Покорённые и покорившиеся

«Совершенно неважно, кто находится на берегах водохранилищ и что там построено. Если всё это не вписано в природную схему развития водоёма и не подчинено природному закону, оно рано или поздно разрушится», – рассказывает Елена Козырева, заведующая лабораторией инженерной геологии и геоэкологии ИЗК СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук. На протяжении десятилетий институт занимается изучением процесса трансформации берегов. Непривычное для уха человека словосочетание означает, как выясняется, довольно грозное и опасное явление.

Для наглядности Елена Козырева демонстрирует фотоснимки, сделанные во время полевых экспедиций учёными Института земной коры. «Начинается всё вот так», – замечает она. На фото-графии вполне живописный пейзаж – вода, зелёные луга и небольшой овражек, прорезающий берег Братского водохранилища. Другой снимок уже как будто в увеличенном масштабе: на переднем плане мощный провал земли, овраг стрелой «долетел» до местной автодороги. Это берег всё того же Братского водохранилища.

Целый каскад таких водохранилищ начиная с 1950-х годов прошлого столетия создавался на юге Восточной Сибири – искусственные объекты, до этого в природе не существовавшие. Однако о покорении природы говорить здесь едва ли уместно. Учёные Института земной коры природный фактор настоятельно рекомендуют не списывать со счетов, а сами водохранилища называют не просто техническими, а природно-техногенными объектами.

«Сами ГЭС рассчитаны на вековое использование – 50–100 лет. Понятно, что состоянию стратегических объектов уделяется пристальное внимание. Проводятся постоянные осмотры – нет ли трещин, утечек воды, в каком состоянии крылья плотины. По необходимости проводится и ремонт», – рассказывает собеседник «СЭ». Однако не меньшего внимания требуют водохранилища, их береговая зона. И понятно, почему. Укрепление берегов водоёмов, ремонт укрепительных сооружений, контроль их состояния и т.д. – занятие дорогое и долгоокупаемое. Только такая экономия в будущем может обойтись куда дороже, уверены специалисты ИЗК: человек рискует потерять большую часть земель, которые уже сейчас трансформируются в результате воздействия вод водо-хранилищ. Проблемы создания и использования искусственных земельных участков на берегах и в акватории объектов российские учёные, а также их коллеги из Болгарии, Украины, Италии, Польши будут обсуждать на научной конференции, которая пройдёт c 29 июля по 2 августа в Иркутске. Делиться своим опытом, теоретическим и практическим (в том числе по укреплению берегов Черноморского побережья при строительстве Олимпийских объектов), специалисты будут с представителями Бассейно-водного управления. Об актуальных для Иркутской области проблемах, которые предстоит обсудить на конференции, «Сибирскому энергетику» рассказали в Институте земной коры.

Пляжное укрепление

В иркутском микрорайоне Солнечный есть яркий пример того, как воды Ангары, наполняющие Иркутское водохранилище, отвоёвывают у человека пространство: на два метра в год отступают берега в мысовой части (район, где расположена гимназия №25). Береговая зона уже практически вплотную подошла к объездной дороге в Солнечном, отмечает Елена Козырева. В целом же по правобережью Иркутского водохранилища размыв на отдельных участках за период эксплуатации достиг 200 метров.

Такое развитие береговой зоны водоёма закономерно, считают учёные. «Отвесный склон, сложенный легко размывающимися суглинками, облессованными в верхней части разреза. Деформация здесь происходит в виде проседания – нижняя часть берега размывается, затем верхний слой либо обваливается, либо проседает и размывается при следующем повышении уровня воды», – рассказывает о процессе заведующая лабораторией инженерной геологии и геоэкологии.

Сейчас уже возникла острая необходимость укреплять наиболее освоенные участки берега на Иркутском водохранилище, запущенном в эксплуатацию в конце 1950-х. Но при этом большая часть участков, прилегающих к его акватории, является частной. А каждый частник, имеющий, как правило, в своём распоряжении ещё и яхту, катер или другое плавсредство, самостоятельно решает, как обустроить берег. Спонтанные укрепления имеют лишь мнимый эффект и проблему не решают, а порой даже усугубляют ситуацию, считают учёные.

На берегах Братского водохранилища появляются овраги, провалы, опасные для автодорог

Отдельные берегоукрепительные работы всё-таки удалось провести на Иркутском водохранилище в 2012 году в районе посёлка Новогрудинино за счёт средств федерального бюджета, выделенных на охрану Байкала. Заказчиком строительства выступило Федеральное агентство водных ресурсов. «Проведены берегоукрепительные мероприятия, выложен склон, отсыпана часть пляжа, при монтаже сооружений использовались искусственные материалы. Можно создавать такой вот вид защиты – ставить железобетонные стенки, которые будут гасить силу удара волны, но это недолговечное решение», – рассказывает Елена Козырева. К примеру, железобетонные берего-укрепления на Байкале, обследованные учёными ИЗК, серьёзно деформированы, сточены, на них появляются вмятины. Эффективным же решением, по мнению иркутских учёных, является создание искусственных пляжей, близких к естественному ландшафту. Такие берегоукрепительные сооружения не будут воевать с природой, а впишутся в её условия.

В качестве примера Елена Козырева приводит Новосибирское водохранилище: широкие пляжи, на которые приезжают отдыхать горожане, создавались вместе с самим водоёмом. «На тот момент в Новосибирске остро стояла проблема потери большого количества земель, если не провести сразу же укрепление», – поясняет заведующая лабораторией. 

А вот отсыпка песком искусственного пляжа Якоби на Иркутском водо-хранилище, организованного частными предпринимателями, ситуацию не спасает. Сила и движение течения в этом месте таковы, что весь песчаный материал, который ежегодно подсыпается вдоль береговой линии, практически тут же выносится на противоположную сторону, где образуются новые песчаные формы. «Здесь формирование пляжей без специальной подготовки, специальных расчётов и технических сооружений невозможно», – отмечает специалист.

«Золотые пески» дорого стоят

Братское водохранилище – уникальное место не только для отдыхающих, которых здесь в изобилии можно наблюдать летом, но и для учёных, исследующих развитие прибрежной территории. Ежегодный мониторинг состояния берегов на Братском проводят сотрудники ИЗК. Здесь они находят богатый материал для своих работ. Встречаются необычные явления, свидетельствующие о «скоропостижном» развитии территории: разрастаются огромные песчаные пляжи (туристы называют эту местность «Золотые пески»), захватывая новые территории и вытесняя зелёную зону; быстро появляются и так же быстро разрушаются эфемерные пещеры; тут же – «Ленские столбы» в миниатюре, сложенные из мягких пород, поэтому, в отличие от оригинала, менее долговечные…

Такие явления происходят под воздействием техногенной нагрузки, но в совокупности с унаследованным природным процессом. Тем, который развивался ещё до вмешательства человека. Правда, теперь унаследованный процесс стал ускоряться. «В параметрах работы Братского водохранилища предусмотрено колебание уровня воды до 10 метров в течение нескольких лет. Величина достаточно существенная. Колебания в таких пределах не могут проходить незаметно, они напрямую влияют на трансформацию берегов, – объясняет Елена Козырева. – В итоге подводный и надводный склоны постоянно перерабатываются, каждый раз происходят их новые переформирования».

Так, трещины тектонического происхождения (природный процесс), встречающиеся на территории, под воздействием колебаний воды (искусственный процесс) увеличиваются, разрушают сушу. Появляются овраги, провалы, которые опасны для автодорог, сельхозугодий и производственных строений, близких к акватории водохранилища. «Карстовый процесс (растворение горных пород) активно проявляется на Хадахано-мельхитуйском массиве. Здесь каждый год происходит деформация автодороги. В этом случае требуется либо переносить саму трассу в более безопасную зону, либо начинать укрепление берегов», – рассказывает эксперт.

Карст – унаследованный процесс. Такие изменения на берегах Ангары происходили ещё задолго до создания водохранилища (возникали провалы в виде воронок, обвалы земли, гроты, пещеры) и продолжились бы, даже если бы новый водоём не появился. Но теперь, уже под воздействием техногенного фактора, вода поднялась до уровня карстующихся пород, раньше находившихся на сухой части, и активизировала карстообразование. «Ежегодно обновляются провалы и гроты, разрастаются эфимерные пещеры, сложенные гипсовыми породами, и, как сахар, моментально растворяющиеся в воде, когда её уровень повышается. Необычное, но весьма опасное явление», – говорит заведующая лабораторией Елена Козырева.

Елена Козырева отмечает,
что под воду Богучанского водохранилища уйдут технические объекты, которые ухудшат экологическую обстановку

Стабилизация уровня Байкала в пределах одного метра (решение было принято правительством в 2001 году) теорию иркутян о природно-техногенном воздействии подтверждает: процесс деформации берегов озера замедлился. Но Братское водохранилище – технический объект, созданный для вполне определённых целей. Естественно, что такие эксперименты с уровнем воды на нём не планируются: эксплуатационные параметры изменяться не будут. А значит, нужно пересмотреть отношение человека к этому объекту, считают специалисты института: «Для исследователей совершенно предсказуемо дальнейшее развитие береговой зоны. Осталось только их знания применить на практике, чтобы более рационально использовать территорию и её природный потенциал».

К примеру, на Братском водохранилище со стороны Осинского района, где под воздействием человека появились песчаные пляжи, а теперь под воздействием природы они расширяются (ветер разносит песок вглубь территории), учёные предлагают провести берего-укрепление, вписывая его в  пологий рельеф местности. Таким образом, появится пляжная зона, но не такая непредсказуемая и подвижная, как сегодня. «Всё как всегда упирается в финансирование, но у нас есть разные программы, фонды, через которые реально получить финансирование на исследовательские работы, возможно, появятся средства и на техническую реализацию проекта», – считает собеседница «СЭ».

Прогноз по Гречищеву и Пуляевскому

При начале строительства Иркутского и Братского водохранилищ в ИЗК была создана лаборатория береговых процессов (сейчас она не существует. – «СЭ»), сотрудники которой изучали искусственные водоёмы в Приангарье, береговые процессы и прогнозировали их развитие. Методику прогнозного расчёта формирования берегов разработали иркутские учёные Е.К. Гречищев и Г.М. Пуляевский. Основой для неё послужил опыт уже запущенного на тот момент Иркутского водохранилища. В методике учитывалась не только энергетическая составляющая (воздействие волн), но и реакция геологической среды. Сейчас этот метод Института земной коры СО РАН описывается в учебниках и монографиях для студентов, получающих профильное образование, рассказывает Елена Козырева: «Точность этой методики проверена временем. Так, прогноз по Иркутскому водохранилищу уже почти реализован, оправдан он на 70%. Правый берег действительно отступает намного быстрее, так как сложен из рыхлых грунтов, достигнут спрогнозированный показатель в 200 метров».

Основываясь на прогнозах своих предшественников, а также на своих собственных наблюдениях, современные исследователи сделали заключение по развитию нового объекта – Богучанского водохранилища. Уровень водоёма, как отмечает Елена Козырева, достигнет здесь фактически нижнего бъефа Усть-Илимской ГЭС. Таким образом, сам город Усть-Илимск будет располагаться уже не на реке, а на берегах нового водоёма – Богучанского водохранилища. Однако под воду уйдут и несколько технических объектов, использовавшихся в качестве вспомогательных при строительстве Усть-Илимской ГЭС, – укрепительные дамбы. Поэтому эксперты ИЗК рекомендовали по возможности полностью разобрать эти сооружения. «Надо заметить, что городские очистные стоки Усть-Илимска, которые пока поступают в Ангару и тут же растворяются в речном режиме, после повышения уровня воды до отметки 208 уже будут поступать в водохранилище, где нет никакого течения. При наличии на дне нового водоёма технических сооружений – дамб – произойдёт ухудшение экологической обстановки», – замечает собеседница «СЭ».

Если ранее существовала теория о том, что первый этап наполнения водохранилища является самым интенсивным для трансформации, обрушения берегов и дна, после чего начинается замедление процессов, то практика длительной эксплуатации Иркутского и Братского водохранилищ показывает: совершенная стабилизация процессов переработки берегов не происходит. А связано это в первую очередь с режимом эксплуатации водохранилища, с изменением уровня воды  в нём. Так же ситуация будет развиваться и на Богучанском объекте, считает эксперт. Поэтому в ИЗК прогнозируют, что при наполнении водоёма и колебаниях воды непременно начнут развиваться процессы переработки берега: абразия, оползни, эрозия и другие негативные явления. По уточнённой методике института за весь период эксплуатации водохранилища его берега будут размыты на разных участках до 100 метров. Это район устьев рек Кота, Ёдерма. В первые десять лет берега сдвинутся на 18 метров в районе устья Кеуля, до 40 метров – в устье Вереи. Но на этих берегах населённых объектов немного, поэтому основные наши опасения всё-таки связаны с ситуацией в Усть-Илимске», – говорит Елена Козырева.

Общие же наблюдения за эксплуатацией искусственных водоёмов и развитием их береговых зон привели учёных к выводу: нужна единая программа использования берегов и акватории водоёма, учитывающая природный потенциал объектов.