственного производства в польдерах должно являться биологизированное земледелие.

Учитывая отсутствие гумусированного горизонта на поверхности польдера, необходим длительный период биологической рекультивации и сельскохозяйственного освоения, но рыбоводные польдеры довольно быстро могут быть запущены и позволят значительно уменьшить дисконтированный срок окупаемости.

Первоочередно устраивать ПВО необходимо у населенных пунктов для обеспечения их защиты, активного пользования созданными рекреациями, удобства использования населением акваресурсов и доставки рабочей силы на польдерные поля.

Устройство предлагаемой польдерной системы позволит:

а) исключить безвозвратные потери воды на испарение;

б) предотвратить перенос населенных пунктов;

в) ухудшить условия развития сине-зеленых водорослей;

г) создать дополнительное количество рабочих мест;

д) обеспечить доступность Заволжским территориям к водной транспортной артерии для организации реализации сельскохозяйственной продукции посредством использования водного транспорта;

е) гарантированно обеспечить водными ресурсами и практически исключить финансовые затраты на подачу воды в польдеры для орошения сельскохозяйственных культур, что делает выращенную продукцию конкурентоспособной;

ж) обеспечить жителей Заволжья рекреационными территориями и возможностью использования водных биоресурсов;

з) улучшить экономические условия воспроизводства и производства рыборазведения;

и) несколько увеличить скорость течения воды за счет стеснения потока русла реки.

к) при прогнозируемом изменении климата и повышении значимости мелиорации головные водозаборы оросительных систем можно разместить на внешней оградительной дамбе с гарантированным уровнем воды.

В дальнейшем такими сооружениями необходимо защитить всё левобережье Волгоградского водохранилища, что позволит также улучшить социально-экономическое положение сельского населения Заволжья.

До создания цепи водохранилищ наводнения в городах Волжского бассейна приводили к большим бедствиям. Особенно страдали от них Тверь, Углич, Калязин, Нижний Новгород, Рыбинск, Самара, Казань, Камышин и Астрахань.

Самые сильные паводки случались на Волге в 1709, 1719, 1853, 1908 и 1926 годах. Так, в 1709 году катастрофическое наводнение принесло такие разрушения Макарьеву, что молва о них докатилась до самого императора. В мае 1722 года во время водного путешествия из Москвы в Астрахань Пётр I посетил Макарьевский монастырь и подписал указ, по которому впервые в России начали фиксировать отметки выдающихся потопов.

В истории Казани зафиксированы два серьёзных весенних наводнения: в 1888 и в 1926 годах. В обоих случаях река Казанка разливалась до центральных улиц Баумана и Петербургской (современные названия). Не только снежная зима способствовала стихийным бедствиям, проблемы создавала построенная в городе Кировская дамба, которая существенно перегораживала Казанку и задерживала воду. В начале XX века в городе появилась Ленинская дамба, которая обеспечила проезд через реку, а также предотвратила затопление центра города во время весенних разливов.

Сильный паводок опасен не только наводнениями. Во время половодья прибрежные города несли большой урон от ледохода. Проснувшаяся Волга с непреодолимой силой раскалывала ледяной покров и гнала льдины вниз. Глыбы крушили всё, что встречалось на пути, проникая даже в затоны и ломая укрывшиеся там суда. После строительства водохранилищ опасность была устранена.

Самые сильные потопы на Волге

Самое страшное наводнение на Европейской территории России произошло в 1908 году. Оно охватило бассейн Верхней и Средней Волги и почти все реки её центральной части.

Катастрофа оставила без крова 50 тысяч человек. Стихия затопила дома, погубила посевы. Большой урон понесла и Москва, под водой оказалась почти пятая часть города. Особенно пострадали участки по правую сторону реки Москвы.

Как позже установила специальная комиссия Академии наук, главными причинами наводнения 1908 года стали на редкость снежная зима, внезапное таяние снега, глубокое промерзание почвы (зима была лютой), а также обильные дожди, начавшиеся сразу после таяния снега и длившиеся около полутора – двух недель.

Ещё одно сильное наводнение на Волге произошло весной 1926 года. В районе Саратова, в Покровске (ныне Энгельс) под воду ушли более 7000 домов, 180 кварталов из 200 превратились в каналы, около 20 тысяч человек остались без крова.

Тогда же были затоплены улицы Нижнего Новгорода, максимальный уровень воды превысил отметку 76,0 метров.

В истории подобное уже происходило — в 1908 году воды в Оке было столько, что Волга в месте её впадения повернула вспять.

Способы борьбы с наводнениями

Меры борьбы с наводнениями можно разделить на пассивные и активные. Пассивные предполагают строительство защитных дамб вдоль рек, активные — создание водохранилищ со значительной регулирующей ёмкостью. При наводнении вода вместо затопления низин вдоль реки, заполняет водохранилище.

Во время половодья важная функция каскада Волжско-Камских гидроузлов — защита от сильных наводнений и паводков. Водохранилища аккумулируют часть стоков в половодье и снижают уровень воды ниже по течению.

В Волжско-Камский каскад входят Иваньковская ГЭС, Угличская ГЭС, Рыбинская ГЭС, Нижегородская ГЭС, Чебоксарская ГЭС, Жигулевская ГЭС, Волжская ГЭС, Саратовская ГЭС, Камская ГЭС, Воткинская ГЭС, Нижнекамская ГЭС.

Рыбинское и Куйбышевское ГЭС имеют самый большой полезный объём для воды, накапливаемой в ГЭС во время весеннего паводка. Они регулируют работу всего Волжско-Камского каскада водохранилищ. Аккумулированная в гидроузлах вода позволяет Волжской ГЭС регулярно обеспечивать сбросы в низовья Волги, которые нужны для сельскохозяйственной деятельности и разведения рыбы. Общий полезный объём цепи водохранилищ — 79 км³, это около трети годового стока Волги.

За последнее время самыми многоводными были половодья 1979 и 1991 годов. И в обоих случаях водохранилища Волжско-Камского каскада демонстрировали значительный противопаводковый эффект регулирования стока.

Так, в 1979 году притоки воды в ГЭС были сопоставимы с теми, что фиксировались в 1908 и 1926 годах. Наличие цепи водохранилищ на Волге и Каме позволило задержать часть поступавшей воды в Куйбышевском водохранилище, поток воды на Нижней Волге удалось сократить на треть.

Читайте также: