Хотя исследования, связанные с созданием водохранилищ получили большой
размах, большинство из них носит узкоспециальный либо локальный
характер. Поэтому общая комплексная оценка масштабов изменения
окружающей среды в результате создания водохранилищ, несмотря на большой
объем исследований, сопряжена с определенными трудностями.
Озерность территории, как уже отмечалось, увеличилась в целом на 30%. Во
многих аридных западных штатах (Аризона, Юта, Калифорния) и семи штатах
долины Теннесси увеличение озерности территории достигло 200— 300 и
более процентов. Поскольку значительное число крупных и средних
водохранилищ США создавалось в горных и плоскогорных районах, влияние их
на. окружающую среду оказалось меньшим, чем предполагалось с учетом
числа и объема искусственных водоемов (рис. 177).
Создание водохранилищ существенно повлияло на процессы речного стока.
Полный объем водохранилищ составляет около половины объема
среднемноголетнего стока. Полезный их объем позволяет регулировать 1 /3
часть стока. Это один из самых высоких показателей в мире. Водообмен в
зарегулированных речных системах существенно замедлился, особенно в тех
из них, где имеются многоступенчатые каскады водохранилищ (Колумбия —
рис. 178, Миссури, Колорадо, Теннесси, Арканзас). Три четверти
водохранилищ США объемом более 100 млн. куб. м осуществляют многолетнее
и сезонное регулирование стока, причем 2/ 3 из них имеют высокую долю
полезного объема, превышающую 90% (табл. XI-3).
В таких водохранилищах осуществляется очень
глубокая, «почти до дна» сработка водохранилищ и соответственно
колебания уровня достигают большой амплитуды.
Значительная часть водохранилищ объемом более 1 куб. км регулирует в
створе плотины около половины объема годового стока. Водохранилища Мид,
Форт-Пек, Кентукки, Флеминг-Гордж, Тринити, Элефант-Бют, Рузвельт и др.
полностью контролируют
сток рек в створе гидроузлов. Все эти крупные водохранилища созданы в
условиях горного и плоскогорного рельефа. В плотно же заселенных и
хозяйственно освоенных равнинных районах США доля водохранилищ сезонного
регулирования значительно ниже (менее 10%), а водохранилищ многолетнего
регулирования совсем мало (менее 2-3%).
Большое внимание при исследовании водохранилищ уделяется проблеме
водообмена, поскольку с ним тесно связаны процессы самоочищения и
разбавления загрязнений, поступающих во всевозрастающем объеме в
поверхностные воды. Естественно, что степень водооб-менности в разных
водохранилищах (табл. XI-4) неодинакова.
Оценке потерь воды на испарение с поверхности водохранилищ также
уделяется большое внимание, особенно в западных районах США, где слой
испарения достигает 2000 мм за год. Общий объем потерь воды на испарение
со всех водохранилищ оценивается в 25—30 куб. км. Замечено, что после
создания крупного водохранилища По-уэлл на р. Колорадо испарение с
акватории расположенного ниже водохранилища Мид уменьшилось с 2170 до
1910 мм, причиной этому было поступление из водохранилища Поуэлл более
холодной воды.
Изменение ледового режима на зарегулированных реках и в их эстуариях —
важный фактор, характерный для северных штатов США.
Таблица XI-3
Отношение полезного объема водохранилищ к полному объему
Особенно большое развитие получили исследования,
связанные с оценкой и прогнозом интенсивности заиления и занесения
водохранилищ. Плотины и водохранилища — очень дорогие и капиталоемкие
сооружения, поэтому сокращение срока их нормальной эксплуатации в
результате заиления крайне нежелательно (рис. 179).
В США изучение процессов заиления проводилось в течение 20 лет на 1005
водохранилищах. Оно показало, что, чем крупнее водохранилище, тем
медленнее оно заносится. В водохранилищах емкостью более 1 куб. км объем
отложений за год составляет не более 0,5% его полезного объема, в
водохранилищах емкостью 0,1 — 1 куб. км — соответственно в среднем 1,1%.
Объем откладывающихся наносов во всех водохранилищах оценивается
величиной 4,2 куб. км, т. е. 0,8% их суммарного полезного объема (Man
Made Lakes..., 1973).
Некоторые водохранилища, расположенные в аридной
пустынной зоне на западе страны, заполнялись наносами за 10—15 лет,
водохранилище Остин, например, потеряло за это время половину своей
емкости. Для его замены было построено новое, но и оно полностью
заилилось.
Высокие темпы заиления водохранилищ, наблюдавшиеся в период 1930— 1960
гг., оказались в теской связи с интенсивным развитием водной и ветровой
эрозии почв на территориях сельскохозяйственно освоенных водосборов.
Размеры эрозии приняли характер национального бедствия. В середине 30-х
годов было создано федеральное агентство «Служба охраны почв», оно стало
координировать действия, направленные на борьбу с этим опасным явлением
в масштабе всей страны. К настоящему времени осуществлен большой объем
(примерно 60% запланированного) мероприятий, во многих районах эрозия
почв приостановлена, что уменьшило в последние 25 лет темпы занесения и
заиления водохранилищ.
Исследования по изучению переформирования и переработки берегов не
получили значительного развития. Это объясняется как меньшими масштабами
переформирования берегов горных и плоскогорных водохранилищ, так и тем,
что земли, попадающие в зону воздействия береговой переработки,
отчуждаются заранее с выплатой соответствующей компенсации лицам,
подлежащим переселению. Широко распространена и практика тщательной
планировки береговых склонов при создании водохранилищ, подбор и посадка
специальных видов растений для укрепления склонов.
Изменения микроклиматических характеристик в зоне влияния большинства
водохранилищ сопоставимы с показателями, установленными для водохранилищ
СССР, расположенных в аналогичных природных условиях. В нижних бьефах
гидроузлов, созданных в север-рых районах страны, характерно образование
полыньи, повышение влажности воздуха и образование зимних туманов. В
субтропических районах после образования водохранилищ микроклимат
несколько изменился, стал более мягким, снизились экстремальные
показатели
температуры воздуха и влажности. Крупные
водохранилища способствовали формированию бризовых циркуляций в зоне до
нескольких километров от уреза воды.
Результаты влияния водохранилищ США на уровень и режим грунтовых вод
слабо освещены в научной литературе; по-видимому, это тоже в
определенной степени косвенное следствие широко распространенной
практики отчуждения земель при создании водохранилищ (рис. 180).
В последние десятилетия развернулись исследования по изучению
экологических последствий создания водохранилищ. Они касались прежде
всего водных и в меньшей степени наземных экосистем в зоне воздействия
водохранилищ. Не всем компонентам исследователи уделяют достаточное
внимание. Например, почти отсутствуют сведения о микробиологических
характеристиках крупнейших водохранилищ США. В несколько большем объеме
имеются данные по фитопланктону. В комплекс доминирующих видов
водорослей входят в различных сочетаниях в разных водохранилищах
диатомовые, синезеленые, вольвоксовые и хлорококковые. В связи с
поступлением в поверхностные воды большого количества загрязнений, а с
ними и биогенных элементов, прежде
всего азота и фосфора, в 60% водохранилищ отмечается цветение воды, в
основном в результате развития сине-зеленых водорослей. Например, в
водохранилищах Канзаса биомасса синезеленых водорослей достигает 52
г/куб. м (Водохранилища мира, 1979).
При создании и эксплуатации водохранилищ в США возникла проблема
избыточного развития водной растительности, которая обозначается даже
специальным термином «водные сорняки». Одно из наиболее неприятных
водных сорных растений — колосистая уруть, после 1960 г. сильно
распространившаяся в водохранилищах системы р. Теннесси. Это создавало
значительные помехи в работе водозаборных сооружений, а также в
рекреационном использовании акватории. Наиболее эффективным способом
борьбы оказалось «обезвоживание» растений в результате сработки
водохранилища. В тех водохранилищах, где понижение уровня на нужную
величину и в необходимые сроки было по каким-либо причинам невозможно,
применялись гербициды, обработка ими производилась с вертолета.
179. Динамика занесения и заиления водохранилища
Гернси на р. Норт-Плейт (США)
180. Зоны отчуждения земель и других объектов при
создании водохранилища Кентукки (США)
В южных штатах значительные трудности при
эксплуатации водохранилищ вызывает водный гиацинт. При постоянно
проводимых механических и химических мерах борьбы удалось добиться
освобождения значительных площадей не только от
водного гиацинта, но и от другого сорного растения, так называемого
аллигаторного сорняка.
Сведения, отражающие особенности формирования и динамики зоопланктона и
зообентоса в водохранилищах США, также немногочисленны и разрозненны.