CC BY
44
УДК 528.472
ПЕРЕРАБОТКА БЕРЕГОВОЙ ЗОНЫ УСТЬ-ИЛИМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
1 9
© Т.А. Ташлыкова1, Е.А. Лукьянова2
1Институт земной коры СО РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128. 2Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Наполнение Усть-Илимского водохранилища привело к необратимым изменениям в его береговой зоне. Так, в результате эксплуатации данного водоема энергетического назначения происходит регулярное режимное обводнение-осушение осадочных пород и четвертичных отложений его береговой зоны со снижением их прочности и изменением физико-механических свойств, что находит отражение в интенсивности развития такого опасного природного процесса, как абразия берегов. В статье рассмотрена скорость отступления береговых уступов на стационарных участках режимных наблюдений в разных геологических условиях, которые в сочетании с гидродинамикой водоема определяют интенсивность развития абразионно-аккумулятивных процессов в береговой зоне данного эксплуатирующегося водохранилища. В ходе исследования выяснено, что в результате эксплуатации водохранилища и доминирующего развития в его береговой зоне абразионного процесса происходит разрастание площади водоема, что ведет к другой проблеме - потере земель. Ил. 3. Библиогр. 14 назв.
Ключевые слова: абразия; береговая зона Усть-Илимского водохранилища; скальные породы и четвертичные отложения; техногенное воздействие; режимная сработка уровня.
UST-ILIM RESERVOIR COASTAL ZONE REDUCTION T.A. Tashlykova, E.A. Lukyanova
Institute of Earth's Crust,
128 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664033.
Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
Ust-Ilim reservoir filling led to irreversible changes in its coastal zone. The operation of this power producing reservoir causes regular regime watering-draining of sedimentary rocks and Quaternary deposits of its coastal zone and thus, reduces their strength and changes physical and mechanical properties. The last is reflected in the development intensity of such a hazardous natural process as coastal abrasion. The article deals with the rate of coastal scarp retreat on the stationary sites of monitoring observations in different geological conditions, which, together with the reservoir hydrodynamics, determine the development intensity of abrasion-accumulation processes in the coastal zone of the reservoir being operated. It is found out that reservoir operation and the abrasion development, predominant in its coastal zone, causes the expansion of the reservoir area, which leads to another problem - the loss of lands. 3 figures. 14 sources.
Key words: abrasion; Ust-Ilim reservoir coastal zone; primary rocks and Quaternary deposits; man induced impact; mode drawdown.
Восточная Сибирь обладает уникальными водными и гидроэнергетическими ресурсами государственного значения, из которых наиболее качественные и эффективные (с мощным гидроэнергоресурсным потенциалом) сосредоточены на реке Ангаре. Поставив их на службу народа, можно было перенести из центра нашей страны ряд сложных энергоемких отраслей производства, в конечной стоимости продукции которых себестоимость энергии играет решающую роль. Близость же к стабильному и дешевому источнику электроэнергии позволяет в будущем создавать и разворачивать в нашем крае новые крупные энергоемкие производства (алюминиевое, химическое, горнодобывающее), а также с широкой перспективой раз-
вивать деревообрабатывающую отрасль на базе местных богатых лесных ресурсов. Освоение массовых и дешевых гидроресурсов Ангары, активно начатое в послевоенные годы в форме комсомольских ударных строек, было также обусловлено и другой объективной причиной - необходимостью заселения восточных рубежей страны с одновременным освоением природных богатств сибирских таежных территорий, что обеспечивало качественно новый прорыв в промышленном развитии нашего края и страны в целом.
Проработки по схеме использования гидроресурсов Ангары находились под влиянием проводимой в середине прошлого столетия политики руководства
1Ташлыкова Татьяна Алексеевна, инженер аналитического центра, тел.: 89645441803, e-mail: tta1964@mail.ru Tashlykova Tatyana, Engineer of the Analytical Center, tel.: 89645441803, e-mail: tta1964@mail.ru
2Лукьянова Елена Александровна, доцент кафедры общеобразовательных дисциплин, тел.: 89086600353, e-mail:LukIrGTU@yandex.ru
Lukyanova Elena, Associate Professor of the Department of General Education Disciplines, tel.: 89086600353, e-mail: LukIrGTU@yandex.ru
страны по вопросам гидроэнергетического строительства, в результате которых проекты строящихся гидроузлов разрабатывались с учетом наименьших стоимостных затрат, сжатых сроков строительства и получения высокой эффективности [3]. Особенность Ангары состоит в том, что она как источник энергии отличается не только мощностью, но и стабильностью, способствующей выработке в течение всего года постоянных объемов электроэнергии, что являлось положительным фактором в размещении на территории Средней Ангары центров энергоемких производств.
Именно деятельность человека в настоящее время становится серьезным геологическим фактором, вносящим существенные коррективы в естественную природную обстановку, связанной с созданием водохранилищ (особенно крупных и крупнейших), что приводит, в первую очередь, к перераспределению напряжений в горных породах, их разуплотнению, а также изменению гидрологических и гидрогеологических особенностей территории [8; 4; 9].
Гидротехническое строительство на Ангаре привело к существенной реконструкции реки и коренному изменению ее гидрологического режима, внеся при этом определенные и существенные изменения в естественные природные условия территории [3, 13].
Береговая зона наполненного Усть-Илимского водохранилища (со сложившимся ранее динамическим постоянством и равновесием) очень чутко отреагировала на техногенное вмешательство при создании природно-технического глубоководного объекта, что проявилось в активизации некоторых экзогенных геологических процессов (ЭГП) территории, ставших ее чутким индикатором.
Созданные II и III энергетические ступени Ангарского каскада ГЭС представлены крупнейшими долинными глубоководными водохранилищами мира, которые образованы путем перекрытия плотинами узких участков Средней Ангары (рис. 1). Так, созданное Братское водохранилище имеет полный водный объ-
3 2
ем 169,3 км с площадью водного зеркала 5470 км , Усть-Илимское - по параметрам в три раза меньше Братского [10]. Оба водоема созданы как водохранилища энергетического назначения с возведением высоконапорных плотин при одноименных гидроузлах. Братское водохранилище - водоем с многолетним типом регулирования ангарского стока и величиной сработки уровня до 10 м, Усть-Илимское водохранилище - водоем с сезонным типом регулирования стока и небольшой величиной сработки уровня (порядка 1,5-2 м). Оба водохранилища расположены подряд, друг за другом и особым образом влияют на грунты береговых зон. Таким образом, созданные ангарские водохранилища представляют собой цепочку из глубоководных водохранилищ энергетического назначения, влияние которых на окружающее пространство распространяется на десятки километров.
Создание Усть-Илимского водохранилища изменило ход развития ведущих ЭГП береговой зоны и прилегающей территории, в отдельных случаях серьезно осложнив экологическую обстановку с развитием необратимых изменений. Так, с созданием водохранилища появился новый, один из опасных ЭГП - абразия береговой зоны, проявляющаяся как совокупность сложных по механизму многофакторных процессов, которые включают ряд элементарных процессов (размокание, силовое воздействие воды на породы клифа, выщелачивание растворимых солей, обрушение и оползание пород), приводя к разрушению береговой зоны под воздействием волн, течений и колебаний уровня.
В данной статье рассматривается переработка береговой зоны созданного Усть-Илимского водохранилища по отдельным стационарным участкам с анализом развития на них абразионно-аккумулятивных процессов и величины отступления бровки берегового уступа, что позволяет судить о разрастании площади водного зеркала водохранилища во времени с потерей земель, выявляя следующую возникающую важ-
Рис. 1. Расположение глубоководных ангарских водохранилищ и стационарных участков наблюдений на Усть-Илимском водохранилище (с использованием материалов [1])
ную проблему для государства.
Береговая зона Усть-Илимского водохранилища своеобразна и пестра в инженерно-геологическом отношении (рис. 2). Берега водоема сложены осадочными породами ордовика (О1 - ийская, O2mm - мамыр-ская, O2_3br - братская свиты), силура ^^ -кежемская, S1ja - ярская свиты) и карбона ^^ - ту-шамская, С2_3М - катская свиты), а также траппами нижнего триаса (интрузивная трапповая формация, представленная диабазами); на отдельных участках распространены аллювиальные и делювиальные песчано-глинистые и крупнообломочные четвертичные отложения. В илимской части водоема широко распространены породы усть-кутской свиты нижнего ордовика (O1uk), представленные кварцевыми песчаниками, слюдистыми алевролитами, известняками и доломитами; в ангарской акватории они перекрыты более молодыми образованиями и вскрываются скважинами на значительной глубине [14].
С созданием глубоководного Усть-Илимского водохранилища произошло преобразование береговой зоны путем обводнения скальных и полускальных осадочных пород и четвертичных отложений с изменением их прочностных характеристик и физико-механических свойств. В свое время С.Л. Вендров [2] указывал на формирование в районе созданных водохранилищ «новых», преобразованных горных пород, подверженных режимным обводнениям - осушениям, связанным с эксплуатацией водохранилища.
Рассмотрим подробнее некоторые характеристики преобразованных грунтов береговой зоны созданного Усть-Илимского водохранилища и интенсивности протекания в них абразионно-аккумулятивных процессов.
Так, переработка берега стационарного участка Бумбей Усть-Илимского водохранилища, расположенного в юго-восточной части широтного Седанов-
ского расширения, происходит в выветрелых песчаниках мамырской свиты ордовика с включением алевролитов и аргиллитов, залегающих наклонно под углом 120-140 в сторону водохранилища (рис. 1, 3). Показатель временного сопротивления сжатию в сухом состоянии этих выветрелых пород (по данным [7]) 181 кг/см2, в водонасыщенном состоянии он снизился в два раза за счет снижения механической прочности породы; в отдельных случаях отмечается полное раз-мокание некоторых образцов. За первые пять лет эксплуатации водоема бровка берега на участке в таких породах отодвинулась на 25,5 м, размыв рыхлый чехол и выветрелый слой осадочных пород; за 19821983 гг. - на 3,1 м. Суммарный объем размыва побережья за первые семь лет эксплуатации водоема в выветрелых песчаниках составил порядка 63 м3/пог м берега. С 1984 по 1988 г. переработка берега происходит уже в монолитном сохранном песчанике с ежегодным отступлением бровки берегового уступа только до 0,4 м/год. Показатель временного сопротивления сжатию в сухом состоянии этих сохранных песчаников достигает 500 кг/см2, снижаясь в водонасыщенном на 28% [7]. Начавшаяся переработка берега в сохранных песчаниках нашла отражение на снижении скорости и интенсивности развития абразионного процесса до 14 м3/пог м берега, а также в снижении скорости отступления берега. При этом в береговой зоне участка за рассматриваемый период отмечается отсутствие аккумулятивного процесса [12].
Переработка береговой зоны стационарного участка Дубынино, расположенного в верхней ангарской русловой части водоема (в 40 км ниже плотины Братской ГЭС), происходит в мощном супесчаном слое - продукте разрушения скальных пород, представленных прочными песчаниками с подчиненным количеством алевролитов и аргиллитов ийской свиты
Рис. 2. Фрагмент геологической карты территории, примыкающей к Усть-Илимскому водохранилищу [6]
Рис. 3. Переработка берега на стационарном участке Бумбей: 1 - почвенно-растительный слой с песком; 2 - песчаники мамырской свиты ордовика; 3 - положение уровня на момент съемки; 4 - репер на береговом склоне; 5 - отметка НПУ
ордовика (см. рис. 1). За первые годы эксплуатации водохранилища (1977-1983 гг.), совпавшие с маловодными годами в регионе, бровка берега на участке отступила на 11,5 м; объем размыва побережья составил 23,5 м3/пог м берега. Аккумулятивный процесс проявился только в 1983 г. (0,8 м /пог м), что связано с осадками в регионе и высокой боковой приточностью водоема в этот год. Эти природные условия позволили наполнить Усть-Илимское водохранилище, а также Братское и перейти к их эксплуатации на форсированных отметках.
За период, совпавший с многоводными годами в регионе (1984-1988 гг.), бровка берега на участке наблюдений Дубынино отступила только на 0,5 м с объемом размыва побережья 4,45 м3/пог м берега, аккумуляции - 4,35 м3/пог м.
Береговая зона стационарного участка Левый Шамановский, расположенного на левобережье широтного Шамановского расширения, сложена красно-цветами братской свиты ордовика, представленной сильно выветрелыми алевролитами с голубым щебнем (см.рис. 1). В результате выхода режима эксплуатации водоема на форсированные отметки (с 1983 г.) на участке активизировался абразионный процесс со сменой генетического типа берега, когда из нейтрального он перешел в абразионный. Подобная ситуация была рассмотрена и на участке Правый Шамановский [11].
За период эксплуатации водоема на форсированных отметках (1984-1988 гг.) в 1985 и 1986 гг. бровка берега на участке Левый Шамановский отступила соответственно на 1,0 и 1,7 м, в 1987 и 1988 гг. - на 0,6 и 0,4 м. Суммарный объем размыва побережья за этот период составил 33,35 м3/пог м берега. При этом от-
мечается, что породы братской свиты, обладая низкой кристаллической прочностью, оказались весьма нестойкими и к агентам выветривания [7].
Таким образом, наполнение и эксплуатация Усть-Илимского водохранилища энергетического назначения, проявляющиеся в режимных колебаниях уровня воды, привели к существенным преобразованиям в его береговой зоне, изменяя механическую прочность грунтов в сторону снижения, ослабляя их внутренние связи и тем самым влияя на интенсивность развития абразии. В местах интенсивной переработки берега уровнем оказались вскрытыми монолитные сохранные породы, что повлияло на скорость отступления бровки берегового уступа и объем размыва берега в сторону снижения.
В результате проведенного исследования выяснено, что абразионный процесс в береговой зоне Усть-Илимского водохранилища доминирует и не затухает во времени, интенсивность его проявления находится под влиянием задаваемых режимов эксплуатации водоема. Следовательно, под действием современного техногенеза, проявившегося в создании и последующей разнорежимной эксплуатации данного глубоководного водоема энергетического назначения, произошло вынужденное преобразование грунтов береговой зоны. Пестрые геологические условия его береговой зоны в сочетании с меняющимися режимами эксплуатации водоема приводят к разной интенсивности проявления и развития абразионно-аккумулятивных процессов, а следовательно, и соответствующей величине отступления бровки берегового уступа, что, в конечном счете, ведет к разрастанию площади водоема и потере существующих земель, выявляя другую серьезную проблему.
Библиографический список
1. Атлас. Иркутская область. Экологические условия развития. Москва-Иркутск, 2004. 90 с.
2. Вендров С.Л. Проблемы формирования рельефа дна чаши больших водохранилищ // Мат-лы II геоморф. совещ. -М., 1959. 20 с.
3. Иванов И.Н. Гидроэнергетика Ангары и природная среда. Новосибирск: Наука, 1991. 129 с.
4. Изменения геологической среды и их прогноз / отв. ред. канд. геол.-минералог. наук Ю.Б. Тржцинский. Новосибирск:
5. Инженерно-геологические аспекты рационального использования и охраны геологической среды. М.: Наука, 1981. 240 с.
6. Иркутск и Иркутская область: атлас. М.: Федеральная служба геодезии и картографии России, 1997. 48 с.
7. Овчинников Г.И., Павлов С.Х., Тржцинский Ю.Б. Изменение геологической среды в зонах влияния Ангаро-Енисейских водохранилищ. Новосибирск: Наука, 1999. 254 с.
8. Одинцов М.М. Геологические науки в естественном и общественном производстве // Геологические исследования
в развитии производительных сил Восточной Сибири за 30 лет. Иркутск: Изд-во ВСФ СО АН СССР, 1978. С.58-68.
9. Природные опасности России. Экзогенные геологические опасности / под общ. ред. В.И. Осипова, С.К. Шойгу. М.: Издательская фирма «Крук», 2002. Т.3. 345 с.
10. Савельев В.А. Современные проблемы и будущее гидроэнергетики Сибири. Новосибирск: Наука, 2000. 200 с.
11. Ташлыкова Т.А. Абразионно-аккумулятивные процессы на участке Правый Шамановский Усть-Илимского водохранилища // Геология, поиски и разведка рудных месторождений. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. Вып.6 (32). С.173-178.
12. Ташлыкова Т.А. Развитие абразионно-аккумулятивных процессов на ключевых участках Ангарской акватории Усть-Илимского водохранилища // География и природные ресурсы». 2010. № 3. С.75-81.
13. Тржцинский Ю.Б., Козырева Е.А., Мазаева О.А. Эволюция геологической среды под воздействием Ангарских водохранилищ // Берега морей и внутренних водоемов. Актуальные проблемы геологии, геоморфологии и динамики. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. С.101-114.
14. Усть-Илимское водохранилище. Подземные воды и инженерная геология территории. Новосибирск: Наука, 1975. 218 с.
УДК 331.436, 614.833
ОЦЕНКА РИСКА АВАРИЙ АММИАЧНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Г. АНГАРСКА
© С.С. Тимофеева1, Е.А. Хамидуллина2, Т.И. Дроздова3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Обсуждаются вопросы безопасности аммиачных холодильных установок. Рассчитаны зоны токсического поражения при аварийной разгерметизации оборудования с выбросом аммиака, оценены потенциальный территориальный и социальный риски при авариях на пищевых комбинатах. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: аммиачные холодильные установки; аварийные ситуации; зона поражения; потенциальный территориальный риск; социальный риск.
ESTIMATING AMMONIA REFRIGERATION PLANT EMERGENCY RISKS AT ANGARSK FOOD INDUSTRY ENTERPRISES
S.S. Timofeeva, E.A. Khamidullina, T.I. Drozdova
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
The paper discusses the problems of ammonia refrigeration plant safety. The zones of toxic impact under emergency depressurization of technology equipment with ammonia release are calculated. Potential territorial and social risks associated with emergencies at food industry enterprises are estimated. 4 figures. 2 tables. 5 sources.
Key words: ammonia refrigeration plant; emergency situations; impact zone; potential territorial risk; social risk.
Современный период развития общества характеризуется все более нарастающими противоречиями между человеком и окружающей его природной средой. В результате технического развития уровень антропогенных нагрузок на биосферу приблизился к критическому и грозит необратимыми последствиями для мировой цивилизации в целом.
Крупные аварии и катастрофы техногенного характера в последние десятилетия оказали существенное влияние на жизнь и здоровье населения планеты, среду его обитания, последствия их будут заметны еще десятки и даже сотни лет.
На территории России сохраняется высокий уровень техногенной и природной опасности. Анализ ста-
тистических данных, приведенных в [1], показал, что в 2007 году в России произошло 2488 чрезвычайных ситуаций, в которых погибло 5148 человек, пострадало 20369. При этом отмечается, что наибольшая доля ЧС (18%) приходится на Сибирский Федеральный округ, материальный ущерб от 441 ЧС в округе в 2007 году составил около 5 млрд рублей.
В России насчитывается около 45 тыс. потенциально опасных объектов различного типа и различной ведомственной принадлежности, в зонах непосредственной угрозы жизни и здоровья в случае возникновения техногенных ЧС проживает около 80 млн человек, т.е. более 50% населения страны.
Среди множества техногенных аварий наиболь-
1Тимофеева Светлана Семеновна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952) 405106, e-mail: timofeeva@istu.edu
Timofeeva Svetlana, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the chair of Industrial Ecology and Life Safety, tel.: (3952) 405106, e-mail: timofeeva@istu.edu
2Хамидуллина Елена Альбертовна, кандидат химических наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности.
Hamidullina Elena, Candidate of Chemistry, Associate Professor of the chair of Industrial Ecology and Life Safety.
3Дроздова Татьяна Ивановна, кандидат химических наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности.
Drozdova Tatiana, Candidate of Chemistry, Associate Professor of the chair of Industrial Ecology and Life Safety.
