CC BY
59
УДК 556.555.6 + 502
О ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ МЕРАХ В ВОССТАНОВЛЕНИИ И ОХРАНЕ
МАНЖЕРОКСКОГО ОЗЕРА
Ю.М. Цимбалей
Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул E-mail: [email protected]
Сокращение площади акватории, мелководность, значительные сезонные колебания уровня и высокая антропогенная нагрузка приближают современное состояние Манжерок-ского озера к критическому. Фрагментарная вырубка леса у подножия г. Синюхи на востоке и полное сведение березово-соснового бора на 6-террасе на западе нарушили водный режим водоема. В связи с созданием всесезонного горнолыжного комплекса «Манжерок» необходимо принятие срочных мер по сохранению и защите озера. В статье сформулированы основные положения по восстановлению и охране водоема.
Ключевые слова: Республика Алтай, Манжерокское озеро, антропогенная нагрузка, охранные меры, горнолыжный комплекс «Манжерок».
Вопрос о создании всесезонного горнолыжного комплекса «Манжерок» на побережье Манжерокского озера в Республике Алтай вступил в стадию реализации. Согласно проекту комплекса, рассчитанного на 6,5 тыс. отдыхающих, освоению подлежат северо-западные, западные и восточные склоны горы Большая Синюха, долины и поляны на восточных склонах горы Малая Синюха, Манжерокское озеро и его побережья [1]. В значительной степени туристические объекты ориентированы на ресурсы озера, от состояния которого зависит успех проекта и дальнейшее развитие всего комплекса [2-3].
Манжерокское озеро расположено в Майминском районе на правом берегу р. Катунь: в 1,75 км от ее русла, в 1,5 км восточнее с. Манжерок и в 0,4 км к северо-востоку от с. Озерное. Оно находится на транзитных путях к рекреационным центрам Алтайского края и Республики Алтай («Бирюзовая Катунь», с. Чемал, г. Белуха и др.), популярно как пункт отдыха, в силу чего испытывает повышенную антропогенную нагрузку.
Озеро эллиптической формы простирается в северо-восточном направлении на 1112 м при максимальной ширине 430 м, площадь зеркала - 37,6 га. На основной площади глубина не превышает 2,5-2,8 м и от берегов нарастает постепенно. Максимальная глубина - 3 м, в межень (март 2007 г.) она в центральной части составила
2,2 м [3]. Устойчивый объем воды около 810 тыс. м3. Уровень зеркала озера выше на 77-80 м современного уровня р. Катунь, сезонные его колебания достигают 1 м и более. Заболоченные понижения на флангах озера весной затапливаются, и длина его временно увеличивается до 15001700 м. Дно сравнительно ровное. Вдоль западного, северо-западного и северного берегов фрагментарно (на ширину от 20-25 м до 50-60 м и более) оно песчаное и илисто-песчаное, а далее сложено озерным илом - сапропелем, мощность которого нарастает постепенно и в центральной части превышает 5 м [2-3].
Берега в основном низкие, заболоченные, сложены аллювиальными и пролюви-альными песчано-глинистыми отложениями. С юго-востока к озеру подступает негустой смешанный лес с полянами по вырубкам. Вдоль северо-западного берега, покрытого зарослями кустарника, в 50 м от кромки воды расположена водоохранная лесополоса из тополя и асфальтированная дорога, а далее (на ширину до 800-1000 м) - заброшенная пашня на месте вырубленного березово-соснового леса.
Озеро относится к эвтрофному типу. По данным В.В. Ильина [4] водная растительность в нем представлена тремя основными группировками: водяного ореха, кувшинково-разнотравной и группировкой сплавины. Эти группировки, включающие в свой состав «краснокнижные» виды,
определяют общий характер зарастания озера.
Центральная часть водоема макрофитами не заселена, что связано с температурной стратификацией водной толщи: в поверхностном слое вода нагревается до 20-22°С, иногда до 24°С, в придонном -температура не поднимается выше 10-13°С. Температурный барьер препятствует продвижению сюда водных растений, в том числе и водяного ореха. Однако данные дешифрирования космоснимков территории указывают на постепенное смещение пояса водной растительности к центру с северо-востока и юго-запада в среднем на 130-160 м за период с 1976 по 2004 гг. С юго-востока изменения менее значительны (рис. 1). Причина этому - обмеление озера. Вместе с ним в озере активно протекает процесс разложения органики и накопления сапропелевых и торфяных илов [3], что усиливает обмеление и ускоряет зарастание озера.
Рис. 1. Динамика зарастания оз. Манжерок: 1 - граница развития водной растительности по данным космосъемки от 29.08.2004; 2 - группировки водяного ореха гребенчатого по состоянию на 1976 г., ограничивающие область развития гидрофитов с флангов озера к центру [по: 4]; 3 - современная водная растительность; 4 - современная акватория с «чистым» зеркалом воды.
Манжерокское озеро, благодаря произрастанию в нем алтайского эндемика и третичного реликта - водяного ореха гребенчатого (Trapa pectinata), а следовательно, и уникальности водной группировки, образуемой им, является государственным памятником природы республиканского значения и достопримечательностью Республики Алтай.
Сокращение площади акватории, мел-ководность, значительные сезонные колебания уровня, усиление заболачивания, наблюдающиеся заморы рыбы и высокая антропогенная нагрузка приближают современное состояние водоема к критическому и требуют принятия срочных охранных мер. Ранее неоднократно указывалось на недостаточность консервативных запретительных мер. В данном случае требуются мероприятия, поддерживающие устойчивость экосистемы озера [2-3], в том числе:
- стабилизация уровня водоема, т.к. водяной орех чувствителен к повторяющимся резким его колебаниям;
- при устройстве набережных необходимо обеспечить свободный сток в озеро всех ручьев и родников со склонов г. Синюха;
- щадящее локальное дноуглубление, не затрагивающее местообитания «краснокнижных» эндемиков;
- создание системы мониторинга уровня грунтовых вод на наиболее опасных направлениях подземного сброса воды из озера.
Мероприятия по углублению дна озера для ограничения зарастания и увеличения водной массы и стабилизации уровенного режима отражены в Проекте расчистки и дноуглубления озера. В документе учтены основные ограничения, вытекающие из статуса водоема и геологического строения его ванны. Так признаны недопустимыми переустройства водоема в местах произрастания макрофитов, а под дном выемки предусмотрен остаточный слой илов мощностью не менее 1,9 м. Проектные решения показаны на рисунке 2.
Меры по расчистке дна необходимы, но в определенной степени временны, т.к.
процесс заполнения чаши водоема рыхлыми осадками в природных условиях естественный и неизбежный. В будущем может потребоваться повторение работ и вовлечение в них резервных территорий, например, таких как северо-восточные участки озерной поймы, временно затапливаемые в паводковый период.
Стабилизация уровня озера зависит от геологических и геоморфологических условий существования водоема. Так рыхлые отложения представлены системой из 6 террас р. Катунь, сложенных терриген-ными осадками. Доминирующие высокие (4-6) террасы состоят преимущественно из песчано-гравийно-галечникового с примесью валунов материала [5]. Водоносные комплексы в них приурочены к песчано-галечниковым и валунно-галечниковым горизонтам с высокими фильтрационными свойствами. Выдержанные водоупоры между ними отсутствуют, и имеется существенная гидравлическая связь между поверхностными и подземными водами. Последние относятся к незащищенным или условно защищенным [6].
Рис. 2. Контуры участков, допускающие выемку сапропелевых илов в условиях экологических ограничений: 1 - глубина выемки 1 м, 2 - 2 м, 3 - 3 м; 4 - современная водная растительность; 5 - акватория без водной растительности (см. рис. 1). Изолинии мощности илов, начиная от берегов, соответствуют 0, 1, 2, 3, 4 и 5 м.
Поверхность 5-й террасы, в которую вложена ванна озера, песчаная, насыщенная водой. Северо-западная часть дна озера сложена песками, не перекрытыми ила-ми, и это служит дополнительным подтверждением как гидравлической связи озерных и грунтовых вод, так и незначительной роли кальматации в удержании от растекания озерных вод. Важным свидетельством гидравлического единства рыхлой толщи является факт, зафиксированный местными жителями: уровень воды в озере однажды в августе месяце «внезапно» в течение нескольких суток упал на 40 см, а территория с. Манжерок, находящегося в 1,5 км к западу и на 50-60 м ниже уровня озера, в этот же период оказалась подтопленной грунтовыми водами именно со стороны озера.
Питание озера происходит за счет твердых и жидких атмосферных осадков, ручьев, дренирующих трещинные воды г. Синюха и стекающих с ее склонов, и грунтовых вод. Расчеты водного баланса озера показали, что суммарное среднегодовое поступление талых и дождевых вод с учетом осадков на водную поверхность достигает 1590 тыс. м3. Это почти вдвое превышает величину устойчивого объема воды в озере, равную 810 тыс. м3 [7] и свидетельствует о заметном водообмене.
Второй важной статьей приходного баланса, на что указывают многие авторы, является приток со стороны г. Синюха через ручьи и грунтовые воды. Хотя грунтовая составляющая менее значительна из-за малого уклона зеркала грунтовых вод, тем не менее, на ее роль указывает температурная стратификация водной толщи озера.
В расходных статьях баланса преобладает испарение. Поверхностный сток наблюдается только в период весеннего половодья в юго-западной части водоема через водопропуск в р. Едрала. Отток в грунтовый воды возможен только на флангах, где уклон зеркала направлен в сторону дрен - рек Манжерок и Едрала. У северозападного и юго-восточного берегов грунтовый поток, регулируемый рельефом, выклинивается в озеро.
По крайней мере, так было раньше, когда выпуклая поверхность 6-й террасы, лежащей к северо-западу от озера и возвышающейся над урезом воды на 24-25 м, была покрыта березово-сосновым лесом, поддерживающим такой же выпуклый по форме и высокий уровень грунтовых вод за счет инфильтрации атмосферных осадков. По нашему мнению, эта естественно сложившаяся конфигурация зеркала грунтовых вод была основным условием стабильного уровня озера Манжерокское, размещенного на весьма проницаемых террасовых отложениях. Напомним, еще в 1963 г. Н.Г. Селедцов указывал, что со слов местного старожила «колебания уровня столь незначительны, что трудно говорить о его наивысшем и наинизшем состоянии» [8, с. 64].
Последующая фрагментарная вырубка леса у подножия Синюхи нарушила водный режим. Еще более повлияло на гидрологический режим озера полное сведение березово-соснового бора на 6-террасе и превращение территории в пашню (посадки хмеля, а сейчас - заброшенная пустошь). Грунтовые воды лишились основной доли атмосферного питания (стал преобладать поверхностный сток), уровень их стал не стабилен и существенно зависим от увлажненности года. В засушливый год или даже критический период года уровень грунтовых вод может опускаться ниже зеркала озера, когда гидродинамический напор не обеспечивает удержания озерных вод, и последние уходят в подстилающие валунно-галечники и далее в Ка-тунь, по пути подтапливая низкие надпойменные террасы. Исходя из описанного предположения, проясняется и возможная причина приведенного выше резкого спада уровня озера и подтопления с. Манжерок.
По расчетным данным [2] основной объем воды в озеро поступает весной (снеготаяние, обильные грунтовые воды), в последующие периоды водный баланс отрицателен. Текущее поступление дождевых и грунтовых вод не восполняет потерь -водный баланс нарушен и стал в беспаво-дочный период отрицательным, уровень озера падает. В результате зарастания озе-
ро регрессирует: береговая линия отступила от первоначальной на 10-15 м (местами - на 100-120 м). Если учесть, что все части приходного баланса и расход через испарение и поверхностный сток с течением времени меняются несущественно, то становится очевидной роль оттока в грунтовые воды в связи с рассмотренными процессами.
Решение проблемы поддержания стабильного уровенного режима возможно двумя способами. Первый - пополнение озера за счет поверхностного стока рек Манжерок, Едрала и др., принципиальная возможность которого подтверждается расчетами [7]. Второй - за счет регулирования уровня грунтовых вод окружающей озеро территории. Прямое пополнение направлено на борьбу с последствиями ухудшения гидрогеологической обстановки и требует значительных объемов дополнительного притока, что может оказаться не всегда возможным по различным причинам, в том числе и острого дефицита ресурсов.
Гораздо больший интерес представляет второе направление - поддержание уровня грунтовых вод прилегающей территории, препятствующего оттоку озерных вод в окружающие отложения северо-западного берега. Наиболее простым приемом является восстановление лесных насаждений на площади 6-й террасы, возможно и не сплошное. Такие меры гарантированно восстанавливают существующий ранее стабильный уровенный режим озера. Поскольку свободные от леса территории уже запланированы под застройку и развитие санаторно-туристической части комплекса «Манжерок», то можно рассмотреть и вариант инженерного решения проблемы.
Суть его в следующем. В 1980-е гг. на территории Алтайского края был построен Кулундинский канал для подачи воды в Кулундинскую степь. Канал проложен по склону плато. Фильтрация из канала создала под его дном водный «фильтрационный бугор» или фильтрационный вал в плане, сомкнувшийся с грунтовыми водами. Этот барьер вызвал подпор грунтовых вод, стекающих с вышележащих склонов.
Очевидно, подобный барьер на пути фильтрации озерных вод в отложения северозападного берега можно сформировать устройством «нагорной канавы» или канала небольшого сечения открытого или закрытого типа с хорошо фильтрующим ложем или дном на некотором удалении от уреза воды. Его питание может производиться за счет стока, например, р. Манже-рок, и если сделать канал бессточным или слабопроточным с выпуском в озеро на его
юго-западном фланге, потребность в водных ресурсах для подпитки канала незначительно превысит «фильтрационные» потери, необходимые для образования «барьера». Определенную роль подобное сооружение может сыграть и для перехвата поверхностного стока с будущей селитебной территории комплекса. Для мониторинга уровня грунтовых вод разработанным проектом необходимая сеть скважин уже предусмотрена.
Список литературы
1. Винокуров Ю.И., Цимбалей Ю.М., Ротанова И.Н., Андреева И.В. Всесезонный горнолыжный спортивно-оздоровительный комплекс «Манжерок»: предварительная оценка воздействия на окружающую среду // Современные проблемы геоэкологии горных территорий. Материалы II междунар. научно-практ. конф. 10-12 декабря 2007 г., г. Горно-Алтайск. - Горно-Алтайск, 2007. - С. 175-181.
2. Цимбалей Ю.М. Экологические проблемы рекреациионного освоения Манжерокского озера (Северный Алтай). - Мир науки, культуры, образования. - 2008. - № 2. (9). - С. 22-26.
3. Цимбалей Ю.М. Манжерокское озеро в Горном Алтае: современное состояние и перспективы рекреационного освоения // Известия РГО. - 2009. - Т. 141. - Вып. 3. - С. 56-62.
4. Ильин В.В. Флора и растительность Манжерокского озера (Алтай). - Бот. журн., 1982. - Т. 67. - С. 210-220).
5. Геологическое строение и полезные ископаемые площади листов М-45-4-Б и М-45-3-Б (а, б). Горный Алтай: отчет Майминской партии о результатах геолого-съемочных работ масштаба 1:50000 за 1969-1972 гг. / ЗСГУ; Алтайская геофиз. экспед. : исполн. : Захаров А.К. [и др.]. - С. Майма, 1973. - 217 с.
6. Гидрогеологические особенности // Природные комплексы Майминского района Республики Алтай. - Горно-Алтайск, 2006. - С. 47-53.
7. Галахов В.П. Водный баланс озера Манжерок // Мир науки, культуры, образования. -2008. - № 1 (8). - С. 26-29.
6. Селедцов, Н.Г. Айское, Манжерокское и Тенгинское озера Горного Алтая // Изв. Алт. отд. географ. общества СССР. - Вып. 2. - 1963. - С. 54-73.
ON GEOTECHNICAL MEASURES FOR RESTORATION AND PROTECTION OF LAKE MANZHEROK
Yu. M. Tsymbalei Institute for Water and Environmental Problems SB RAS, Barnaul E-mail: [email protected]
Reduction in water area, shoals formation, significant seasonal water fluctuations and high anthropogenic load make the Lake Manzherok state closer to critical one. Fragmentary deforestation at the foot ofM.Sinyukha in the east and the complete elimination of birch-pine forests at the 6ht terrace in the west have disturbed the lake's water regime. Because of the construction of the year-round operating ski resort «Manzherok», the urgent measures on conservation and protection of the reservoir should be undertaken. The paper formulates the basic provisions for restoration and protection of the lake.
Keywords: Republic of Altai, Lake Manzherok, anthropogenic load, protected measures, ski resort «Manzherok».
