ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2015, том 42, № 3, с. 249-259
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ^^^^^^^^^^
И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
УДК 556.54:551.468.6
ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА РЕЧНЫЕ ДЕЛЬТЫ1 © 2015 г. В. Н. Михайлов*, М. В. Михайлова**
*Московский государственный университет 119991 Москва, Ленинские горы, 1 **Институт водных проблем РАН 119333 Москва, ул. Губкина, 3 E-mail: vn.mikhailov@mail.ru Поступила в редакцию 14.11.2013 г.
Рассмотрены история хозяйственного освоения речных дельт и основные виды местных водохозяйственных и гидротехнических мероприятий, осуществляемых в дельтах с целью использования и охраны их природных ресурсов. Отражены особенности таких мероприятий, как обвалование рукавов и дельтовых островов, искусственное перераспределение стока в дельте, инженерные работы по улучшению судоходных условий, антропогенное преобразование поверхности дельт. Проанализированы гидрологические, морфологические и экологические последствия таких мероприятий. Рассмотрены основные методы анализа, расчета и прогноза воздействия местных водохозяйственных мероприятий на режим, строение и экосистемы дельт. Отмечены негативные последствия некоторых мероприятий в конкретных дельтах, спроектированных и осуществленных без учета особенностей дельт как единых гидравлико-морфологических систем и возможных последствий таких мероприятий.
Ключевые слова: дельта, сток воды и наносов, уровень воды, природные ресурсы дельт, водохозяйственные и гидротехнические мероприятия.
Б01: 10.7868/80321059615030104
Заселение речных дельт и хозяйственное освоение их богатых водных, земельных и биологических ресурсов началось еще в глубокой древности. Дельты Инда, Евфрата и Тигра, Хуанхэ, Янцзы, Амударьи, Нила, Дуная, По, Тибра, Роны и др., находившиеся в условиях теплого климата, обводнявшиеся большими реками и сложенные плодородным речным илом, стали важными очагами орошаемого земледелия и развития цивилизации тысячи лет назад.
Для защиты дельт и находящихся в них населенных пунктов и освоенных земель от периодических наводнений, а также для подачи воды на поля в сухой сезон года в этих дельтах стали осуществлять ряд мероприятий, тогда еще примитивных и недолговечных: строить защитные дамбы, сооружать небольшие водохранилища и каналы. Тогда же начались в дельтах и первые гидрологические наблюдения.
1 Статья подготовлена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 13-05-00141).
В настоящее время большинство речных дельт мира по-прежнему широко используются в сельском и рыбном хозяйстве, для судоходства, строительства портов, новых населенных пунктов и т.д. В последнее время (особенно в ХГХ—начале ХХ вв.) во многих дельтах были осуществлены крупные водохозяйственные и гидротехнические мероприятия с целью комплексного использования и охраны их природных ресурсов. При этом по мере роста практических потребностей при использовании природных ресурсов речных дельт и усовершенствования технологии таких мероприятий их масштабы возрастали, а последствия (причем не только социально-экономические, но и гидролого-морфологические и экологические) неуклонно усиливались.
Мировой опыт использования богатых природных ресурсов речных дельт и оценки последствий осуществления в дельтах разного рода водохозяйственных мероприятий выявил как положительные, так и крайне негативные их результаты для экономики и экосистем дельт. Систематиче-
ского анализа таких результатов ни в отечественной, ни в зарубежной литературе пока нет.
На основе обобщения мирового опыта изучения и практического использования устьев рек, а также результатов собственных исследований многих дельт России и зарубежных стран авторами в статье рассматриваются основные гидролого-морфологические и экологические проблемы, связанные с осуществлением в речных дельтах крупных водохозяйственных и гидротехнических мероприятий. Помимо этого, авторы излагают некоторые расчетные и прогностические методы, позволяющие оценить упомянутые последствия местного антропогенного вмешательства в режим речных дельт.
По назначению, техническим особенностям и последствиям можно выделить ряд основных мероприятий в речных дельтах — обвалование, искусственное перераспределение стока по пространству дельт, гидротехнические меры по улучшению судоходных условий, антропогенное преобразование поверхности дельт.
В статье рассмотрены главные особенности перечисленных мероприятий и их основные последствия для режима, строения и экологических условий речных дельт.
ОБВАЛОВАНИЕ В ДЕЛЬТАХ
Обвалование дельтовых рукавов или отдельных частей дельт с целью защиты населенных пунктов и освоенных низменных территорий от наводнений как речного, так и морского происхождения — наиболее старая, простая и традиционная мера.
В некоторых крупных дельтах (объединенной Рейна и Мааса [1], общей Ганга и Брахмапутры [15], Красной [7], Годавари [12]) защитные сооружения, включая дамбы обвалования, часто делят на "речные", которые строят вдоль рукавов дельт для защиты от наводнений во время половодья и паводков, и "морские", которые возводят вдоль морского края дельт для защиты дельтовых земель от наводнений, вызванных штормовыми нагонами во время ураганов и тайфунов.
Главное последствие обвалования рукавов и островов дельты — это исключение из водообмена с рукавами некоторых внутренних частей дельты и сосредоточение водного стока, ранее проходившего в период половодья по дельтовой пойме, в обвалованных руслах. Это приводит к увеличению расхода воды и скоростей течения в обвалованном русле, а главное — к повышению в нем максимальных уровней воды.
Обвалование рукавов дельт может оказать воздействие на русловые процессы. Надежные дамбы препятствуют горизонтальным русловым деформациям. Увеличение скоростей течения в период половодья обычно приводит к размыву дна, например в устье Дуная [3]. В дельтах рек с большим стоком наносов (как в устье Терека) размыв компенсируется крупномасштабным отложением речных наносов [32].
Увеличение перепадов уровней воды между обвалованным руслом и окружающей поверхностью дельты может усугубить опасность перелива вод через гребни защитных дамб и привести к их прорыву. В дельтах Терека [32], Амударьи [31], Хуанхэ [23] были отмечены парадоксальные ситуации, когда недостаточно укрепленные дамбы вместо того, чтобы защищать дельтовые земли от наводнений, иногда их стимулировали.
В настоящее время земляные защитные дамбы — обычный элемент ландшафта таких крупных дельт, как дельты Волги, Терека, Кубани, Дуная, Ганга и Брахмапутры, Красной, Чаупхрая, Иравади, Нила, Миссисипи и др. Эти дамбы приходится периодически укреплять, наращивать, дублировать (системы параллельных дамб с поперечными валами называют "ящиками"). В некоторых случаях полное обвалование участков дельты оказалось не только неэффективным, но и опасным, Так, в общей дельте Ганга и Брахмапутры полностью обвалованные участки дельты, лишившись естественного дренажа во время обильных муссонных дождей, быстро заполнялись дождевой водой, что становилось причиной новых наводнений [15]. В дельте Иравади для улучшения дренажа в период муссонного половодья давно отказались от сплошного обвалования островов и стали обваловывать лишь их верхние по течению части. Дамбы такого типа называют подковообразными [35].
К негативным последствиям может привести и одностороннее обвалование рукавов дельты, когда возведение защитных дамб лишь на одном берегу неизбежно вызывает в период половодья затопление на противоположном, необвалованном берегу.
Земляные "морские" дамбы, препятствующие воздействию на дельту штормовых нагонов и волнения, обычно недолговечны, их часто приходится восстанавливать или заменять рядами новых, дальше от берега моря, как, например, в дельтах рек Красной [7] и Годавари [12].
Более надежны сложные и дорогие инженерные сооружения, защищающие, например, комплексную дельту рек Рейна и Мааса, так называемую Голландскую дельту. Здесь по Плану Дельта
возведен сложнейший комплекс дамб, плотин со шлюзами, штормовых барьеров, подвижных сооружений, полностью защитивших низменную дельту от штормовых нагонов, в течение многих веков наносивших Голландии огромный ущерб [1].
Неудачными оказались попытки защитить от волнового размыва морские берега дельт некоторых черноморских рек (например, Риони [27]) с помощью бетонных блоков. Сильные штормы быстро разрушили возведенные конструкции. Более эффективной мерой берегозащиты стало создание искусственных насыпных пляжей и подводных склонов (причем как галечных, так и песчаных), в пределах которых гасилась энергия морских волн. Однако эта мера требовала периодической подсыпки грунта в течение многих лет. Длительный перерыв в таких работах мог полностью свести на нет полученные ранее положительные результаты.
ИСКУССТВЕННОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТОКА ПО ПРОСТРАНСТВУ ДЕЛЬТ
Во многих крупных дельтах с целью либо дополнительного обводнения, либо, наоборот, осушения отдельных частей дельтовой поймы, а иногда для отвлечения стока от какого-нибудь слишком быстро развивающегося и выдвигающегося в море рукава осуществляют искусственное перераспределение стока воды и наносов в пределах дельты. Такие мероприятия заключаются в сооружении каналов, прорезей, строительстве вододе-лителей, шлюзованных и нешлюзованных низконапорных плотин (барражей). Сооружения такого рода часто возводят в вершине дельты или вблизи нее: например, Волжский вододелитель в истоке главного рукава дельты Волги [32], сооруженный в 1970-е гг. с целью дополнительного обводнения восточной части дельты в периоды маловодья (в настоящее время вододелитель не работает); Каргалинский гидроузел (низконапорная плотина) в вершине дельты Терека, искусственно регулирующий распределение стока реки между главным рукавом (Каргалинским Прорывом) и другими маловодными рукавами дельты [32]; Ти-ховский гидроузел в вершине дельты Кубани [4], регулирующий поступление водного стока реки в два основных дельтовых рукава (Кубань и Протоку) и в крупную оросительную систему. Аналогичные гидротехнические сооружения, в основном подающие воду в оросительные системы, есть в вер
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.