Строительство водохранилищ приводит к понижению уровня грунтовых вод

Основные способы водопонижения грунтовых вод и их описание

Проведение работ по водопонижению грунтовых вод обеспечивает нормальное функционирование строений и сооружений, а также способствует продуктивной хозяйственной деятельности.

Если в границах участка располагаются мощные водоносные горизонты, провести водопонижение необходимо перед началом строительства. Это позволит избежать прорыва плавунов, гарантирует устойчивость дна выработки и безопасность проведения хозяйственных и строительных работ.

О том, что такое водопонижение грунтовых вод, как понизить их уровень своими силами, расскажем в статье.

Что это такое?

Водопонижение – это комплекс мероприятий, направленных на снижение вредного влияния грунтовых вод на фундаментную основу зданий и сооружений.

Данные виды работ необходимы для того, чтобы:

В каких случаях уровень на участке необходимо понижать?

Работы по водопонижению необходимы при следующих условиях:

Как понизить своими руками — методы

Как избавиться от лишней влаги на участке? Сделать это можно собственными силами, без вызова профессиональной бригады со спецтехникой.

Можно выделить следующие основные методы проведения работ:

Естественный водоотлив

Естественное водопонижение уровня грунтовых вод производится следующими методами:

Открытый

Данный метод представляет собой систему траншей, расположенных вдоль фундамента дома, а также в тех местах участка, где наблюдается наибольшее скопление воды. Это самый простой и экономный способ устройства дренажа.

Глубина и количество канав зависит от степени увлажненности почвы. Выкопать эффективную дренажную канаву собственными руками помогут следующие советы:

Закрытый дренаж

Этот метод потребует больших усилий, но такая система будет более эффективна, она позволит охватить все проблемные зоны участка, на которых наблюдается наибольшее скопление воды.

Кроме того она:

Для ее обустройства собственными силами необходимо определиться с количеством канав и местом их расположения.

Последовательность действий по обустройству закрытого дренажа:

Принудительная откачка

Принудительный отвод грунтовых вод производится следующими способами:

Вакуумная

Вакуумная система используется при сложном грунте, который обладает неоднородностью, плохой водопроницаемостью. Данный метод основан на создании устойчивого вакуума на поверхности устройств для приемки воды.

Вакуумные установки используют на открытых котлованах и закрытых вакуумных водопонижающих скважинах, которые используются при залегании грунтовых вод на глубине от 10 до 30 метров. При глубине до 5 метров используется открытый способ откачки вакуумными установками. Он более экономичный и быстрый.

С использованием легких иглофильтровых установок

При неглубоком залегании подземных водопотоков, самым эффективным и экономичным методом их понижения является установка иглофильтров по всему периметру участка или вдоль котлована.

Такая технология позволяет осушить большие площади с минимальными затратами.

Основные этапы понижающих работ с использованием легких иглофильтров:

Если необходимо произвести работы на больших глубинах используются метод установки иглофильтров в несколько ярусов либо применяются другие технологии, такие как монтаж эжекторных иглофильтров (глубина до 10 метров), бурение вакуумных скважин (10-30 метров).

С применением эжекторных фильтров

Эжекторные иглофильтры дополнительно оборудованы подъемниками, коллекторами и центробежными насосными установками.

Для установки эжекторного оборудования в заранее смонтированную скважину, используют:

Понижение при помощи эжекторных иглофильтров состоит из следующих основных этапов:

При помощи глубинных насосов

Глубинные насосы монтируются в заранее пробуренные скважины. Это затратный метод, используемый для создания устойчивой депрессионной воронки в области строительного котлована при глубоком залегании грунтовых вод.

Последовательность действий при использовании глубинных насосов:

Забойное

Забойное водопонижение монтируется непосредственно в забойном тоннеле, проходящем над водонасыщенным грунтом.

Оборудование для забойного понижения:

Искусственный отвод на стройплощадке

Понижение грунтовых вод на строительной площадке проводится на начальном этапе строительства.

Выбор технологии будет зависеть от:

Способы:

Все, что необходимо знать об уровне грунтовых вод, найдете в этом разделе.

Заключение

Все методы понижения преследуют цель понизить уровень грунтовых вод для успешных строительных работ или проведения любой хозяйственной деятельности.

Выбор метода зависит от:

Источник

Уровень

Грунтовые воды свободно перемещаются между пластами земли на разных уровнях. Их движение происходит медленно и непрерывно не только по горизонтали, но и по вертикали в сторону вероятного выхода на поверхность.

Повышение или понижение уровня грунтовых вод влияет на гидрогеологическую обстановку, вызывает неравномерное оседание грунта, подтопление и разрушение сооружений, поэтому заблаговременно проводят инженерно-изыскательные исследования с целью обнаружения грунтовых вод (ГВ).

Что это такое?

Уровень ГВ – это самый верхний водоносный пласт, расположенный под слоем твердого грунта. Определяют уровень по максимальной степени насыщенности породы влагой, когда на ней появляется зеркальная гладь воды.

Места залегания подземных вод никогда не бывают строго горизонтальными, поэтому показатели уровня зависят от рельефа земли, повторяя его в сглаженной форме.

Какой бывает глубина залегания, от чего она зависит?

По глубине залегания пласты подземного течения делят на 3 группы:

Межпластовые подземные воды залегают на глубине более 100 м, вода в них отличается исключительной чистотой.

На что при строительстве влияют глубинные воды на участке?

Глубинные воды движутся свободно и без напора, поэтому уровень их залегания остается почти там же, где они сформировались.

Именно за счет их незначительного, но постоянного колебания разрушается фундамент, стены и коммуникации построек.

Несущая способность грунта зависит от степени его насыщенности влагой, высокий уровень водоносного пласта приводит к таким последствиям:

Методы определения высоты подземных вод

Обычно под землей существует 2-4 пласта подземного течения, уровень глубины которых определяют замерами относительно поверхности земли.

Определяют уровень вод на участке разведочным бурением колонковым методом такими способами:

Замеряют расстояние от верхней точки стоячей или природно-текущей грунтовой воды до верхней точки твердого грунта.

Показатель, который не меняется на протяжении 30-40 минут, принимают за установившийся уровень.

Производят измерения при помощи гидроуровня и других измерительных инструментов. Если инструментов нет под рукой, глубину водоносного пласта измеряют обычным прутом с нанесенными разметками.

В котлованах наблюдают за сухостью углублений в течение нескольких дней, измерения проводят с первого дня исследований, даты бурения и измерений записывают.

Определять уровень глубины подземного течения лучше во время паводков ранней весной, когда он максимальный. Это поможет в начале строительства грамотно провести укрепление и гидроизоляцию фундамента.

Другие способы определения глубины менее точные, чем бурение, но тоже действенные:

Ботаническим методом определяют уровень залегания вод по влаголюбивым растениям, растущим на территории:

Подробнее о способах определения грунтовых вод на участке читайте здесь.

Влияние погоды и времени года

Уровень глубинных вод непостоянен, он зависит от сезонных колебаний, температуры на поверхности земли и количества атмосферных осадков.

А на площадь распространения подземных водных потоков влияет подпитка, источниками которой являются:

Максимальный уровень глубинных вод наблюдается ранней весной, в дождливые лето и осень. Минимальный – в морозное время года, засушливые сезоны.

Способы контроля влажности

Невозможно полностью отвести глубинные воды с территории, можно лишь разными способами понизить их уровень или повысить.

Как понизить?

Понижают уровень водоносных пластов путем откачки воды насосными установками таких видов:

Другие способы понижения уровня вод:

После принудительной откачки обязательно устанавливают трубные и беструбные дренажные сооружения, которые во время всего строительства будут надежно отводить лишнюю воду из выемок.

Для пассивного отведения верховодки в сторону от застройки, по ее периметру бурят несколько скважин диаметром 25-30 см и засыпают их щебнем. Также можно понизить уровень залегания вод, повысив уровень земли. Для этого засыпают территорию землей как можно выше.

Что такое высокий уровень грунтовых вод, читайте тут, о способах водопонижения — здесь.

Как повысить?

Искусственное повышение (подъем) уровня вод происходит такими способами:

Сильно уплотненную землю на строительных площадках нельзя дополнительно увлажнять, это придаст грунту слабую несущую способность. Сухую землю подготавливают заранее, с осени тщательно ее укрывают. Такие мероприятия уровень влаги не поднимут, но спасут землю от пересыхания.

Как защитить здания при повышении уровня грунтовых вод?

Повышенная влажность на участке не станет препятствием для строительства дома, если провести грамотные мероприятия по наружной и внутренней гидроизоляции.

Фундамент

При уровне глубинных вод, находящихся на расстоянии 100 см от фундаментальной подошвы, требуется дополнительная герметизация фундамента:

Как вспомогательную меру для отвода лишней влаги от здания делают дренажи локального характера.

Подвал

Защита подвала:

Стены

Защита стен:

Гидроизоляцию стен делают только в сухом помещении. Если стены отсырели – их сушат тепловой пушкой при хорошей вентиляции.

Как спасти подтопленное здание?

Несмотря на принятые меры по гидроизоляции, грунтовые воды подтапливают здание во время весенних паводков или когда нарушены строительные рекомендации.

В таких случаях делают следующее:

Заключение

Перед тем, как начать строительство на приобретенном участке, необходимо иметь:

Чтобы строительство дома не завершилось печальным результатом – не надо заниматься самостоятельными исследованиями, лучше доверить эти процессы профильной организации, специалисты которой грамотно проведут все строительные работы.

Источник

Влияние водохранилищ на грунтовые воды, почвы и растительность

Разрушение берегов искусственных водоемов — ис­ключительный по своим масштабам геологический процесс. На формирование нового рельефа расходуется поистине ко­лоссальное количество энергии. Вместе с тем зона активного размыва берегов — сравнительно узкая полоса. Однако пре­образование природы после создания крупных гидротехниче­ских сооружений происходит не только на затопленной тер­ритории и сравнительно узкой полосе берега. Существуют подвижные компоненты географического ландшафта, своего рода «проводники», и именно через них водохранилище ока­зывает воздействие на окружающую сушу, воздействие, рас­пространяющееся иногда на десятки километров от водо­ема.

«Проводниками» служат три подвижных компонента: воз­душные массы, поверхностные и подземные воды.

Ниже речь пойдет о подземных водах побережий водохра­нилищ, о тех процессах в горных породах и почво-грунтах, которыми сопровождается образование водохранилищ. Сна­чала упомянем о некоторых «событиях», происшедших на бе­регах водохранилищ вскоре после их создания.

В начале 1956 г. жители сел, расположенных вокруг Ка­ховского водохранилища, были свидетелями странных явле­ний. На их глазах некоторые дома вдруг стали проседать, стены трескались и рушились, перекашивались оконные ра­мы, сыпались стекла. Земля покрылась длинными, глубо­кими трещинами. Казалось, происходит землетрясение.

Вскоре после перекрытия Волги плотиной Куйбышевской ГЭС в Казани в нескольких местах образовались провалы; в погребах и подвалах выступила вода. В г. Жигулевске сильно ухудшилось качество питьевой воды, получаемой из скважин, поэтому пришлось искать другие источники водо­снабжения.

С образованием Рыбинского, Камского и других северных водохранилищ связано появление на берегах широкой поло­сы заболоченных земель, местами даже с небольшими озе­рами, а также массовая гибель леса на берегах новых водо­емов.

Казалось бы, что общего между заболачиванием земель и провалами? Однако эти и многие другие явления, возникающие на берегах новых водоемов, связаны между собой: все они — следствие подъема уровня подземных вод. Рассмот­рим механизм воздействия водохранилища на грунтовые и почвенные воды.

Строительство плотины вызывает быстрый подъем уров­ня воды в реке и ее протоках. Поднимающаяся вода с боль­шой силой давит на водоносные слои. Под действием давле­ния сток подземных вод в подпертую реку прекращается. Одновременно речная вода начинает впитываться, фильтро­ваться в затопленные почвы и грунты. Вследствие фильтра­ции в породах возникает поток, направленный уже от водо­хранилища. Скорость его прежде всего зависит от проницае­мости пород, т. е. от их способности пропускать воду. Пока­зателем водопроницаемости служит коэффициент фильтра­ции — «К». Наименьший коэффициент фильтрации у глин — около 0,01 м/сутки, т. е. вода в глине за сутки успевает прой­ти расстояние в 1 см, с увеличением размеров пор коэффи­циент возрастает: «К» песков колеблется от 2 до 50 м/сутки, «К» гравия и галечников еще больше — 20—500 м/сутки. Наконец, в некоторых породах, в частности в трещиноватых известняках, коэффициент фильтрации достигает 1000 м/сутки. Глины обычно считаются водонепроницаемыми, од­нако на берегах глубоких водохранилищ давление оказы­вается все же достаточным, чтобы протолкнуть жидкость в мельчайшие промежутки между частицами. В результате ин­фильтрации из водохранилища уровень подземных вод на по­бережье постепенно повышается.

Поскольку изменение режима грунтовых вод имеет боль­шое значение для водоснабжения, строительства и других отраслей хозяйства, на водохранилищах организованы гидро­геологические станции и посты. Влияние водохранилищ на грунтовые воды изучается с помощью скважин, пробуренных на различных расстояниях от береговой линии. В качестве примера приведены материалы специальных наблюдений за уровнем грунтовых вод на побережье Каховского водохрани­лища.

Таблица наглядно иллюстрирует зависимость скорости движения подземных вод от характера породы. Если 50%, повышения уровня на участке песчаного берега произошло на расстоянии более половины километра, то в суглинистом берегу такое повышение зарегистрировано лишь в стометро­вой полосе. В песке влияние водохранилища распространи­лось менее «чем на 2 года на 1500—1700 м, а в суглинках — до 200 м.

Такое соотношение между проницаемостью пород и даль­ностью проникновения речных вод в горных породах харак­терно и для других водохранилищ. В то время как в бере­гах, сложенных глиной, суглинками или глинистыми пес­ками, подъем подземных вод в первые 2—3 года обычно ограничивается десятками и сотнями метров, в хорошо про­ницаемых трещиноватых породах фильтрующаяся вода об­наруживается на расстоянии 5—10, а иногда и более кило­метров от водоема.

Проницаемость пород не единственный фактор, ограничи­вающий старость продвижения воды. Часто она определяет­ся естественной влажностью пород. Во влажных породах на заполнение пор и пустот расходуется небольшое количество жидкости и поэтому фронт фильтрующейся воды в такой породе движется быстро. При низкой влажности скорость воды уменьшается. Можно себе представить, какое огромное количество ее расходуется при наполнении водохранилищ на насыщение влагой дна и берегов, если в один кубический метр сухого песка впитывается до 400 л жидкости, а в тот же объем глины — до 550 л. Потери воды на фильтрацию достигают нескольких процентов от годового стока реки. Например, только из небольшого (3110 га) 3аславльского водохранилища под Минском в этих целях расходуется око­ло 6—14 млн. м 3 воды в год, что составляет около 4,5—10% среднего годового стока р. Свислоч.

За пределами зоны фильтрации подземные воды продол­жают течь к реке. Таким образом под влиянием строитель­ства ГЭС поверхность подземных вод вблизи водохранили­ща приобретает вогнутую форму. Со временем, с одной сто­роны, за счет фильтрации, с другой — за счет постоянного притока с окружающей суши, запасы подземных вод на по­бережье увеличиваются, уровень их постоянно поднимается, а поверхность выполаживается.

Подобные явления типичны в основном для водохрани­лищ районов избыточного увлажнения. При недостаточном увлажнении — в степной зоне и в пустыне — картина иная. Здесь после создания водохранилищ (и каналов) возникает мощная фильтрация. И подъем подземных вод связан ис­ключительно с утечкой их из водоема. Сходное положение наблюдается и на более северных водохранилищах в том случае, если затоплены хорошо водопроницаемые породы.

Что же происходит с подземными водами ниже плотины водохранилища? Нарушение их естественного режима про­исходит по двум причинам. Во-первых, возникает фильтра­ция из водохранилища под плотиной, в обход ее, а также через само тело плотины. На крупных водохранилищах с плотиной высотой в многоэтажный дом давление на дно до­стигает нескольких десятков атмосфер. В результате фильт­рации уровень подземных вод ниже плотины также подни­мается. Иногда напор бывает настолько велик, что из сква­жин, пробуренных в долине реки ниже плотины, вырывается фонтан воды,

Во-вторых, как уже выше говорилось, водохранилище «срезает» паводки и накопленную воду постепенно спускает вниз по реке. Это немедленно сказывается на связанных с рекой подземных водах: сезонные колебания их уровня по сравнению с тем, что было до сооружения плотины, сглажи­ваются.

От описания общих закономерностей перейдем к конкрет­ным примерам воздействия отдельных водохранилищ на под­земные воды. Поскольку это явление зависит от климатиче­ских условий, рельефа, пород берега, геологического строе­ния, размеров водохранилища, словом, от самых разнообраз­ных факторов, трудно найти даже на одном и том же водо­еме два участка берега, где изменение режима подземных вод протекало бы одинаково.

В 1954 г. началось строительство другого большого водо­хранилища — Камского. Уровень реки Камы у плотины был поднят на 22 м. Образовалось водохранилище длиной около 350 км. На протяжении многих сотен километров по побе­режью грунтовые воды поднялись к поверхности земли. Ве­личина подъема, как и на других водохранилищах, умень­шается от плотины к верхней хвостовой части. Но и там, возле гг. Соликамска и Березников, зеркало грунтовых вод стало выше на 4—5 м. Зона подпора за 10 лет достигла ширины в среднем нескольких километров, затем уровень Грунтовых вод практически стабилизировался.

В это же время южнее, на Волге, было создано крупней­шее Куйбышевское водохранилище. До его заполнения были организованы наблюдения за уровнем, температурой и хими­ческим составом грунтовых вод по скважинам, поэтому мы располагаем ценными данными о преобразовании режима с самого первого момента наполнения чаши водохранилища. После перекрытия реки по всем скважинам, расположенным на берегу, отмечалось резкое повышение уровня подземных вод. Фильтрующаяся вода под большим напором стала рас­текаться в стороны от берегов. За год она проникла на 3— 4 км. Глубина залегания подземных вод в этой полосе умень­шилась на несколько метров. Движение подземного потока с водораздела под влиянием подпора замедлилось. Спустя еще год ширина зоны фильтрации достигла 5—6 км, а под­пор распространился на 15 км от берега. Постоянный при­ток воды из водохранилища и с водораздела обусловил дальнейший подъем уровня, однако скорость движения обоих подземных потоков по сравнению с первым периодом заметно снизилась и в дальнейшем продолжала падать.

Последний пример, который мы приведем, — Каховское водохранилище. Здесь, как уже говорилось, к концу второго года существования водоема его влияние на песчаных бере­гах охватило зону шириной 1500—1700 м, а на суглинистых берегах — всего около 200 м. В следующие три года подпор распространился в песке еще на 300—500 м; таким образом, зона влияния за пять лет расширилась до 2 км, а в суглин­ках — до 300 м. В нижней части водохранилища, где уровень воды в Днепре стал на 15 м выше, чем раньше, берега сло­жены известняком, причем известняком трещиноватым с вы­соким коэффициентом фильтрации, в 10—15 раз большим, чем «К» песков. Здесь возникла интенсивная утечка воды из водохранилища.

Фильтрация вызвала исключительно быстрый подъем подземных вод на значительную высоту в пределах 10—15, а местами до 20—30 км. Так, например, в с. Черненькое, которое находится в 14 км от берега (к 1960 г., т. е. за пять лет), глубина залегания подземных вод уменьшилась на3,6 м, а в селе, расположенном в 24 км, — на 1 м. В 1964 г. в одном научном журнале было опубликовано сообщение, что зона гидрогеологического влияния Каховского водохра­нилища достигает 30—50 км.

Но и это, по-видимому, не предел. Из расчетов известно­го гидрогеолога И. А. Скабаллановича вытекает, что стаби­лизация зеркала грунтовых вод здесь еще не произошла. Так, через пять лет после строительства ГЭС уровень воды в 400 м от песчаного берега поднялся на 78% от величины конечного подпора, а на расстоянии 1000 м только на поло­вину ее. Есть основание предполагать, что состояние равновесия между водохранилищем и подземными водами в дан­ном случае наступит лишь через несколько десятилетий. Сказанное относится в первую очередь к нижней части водо­хранилища. В верхней его части подпор по абсолютной вели­чине обычно небольшой и уже на второй и третий год посто­янная фильтрация из водоема прекращается. Таким обра­зом, на одних участках берега водохранилища зона влияния достигает своих максимальных размеров уже в первые годы, на других процесс подпора растягивается на 20—50 лет.

Если основываться на приведенных примерах, можно бы­ло бы сделать вывод, что южные водохранилища обладают большей зоной гидрогеологического влияния, чем северные. Действительно, такая картина наблюдается довольно отчет­ливо. В подтверждение ее можно было бы привести и другие факты, хотя известны и исключения. Объясняется эта зако­номерность переувлажненностью северных районов нашей страны, с которой связано близкое к поверхности залегание подземных вод.

Однако вывод о том, что подпоры на северных реках меньше влияют на преобразование местных природных усло­вий, чем на южных, был бы несколько поспешным. Очень важно не только изменение уровня грунтовых вод, но и ско­рость водообмена во всей речной системе (с притоками), на поверхности всего водооборота бассейна. С этой скоростью связана химия подземных вод и некоторые формы ее дина­мики, физика, химия, биология водоемов и многое другое. А скорость водообмена в речной системе с появлением водо­хранилищ меняется очень резко (например, расчеты наших ученых показывают, что в бассейне Волги примерно в 8— 10 раз). Изменение скорости водообмена в связи с построй­кой водохранилищ зависит не столько от широтного поло­жения водохранилища (на севере или на юге), но главным образом от рельефа водосборного бассейна, его геологичес­кого строения. Вот почему сооружение крупных водохрани­лищ в низовьях рек на низменностях, будь то на юге или на севере, неизбежно приведет к существенным изменениям условий на обширных пространствах, конечно, не сразу, не на глазах у наблюдателя, а «медленно, но верно».

Изменения уровня водохранилища, естественно, переда­ются подземным водам. Внешняя граница, где колебания уровня подземных вод затухают, расположена на расстоянии 1—4 км от берега. Колебания достигают этой границы с за­позданием до 2—4 месяцев.

При весеннем наполнении чаши водохранилища обычно возникает кратковременная фильтрация. На рис. 2 видно, что уровень воды в Рыбинском водохранилище в мае выше, чем уровень подземных вод берега, в результате чего и воз­никает фильтрация. Одновременно развивается подпор под­земных вод. При последующем понижении уровня водохра­нилища аккумулированная берегом вода постепенно возвра­щается обратно.

Влияние Рыбинского водохранилища на грунтовые воды побережья

Влияние водохранилища на подземные воды не ограничи­вается преобразованием их уровенного режима. Одновре­менно протекают сложные процессы изменения их химического состава. Количество растворенных солей и газов — кис­лорода и углекислоты в речных и подземных водах различ­но. В подземных водах соленость с глубиной Обычно возрас­тает. При создании водохранилища подземные воды в ре­зультате фильтрации разбавляются пресной речной водой. Особенно сильное опреснение отмечается но колодцам и скважинам в южных степных и лесостепных районах, где минерализация подземных вод выше.

Однако иногда наблюдается совершенно противополож­ное явление. Так было на Куйбышевском водохранилище. После перекрытия Волги качество воды, забираемой из сква­жин в районе г. Жигулевска, резко ухудшилось. Если до соз­дания водохранилища в литре воды находилось 460—470 мг солей, то после его сооружения количество солей увеличи­лось до 2000—2600 мг. Воду, которой раньше снабжался го­род, нельзя теперь не только пить, но и использовать для технических нужд. (см. рис. 3).

Изменение содержание хлора в грунтовых водах на берегу Куйбышевского водохранилища

Были проведены исследования этого явления. Оказалось, что давлением, возникшим при подпоре, соленые воды из глубоких горизонтов пород были выжаты вверх и смешались с пресными водами. Увеличение солености связано также с уменьшением скорости водообмена в речной системе и под­земных водах.

Какую же роль играет режим подземных вод вблизи во­дохранилищ в природе и хозяйстве прибрежных районов? Практическое значение этого вопроса очевидно. Сейчас вообще ощущается необходимость в разработке научно обо­снованных прогнозов изменений природно-экономических условий под влиянием предстоящего строительства крупных гидротехнических сооружений, таких, например, как система водохранилищ в верховьях Камы, Печоры и Вычегды.

Реакция ландшафтов на гидрогеологическое воздействие водохранилищ и сопровождающие его химические процессы зависят от размеров подпора, климатических условий, рель­ефа, характера растительности и почв.

На севере, в зоне тайги, количество атмосферных осад­ков превышает испарение, в результате чего возникает пере­увлажнение почв. Рельеф вносит в эту общую картину свои поправки. Даже среди сплошных болот всегда есть возвы­шенные участки, где растения страдают от недостатка воды. Поэтому изменения растительности и почв после подъема Грунтовых вод никогда не бывают однозначными: на большей части территории они, несомненно, отрицательные, т. е. направлены в худшую сторону, но на остальной части поло­жительные.

Вся прибрежная территория по характеру влияния водо­хранилищ на почвенно-растительный покров отчетливо делит­ся на два пояса. Лучше всего они прослеживаются на низ­ких, пологих берегах.

В первом поясе подземные воды устанавливаются на глубине не более 1 м от поверхности земли. То широкой, то сравнительно узкой полосой этот пояс окаймляет водохра­нилища, исчезая лишь на крутых берегах. Из-за высокого. стояния подземных вод почва здесь увлажняется и букваль­но пропитывается водой. Содержание воды повышается до 70—100% от полной влагоемкости, т. е. максимального коли­чества, которое может находиться в порах. Чем выше уро­вень подземных вод, тем выше влажность почвы. В пониже­ниях вода выступает на поверхность, образуя болота, озер­ца и реже настоящие озера.

Поднимающаяся вода вытесняет почти весь содержащий­ся в почве воздух. Между тем на разложение растительных остатков и на дыхание корней растений расходуется боль­шое количество кислорода, а так как доступ воздуха в почву прекращен, содержание кислорода в почвенном воздухе и в воде резко снижается. Особенно большой дефицит кисло­рода наблюдается при близком залегании подземных вод, В то же время относительно повышается количество угле­кислоты.

Под влиянием недостатка кислорода гибнут почвенные микроорганизмы и задерживается разложение отмирающих частей растений. Образуется и быстро нарастает слой неразложившихся остатков — торфянистый горизонт. Спустя непродолжительное время самые разные почвы, оказавшиеся в условиях переувлажнения, становятся похожими одна на другую. Если выкопать яму в такой почве, то первое, что бросится в глаза, ее необычный цвет. Ниже черного торфя­нистого слоя почва окрашена в голубовато-сизые тона. Уже по одному этому цвету можно судить о том, что почва нахо­дится в неблагоприятном состоянии. При недостатке кисло­рода в ней начинается процесс так называемого оглеения: окись железа Fe₂O₃ переходит в закись FeO, которая и при­дает характерную окраску оглеенным почвам. Вещества, об­разующиеся в глеевом горизонте, обладают ядовитыми свой­ствами.

На возвышенных участках с относительно низким уров­нем подземных вод оглеением охвачены только глубокие го­ризонты почв. Наиболее сильно заболочены почвы там, где вода залегают не глубже 50 см от поверхности земли.

Заболачивание, естественно, не может; не отразиться на растительности. Б нижней части пояса помимо заболачива­ния происходит еще и затопление. Растительность речных лойм обычно затопляется и до сооружения плотин, так как весной вода на наших крупных реках поднимается на 3—7 и более метров. Однако паводок совпадает, как правило, с пе­риодом покоя растений.

Летнего продолжительного затопления большинство де­ревьев и трав не переносят. В первые два года после созда­ния водохранилища гибнут оказавшиеся в зоне затопления сосновые боры, ельники, дубравы, березовые и другие леса. Меньше страдают заболоченные леса, причем молодые дере­вья гораздо лучше приспосабливаются к новым условиям, чем старые. Вдоль низких берегов водохранилища сейчас можно встретить осины, березы, сосны с пожелтевшими листьями и хвоей. Одна только ива, по-видимому, не стра­дает; она продолжает цвести и зеленеть даже среди воды, иногда в нескольких сотнях метров от берега. Для защиты берегов от разрушения проводятся опыты по созданию жи­вых волноломов из посаженных рядами ив. Из травянистых растений в зоне затопления сохраняются лишь обитатели влажных лугов и болот. Со временем здесь поселяются вод­ные растения.

Затопление ценной в том или ином отношении террито­рии можно предотвратить специальными инженерными меро­приятиями. Расположенные ниже уровня воды районы Ка­зани и Ульяновска защищены дамбами. Дамбами же отго­рожена Костромская низина от Горьковского водохранили­ща. Планируется создать подобные сооружения на Чебок­сарском и других водохранилищах. Однако этот «голланд­ский» способ защиты земель от затопления у нас еще развит недостаточно.

Кислородное голодание, переувлажнение, оглеение поч­вы — все эти явления, следующие за подъемом уровня вод, отрицательно сказываются на растениях. Значительная часть их корней отмирает, а у оставшихся подавляются жизненные процессы. Дыхание корней затруднено, снижается количест­во всасываемых важнейших питательных элементов — калия, фосфора, азота. В результате резко замедляется рост рас­тений, (табл. 3).

Как видим, у деревьев, растущих вблизи берега, за пос­ледние десять лет прирост древесины уменьшился в сред­нем в два раза. Но, может быть, ухудшение роста связано не с подъемом подземных вод, а с плохими погодными усло­виями? Такое возражение в принципе не лишено основа­ний, однако в данном случае оно не правомерно. Оказывает­ся, что вдали от водохранилища прирост за тот же период не только не уменьшился, а даже несколько увеличился (на 5—20%) Следовательно, действительные потери древесины от заболачивания леса в прибрежной зоне Камского водо­хранилища больше, чем приведенные в таблице.

Достаточно четко прослеживается зависимость роста от высоты стояния дерева над уровнем водоема. В верхней час­ти пояса в первые пять лет после строительства ГЭС силь­ного падения прироста не было. Отрицательная реакция на подтопление у деревьев начала проявляться лишь с1960 г. Это связано не с медленным проникновением подпора, по­скольку деревья растут у самой воды, а с повышением уров­ня водоема на 50 см. Подобное же явление наблюдалось на Иваньковском водохранилище, где подъем уровня на 70 см в 1948 г. вызвал усиление заболоченности берегов и сниже­ние годичного прироста деревьев.

Верхняя граница пояса заболачивания обычно проходит на высоте не более 2—3 м над уровнем водохранилища. Но в некоторых случаях при благоприятных условиях для под­пора подземных вод пояс заболачивания «забирается» вверх даже по относительно крутым склонам (рис. 4).

В многоводные годы на водохранилищах с переменным уровнем относительно плавное течение процесса заболачива­ния нарушается межгодовыми колебаниями глубины залега­ния подземных вод; заболачивание усиливается, в почве по­являются особенно яркие признаки оглеения, содержание кислорода в воде падает до минимума, рост деревьев приос­танавливается. В маловодные годы горизонт оглеения опус­кается ниже, влажность почвы уменьшается, активизируется дыхание; в результате наблюдается рост деревьев.

Изменение роста леса после создания Камского водохранилища

Неблагоприятные изменения в растительности и почвах происходят не только непосредственно на берегу водоемов. Часто отдельные очаги заболачивания возникают в несколь­ких километрах от них, в понижениях, где подземные воды подступают близко к поверхности земли.

На северных водохранилищах заболачивание часто про­исходит с двух сторон — со стороны водоема и со стороны суши. Особенно быстро заболачиваются места встречи пото­ка фильтрующейся воды с противоположно направленным потоком, текущим с водораздела. В таких местах подземные воды застаиваются и лишаются растворенного в них кисло­рода.

Следует отметить одну интересную особенность в измене­нии природы на побережье водохранилищ в таежной зоне. При избыточном увлажнении подпор подземных вод служит как бы толчком к заболачиванию, в дальнейшем этот про­цесс саморазвивается. В самом деле: подпор вызывает по­вышение влажности почв, талые и дождевые воды не могут беспрепятственно просачиваться и стекать и пополняют за­пасы влаги в земле, что в конечном итоге ведет к постепен­но усиливающемуся заболачиванию.

Не всегда, однако, заболачивание отрицательно влияет на рост леса. Бывает, что в почве налицо все признаки забо­лачивания и тем не менее лес растет здесь лучше, чем до создания водохранилища. Значит, в пояс заболачивания попал лес, ранее страдавший от недостатка влаги. Чаще все­го это лишайниковые боры. Иногда наблюдается улучшение роста деревьев, растущих непосредственно на берегу водо­хранилища, Корни этих деревьев снабжаются достаточным количеством кислорода, который приносится фильтрующейся речной водой.

В большинстве случаев заболачиванием на берегах север­ных водохранилищ охватывается полоса шириной в десятки и сотни метров, реже в 1—2 км. На первый взгляд кажет­ся, что это немного. Но попробуем умножить даже меньшую из приведенных величин на общую длину подтопленных берегов, достигающую на крупных водохранилищах многих сотен километров, — получатся внушительные цифры. На­пример, площадь заболачивания земель по берегам сравнительно небольшого Иваньковского водохранилища (Москов­ского моря) по приблизительным подсчетам равна 40 тыс. га, что на 22% превышает площадь его зеркала.

Связь прироста сосны с уровнем Рыбинского водохранилища

За пределами пояса заболачивания водохранилище ока­зывает на почвы и растительность благоприятное влияние.

При глубоком залегании грунтовых вод растения перехо­дят на питание атмосферными осадками. В середине лета на сухих возвышенных местах начинает ощущаться недос­таток влаги. С подъемом грунтовых вод влажность нижних горизонтов почвы повышается, причем влияние подпорана растительность сказывается и в том случае, когда уровень воды не достигает корнеобитаемого слоя, так как по мель­чайшим порам, образующим систему тонких каналов — ка­пилляров, вода под действием особых капиллярных сил дви­жется вверх.

Многочисленными исследованиями установлено, что рост растений тесно связан с уровнем подземных вод. Можно при­вести такой пример: в сосновом лесу при глубине залегания подземных вод около 12 м. запас древесины оценивался в 180 м 3 /га, а при глубине 1,2 м запас составлял 760м 3 /га, т. е, в четыре раза больше.

Основная масса корней в лесу находится в верхнем мет­ровом слое почвы, но отдельные корни проникают на глубину более 5 м. В лесной зоне в естественных условиях грунтовые воды редко опускаются ниже 10 м. Поэтому лесная расти­тельность должна в той или иной мере измениться почти на всей площади, охваченной гидрогеологическим влиянием се­верных водохранилищ.

Табл. 4 дает представление о реакции сосновых лесов, растущих на берегу Рыбинского водохранилища, на подъем грунтовых вод.

На Камском водохранилище подъем грунтовых вод также благоприятно сказывается на деревьях, растущих выше поя­са заболачивания. Годичный прирост елей здесь увеличивал­ся примерно на 20—50%. Положительные изменения наблю­даются в довольно узкой зоне, где зеркало грунтовых вод расположено не глубже 2 м от поверхности. Это объясняется тем, что у ели все корни сосредоточены в тонком верхнем слое почвы. Между прочим, из-за такой особенности строе­ния корневой системы часто встречаются буреломы по бере­гам Камского и других водохранилищ, где штормовые ветры, дующие с водоема, выворачивают деревья, ставшие гораздо сильнее, чем до образования водохранилищ.

Мы познакомились с изменением почв и растительности под влиянием преимущественно северных водохранилищ. На юге положение несколько иное. Здесь с подъемом уровня подземных вод на берегах искусственных водоемов все боль­шая и большая их часть тратится на испарения. Слой испа­рившейся воды в пустыне и полупустыне может достигать за год одного метра, что в несколько раз превышает количе­ство осадков. Вследствие сильного испарения в почве возни­кает мощный ток воды к поверхности за счет непрерывной фильтрации из водохранилища. Какой бы пресной вода эта ни была, она приносит с собой растворенные соли, которые остаются в почве. Через непродолжительное время почва вблизи водохранилища оказывается засоленной. Засоление почвы, как и заболачивание, угнетающе действует на расте­ния. Без специальной мелиорации засоленные участки нельзя использовать под посевы.

Итак, в зоне гидрогеологического влияния водохранилищ происходят существенные изменения почв и растительности. Иногда возникают вредные явления заболачивания и засоле­ния, из-за которых теряются большие площади денных зе­мель.

Источник