многоликие водохранилища — феномен xx века

НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Многоликие водохранилища – феномен ХХ века
М
А—
ЩА
ИЩ
ЛИ
ИЛ
НИ
АН
РА
ХР
ОХ
ДО
ОД
ВО
ЕВ
ИЕ
НX
ИККИ
ЕН
ЛИ
МЕ
ОЛ
ОМ
НО
ОГГО
ЕН
МННО
—Ф
ФЕ
XX
X ВВЕЕККАА
А.Б. Авакян
Артур Борисович Авакян, доктор географических наук, профессор, главный научный сотрудник Института водных проблем РАН, заслуженный деятель науки Российской Федерации. Руководитель проектов 93-05-14140, 96-05-65508, 99-05-65477 и 02-05-64115.
Если исключить проблему войны и мира, то решающее значение для выживания и развития человечества имеют экологические, продовольственные, энергетические и водные проблемы. Последние непосредственно влияют на решение всех остальных и поэтому были и остаются в центре внимания и специалистов, и широких кругов общественности. Особую остроту в последние десятилетия приобрели вопросы территориального перераспределения водных
ресурсов, нередко называемого поворотом рек, и создания водохранилищ.
В начале 80-х годов автору вместе с другими специалистами — географами, гидрологами и гидротехниками — пришлось выступать в Большом зале Политехнического музея.
Ажиотаж, охвативший всех в тот вечер, поразил не только меня, но и устроителей — нечто
подобное было около 10 лет назад, когда здесь слушали Владимира Высоцкого. Отрицательное отношение многих к переброске стока оказалось своеобразным камертоном поведения
публики. Двух предыдущих ораторов прерывали возгласами, криками и нарочитыми аплодисментами. У меня отпала всякая охота выступать, но я все же начал примерно с таких слов:
«Мне предстоит рассказать вам о регулировании стока рек водохранилищами. Их существование и создание вызывают резкие споры среди специалистов: одни предлагают спустить даже старые водохранилища, другие — строить такие гиганты, как Нижнеленское или Нижнеобское, каждое из которых по площади больше всех ранее созданных». То, о чем я рассказывал дальше, в новой редакции вполне можно адресовать и нынешнему читателю.
В самом деле, для чего нужны водоемы, создание которых подчас связано с затоплением
многих тысяч гектаров плодородных земель, с переселением сотен и тысяч людей, переустройством дорог, трубопроводов, линий электропередачи и связи, промышленных предприятий? После заполнения водоемов в прибрежной полосе начинается подъем уровня грунтовых
вод, подтопление земель и сооружений. Волна, в особенности штормовая, подмывает берега,
и десятки, а то и сотни гектаров земель обрушиваются в водоем и перемещаются вдольбереговыми течениями. В прибрежной полосе изменяются почвы, растительность, животный мир
и микроклимат.
Поскольку водохранилища создаются путем перегораживания рек плотинами, существенно нарушаются сложившиеся тысячелетиями условия существования и размножения рыб,
которым приходится приспосабливаться к новым условиям. Особенно сильно гидростроительство на реках сказалось на проходных рыбах, т.е. на тех, которые живут и нагуливаются в
морях и океанах, а метать икру идут в реки, поднимаясь вверх по течению на десятки, сотни, а
иногда и тысячи километров. Сооружаемые на их пути плотины преграждают путь к местам
нереста и лишают возможности воспроизвести потомство. Близ некоторых рек, где весенние
разливы увлажняли и удобряли луга, после создания водохранилищ снизилась продуктивность заливных сенокосов, превратившихся на значительных площадях в суходолы. Вот почему население тех районов, где намечаются водохранилища, резко выступает против их сооружения, находя поддержку среди широких кругов общественности. Можно назвать сотни
объектов в десятках стран, вызывавших активные протесты, и в ряде случаев они увенчались
успехом — особенно одиозные проекты не были осуществлены. Однако полностью остановить создание плотин и водохранилищ не удалось.
Ежегодно на всех континентах появляются сотни новых рукотворных водоемов (рис.1).
В настоящее время в мире нет ни одной страны, в которой бы их не было. Общий объем водо3
3
хранилищ на рубеже XIX и XX вв. составлял 15 км , а к концу ХХ в. превысил 6600 км . Се1
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Многоликие водохранилища – феномен ХХ века
2
годня на Земле эксплуатируется более 60 тыс. таких водоемов площадью 400 тыс. км , что соответствует площади зеркала примерно одиннадцати Азовских морей. Только в четырех водохранилищах — Насер, Кариба, Вольта и Братском — содержится больше воды, чем за год
приносят в моря Волга, Дунай, Днепр и Дон. Крупнейшее по площади водохранилище Вольта
в 15 раз больше известных всем Женевского или Боденского озер (рис.2). Трудно найти сегодня реку, на которой нет хотя бы одного водохранилища. Волга, Днепр, Ангара, Колумбия,
Миссури, Теннеси, Парана и сотни других больших и малых рек на наших глазах превращены
в их каскады. Создание водохранилищ привело к преобразованию природных условий на тер2
ритории, равной 700 тыс. км , и к изменению инфраструктуры в связи с переселением населения и переустройством хозяйства.
Рис.1. Крупнейшие водохранилища мира.
Водохранилища — это не только ключ к решению многих хозяйственных проблем, но
одновременно и фокус противоречий между целью их создания и негативными последствиями в природе и хозяйстве, между отдельными водопользователями и водопотребителями.
Необходимость их создания была осознана несколько тысячелетий назад, и прежде всего
из-за неравномерности стока рек в течение года. Так, в нашей стране на большинстве рек европейской части России, Западной и Восточной Сибири за два-три месяца весеннего половодья проходит 65% стока, а в южных районах — свыше 90%, а то и 95%. А на Дальнем Восто3
ке, например, у р. Зеи минимальный расход воды составляет 1,6 м /с, а максимальный 14 200.
Значительны колебания стока в бассейнах отдельных рек и от года к году. Это особенно сильно сказывается в засушливых районах страны, где объем воды, проходящей по руслам, в маловодные годы в 100 раз меньше, чем в многоводные.
Только создание водохранилищ для сезонного и многолетнего регулирования обеспечивает население, промышленность и сельское хозяйство нужным количеством воды в определенное время. Они не только улучшают гидрографическую сеть, уменьшают угрозу наводнений, селей, маловодья, от которых гибнут и разоряются сотни тысяч, а иногда миллионы людей. Без них немыслимо развитие современной энергетики, судоходства, они смягчают кли2
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Многоликие водохранилища – феномен ХХ века
мат, а небольшие по размерам водохранилища нередко делают местность привлекательнее,
став во многих районах любимым местом отдыха. В нашей стране, например, 30 млн. человек
проживает непосредственно на берегах водохранилищ, и еще 50 млн. могут добраться до них,
затратив на дорогу от нескольких десятков минут до двух часов.
Рис.2. Сравнительные размеры и контуры водохранилищ Волжско-Камского каскада и некоторых
озер.
Итак, в основе проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ лежит необходимость развития хозяйства и удовлетворения потребностей населения. Кроме того, после их создания появляется возможность орошения земель, использования площадей, расположенных ниже плотины и ранее страдавших от частых и длительных наводнений, развития
рыбоводства и рыболовства и т.п. Но нередко из-за неоднозначности воздействия водохранилищ на природу и хозяйство трудно провести грань между положительными и отрицательными последствиями их создания.
Общая площадь, на которой произошли те или иные изменения природной среды в прибрежных районах, сопоставима с площадью самих водохранилищ. Еще на большей территории были проведены всевозможные мероприятия, связанные с их созданием, — переселение
жителей, переустройство дорог, строительство линий связи и электропередачи, трубопроводов, промышленных предприятий. Водохранилища значительно преобразуют ландшафт речных долин. На крупных реках вместо русла шириной от нескольких сот метров до 1—3 км
создаются озеровидные водоемы шириной до 10—30 км и более, протяженностью в десятки и
сотни километров. Ниже водохранилищ ландшафт также существенно изменяется. В результате «срезки» пиков или полного прекращения паводков уменьшаются площади весеннего затопления поймы, снижается уровень грунтовых вод. В связи со снижением количества твердых частиц, которые обычно несет река, размываются русла и берега ниже гидроузлов. Из-за
появления в долинах большого количества воды изменяются радиационный баланс, температура, влажность, ветровой режим над самим водоемом и на прилегающих территориях. Но если влияние даже крупных водохранилищ на климат сказывается более или менее заметно
3
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Многоликие водохранилища – феномен ХХ века
лишь в береговой полосе на расстоянии 1—3 км от берега, то вследствие изменения гидрологического режима нередко земли заболачиваются, изменяется их минерализация, почвы
трансформируются, в растительном покрове увеличивается доля влаголюбивых видов, нарушаются условия обитания животных. Масштабы изменений в природной среде прилегающих
территорий, вызванных трансформацией гидрологического режима, весьма значительны. Так,
общая площадь подтопленных земель из-за повышения уровня грунтовых вод на побережьях
водохранилищ России оценивается в сотни тысяч гектаров, из общей протяженности берегов
более половины размывается и разрушается.
На территориях, прилегающих к рекам с зарегулированным стоком, ниже водохранилищ
исчезают заливные луга, обсыхают нерестилища. На некоторых реках, в том числе и на Волге,
приходится осуществлять специальные попуски воды, чтобы в какой-то мере восстановить
режим естественного половодья. Так, в низовьях Волги для обводнения Волго-Ахтубинской
поймы и дельты Волги в интересах рыбного и сельского хозяйства в конце весны — начале
3
лета ежегодно из водохранилищ сбрасывают от 70 до 130 км воды. Водохранилища влияют и
на тектонические процессы, способствуя в одних районах возникновению, а в других увеличению частоты и силы землетрясений.
Очень важное последствие для окружающей среды — изменение качества воды, ее физических свойств, солевого состава, содержания в ней биогенных элементов и взвешенных
частиц, численности и распределения фито- и зоопланктона. Концентрация растворенного кислорода во всех крупных водохранилищах остается на уровне, благоприятном для развития
водных организмов, полностью он исчезает только в придонных слоях. Но процессы самоочищения воды из-за снижения скорости ее движения в водохранилищах протекают медленнее, чем в реках, развиваются синезеленые водоросли, начинается цветение.
Учитывая, что влияние водохранилищ проявляется по-разному в различных природных
зонах и экономических районах, при оценке их хозяйственного значения и воздействия на окружающую среду необходим системный анализ. Думается, что каждое водохранилище нужно
рассматривать прежде всего как склад воды, который, однако, выполняет множество других
функций. Это — объект, заметно меняющий исходное качество речной воды; регулятор стока;
источник и аккумулятор гидроэлектроэнергии, способный в наибольшей степени отвечать потребностям энергетических систем; акватория, используемая водным транспортом, рыбным
хозяйством; рекреационная зона; потребитель земли (затопление, подтопление, переработка
берегов) и в то же время объект, позволяющий в ряде районов значительно улучшить использование земельных ресурсов; объект, вносящий существенные изменения в природу и хозяйство речных долин, дельт, внутренних морей и приустьевых участков окраинных морей.
Вот почему выбор места строительства, параметров водохранилища, режима его эксплуатации, мероприятий по подготовке ложа, тщательнейшее изучение всех «за» и «против»
играют первостепенную роль. К сожалению, на практике это подчас игнорировалось: нередко
принимались решения, не учитывающие мнения специалистов, и к тому же, как и во всех других делах, грешили дорого нам теперь стоящей гигантоманией. К тому же при создании гидротехнических сооружений основное внимание уделяли плотине, а на водохранилища смотрели как на побочный ее продукт. Переустройством в зоне водохранилищ занимались отнюдь
не квалифицированные организации, не всегда делалось даже то, что намечалось проектом.
Как и во многих других областях, совершенно недостаточное внимание уделялось экологическим проблемам. Игнорировались психологические и отчасти социальные, медикобиологические и экономические вопросы. И наконец, немалую роль в негативном отношении
общественности к водохранилищам сыграли публикации, из которых можно было узнать, что
в России затоплено 100 млн. га земель (в действительности только восемь), что площадь водохранилищ в России в пять раз больше, чем в США (в действительности в 1,4 раза) и т.д., и
т.п.
4
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Многоликие водохранилища – феномен ХХ века
В наше время, когда цена земли возрастает, а хозяйственное освоение речных долин
расширяется, о создании крупных водохранилищ в большинстве стран мира уже не помышляют. Будут строиться в основном небольшие рукотворные водоемы, и для их создания уже
накоплен определенный опыт. Что же касается старых водохранилищ, то качество воды не
позволяет использовать их для водоснабжения и в полной мере для рыболовства, рекреации и
обводнения территорий, но в то же время они еще служат энергетике, водному транспорту,
ирригации и борьбе с наводнениями. Практика показала, что как бы тщательно ни проводились мероприятия по подготовке и эксплуатации водохранилищ, удовлетворить разнообразные требования различных отраслей хозяйства не представляется возможным. Это объясняется, с одной стороны, разными требованиями к параметрам, подготовке ложа, режиму эксплуатации, а с другой — многообразием природных и хозяйственных условий на разных водохранилищах и их отдельных участках.
Единой точки зрения на проблему улучшения ситуации в бассейнах зарегулированных
рек нет. Ясно только, что ни спуск эксплуатируемых водохранилищ, ни снижение их отметки
ничего не дадут, поскольку это не решает никаких экологических и экономических проблем, а
приведет к полному разрушению сложившейся хозяйственной системы на прилегающей территории и тем самым резко ухудшит ситуацию в стране. Думается, что многочисленных противоречий при создании и эксплуатации водохранилищ можно избежать, если следовать
предложенной нами концепции.
Во-первых, необходимо придать водохранилищу статус биогеосистемы, основная задача
которой — производство воды достаточно высокого качества для обеспечения нормального
функционирования экосистемы (это в первую очередь относится к равнинным водоемам, расположенным в районах с высокой плотностью населения). Во-вторых, все виды хозяйственного использования водохранилищ, в том числе и регулирование стока, можно осуществлять
лишь в пределах, не нарушающих такое функционирование. В третьих, улучшать использование и охрану природных ресурсов акваторий и береговых зон водохранилищ необходимо на
основе организации их пространственной и функциональной структуры путем районирования, планировки и обустройства. В условиях нынешней децентрализации денежных и материальных ресурсов практическое применение предлагаемого подхода приобретает особо важное
значение, поскольку позволяет оптимизировать природопользование в границах отдельных
водных объектов и их участков, сообразуясь с материально-техническими возможностями
каждого конкретного региона в те или иные годы.
Из всего сказанного следует, что должны развиваться исследования экосистем водохранилищ, качества их вод, изучаться их роль в продуктивности водных и сухопутных экосистем
суши, формировании и развитии окружающей среды в целом. Важнейшее значение на современном этапе приобретает разработка концепции рационального использования водохранилищ в условиях растущего антропогенного пресса.
В заключение мы приводим уникальные данные о динамике ввода в эксплуатацию водохранилищ в XX в., которые дают исчерпывающее представление об их числе и объеме по материкам и темпам заполнения во времени. Вместе с автором их собирали и обобщали на протяжении нескольких десятилетий сотрудники Института водных проблем РАН В.А. Шарапов,
В.Б. Яковлева, С.П. Овчинникова, О.О. Петрова и И.П. Лебедева.
5
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Многоликие водохранилища – феномен ХХ века
6