Header Image

Недавнее исследование, проведенное The Shinn Group объясняет, какими действиями строительные компании наращивают свой потенциал.

Подробнее ...
2.5. Техногенные процессы, вызванные созданием Нижнезырянского водохранилища Печать E-mail
16.01.2015 17:13

2.5.1. Формирование донных отложений

В искусственных водоемах (пруды, водохранилища) неизбежно происходят процессы заиления, большая часть поступающих взвесей идет на формирование донных отложений. Как правило, на верхнем участке водоемов откладываются более крупные, а на нижнем – мелкие (илистые) частицы.

Основными источниками заиления Нижнезырянского водохранилища являются продукты переработки берега и дна, сток взвешенных наносов с территории водосбора, продукция фитопланктона и высшей водной растительности. В меньшей степени сказывается влияние воздушного переноса загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями г. Березники. При заполнении водохранилища под водой оказались не только почвы, но и аллювиальные русловые отложения, а также иловые отложения стариц. Эти грунтообразующие материалы являются основой, на которой формируются донные отложения.
На первом этапе существования водоема (пока не сформировалась прибрежная отмель) основным поставщиком материала при формировании донных отложений были продукты переработки берегов. Размыв берегов и ложа водохранилища приводит к образованию ила и песков. Продукты разрушения, поступающие в водоем, перераспределяются сложной системой течений и аккумулируются на дне и берегах. Пространственное распределение донных отложений в чаше водохранилища определяется особенностями его морфометрии и гидрологического режима.
После наступления этапа относительной стабилизации процесса переработки берега, заиление стало происходить во многом за счет наносов, поступающих в водохранилище с поверхностным стоком. Нижнезырянское водохранилище имеет небольшую боковую приточность. Сток наносов рек водосбора определяют р. Быгель и р. Крыжевка, поступление твердых веществ с дождевыми и талыми водами увеличивается в связи с расположением на берегу г. Березники.
При создании водохранилища в зону затопления попали участки торфяных болот. Торфяные массивы после их опускания на дно стали поставщиками в донные отложения не только твердого вещества, но и органики, усилив процесс заиления водохранилища. Продуктом размыва торфяных залежей, сплавин, оторвавшихся от берега массивов, является торфянистый ил.
Участие в образовании донных отложений Нижнезырянского водохранилища принимают взвешенные вещества ливневых сточных вод г. Березники. В городе отсутствует система ливневой канализации, соответственно, не проводится очистка стоков. Объемы взвесей, вносимых в искусственные водоемы сточными водами, по сравнению с вышерассмотренными источниками, обычно бывают невелики.
К числу источников заиления относится также продукция водной и прибрежно-водной растительности – поставщик органического вещества в донные отложения.
Город Березники – один из крупнейших центров сосредоточения промышленного потенциала Пермского края. Работа промышленных предприятий сопровождается значительными выбросами в атмосферу загрязняющих и взвешенных веществ, часть из которых оседает на поверхности земли и водных объектов, в том числе Нижнезырянского водохранилища. В формировании донных отложений рассматриваемого водоема атмосферный перенос веществ играет малую роль по сравнению с уже перечисленными факторами.
Формирование донных отложений за счет названных выше процессов приводит к нивелировке рельефа дна. Происходит заполнение отрицательных, отмечается размыв и переуглубление положительных форм рельефа. Обычно на искусственных водоемах объем отложений и скорость осадконакопления увеличиваются с глубиной и возрастают по направлению к плотине (Матарзин, 2003). Специфика Нижнезырянского водохранилища определила наибольшие объемы осадконакоплений в центральной части водоема.
Донные отложения Нижнезырянского водохранилища изучались сотрудниками Пермского государственного университета в 1983 г. В северной части водоема донные отложения представлены преимущественно серыми илами, в южной части – черными; в прибрежной полосе распространены пески. Сумма органических веществ по потере при прокаливании у серых илов изменяется от 4 до 12%, у черных – от 12 до 32%. Минимальное их содержание отмечается у песчаных грунтов побережий, максимальное – в донных отложениях, приуроченных к местам интенсивного развития высшей водной растительности и поступления сточных вод. В русловой части водохранилища происходит накопление органических веществ в грунтах в направлении к плотине. Химический анализ водных вытяжек донных отложений показал, что величина сухого остатка варьирует от 0,193 до 0,629%. Максимальные значения фиксируются в местах выхода ливневых вод. Сопоставление степеней загрязненности Нижнезырянского и Верхнезырянского водохранилищ показало, что наибольшее загрязнение свойственно Верхнезырянскому, особенно в приплотинной его части. Засоление донных отложений рассматриваемого водоема – хлоридно- сульфатное (Кузнецова и др., 1987).
При рассмотрении вопросов формирования донных отложений Нижнезырянского водохранилища особо следует отметить район Косачевского болота. В верхней части болота залегает слой торфа, мощность которого постепенно увеличивается от 0,5 до 7,0 м по мере удаления от берега. Под торфом залегают мелкозернистые водонасыщенные пески.
До 1941–1945 гг. в болото осуществлялся сброс сточных вод из коллектора без очистки. При диаметре коллектора 250 мм максимальный расход составлял до 100 м3/час. Большая часть взвесей (особенно крупных) откладывалась непосредственно в месте выпуска. Ниже сброса формировался небольшой водоток, постепенно теряющийся в болоте на расстоянии 200–250 м. Болото играло роль барьера: вода впитывалась торфом, а твердые частицы задерживались. При создании водохранилища создалась опасность вымыва отложившихся фекальных масс в зону водоема.
Горисполкомом и Горсанэпидемстанцией г. Березники совместно с проектной организацией (Ленинградский отдел треста «Теплоэлектропроект») было принято решение о ликвидации мелководной зоны Косачевского болота отсыпкой до незатопляемой отметки 116,5 м (площадь мелководной зоны выделена между горизонталями 113,5–115,5). Граница отсыпки намечалась на участке от угла улиц Тельмана и Ломоносова, в соответствии с направлением ул. Тельмана, до выхода на коренной берег на отметке 114,0 м в пос. Семино.

2.5.2. Экзогенные геологические процессы

Из экзогенных геологических процессов, вызванных деятельностью гидроузла Нижнезырянского водохранилища, в первую очередь следует отметить абразию береговой линии с последующим транспортом и аккумуляцией наносов (переработка берегов). Кроме того, в пределах исследуемой территории имеют место подтопление и заболачивание прилегающей территории.
Процессы абразии берегов после заполнения Нижнезырянского водохранилища специально не изучались. Известно, что абразия берегов искусственно созданного водоема обычно начинается с момента его заполнения и наиболее интенсивно протекает в первые годы существования. Интенсивность переработки берегов во многом определяется колебаниями уровня воды, вызванными сработкой водохранилища. Согласно документу (Основные правила использования…, 1989), регламентировавшему деятельность гидроузла в 90-х гг. прошлого столетия, при НПУ 115,0 м УМО составлял 112,5 м. Таким образом, колебания уровня воды в водоеме в течение года равнялись 2,5 м. Эта величина сработки водохранилища достаточна для протекания процесса абразии. Интенсивность протекания абразии зависит от высоты и морфологии берегов, литологии слагающих берега пород. Высокие и выпуклые берега размываются быстрее. Пологие берега с уклонами не более 2–4° (Авакян и др., 1987) обычно не размываются. Берега Нижнезырянского водохранилища сложены суглинками, супесью, торфом. Абразия на берегах, сложенных песчано- глинистыми отложениями, обычно проявляется довольно отчетливо (Матарзин, 2003).
На развитие процессов абразии на правом берегу Нижнезырянского водохранилища в крайних его оконечностях (западной и восточной), на южном берегу – напротив пос. Новая Зырянка и в районе насосной станции, указывают исследования, проведенные А. И. Петриком в середине 1990-х гг. в рамках экологического изучения гидрологических объектов на территории ВКМКС (Сопряженная инвентаризация природных…, 1998). В результате абразии на южном берегу водоема, на участке от пос. Новая Зырянка до пионерлагеря «Дружба», сформировался уступ высотой до 3,2 м. Вследствие подмыва берегов произошло образование плавучих островов.
Процессом, противоположным абразии, является аккумуляция наносов. Продукты абразионного развития берегов поступали в водохранилище: часть их перемещалась на дно, в зону больших глубин, часть откладывалась вдоль берега (картина их размещения во многом определялась перемещением наносов вдоль берега).
Нижнезырянское водохранилище существует более 55 лет. За это время его форма стала близка к профилю равновесия, сформировалась прибрежная отмель. В настоящее время процессы абразии практически прекратились. Этому способствовало снижение НПУ на 1 м.
Результатом развития абразионных и аккумулятивных процессов является формирование донных отложений различной мощности и возникновение новых, наиболее соответствующих современной геодинамической обстановке форм надводного и подводного рельефа.
Одним из негативных явлений, связанных с созданием водохранилища, является подтопление и заболачивание территории. Повышение уровня вод в водохранилище вызвало подъем уровня грунтовых вод на побережье и в долине р. Зырянка. Нарушение режима грунтовых вод стало одной из причин техногенного подтопления территории и развития заболачиваемости.
Некоторыми авторами (Баньковская, 2000; Копнин, 2000) высказано предположение о том, что в период создания Нижнезырянского водохранилища произошло раскрытие трещин бокового отпора по берегам древней долины р. Зырянка. Заполнение водохранилища могло послужить одной из комплекса причин, спровоцировавших суффозионные процессы. Как результат развития суффозии на левобережной части водохранилища (район пос. Новая Зырянка) сформировались провальные образования земной поверхности.

2.5.3. Всплывание торфяников


Рисунок 2.16.
Всплывание торфяников.

Для водохранилищ лесной зоны всплывание затопленных торфяников не является редким явлением. Способствует этому распространение торфяных болот. На Нижнезырянском водохранилище неоднократно отмечался факт отрыва почвенного слоя в результате подмыва берегов и образования плавучих островов. Наличие плавучих островов на Нижнезырянском водохранилище описывал А. И. Петрик, ссылаясь на космический снимок от 24.07.1986 г. (Сопряженная инвентаризация природных…, 1998). Плавучие острова хорошо дешифровались и на значительно более позднем космическом снимке 1995 г. (рис. 2.16). Всплывшие массивы совершали миграции по водохранилищу. При этом с краев массива происходило поступление взвесей, из которых формируются донные отложения. Опускание плавучих островов на дно способствовало заиливанию водоема, активному развитию плавучих водорослей и гидрофитов (Сопряженная инвентаризация природных…, 1998). В связи с этим, по мнению авторов, может произойти полное заболачивание водоема с отрицательными экологическими последствиями для микрорайона «Набережная» г. Березники.

2.5.4. Формирование водного биоценоза

Сооружение на водотоках прудов или малых водохранилищ приводит к существенным перестройкам всего водного биоценоза. Из-за возникновения значительных участков с замедленным водообменном, происходит значительное увеличение численности и биомассы фито- и зоопланктона и, соответственно, вторичной и первичной продуктивности нового водоема. В зообентосе наблюдается выпадение реофильных видов и рост численности эврибионтных и лимнофильных видов. Аналогичные изменения характерны и для ихтиофауны.
При создании водохранилища, по данным М. А. Бакланова, из рыбного сообщества исчезают типичные реофилы – хариус, речной гольян, подуст, бычок-подкаменщик и некоторые другие виды. Но, несмотря на это, в большинстве случаев со временем происходит увеличение числа видов рыб на данном участке водотока и рост численности некоторых видов, многие из которых ранее встречались лишь единично. Это следствие попадания в реку лимнофильных видов из пойменных озер и стариц во время половодий (карась, линь, верховка), а также результат целенаправленного или случайного вселения некоторых видов рыб человеком (карп, толстолобик, белый амур, головешка-ротан и др.). Зачастую происходит полное изменение структуры ихтиоценоза в пределах построенного пруда и на вышележащем участке реки. Доминирующие до этого виды становятся малочисленными, а наибольшей численности могут достигать ранее редкие виды или даже для данного водоема новые.
Рост численности целого ряда рыб в прудах объясняется более благоприятными, чем в реке, условиями их нагула и зимовки.
У многих рыб здесь отмечено увеличение биологических характеристик (предельного возраста, скорости роста, жирности, упитанности, плодовитости и т. д.), но зачастую встречаются и тугорослые формы, у которых наблюдается обратное. В целом, создание прудов на малых реках приводит, наряду с обогащением видового состава фауны рыб, к возрастанию общей ихтиомассы в водоеме.
Положительные эффекты наличия прудов на малых реках выражаются в возрастании видового состава (иногда вдвое или даже более); увеличении генетической гетерогенности рыб; повышении общей биопродуктивности и ихтиомассы; улучшении биологических показателей рыб; изменении фенотипов и морфофизиологических признаков рыб; обеспечении возможности акклиматизации ценных видов рыб; возможности более комплексного использования гидро- и биоресурсов; улучшении облавливаемости водоемов; возможности организации поливного земледелия; использовании для рекреации; изменении микроклимата, регуляции водного режима (Зиновьев, Бакланов, 2000; Зиновьев и др., 2006).
Вместе с тем, строительство прудов на реках имеет и некоторые отрицательные стороны: накопление в прудах вредных загрязняющих веществ, что особенно важно в районах с интенсивным развитием промышленности и сельского хозяйства; прекращение генного обмена между рыбами выше и ниже плотины. Последнее может привести к вырождению некоторых популяций и образованию своеобразных экофенотипов у рыб, что может привести к снижению рыбопромысловой ценности водоема – примерами являются Нытвенское и Очерское водохранилища.
При создании плотины Нижнезырянского водохранилища была перегорожена нижняя часть р. Зырянка с извилистым руслом и замедленной скоростью течения, где обитали преимущественно лимнофильные и эврибионтные виды рыб, при низкой численности реофилов. Очевидно были выражены нерестовые и нагульные миграции рыб из Камы в низовья Зырянки в весенний и летний периоды. Создание водохранилища привело к выпадению типичных реофилов (хариус, речной гольян, подкаменщик) из состава ихтиофауны в первый год после заполнения, а ряд видов (голавль, елец, язь и др.) перестал встречаться после постройки Верхнезырянского водохранилища, то есть, когда исчезла возможность периодически уходить в речные условия. Наоборот возросла численность лимнофильных видов рыб (золотой и серебряный караси, линь и др.). Учитывая, что лимнофилы обитали на этом участке реки изначально, то можно констатировать, что создание Нижнезырянского водохранилища привело к снижению здесь числа видов рыб, при одновременном росте численности популяций оставшихся и их биомассы.
Спецификой Нижнезырянского водохранилища является наличие лишь незначительного участка материнской реки выше водоема, так как русло вновь перегораживается плотиной водохранилища. В связи с этим выпадение реофильных видов рыб при образовании водохранилища происходило значительно быстрее. Рефугиумом реофильных ценозов мог бы являться правый приток Зырянки – р. Быгель, однако в настоящее время из-за загрязнения и засоления вод он утратил такое значение.

2.5.5. Формирование ландшафтов

В ландшафтном отношении рассматриваемая территория расположена в северо-восточной части Косинского ландшафтного округа Вятско-Камской провинции южной тайги Восточно-Европейской равнины (Добровольский, 1997). Первичная естественная структура ландшафтов территории сформировалась в условиях значительной тепло- и влагообеспеченности; промывного режима увлажнения; преобладания холмисто-волнистого рельефа, с абсолютными высотными отметками 113,0–160,0 м; преимущественного распространения супесчаных и суглинистых отложений (Исаченко, 1991). Первоначально доминирующее положение (около 78% площади) занимали зональные южно-таежные лесные ландшафты, оставшаяся часть (22%) была представлена луговыми и болотно-луговыми формациями. Однако в формировании современного ландшафтного облика территории на протяжении последних десятилетий ведущую роль играл антропогенный фактор, чему способствовала ее высокая хозяйственная освоенность. Исходная ландшафтная структура была существенно преобразована в результате создания Нижнезырянского водохранилища: заполнение его чаши привело к затоплению прилегающих площадей, коренной перестройке исходной речной долины, образованию новых надводных и подводных форм рельефа, повышению уровня грунтовых вод, вследствие чего начался процесс гигрофитизации почвенно-растительного покрова (Еремченко, 2002).
Проведенное Е. А. Ворончихиной ландшафтное обследование показало, что к настоящему времени условно зональные южно-таежные лесные ландшафты отличаются фрагментарным ареалом распространения и сохранились лишь на южном побережье водохранилища. В ландшафтной структуре их доля невелика – 17,1%. На остальной территории доминируют антропогенные производные южно-таежных ландшафтов – вторичные лесные темнохвойно-лиственные ландшафты, занимающие 26% площади, луговые – 11,8%, болотно-луговые – 14% , селитебные (застройка) – 10% и коммуникационные ландшафты (дороги) – 3% площади. Оставшиеся 18,1% приходятся на аквальные ландшафты, представленные акваторией Нижнезырянского водохранилища (табл. 2.15).
Отличительными особенностями функционирования характеризуются аквальные ландшафты, что обусловлено своеобразием формирующих их природных компонентов, геоморфологических и гидрологических процессов (Назаров, 2002). Ведущим компонентом и фактором аквальных ландшафтов являются водные массы, которые в ходе ветрового волнения непрерывно оказывали механическое и химическое воздействие на прибрежные территории, вызывая абразионные процессы, и тем самым участвовали в преобразовании рельефа чаши водохранилища. Процессы абразии береговой линии, транспорта и аккумуляции наносов, вызванных деятельностью водных масс данных ландшафтов, протекали с момента заполнения водохранилища и были наиболее интенсивны в первые годы его существования.

Таблица 2.15.
Ландшафтно-типологическая структура территории размещения Нижнезырянского водохранилища (по Е. А. Ворончихиной).

Классификационный

уровень

Типы

ландшафтных

единиц

 

Доля в

структуре территории,

%

Функциональные параметры

 

Фитопродуктивность,

ц/га в год

Кислородопродуктиность,

т/год

Устойчивость,

баллов

Зональный условно коренной

Южно-таежные лесные темнохвойные

17,1

120

16,5

10

Интразональный антропогенный

Вторичные лесные хвойно-лиственные

Луговые закустаренные

Болотно-луговые

Аквальные

Селитебные

Коммуникационные

26,0

11,8

14,0

18,1

10,0

3,0

60–80

20–30

17–25

<1

12

<1

9,7

3,5

3,1

<1

1,7

<1

6

3

2

<1

1

<1

В связи с начавшимся сбросом воды, площадь аквальных ландшафтов существенно сократилась, изменилась направленность функциональных процессов и характер их взаимодействия с прилегающими наземными ландшафтами. Трансформирующее воздействие на прибрежные ландшафты по мере сокращения объема водохранилища неуклонно снижается. Это в свою очередь сопровождается трансформацией ландшафтной структуры водоохраной зоны. Наметилась устойчивая тенденция к увеличению доли заболоченных ландшафтных формаций. Учитывая их низкую функциональную активность в ряду ландшафтных единиц водоохраной зоны (табл. 2.15), в прогнозном варианте это существенно понизит общий уровень устойчивости и водоохранно-защитные свойства наземных ландшафтов.
Важным аспектом экологической устойчивости прибрежных ландшафтов в сложившихся условиях является растительный покров. Поэтому наиболее значимыми для поддержания экологического равновесия и эрозионной стабильности в рамках рассматриваемой территории являются лесные ландшафты. Несмотря на низкий уровень лесистости (менее 45%) территории, ее бонитет достаточно высок – 54 единицы (Добровольский, 1997), что соответствует среднему зональному уровню и среднему бонитету ландшафтов Пермского края. Однако при неизбежном изменении контура водоохраной зоны после снижения уреза до отметки
112,5 м, показатель залесенности понизится за счет заболоченных участков и составит не более 27%, что недостаточно для осуществления водоохранно-защитных и рекреационных функций, возлагающихся на водоохранную территорию в связи с ее пригородным положением (ГОСТ 17,1.5.02-80).
Исходя из бонитета и возраста растительного компонента, для рассматриваемых ландшафтов были рассчитаны функциональные параметры: фитопродуктивность и кислородопродуктивность, поскольку именно они определяют устойчивость и экологический статус территории в целом (Дьяконов, Дончева, 2002).
Структурно-функциональные характеристики ландшафтных единиц, их экологическая устойчивость существенно различаются (табл. 2.15). Наиболее продуктивны и устойчивы на уровне зонального максимума (10 баллов) зональные условно коренные южно-таежные лесные темнохвойные ландшафты. Каждый участок такого ландшафта площадью 1 га ежегодно поставляет в атмосферу свыше 16 т кислорода и дает около 120 ц/га растительной продукции в виде фитомассы. Несколько уступают им по оценочным параметрам, вследствие изменения видового состава растительности, вторичные лесные темнохвойно-лиственные ландшафты. Экологическая устойчивость у этих ландшафтных единиц не превышает 6 баллов. Из числа основных типологических особенностей, свойственных лесным ландшафтам рассматриваемой территории (кроме повышенной продуцирующей активности), необходимо отметить интенсивный биогеохимический круговорот, способствующий быстрой деструкции поступающих в ландшафт загрязнителей.
В числе экологических особенностей луговых ландшафтов следует отметить наличие дернового слоя, являющегося основным звеном устойчивости таковых к антропогенному воздействию (Исаченко, 1991). При нарушении сложившегося дернового горизонта луговые ландшафты в наибольшей степени, по сравнению с лесными ландшафтами, уязвимы к внешней нагрузке, проявляющейся в интенсификации эрозионных процессов.
Сокращение доли аквальных ландшафтов привело к формированию болотно-луговых. Они представлены в границах первоначальной акватории водохранилища, осушенной в результате начавшегося сброса воды. Для них характерен пониженный показатель устойчивости, не превышающий 2 баллов. Первоначально болотно-луговые ландшафты были приурочены к орографически пониженным участкам, где складывались условия для развития аккумулятивных процессов, определявшие их экологическую роль как накопителей загрязняющих ингредиентов. Данные ландшафты, располагаясь в пределах котловин стока, играют роль естественных природных фильтров очистки поверхностных вод. Они связывают загрязняющие ингредиенты, поступающие с поверхностным стоком, выводя их из биогеохимического круговорота. Эколого-стабилизирующие функции этих ландшафтных единиц низки, поэтому экологический потенциал участка поддерживается условно коренными и вторичными южно-таежными лесными ландшафтами, сохранившимися в настоящее время на 43,1% площади.
Таким образом, сложившаяся в настоящее время стабильная и функционально активная структура ландшафтов водоохраной зоны водохранилища неминуемо изменится. В связи с намечающимися мероприятиями по снижению уровня воды она трансформируется в направлении сокращения доли основных стабилизаторов – лесных ландшафтов – с одновременным увеличением доли болотных ареалов. Учитывая пригородное размещение объекта и его высокую рекреационную значимость, данное обстоятельство необходимо учитывать при проектировании новой водоохраной зоны. В соответствии с нормативами (ГОСТ 17,1.5.02-80; Положение…, 2003) проектом обустройства водоохраной зоны должно предусматриваться озеленение территории путем формирования древесно-кустарниковых насаждений с водоохранно-защитными свойствами на площади не менее 40%, создание функциональных участков рекреационного назначения, укрепление эрозионно-уязвимых береговых откосов.

 
Free template "Frozen New Year" by [ Anch ] Gorsk.net Studio. Please, don't remove this hidden copyleft! You have got this template gratis, so don't become a freak.