« ПРОБЛЕМЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В КРИОЛИТОЗОНЕ: ОСОБЕННОСТИ, КРИОГЕННЫе ПРОЦЕССы, МОНИТОРИНГ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ...»

4.4. Рекомендации по минимизации техногенных воздействий

Этапы проектирования, строительства и эксплуатации гидроэлектростанций в криолитозоне должны в обязательном порядке сопровождаться самостоятельными геокриологическими исследованиями и последующим геокриологическим мониторингом в течение всего времени существования ГЭС. Все возможные экзогенные криогенные геологические процессы должны изучаться и контролироваться при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений ГЭС. Комплекс исследований должен включать составление моделей и прогноз статического и динамического состояния контролируемых береговых криогенных массивов на базе материалов, полученных геофизическими и геокриологическими методами.

Стандартная контрольно-измерительная система, регламентируемая средними для всех станций нормами СНиП, не охватывает целого ряда проблем, определяющих устойчивость сооружений ГЭС и сохранность природного комплекса в криолитозоне. В каждый конкретный проект строительства ГЭС на территории криолитозоны, исходя из особенностей мерзлотно-геологических, геоморфологических, гидрогеологических и гидрометеорологических условий, необходимо включать свой дополнительный комплекс контролирующих мероприятий. Помимо геофизических наблюдений целесообразно включать в контролирующий комплекс определения температур начала оттаивания-замерзания грунтов, слагающих береговые массивы, поскольку расчеты устойчивости массивов вмещающих пород проводятся на базе СНиПов, не учитывающих реальный химический состав грунтов и пород. Кроме того, в проектах гидроузлов криолитозоны следует учитывать потепление климатических условий, и, если необходимо, вносить поправки в существующие СНиПы.

При гидротехническом проектировании и строительстве следует особое внимание уделять участкам-основаниям с покровом рыхлых мерзлых пород, которые могут содержать массивные подземные льды. В пределах участков распространения рыхлых отложений с льдистостью 20-40% и более под воздействием техногенных факторов возможны резкие активизации локальных проявлений экзогенных криогенных процессов с последствиями, негативными как для сооружений, так и для эколого-геокриологических условий.

В этих условиях технологические нарушения защитного почвенно-растительного слоя инициируют деструктивные криогенные процессы, которые развиваются весьма быстро, охватывая не только собственно участок-основание сооружения, но и примыкающие к нему смежные участки. Поэтому рекультивацию всех пораженных участков поверхности криолитозоны следует проводить не после завершения строительства сооружений ГЭС, а параллельно строительству. Т.е. проектируемый комплекс работ по возведению инженерных сооружений обязательно должен включать мероприятия по устранению поражений поверхностного защитного слоя в процессе строительства.

Рекультивацию пораженных участков поверхности мерзлоты следует проводить методом отсыпки так, чтобы крупность обломочного материала отсыпки возрастала снизу вверх. В нижние слои отсыпки надо закладывать глинистый материал, препятствующий инфильтрации природных вод в мерзлые породы пораженного участка. В верхнем слое отсыпки необходимо присутствие грубообломочного материала (щебня, крупной гальки, валунов), способствующего промерзанию нижележащих слоев грунта.

Комплекс строительных работ должен включать меры по снижению техногенной активности, которые предполагают использование современных наиболее совершенных ресурсосберегающих технологий на фоне экологической культуры производства данных работ [Васильев, 1998]. Следует избегать прямых сбросов на поверхность осваиваемого участка криолитозоны воды и других агрессивных жидкостей, а также больших скоплений строительного и бытового мусора на поверхности мерзлых пород в течение длительного времени. Предварительная вырубка леса должна производиться в соответствии с имеющимися рекомендациями, позволяющими минимизировать активность оврагообразования (вследствие вырубки) в прибрежной полосе водохранилища.

Перечисленные мероприятия способны существенно снизить экологический риск строительства и эксплуатации ГЭС.

5. Влияние гидротехнического строительства на реки (речные бассейны) в зонах распространения многолетнемерзлых пород

Воздействие гидротехнического строительства на речные бассейны в криолитозоне - крупная проблема, для решения которой необходимо проведение специальных научных работ, включающих комплекс геолого-геокриологических, гидрологических, геоморфологических и метеорологических исследований. В каждом конкретном случае, в соответствии с особенностями мерзлотно-геологических, геоморфологических и гидрологических условий, проявляются те или иные реакции речной системы на гидротехнические воздействия. Главные из них – это русловые деформации на участке нижнего бьефа, изменения термического, ледового и паводкового режимов, а также изменения естественного хода уровня, жидкого и твердого расходов в различных временных масштабах (суточном, сезонном, многолетнем). Систематические натурные исследования с получением кондиционного фактического материала по этой проблематике в криолитозоне не проводились.

Если говорить обобщенно, то создание ГЭС в криолитозоне изменяет гидрогеологический режим в нижнем бьефе, при этом обычно паводковые уровни срезаны, летние - практически не изменяются, а в зимний период происходит их повышение. Вследствие этого с большой вероятностью можно не ожидать летнего подтопления сельскохозяйственных угодий, лесов и др. территорий. Уменьшение расходов в нижнем бьефе в период весенних па­водков, главным образом, определяющих размывы берегов реки, скажется на снижении интенсивности их переформирования по срав­нению с естественными условиями.

Изменения термического режима (порядка нескольких градусов) ввиду зарегулирования рек наиболее проявляется в летние и зимние месяцы, и могут привести к сокращению сроков ледостава в бассейне от нескольких дней до нескольких месяцев.

Аномальные развития русловых деформаций на участке нижнего бьефа при зарегулировании стока будут связаны в основном с изменениями в гидродинамическом режиме реки и, как уже говорилось, эрозионная составляющая процессов переформирования русла и берегов уменьшится. Возможны возрастания интенсивности аккумулятивных процессов вдоль берегов с формированием современных многолетнемерзлых пород, а также развития русловой аккумуляции наносов и связанные с этим изменения судоходных фарватеров.

Список литературы

Арэ Ф.Э. Роль повторно-жильных льдов в разрушении береговых обрывов на арктическом побережье // Тепловые процессы в мерзлых горных породах. М., Наука, 1964а, с. 100-110.

Арэ Ф.Э. О влиянии теплофизических свойств мерзлых пород на разрушение берегов арктических морей // Тепловые процессы в мерзлых горных породах. М., Наука, 1964б, с. 111-116.

Арэ Ф.Э. Прогноз переработки берегов небольших водохранилищ на льдистых многолетнемерзлых грунтах // Проблемы строительства в Якутской АССР. Якутск, Якутское кн. изд-во, 1974, с. 190-197.

Арэ Ф.Э. Водохранилища в условиях вечной мерзлоты // Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания по динамике берегов водохранилищ, их охране и рациональному использованию. Черкассы, Украинский филиал ЦНИИКИВР, 1979а, т. 6, с. 69-82.

Арэ Ф.Э. Термоабразия берегов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геогр. наук. М., МГУ, 1979б, 37 с.

Арэ Ф.Э. Основы прогноза термоабразии берегов. Новосибирск: Наука, 1985, 171 с.

Арэ Ф.Э., Балобаев В.Т., Босиков Н.П. Особенности переработки берегов термокарстовых озер Центральной Якутии // Озера криолитозоны Сибири. Новосибирск, Изд-во Наука, 1974, с. 39-53.

Васильев С.В. Воздействие нефтедобывающей промышленности на лесные и болотные экосистемы. Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1998. 136 с.

Гоголев Е.С. К методике прогнозирования тепловой переработки обрывистых берегов водохранилищ, сложенных сильнольдистыми грунтами // Тезисы докладов Четвертого Всесоюзного совещания по изучению берегов сибирских водохранилищ. Якутск, Институт мерзлотоведения СО АН СССР, 1975, с. 73-74.

Гоголев Е.С. Прогноз переработки берегов водохранилищ в суровых климатических условиях при колебаниях уровня воды // Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического совещания по динамике берегов водохранилищ, их охране и рациональному использованию. Черкассы, Украинский филиал ЦНИИКИВР, 1979, т. 3, с. 35-38.

Григорьев Н.Ф. Роль криогенных факторов в формировании морских берегов Якутии // Многолетнемерзлые породы и сопутствующие им явления на территории Якутской АССР. М., Изд-во АН СССР, 1962, с. 68-78.

Григорьев Н.Ф. Роль криогенных факторов в динамике побережья Якутии // Океанология, 1963, т. III, № 3, с. 477-481.

Григорьев Н.Ф. Особенности формирования берегов в условиях полярного климата // Теоретические вопросы динамики морских берегов. М., Наука, 1964, с. 148-157.

Григорьев М.Н., Разумов С.О., Куницкий В.В., Спектор В.Б. Динамика берегов восточных арктических морей России: основные факторы, закономерности и тенденции // Криосфера Земли, 2006. Т. X. № 4. С. 74-94.

Гуревич В.М. Применение метода натурных моделей для прогнозирования переработки термоабразионных берегов водохранилищ // Береговые процессы в криолитозоне. Новосибирск, Изд-во Наука, 1984, с. 105-110.

Ермолаев А.И. Основные особенности процесса термоабразионного переформирования берегов по сравнению с нормальным абразионным процессом // Берега водохранилищ. Тезисы докладов “Пятого совещания по изучению берегов сибирских водохранилищ”. Иркутск, 1980, с. 15-17.

Качугин Е.Г. Инженерно-геологические исследования и прогнозы переработки берегов водохранилищ // Рекомендации по изучению переработки берегов водохранилищ. М., Госгеолтехиздат, 1959, с. 3-89.

Качугин Е.Г. Геологическое изучение динамики берегов водохранилищ. М.: Наука, 1975. 147 с.

Константинов И.П., Суходровский В.Л. О формировании берегов в области вечной мерзлоты (на примере Вилюйского водохранилища) // Изучение берегов водохранилищ Сибири. Новосибирск: Наука, 1977. С. 62-72.

Молкин Г.С. О прогнозировании переформирования берегов водохранилищ в районах многолетней мерзлоты // Исследования берегов водохранилищ. Иркутск, 1972, с. 83-85.

Разумов С.О. Динамика деструктивных криогенных процессов на арктическом побережье и в устьевой области р. Колымы // О состоянии окружающей природной среды Республики Саха (Якутия) в 2001 году. Якутск: Сахаполиграфиздат, 2002. С. 33-37.

Разумов С.О. Модель эрозии льдистых морских берегов в условиях многолетних колебаний средней летней температуры воздуха и стационарной повторяемости штормов // Криосфера Земли. 2003. Т. VII. № 4. С. 39-50.

Разумов С.О. Реакция криогенных комплексов арктического побережья на техногенные воздействия в нестационарных климатических условиях // Материалы международной конференции «Теория и практика оценки состояния криосферы земли и прогноз ее изменений», Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. Т. I. С. 275-277.

Руководство по расчету параметров ветровых волн. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 277 с.

Сафьянов Г.А. Динамика береговой зоны морей. М., Изд-во МГУ, 1973, 175 с.

Тер-Степанян Г.И. О вековой глубинной ползучести склонов // Проблемы геомеханики. – 1968, №2, с. 8-31.

Томирдиаро С.В., Рябчун В.К., Голодовкина А.Д. Переработка льдонасыщенных берегов водоемов и водохранилищ на арктических и субарктических равнинах Северо-Востока СССР // Труды совещания по изучению берегов водохранилищ и вопросов дренажа в условиях Сибири. Новосибирск, изд. ИГ СО АН СССР, 1969, № 1, с. 244-260.

Томирдиаро С.В., Рябчун В.К. Термоабразия и общая динамика берегов озер и водохранилищ на равнинах Крайнего Севера // Тезисы докладов Всесоюзного совещания по мерзлотоведению. М., Изд-во МГУ, 1970, с. 107-109.

Томирдиаро С.В., Рябчун В.К. Льдонасыщенные берега озер и водохранилищ Анадырской тундры и прогноз их переработки // Озера криолитозоны Сибири. Новосибирск, Наука, 1974, с. 53-60.

Тржцинский Ю.Б., Будз М.Д., Зарубин Н.Е. Оползни, сели, термокарст в Восточной Сибири и их инженерно-геологическое значение. – М., 1969. – 134 с.

Meleshko V.P., Kattsov V.M., Shkolnik I.M., Mirvis V.M., Govorkova V.A. Change and variability of climate in northern Eurasia at 21st century: evaluation based on AOGCM ensemble Voeikov Main Geophysical Observatory, Roshydromet, St. Petersburg, Russia. 2006.

Newbury R.W., Beaty K.G., McCullough G.K. Initial shoreline erosion in a permafrost affected reservoir Southern Indian Lake, Canada // Proceeding of Third Intern. Conf. on Permafrost. Ottawa, 1978. V. 1. P. 834-839.