Антропогенные причины

Хозяйственная деятельность в речных бассейнах и руслах.

Любой вид хозяйственной деятельности человека, проводимой в значительных масштабах в речных бассейнах, долинах, поймах и руслах, означает собой вмешательство в жизнь рек, которое может вызывать в их водном режиме существенные, а порой и коренные изменения. Целенаправленная, научно обоснованная хозяйственная деятельность позволяет улучшать водный режим рек, уменьшать максимальный сток, увеличивать пропускную способность речных русел и пойм и тем самым снижать высоту наводнений. Если же какие-либо мероприятия осуществляются без научного обоснования, это влечет за собой увеличение высоты и повторяемости наводнений.

Из многочисленных видов хозяйственной деятельности человека в речных бассейнах, пожалуй, более всего способствует увеличению высоты и вероятности наводнений сведение лесов.

Многочисленными наблюдениями и специальными научными исследованиями установлено, что леса весьма эффективно выполняют роль природных регуляторов и хранителей воды и способствуют резкому уменьшению поверхностного стока. Наводнения на реках с сильно залесенными, бассейнами, в тех же климатических условиях, обычно бывают меньшими по высоте, чем на реках с такими же по площади, но слабо залесенными или безлесными бассейнами.

В водорегулирующей способности леса основная роль принадлежит почве и лесной подстилке. Почвенный покров в лесу обладает высокой инфильтрационной способностью. Лесная почва не подвержена заплыванию и заилению, от которых ее предохраняет лесная подстилка.

В лесу почва промерзает значительно меньше, чем в поле, и даже может оставаться в течение всей зимы в талом состоянии; снег задерживается здесь гораздо эффективнее й распределяется более равномерно. Довольно часто почва в десу оттаивает до схода снежного покрова, благодаря чему она впитывает талые воды в значительно большем количестве, чем в поле. Это обстоятельство способствует снижению высоты половодий. Наблюдениями установлено, что половодье в залесённом бассейне продолжается в среднем 40 суток, тогда как /на залежи — 9 суток. Все это приводит к тому, что поверхностный сток в лесу составляет лишь 6% от стока в поле, т. е. в 15 раз меньше.

Научные исследования, проведенные в США, в бассейне р. Теннеси, показали, что при правильной эксплуатации лесных водоохранных полос пики паводков могут быть снижены на 60—70%.

Лесистость влияет на разветвленность русловой сети, способствует сохранению мелких ручьев и рек и в то же время предотвращает водную эрозию, образование оврагов.

В последние годы ученые выяснили, что на гидрологические условия в речных бассейнах положительно влияет не только лес в целом, но и отдельные древесные породы. Учет особенностей их воздействия позволяет в известной мере влиять на водорегулирующие свойства рек и речных бассейнов.

Человек, вырубая леса, открыл воде, выпадающей в виде осадков, беспрепятственный путь в реки. Там, где нет лесов, она с первозданной силой обрушивается в речные долины и опустошает их.

Истребление лесов имеет очень давнюю историю. Так, рабовладельческие государства Двуречья и других стран Востока полностью уничтожили леса в пределах своих границ, вначале в речных долинах, затем в повышенных местах и, наконец, в истоках рек и на водоразделах. Усилению наводнений в Двуречье (Месопотамии) и других районах аридной зоны способствовало и исчезновение растительного покрова, к которому приводило разрушение крупных оросительных систем в ходе войн.

История катастрофических речных наводнений во многих странах говорит о том, что и они нередко являются делом рук человеческих.

Во времена арабского владычества на землях Пиренейского полуострова были созданы оросительные системы с многочисленными каналами и водохранилищами. Этот некогда богатейший край быстро пришел в упадок в результате разрушения в последующих войнах гидротехнических сооружений и варварского истребления лесов. Леса сводились по приказу испанских грандов, чтобь{ освободить земли под пастбища для овец: разводить овец было очень выгодно, так как Испания в прошлом была основным поставщиком шерсти для английской текстильной промышленности; срубленный лес шел на продажу, что также составляло оДну из статей дохода. Огромные стада овец, которые паслись на бывших лесных землях, уничтожали почвенный и растительный покров в речных бассейнах полуострова, разрушали копытами дерновое покрытие почвы, не давая расти ни лесу, ни кустарникам. Дождевые воды довершили разрушительную работу, оголили склоны. Засухи и опустошительные наводнения стали резко сменять друг друга.

В Греции, бывшей некогда центром мировой культуры, безжалостное истреблением лесов и разрушение во времена турецкого владычества ее ирригационных систем, созданных в древности, также привели к развитию водной эрозии и частым катастрофическим наводнениям.

Первые поселенцы Северной Америки, стремясь поскорее разбогатеть, сжигали на огромных площадях лес, чтобы занять лесные земли под посевы. В тех местах, где когда-то зеленели леса, стала свирепствовать эрозия, во много раз более интенсивная, чем в прериях, благоприятствуя формированию катастрофических наводнений.

Ученые-лесоводы полагают, что от первоначальных площадей лесов к началу XX в. сохранилось: в Великобритании около 5%, в Италии, Греции, Испании, Франции, Бельгии и Голландии — 8—20%, в Германии — 28%, в Финляндии и Швеции— 50—65%.

Огромные территории европейской части нашей страны еще задолго до Великой Октябрьской революции остались без достаточных запасов леса. Только за период с конца XVIII в. до 1914 г. в районах быстрого развития промышленности площадь лесов сократилась с 204 млн. га до 159 млн. га, что незамедлительно привело к резкому увеличению высоты речных наводнений и их разрушительной силы.

Неслучайно проблема сохранения лесов в России издавна волновала передовых ее людей. А. П. Чехов устами доктора Астрова говорил:

„Русские леса трещат под топорами, гибнут миллиарды деревьев, опустошаются жилища зверей и птиц, мелеют и сохнут реки, исчезают безвозвратно чудные пейзажи… климат испорчен, и с каждым днем земля становится все беднее и безобразнее…"

Многие некогда лесные районы нашей Родины давно ощущают на себе печальные следствия сведения лесов: это не только лесной голод, но и, прежде всего, ослабление гидрологической и почвозащитной роли леса, приводящее к частым засухам, обмелению рек, в том числе и важных водных магистралей, к резкому усилению наводнений, снижению урожайности/сельскохозяйственных полей. Бездумное отношение в прошлом к лесам и забвение их водоохранной и водорегулирующей роли стало причиной частых катастрофических наводнений в Карпатах, на Подольско-Волынской возвышенности, в лесостепноД полосе, на Урале, Северном Кавказе и Закавказье, в республиках Средней Азии, Забайкалье, Приамурье и на Дальнем Востоке.

Причиной увеличения высоты наводнений может быть неосмотрительная ликвидация ранее созданных в речной системе для регулирования стока плотин. 

Строительство дорог большой протяженности — когда оно ведется без учета условий стекания поверхностных вод, характера размещения речной сети и особенностей гидрологического режима рек — может способствовать заболачиванию /местности и возникновению наводнений. На это обстоятельство указывал еще в 1891 г. выдающийся русский климатолог А. И. Воейков, побывавший в Полесье в связи с работами/ по его осушению. Он обратил внимание на тот факт, что вдоль железной дороги

Гомель — Пинск, на участке, проходящем по северной части долины р. Припять и пересекающем северные притоки последней, условия обводненности и растительность на территориях, примыкающих к ней с северной и южной сторон, резко различаются между собой.

К неблагоприятным последствиям для человека приводит и хозяйственная деятельность, осуществляемая непосредственно в речных руслах, поймах и долинах: строительство мостов и дорожных насыпей на поймах, застройка пойм, строительство плотин, дамб и т. д. Извечное стремление человека к рекам нередко берет верх над здравым смыслом. Застраивая не только понижения речных долин, но и поймы, он забывает и недооценивает опасность, которую таят в себе реки в период половодий и паводков. Ведь поймы предназначены природой для пропуска вод половодий и паводков, когда они не вмещаются в речное русло. Строения на пойме могут стеснять проходящий по ней_водный поток- и способствовать усилению наводнений выше по течению.

В апреле — мае 1950 г. в Канаде, на р. Руж, паводковые воды, пришедшие с территории США, причинили г. Виннипег и его окрестностям значительные разрушения, хотя расход воды в реке и не был большим. Причиной его был значительный подъем уровня воды выше по течению, вызванный тем, что многочисленные здания и фабрики, построенные в непосредственной близости от русла реки, мешали проходу паводковых вод по пойме.

Летом 1954 г. во время паводка в Верхней Австрии было разрушено 130 мостов из-за недостаточной водопропускной способности подмостовых отверстий. Перед мостами скопились большие массы воды, затопившие значительные территории. Когда же мосты разрушились, вода устремилась в образовавшиеся прораны мощным потоком, смывавшим все на пути своего движения по поймам.

Во время катастрофического наводнения на р. Тисе в 1879 г. был почти полностью разрушен г. Сегед. Это наводнение хранится в памяти поколений как страшное стихийное бедствие. Причина, его вызвавшая, весьма поучительна. Некогда Тиса имела чрезвычайно извилистое русло при малом его уклоне. Извилистость русла реки была столь велика, что при протяжении ее долины 560 км длина его составляла 1180 км. Во время высоких половодий и паводков воды реки разливались по широкой пойме и затопляли громадные площади, чуть ли не четверть всей террито-" рии Венгрии. В прошлом веке были предприняты громадные работы по спрямлению^ русла реки, его обвалованию, постройке разгрузочных каналов, и осушению поймы. В 120 местах произвели спрямление излучин, в результате чего длина русла реки сократилась на 480 км. Вдоль русла возвели сотни километров защитных дамб. Казалось,что водная стихия укрощена. Однако, поскольку указанными работами были охвачены только отдельные части реки и ее поймьц произошло следующее. На спрямленных и углубленных участках русло стало пропускать больше воды.

Неспрямленные же и неуглубленные участки русла, обвалованные дамбами и, естественно, стесненные ими, стали обладать меньшей водопропускной способностью, и во время половодья на этих участках произошло резкое повышение уровня воды. В результате пространство между дамбами и у г. Сегед оказалось переполненным водой. Она пошла через дамбы, прорвала их и обрушилась на город.

Если бы работы начали с низовьев, а не с верховьев реки и на всем протяжении обвалованной ее части пространство между дамбами обладало достаточной водопропускной способностью, катастрофы можно было бы избежать.

Ошибки в инженерных расчетах и гидрологических прогнозах

Недостаточное гидрологическое и инженерно-геологическое обоснование проектов гидротехнических сооружений может привести к тяжелым последствиям. Особенно опасны аварии плотин. Они происходят внезапно и сопровождаются быстрым, почти мгновенным поступлением в речные долины огромных масс воды.

Недостаточное гидрологическое обоснование проектов приводит к неправильному (заниженному) определению максимальных расходов воды, которые кладутся в основу расчета водосбросных отверстий плотин. В таких случаях не обеспечивается пропуск высоких половодий и паводков редкой повторяемости, что влечет за собой переполнение водохранилищ, перелив воды через гребни плотин и размыв их тел, если они земляные. При переливе воды через бетонные плотины за ними может происходить размыв русла, увеличивается давление воды на тело плотины, если к тому же снижается несущая способность ее основания, все это в совокупности приводит к аварии.

Следствием недостаточного инженерно-геологического обоснования проекта бывают ошибочная оценка надежности оснований плотин — грунтов, на которых они возводятся, и неправильный выбор местоположения плотины.

В 1802 г. разрушилась плотина Пуэнтес на р. Гвадалантин в Испании, имевшая высоту 50 м. Это была одна из первых зарегистрированных аварий плотин, сопровождавшихся человеческими жертвами. За последние 60—70 лет в капиталистических странах произошло более тысячи аварий крупных гидротехнических сооружений, причем около 80% из них приходится на США. Все они приводили к наводнениям, сопровождавшимся крупным материальным ущербом, а порой и человеческими жертвами.

В 1962 г. в результате проливных дождей была разрушена плотина на р. Пирей в Центральной Греции, не имевшая достаточного запаса прочности и устойчивости.

В октябре 1963 г. неожиданно переполнилось водохранилище, образованное одной из крупнейших арочных плотин в Европе, построенной в 1960 г. на р. Пьяве в Италии. Причиной переполнения был большой оползень, внезапно обрушившийся в водохранилище. Огромная масса воды, перелившись через гребень плотины, устремилась в русло реки, переполнила его, затопила и разрушила стоявший на ее пути г. Лангороне. Общее число жертв насчитывало 4000 человек.

22 февраля 1972 г. в 8 ч утра в верховьях р. Буффало-крик, несколько выше по течению г. Сандер, в округе Лонг (штат Западная Виргиния, США), рухнула глухая дамба высотой более 100 м. Тело дамбы, построенной без дренажа в основании низового откоса, пропиталось водой, превратилось в скопление грязи, стало оседать, и вода хлынула через верх. Дамба не выдержала колоссального напора воды и рассыпалась, как карточный домик. Масса воды и грязи стремительно ринулась вниз, смыла на своем пути еще две такие же дамбы и обрушилась на город. Люди, дома, машины, деревья — все было уничтожено. Мчась по извилистой долине, гигантский поток сносил целые поселки. За три часа он прошел 24 км, поглотив 125 мужчин, женщин и детей, покалечил 1000 человек, уничтожил 551 дом и повредил 936 зданий. Ущерб, нанесенный этим наводнением, оценивался в 50 млн. долл.

Катастрофа имела свою предысторию, весьма характерную для капиталистического мира.

Выполняя требование администрации указанного штата по очистке вод, угольная компания „Буффало майнинг" решила удовлетворить его самым дешевым способом и кое-как возвела каскад из трех водохранилищ. Они предназначались для слива так Называемой черной воды — продукта промывки угля с целью освобождения его от пустой породы.

Дамбы водохранилищ построили из грунта, взятого в отвалах пустой породы, то есть заведомо непригодного для этой цели. Дамбы не имели водосбросов, которые предотвращали бы переполнение водохранилищ. По замыслу строителей, „черная вода" , скоплявшаяся за дамбами, должна была отстаиваться, осветляться и далее, фильтруясь через их тело, попадать уясе чистой в реку.

Жители долины реки, над которыми после постройки первой из трех импровизированных дамб нависла угроза катастрофы, писали жалобы в соответствующие инстанции.

За шесть лет до катастрофы представитель Геологического управления США обследовал в этом штате 38 плотин. Осмотрев дамбу на Буффало-крик, он заявил, что „она может быть размыта" , и отметил неудовлетворительное состояние еще 30 плотин. Администрация штата не отнеслась с должным вниманием к этому предостережению. Угольная компания начала строительство третьей дамбы, заложив ее на грунте, вымытом фильтрующей водой из тела вышележащей дамбы, что было грубейшим нарушением технических правил строительства таких сооружений.

Самая верхняя дамба была размыта и разрушена дождем, продолжавшимся двое суток и переполнившим водохранилище. На вопрос одного из корреспондентов, прибывших на место катастрофы, вице-президент угольной компании ответил, что катастрофа, „разумеется, дело рук господа бога", и пояснил: „Плотина не смогла сдержать массы воды, которые послали небеса".

Разрушение плотин во время высоких половодий и паводков довольно часто наблюдалось в прошлом и на малых реках нашей страны. Основной их причиной обычно были недостаточные размеры водосбросных отверстий плотин, что объяснялось слабой разработкой теории максимального речного стока и недостаточной гидрологической изученностью рек.

26 июня 1862 г. на Урале, во время летнего катастрофического паводка, вызванного небывалым ливнем (суточные осадки составили около 20% годовой нормы), из-за недостаточных размеров водосбросных отверстий оказались разрушены несколько плотин и стоявшие при них металлургические заводы. Там же в 1945 г. в результате высокого половодья потерпели аварии несколько плотин сельских ГЭС, пострадали некоторые населенные пункты, но человеческих жертв не было.

Причиной высокого наводнения может быть неоправдавшийся гидрологический прогноз при эксплуатации водохранилищ.

После постройки водохранилищных плотин, уменьшающих высоту наводнений, ниже их по течению обычно начинаются интенсивная застройка и освоение ранее затоплявшихся плодородных участков речных долин и пойм. Эти участки подвержены опасности наводнений, не только в случае аварии водохранилищных плотин, но и при вынужденных сбросах больших объемов воды из водохранилищ. Такие сбросы воды осуществляют во время высоких половодий и паводков, во избежание переполнения водохранилищ.

Служба эксплуатации водохранилища обычно отвечает за нормальное и своевременное обеспечение водой всех обслуживаемых им водопотребителей. Поэтому его предвесеннюю сработку выполняют с таким расчетом, чтобы затем оно, вновь наполнилось водами половодья; одновременно этим достигается уменьшение высоты наводнений ниже по его течению.

В зависимости от содержания гидрологического прогноза могут быть два варианта сработки водохранилища: большая и незначительная.

Первый вариант применяют тогда, когда, согласно прогнозу, ожидается высокое и затяжное половодье и для его приема необходимо освободить значительную часть емкости водохранилища. Незначительную сработку производят, когда ожидается невысокое и кратковременное половодье небольшого объема.

Если в первом случае прогноз окажется ошибочным и вместо высокого пройдет низкое половодье, то водохранилище не наполнится до проектных отметок и водопотребители не получат необходимого количества воды, орошаемые сельскохозяйственные поля дадут низкий урожай, промышленные предприятия не выработают запланированную продукцию.

При ошибочном прогнозе во втором случае, когда половодье, вопреки прогнозу, оказывается высоким и затяжным и совпадает еще и с ливнями, то приходится во избежание переполнения водохранилища сбрасывать большие количества воды в нижний бьеф. Сбросные расходы могут при этом оказаться близкими к максимальным расчетным для весеннего половодья, что неизбежно повлечет за собой наводнение ниже плотины.

С развитием производительных сил, с ростом численности населения, растет и потребность человека в естественных ресурсах, расширяется его вторжение в природу, а отсюда усиливается и роль антропогенных факторов, оказывающих воздействие на жизнь рек. К изучению этих факторов и их влияния на водный режим рек и увлажненность территорий в настоящее время приковано особое внимание гидрологов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,194 сек. | 12.56 МБ