Что такое водохранилища

При рассмотрении влияния подъема грунтовых вод  на изменение произрастания растительности и свойств почвенного покрова  важно установить соотношение между  мощностью корнеобитаемого слоя и почвенного профиля и глубиной залегания вод. Лишь в том случае, когда край капиллярной каймы  входит в корнеобитаемый слой или  грунтовые воды одновременно становятся почвенными, происходит в той или  иной степени нарушение установившихся ранее природных процессов. Так  как вертикальная мощность почв обычно равна 2—3 м, то зона гидрогеологического влияния превосходит размер зоны влияния подъема уровня грунтовых вод на почвенный и растительный покровы.  В прибрежной зоне на водохранилищах лесной и в значительно меньшей степени лесостепной зон для почв песчаного, супесчаного и легкосуглинистого состава можно выделить три подтипа водного режима (по классификации А. А. Роде).

Грунтово-болотный подтип господствует там, где глубина  залегания почвенных вод в  течение вегетационного периода  не более 1,4 м. Влажность верхних  горизонтов почвы обычно равна 80—90% абсолютной величины полной влагоемкости. Объем пор, занятых воздухом, составляет не более 15% от объема почвы. В таких  условиях широко развиваются процессы оглеения, при которых соединения железа, марганца и ряда других элементов переходят из окисных форм в закисные; почвенный разрез принимает сизую окраску с отдельными охристо-ржавыми пятнами. Это сильно - и средне- оглеенные торфянисто-подзолистые и торфяно-глеевые почвы.

Грунтово-полуболотный подтип характерен для местообитаний  с глубиной залегания грунтовых  вод 1,5—2,2 м. Влажность почвы с  поверхности до глубины 100 см составляет от 60 до 80% к величине полной влагоемкости, что близко к оптимальным условиям для произрастания древесной  растительности. При снижении уровня водохранилища зеркало грунтовых  вод может опуститься до глубины 2,0—2,5 м, но за счет капиллярно-подпертой  влаги, имеющей мощность 0,5—0,7 м, происходит увлажнение корневых систем. Воздушный  режим таких почв благоприятен для  растений.

В слабой степени влияние подъема уровня грунтовых вод наблюдается в  биогеоценозах, где господствует грунтово-таежный  подтип водного режима.

Зеркало грунтовых вод лежит на глубине 2,25—2,7 м. Оно поднимается в почвенный  профиль лишь в годы с I типом режима уровня или в очень влажные  годы, когда атмосферные осадки играют основную роль в приходной части  водного баланса почвенных вод. В сухие и жаркие периоды в  верхних горизонтах влажность может  падать до уровня увядания растений. Грунтово-таежный  подтип водного режима характерен для  слабо- и среднеподзолистых и  дерново-среднеподзолистых почв.

Лесному хозяйству при создании равнинных  водохранилищ наносится известный  ущерб. Площадь затопленных лесных земель в нашей стране приближается к 3 млн. га. В основном это объективный  процесс. При существующей практике лесосводке  и лесоочистки зоны затопления значительная часть древесины  гибнет из-за своеобразия географических и экономических условий ее заготовок  и вывоза, сжатых сроков, отводимых  на подготовку чаши к заполнению. В  первую очередь это касается подготовки чаши сибирских водохранилищ — Братского, Усть-Илимского, Вилюйского и других, которые расположены далеко от крупных  центров потребителей древесины. В  результате разрушения берегов, подтопления  территории и изменений местного климата гибнут или ухудшают свое состояние древостой на сотнях тысяч  гектаров.

Воздействие водоема на произрастание лесов  выявлялось дендроклиматическим методом. Он основан на имеющейся связи  между приростом дерева по диаметру, высоте и объему (хотя и в разной степени) с гидротермическими условиями  среды: температурой воздуха, атмосферными осадками, соотношением тепла и влаги. Более 100 лет назад русским ученым А. Н. Бекетовым был рассмотрен вопрос о влиянии климатических условий  на рост ели и сосны, чем был  заложен дендроклиматический метод. Он получил широкое развитие в  США благодаря исследованиям  А. Э. Дугласа, который проанализировал  ширину годичных колец у секвой.

В последние 10—15 лет дендроклиматический метод получил распространение в нашей стране для решения ряда географических задач. По изменению ширины колец деревьев можно судить о дате схода лавин, о влажных и засушливых периодах и т. Д. Интересные работы в этом отношении выполнены Т. Т. Битвинскасом, В. Е. Рудаковым, Г. И. Галазием и другими учеными Мы производили измерение ширины годичного кольца или ряда колец за несколько лет у модельных (характерных для данного местообитания) деревьев. Сравнивался средний периодический прирост и истинный текущий годичный прирост за период до и после создания водоема.

Массовые  измерения толщины колец осуществлялись приростным буром Пресслера. При  помощи этого прибора из ствола, перпендикулярно центру дерева с  двух сторон изымался цилиндр древесины  диаметром 0,4 мм. На нем отчетливо  прослеживались годичные кольца. В  каждом биогеоценозе бралось по 12—15 таких образцов. Помимо них для  контроля спиливали модельные деревья, на которых вычисляли прирост  по высоте и объему.

Поскольку ширина годичного кольца у старых деревьев, имеющих возраст более 120 лет, иногда составляет всего 0,2—0,5 мм, для измерительных работ использовали бинокулярную лупу МБС-1 с 16- или 8-кратным  увеличением. При этом производились  отсчеты с точностью 0,1— 0,05 мм. Для  установления прироста за 5 лет и  более использовали нередко обыкновенную миллиметровую линейку, где отсчет можно брать с точностью 0,5 мм. На последующем этапе производили  статистическую обработку измерений.

Для снятия воздействия межгодовых колебаний  метеорологических условий на прирост  и изменения прироста, обусловленные  биологическими свойствами древесных  пород, за пределами зоны влияния  брались модельные деревья того же возраста и типа леса, прирост  которых за последние 40—50 лет был  проанализирован.

Снижение  или увеличение среднего периодического прироста по диаметру, высоте и объему (за вычетом изменений, не связанных  с водохранилищем) указывает на знак воздействия водоема уровня грунтовых вод и позволяет определить размеры зон и поясов влияния.

При многолетнем  регулировании уровня (например, на Рыбинском) в поясе периодического затопления встречаются отдельные  молодые здоровые экземпляры сосен. Но типичными породами для рассматриваемого пояса яв-ляются кустарниковые, а  не древесные. Устойчивость некоторых  кустарниковых (ивы) и древесных (тополя) пород к продолжительному затоплению широко используется для защиты берегов  водохранилищ от разрушения. Это способствует уменьшению заиления водоема, улучшает санитарно-гигиенические показатели воды и прибрежной территории. Пояс постоянного сильного подтопления  характерен для побережий всех водохранилищ. Специфической его чертой является снижение прироста древесины. Кроме  того, существенные изменения происходят в других ярусах растительности —  в кустарничковом, травяном и моховом  покровах. Одним словом, весь облик  ландшафта претерпевает изменения. На Рыбинском и Новосибирском  водохранилищах мы обследовали бывшие суходольные лишайниковые и бруснично-зеленомошные сосняки II — IV класса бонитета1, а на Камском — ельники, черничники и  зеленомошники. В настоящее время  на месте бывших суходольных лесов  сформировались осоковые, злаково-осоковые типы лесов, причем и состав древостоев претерпел изменения. Лишайниковый покров до высоты 0,4 м над НПУ погиб  полностью. Горизонтальные границы  пояса сильного подтопления определяются местными геолого-геоморфологическими  особенностями и режимом уровня водоема. Пояс вообще может отсутствовать  на высоких абразионных берегах. Например, на Новосибирском водохранилище  пологие берега с поясом сильного подтопления занимают всего около 10% береговой линии. Высотная граница  пояса проходит по горизонтали 0,4 м  над НПУ, а его ширина на этом водохранилище  обычно равна от 10 до 50 м. По существу он представляет собой узкую полоску, где у сосен после создания водохранилища прирост снизился на 40—50%. В условиях лесостепи отрицательное  влияние подъема уровня грунтовых  вод сказывается слабо. Однако небольшие  очаги угнетенного, больного леса, как и в поясе периодического затопления, нередко превращаются в очаг массового размножения короедов, усачей и других насекомых, угрожающих соседним здоровым древостоям (Черепанов, 1961).

В условиях достаточного теплообеспечения (суммы  положительных температур воздуха  за вегетационный период на Новосибирском  водохранилище равны 2150— 2300°) важнейшую  роль в росте древесных пород  играет увлажнение корневых систем. Нет  ничего удивительного в том, что  высота молодых сосен и верхушечного побега находится в тесной зависимости  от высоты местообитания над НПУ. Обнаруженная нами закономерность для  молодых сосен (возраст 10—12 лет) свойственна  берегам, сложенным песками. Оптимальными в этом случае являются условия, где  глубина залегания грунтовых  вод 0,3—0,4 м. С увеличением возраста сосен, а следовательно, с ростом корневой системы оптимальная глубина  залегания грунтовых вод сдвигается на отметки 0,8— 1,5 м.

Значительны размеры пояса неблагоприятного воздействия на Камском водохранилище. Высотная граница пояса прослеживается до 0,8—1,0 м над НПУ. Ширина его  — 50—200 м, но по боковым долинам подтопленных рек и ручьев, главным образом  в пределах низких пойм, ширина пояса  может достигать 250—500 м. Общая его  площадь на Камском водохранилище  равна более 3,5 тыс, га. Пихты, ели  и сосны снизили прирост по диаметру в 2—3 раза. Уменьшение прироста по диаметру и объему — далеко не единственный признак ухудшения  лесорастительных условий. При сильном  подтоплении у деревьев высыхает крона, снижаются бонитеты. В ряде мест, приуроченных к плоским или  отрицательным формам рельефа, заболачивается и разреживается древостой, чему способствует увеличение скорости ветра.

При подъеме  грунтовых вод до 30-50 см от поверхности  происходит сокращение активной поглощающей  поверхности корневых систем и частичное  их отмирание. Высокий осенний уровень  грунтовых вод, по наблюдениям финского ученого Хейкурайнена, препятствует нарастанию силы корневых систем. Недостаточная  аэрация почв (дефицит кислорода) способствует образованию и сохранению вредных продуктов разложения органического  вещества. Затопление корней деревьев приводит к снижению поглощения жизненно важных элементов питания: азота, фосфора, калия. Биологическая активность почв в поясе сильного подтопления снижается и в некоторой степени влияет на фотосинтез хвои и листьев. Снижение транспирации — одной из важнейших составляющих расходной части водного баланса почв — стимулирует процесс заболачивания.

Для побережий  крупных водохранилищ важна проблема хозяйственного освоения подтопленных земель, состояние которых сейчас далеко не образцовое. В ряде мест лесные земли захламлены деревьями, погибшими  от ураганов и сильных ветров, забиты высоким кустарником. Эта проблема через 5—10 лет будет иметь практический интерес, так как в случае реконструкции  речной сети на севере европейской  территории СССР — сооружения Усть-Ижемской ГЭС и водохранилищ для переброски части стока Печоры в Волгу — площадь подтопленных, земель возрастет на 100— 200 тыс. га, в том числе неблагоприятное влияние на ведение сельского и лесного хозяйств проявится на площади не менее 50 тыс. га.

Конечно, нельзя при оценке последствий создания водохранилища исходить только из изменения  производительности прибрежных древостоев и на основании этого показателя судить об общем эффекте влияния  подтопления. Леса на берегах водохранилищ относятся не к категории эксплуатационных, а защитных, выполняющих водоохранную, санитарно-гигиеническую роль.

На ряде водохранилищ, особенно расположенных  вблизи крупных городов, сочетание  природных факторов (вода, чистый воздух, лес) обусловливает существование  благоприятных условий для организации  зон отдыха. Потребность в них  возрастает с каждым годом. Но наличие  сравнительно узкой (от десятков до сотен  метров) полосы угнетенных, захламленных древостоев делает по существу непригодной  к использованию значительной части  прибрежной территории. Подготовка чаши и берегов будущего водохранилища  должна вестись (и это уже делается) с учетом интересов различных  видов использования территории, а не только с позиций гидроэнергетики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

Таким образом, водохранилища оказывают довольно сложное и неоднозначное воздействие и на природные условия сопредельных территорий. Давая, несомненно, положительный экономический эффект, они нередко вызывают и весьма негативные экологические последствия. Все это требует, чтобы при проектировании водохранилищ более внимательно учитывался весь комплекс гидрологических, физико-географических, социально-экономических и экологических аспектов. Возникает необходимость в экологическом прогнозе, который невозможен при помощи гидрологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

 

1.     Шаниковский  А.В. «Водные и водохозяйственные  ресурсы».[Текст]/ А.В. Шаниковский;  Москва.-2003г.

2.     Шардаков  А.С. «Водный баланс речных  бассейнов»[Текст]/ А.С.Шардаков

3.     Михайлов  В.М., Добровольский А.Д. «Общая  гидрология»,[Текст]/ В.М.Михайлов - Москва., 1991г.