Мероприятия в нижних бьефах гидроузлов
Изменения в нижних бьефах режимов расходов, уровней, наносов вызывают значительные нарушения экологических систем и в большинстве случаев снижают продуктивность рек и их пойм. При составлении проекта мероприятий в НБ необходимо выполнить прогноз общего размыва русла. Размеры и интенсивность его зависят от типа русла; особенно значительным он будет в руслах неустойчивых (гл. 10, II, III и V типы). Например, на равнинной р. Дон в нижнем бьефе Цимлянского гидроузла понижение уровней за первые 8 лет составило 1,3 м, за I Тедженским гидроузлом—5,6 м, за Мало-Кабардинским на р. Терек —2,6 м. Следует также иметь в виду, что в руслах III, IV и V типов сначала преимущественно развиваются глубинные деформации, а затем (с укрупнением отмостки) — плановые (смыв берегов). Явление общего размыва в значительной мере регулируется (см. 10.2.4).
Снижение уровня воды при общем размыве — это как бы снижение базиса эрозии для рек-притоков, поэтому надо разрабатывать мероприятия по регулированию, сокращению или недопущению общего размыва также и на реках-притоках.
Изменения термического режима сводятся к тому, что под влиянием водохранилища температура воды зимой будет выше и река на протяжении многих километров в НБ может не замерзать. Летом из водохранилища идет вода холоднее, чем в бытовых условиях. Изменение температуры приводит к замене биоценозов, и надо знать, какие биоценозы сформируются, чтобы оценить степень их пользы или вреда.
Наибольшие изменения происходят на пойме. Под влиянием регулирования стока водохранилищем она не затопляется (затопление — основа плодородия поймы). В течение межени осуществляются судоходные или энергетические попуски при уровнях выше бытовых; они подпирают уровень грунтового потока на пойме и под надпойменными террасами. В результате смены режимов продуктивность ЛУГОВ И пастбищ уменьшается в 8... 10 раз (р. Дон ниже Цимлянского гидроузла, р. Иртыш ниже Бухтарминской ГЭС и др.). Кроме того, ликвидируются нерестилища на десятках и сотнях тысяч гектаров.
При составлении проектов и реконструкции сооружений необходимо предусматривать возможность сохранения и увеличения продуктивности пойм участниками водохозяйственного комплекса. Например, из водохранилищ можно ежегодно затоплять пойму в НБ на 8...10 сут в режиме влагозаряд- кового полива, а в многоводные годы раз в 3...4 года — в режиме нерестилища (40...45 сут). Затоплять пойменные массивы можно сработкой и меньших объемов воды с помощью специальных водоподпорных сооружений. И, наконец, гарантированный и обильный урожай на пойме можно обеспечить орошением в промывном режиме (только с нисходящим током воды). Этог прием требует еще меньше воды, но связан с большими затратами труда.
Если повышение уровней воды в русле привело к утрате дренирующей способности реки и к недопустимому подъему уровней грунтового потока, то требуется строительство дрены, заменяющей русло в бытовых условиях. Эрозионный врез заполнен обычно водонепроницаемыми грунтами. Уровнем воды в дрене, необходимое влияние которой распространяется на всю толщу аллювия до коренных пород, можно регулировать водно-воздушный режим на пойменных массивах по всей длине НБ, где проявляется отрицательное влияние попусков.
При суточном регулировании попуски ГЭС и ГАЭС неблагоприятно влияют на бесплотинные водозаборы в НБ. Лучшим решением в этом случае будет организация ниже водохранилища перерегулирующего контрбьефа. Например, ниже высоконапорных Ток- тогульской и Курпсайской ГЭС на р. Нарын имеется контрбьеф Учкурганской ГЭС, ниже Нурекской и Бай- пазинской высоконапорных ГЭС на р. Вахш есть бьеф Головной ГЭС.
Могут быть случаи значительного расходования воды в створе водозаборного гидроузла. Это ведет к обмелению и зарастанию русла, к утрате им дренирующей способности и другим отрицательным последствиям. Чтобы сохранить прежние размеры и положительные свойства русла, совершенно необходимо по нему ежегодно делать попуски потока с руслоформирующим расходом воды (вровень с бровками поймы). Если этого не делать, то развивающиеся процессы приведут к утрате не только дренирующей, но и пропускной способности. Следовательно, в многоводные годы русло не пропустит своего прежнего расхода воды, что вызовет дополнительное непредвиденное затопление. Это особенно опасно, если русло обваловано, так как могут произойти прорыв дамб и аварийное затопление обвалованных территорий.
В некоторых случаях требуются специальные санитарные попуски.
К значительному дополнительному подъему уровней (и другим отрицательным последствиям) приводит перекрытие гидрографической сети на пойме (протоки, ерики, старицы, понижения) и в особенности строительство поперечных дамб (дамбы рыбохозяйственных прудов, нерестово-выростных хозяйств, дорожные и др.). Все это сокращает пропускную способность поймы. Во многих случаях по пойме идут расходы в несколько раз больше, чем в русле. Перепад уровней сосредоточивается на этих перегораживающих сооружениях; в русле происходит интенсивный размыв. Продукты этого размыва откладываются ниже участка сосредоточения энергии потока. В таких условиях образуются зоны существенно отличных от бытовых уклонов поверхности воды и создаются условия для интенсификации русловых процессов.
В случае низконапорных гидроузлов с большим водозабором из рек с обильным твердым стоком может произойти занесение русла в НБ (Кизы- лаякский гидроузел на р. Амударье). Объемы отложений могут быть настолько значительными, что уровни воды в НБ подпирают уровни в ВБ, и гидроузел уменьшает пропускную способность, что создает угрозу разрушения его при большом расходе воды. При значительных уклонах рек (более 0,005) и при высоких берегах в ВБ такое затруднение легко устранить наращиванием плотины, то есть реконструкцией сооружений из условия повышения отметок НПУ и ФПУ. При низких берегах или обвалования в ВБ пока единственным остается регулирование русла в НБ для формирования однорукавного глубокого русла, в котором поток обладает наибольшей транспортирующей способностью. Регуляционные сооружения должны также упорядочить складирование наносов по всей длине участка занесения, вовлекая в этот процесс возможно большие площади. Значительным резервом может быть организация карьеров по добыче нерудных материалов (песка, гравия) в региональных масштабах. Возможен также вариант образования специального наносохранилища выше гидроузла.