Влияние водохранилищ на грунтовые воды

Изменение берегов водохранилищ

водохранилище ландшафт гидрологический микроклимат

В природе не много таких быстро меняющихся и неустойчивых типов рельефа, как берега новых водохранилищ. В первые годы после создания водохранилищ, изменяются склоны речной долины, оказавшиеся на границе с водой. В одних местах берег начинает обваливаться и отступать, в других весь склон приходит в движение и возникает оползень, а в условиях балок – заливов образуются косы и пересыпи.

Главная сила, действующая на берега, разрушающая и намывающая их – ветровые волны и колебания уровней воды. Под воздействием волн происходят процессы абразии берегов, аккумуляции смытого материала и перенос его вдоль берегов. Колебания уровней воды определяют вертикальную зону волнового воздействия на берега, ширину зоны затопления и переработки берегов. Процессы затопления и подтопления берегов и волновая деятельность способствует развитию геодинамических процессов: обвалов, оползней, суффозий, просадок, а в определенных условиях – карста, термоабразии.

Существует несколько основных типов берегов: отступающие (разрушающиеся), почти не известные устойчивые и наступающие, или аккумулятивные. Каждые из этих берегов имеет свои особенности и закономерности формирования.

Отступающие под действием волн или абразионные берега широко распространены на всех водохранилищах. Разрушаются в основном крутые склоны долин. Состав пород абразионных берегов может быть любой (глины, пески, скальные породы и т. д.), все в той или иной степени размываются волнами. Быстрее всего разрушаются песчаные, лёссовые, несколько медленнее – суглинистые, ещё медленнее – глинистые. Скорость разрушения берега зависит и от его высоты: чем ниже берег, тем быстрее он размывается. Однако воды размывают породы, больше на больших берегах. В верховьях водохранилищ, в зоне выклинивания, возрастает роль сточных – речных течений. Обычно не ощутимые возле плотины, они способны транспортировать главным образом илистые частицы. Ежегодное разрушение берегов водохранилищ в первые годы часто превышает 10м., иногда до 20-30м. суши. Характерно, что мысы разрушаются быстрее, чем бухты и заливы, пи равной крутизне склона и одинаковом геологическом строении. Мысы не защищены от волн широкой отмелью, так как продукты их разрушения уносятся вдольбереговыми течениями в заливы. Таким образом, каждый участок берега не развивается изолированно от других участков, удаленных от него, и с другой стороны, сам начинает влиять на соседние участки.

Обычно спустя несколько лет после наполнения водохранилища скорость размыва берегов постепенно уменьшается. Тем не менее, берег продолжает отступать еще многие десятилетия.

Большое влияние на формирование берегов оказывает полузатопленная растительность. Лес, густые заросли кустарников и трав уменьшают высоту волн, препятствуют движению наносов, и берег в таких местах не разрушается.

Своеобразно развиваются оползневые берега. После создания водохранилищ повышается уровень подземных вод, и влажность пород увеличивается. В результате меняются физические свойства грунтов. Всё это ведет к нарушению равновесия сил, которое обеспечивает неподвижность склона. Его неустойчивость увеличивает колебания уровня водохранилища, вызывающие резкие изменения давления грунтовых вод на породы. Возникает оползень, а в тех местах, где они наблюдались раньше, они вновь приходят в движение.

Для защиты берегов от размыва приходиться возводить защитные гидротехнические сооружения. Иногда от разрушения волнами намывается искусственный пляж.

Таким образом, по мере увеличения "возраста" водохранилищ переформирования их берегов уменьшается, образуется устойчивый профиль берега. Однако изменение водохозяйственных функций и режима водохранилища, тектоническое движения; циклические изменения гидрометеорологических условий и т. п. могут оживить процесс переформирования берегов.

Влияние водохранилищ на грунтовые воды

С заполнением водохранилища начинается активное воздействие вод на его берега. Они смачиваются в связи с подъемом уровня грунтовых вод, их подмывает штормовая волна, на них действует ветер.

С заполнением водохранилища грунтовые воды подпираются водохранилищем и поднимаются ближе к поверхности земли до того уровня, при котором они вновь могут стекать в водоем. До тех пор пока грунтовые воды не достигнут этого уровня, происходит их непрерывное пополнение за счет водохранилища.

Процесс повышения уровня грунтовых вод происходит, как правило, очень медленно. На первом этапе, который продолжается от нескольких месяцев до многих лет, повышение уровня грунтовых вод происходит за счет двух источников: фильтрации воды из водохранилища и аккумуляции притока грунтовых вод. На втором этапе, когда уровень грунтовых вод достигнет уровня воды в водохранилище, только за счет грунтовых вод, движущихся в сторону водохранилища.

Быстрое повышение уровня грунтовых вод происходит в трещиноватых известняках, в галечниках, в гравии и крупнозернистых песках и медленное в суглинках и глинах.

По мере удаления от уреза водохранилища скорость распространения подпора уменьшается. Формирование подпорного уровня грунтовых вод происходит медленно и в значительном удалении от водохранилища может продолжатся несколько десятков лет даже в хорошо водопроницаемых породах.

Уровень грунтовых вод на территориях, прилегающих к водохранилищу, испытывает колебания в течении года в зависимости от изменения уровня воды в водохранилище. Со отработкой водохранилища уровень грунтовых вод начинает понижаться, и наоборот. Чем ближе к урезу водохранилища, тем больше амплитуда колебания уровня грунтовых вод в связи с небольшой скоростью фильтрации отстают от колебаний уровня водохранилища. Также в некотором удалении от него уровень грунтовых вод может снижаться, в то время как уровень водохранилища уже повышается, и наоборот. Сезонные колебания уровня грунтовых вод распространяются не на всю ширину зоны подпора грунтовых вод.

Повышение уровня грунтовых вод, вызывает заболевание и подтопление территории, приводит к изменению почв, химического состава грунтовых вод и растительности.

Таким образом, изменения режима грунтовых вод имеет большое значение для водоснабжения, строительства и других отраслей хозяйства, на водохранилищах организованы гидрологические станции и посты. Также влияние водохранилищ на грунтовые воды изучается с помощью скважин, приуроченных на различных расстояниях от береговой линии.