Содержание: Введение                                                                                     3

1 История и особенности Камской ГЭС                                                            8

   1.1 История Камской ГЭС и Камского водохранилища                                 8

   1.2 Особенности работы Камской ГЭС                                                        12

   1.3 Выводы                                                                                                   13

2 Практическая часть                                                                                      15

   2.1 Понятие «Русло» реки                                                                            15

   2.2 Проблемы разрушения слоев грунта на территории Прикамья, связанное с Камским водохранилищем                                                                              16

   2.3 Аллювий в границах Камских водохранилищ                                        19

   2.4 Добыча гравия                                                                                        21

   2.4 Последствия добычи гравия                                                                   22

3. Характеристика водного режима и месторождения ПГС «Гайвинское»    30

   3.1 Водоупор                                                                                                31

   3.2 Определение влияния добычи ПГС на водоупорный слой водохранилища с помощью макета водоупорных слоев дна водоема                                         31

   3.3 Выводы исследования                                                                            34

   3.4 Разработка рекомендаций по улучшению экологической обстановки, связанной с добычей ПГС и обрушением береговой линии Камского водохранилища  35

Заключение                                                                                                     36

Источники информации                                                                                           38

Приложения                                                                                                               39 Введение

«Экология стала самым громким словом на Земле».

В.Г.Распутин Весной 1954 года – 65 лет назад – началось наполнение Камского водохранилища, создание которого не только изменило речное судоходство Прикамья, но и ландшафт местности по берегам Камы и ее притоков. Несмотря на то, что строительство КамГЭС стало символом прогресса и послевоенного развития экономики Молотовской области, последствия появления «Камского моря» до сих пор трудно оценивать однозначно.

Исследовательской работой на экологические темы я занимаюсь со второго класса. Я жил в разных городах: Омске, Новосибирске, Москве. Экологические проблемы есть везде и Пермь не исключение. Я живу в районе Гайва непосредственно рядом с КамГЭС. Мне приходилось бывать в непосредственной близости от таких мощных сооружений как Обская ГЭС в Новосибирске, Тольятинская ГЭС и мне очень хотелось узнать, как там все устроено внутри. Побывав на экскурсии Камской ГЭС я узнал из истории, что во время ее строительства были затоплены огромные территории Прикамья. Эта тема меня заинтересовала, и я решил подробнее изучить этот вопрос. На тот момент не подозревая, что проблема затопления из-за подмывания берегов существует сейчас и является экологической проблемой. Каждое лето мы с родителями путешествуем на машине. И часто наблюдаю картину по берегам рек: горы песка и гравия, техника и т. д. Гравий и песок добывают и по берегам Камы. Я подумал, что добыча этого строительного материала тоже может оказывать пагубное влияние на окружающую среду и сам водоем.

Конечно существование водохранилища имеет свои плюсы: 

это дешевая электроэнергия ГЭС, охлаждение АЭС и тепловых электростанций, организация орошения, организация судоходства, водоснабжении населенных пунктов, регулировка стоков и ликвидация наводнений, смягчение климата, особенно в степных районах или районах с, зоны         отдыха. 

Но, как следствие антропогенного вмешательства человека в природу, водохранилища имеют и отрицательное воздействие на окружающую среду» затопление сельхозземель, особенно в равнинных районах, заболачивание земель в тех же равнинных районах, опасность техногенных катастроф

(особенно в век рассвета терроризма) , потеря многих видов ценных рыб (  Со дна Камы за последние 18 лет было добыто около 5,5 миллиона кубометров речного гравия. В результате речной грунт течением начало смывать от плотины Камской ГЭС, что вызвало угрозу ее целостности. Этим летом ГУ МЧС по Пермскому краю обратилось в Камское бассейновое водное управление с просьбой о прекращении предпринимателями выемки песчано-гравийной смеси (ПГС) около Камской гидроэлектростанции.

Бесконтрольная добыча речного гравия является большой проблемой. Почему же она до сих пор не прекращена? Дело в том, что большинство таких предприятий расположено близ берега, что является гораздо более негативным по отношению к природе. Ведь именно из-за добычи гравия близ берега и происходит заиливание, заболачивание и затопление берегов. Но добыча продолжается, так как работая рядом с берегом, гравий легко вывозить и добывать. А что, если такая добыча начнется близ КамГЭС, ведь берега, к которым она прикреплена может тоже вымыть.

Для пермяков состояние плотины Камской ГЭС имеет жизненно важное значение. По оценкам специалистов, при ее разрушении водохранилище может затопить если не половину, то треть Перми. 

Причиной грядущей катастрофы может стать добывание грунта с речного дна. Всего из Камы на протяжении 70 километров - от Перми до Краснокамска - уже достали 90 миллионов кубометров гравия, из них 5,5 начиная с 1992 года. При этом русло реки значительно увеличилось. Глубина Камы в отдельных местах выросла на 5-7 метров. Естественно, что при этом понизился уровень воды и начали разрушаться берега. А образовавшиеся на дне после выемки гравия ямы течение заносит грунтом.

А этот грунт вымывается из-под основания водобойной площадки ГЭС, которая в конце концов, потеряв опору, может сломаться и повредить саму плотину.

I. Особенность темы состоит в том, что из-за подмывания берегов затапливаются большие территории Прикамья. Подмыв и разрушение берега – это геологический процесс, который проявляется в изменении морфологии, т.е. профиля, очертания берега, его устойчивости. Он направлен на установление равновесия между выветриванием, абразией, гравитацией и другими силами, и внутренними силами сопротивления пород этим воздействиям. Когда равновесие наступает, берег становится устойчивым. Когда же нарушается это равновесие, то напрашивается один вопрос.

Каковыми же могут быть последствия добычи песка и гравия из русла реки Камы для экосистемы? Поэтому актуальность исследования последствий добычи ПГС из реки очевидна.

Интенсивный объем добычи речного грунта приводит к существенному изменению гидравлико-морфологических характеристик, наблюдаемых в естественных условиях. Следовательно, при добыче материалов из русл рек необходимо учитывать воздействие на природную среду и принимать меры по предотвращению его негативного влияния.

Уже при проектировании Камской ГЭС в 1930-е годы было ясно, что ее строительство приведет к затоплению огромной территории как по берегам самой Камы, так и вдоль ее притоков: Чусовой, Сылвы, Обвы, Косьвы, Иньвы. Я хочу вычленить, на мой взгляд, одну из самых главных проблем, связанную со строительством Камской ГЭС, и более подробно её осветить - это затопление территорий. 

В работе над проектом была поставлена цель: 

Анализ ситуации и выявление проблем изменения береговой линии Камского водохранилища и затопления прибрежных земель.

В связи с намеченной целью были поставлены следующие задачи:

1.     Изучить историю Камской ГЭС – старейшей станции ВолжскоКамского каскада;

2.     Выявить проблемы, влияющие на изменение экосистемы в районе водохранилища;

3.     Определить степень влияния добычи речного гравия на окружающую среду;

4.     Разработать рекомендации по улучшению экологической обстановки. Гипотеза: Из-за бесконтрольной добычи гравия нарушается водоупорный слой грунта, что приводит к затоплению территорий Прикамья.

Объект исследования: Камское водохранилище.

Предметом моего исследования являются - факторы, влияющие на обрушение береговой линии и затопление территорий Прикамья.

Этапы реализации проекта: I. Начальный этап.

1.     Изучение истории строительства Камской ГЭС.

2.     Посещение Камской ГЭС. Затапливаемые территории Прикамья.

3.     Подведение итогов.

II.      Основной этап. Исследовательская часть.

1.     Консультация специалиста Камского речного пароходства – маркшейдера порта Левшино. 

2.     Знакомство с понятием «русло» реки.

3.     Проблемы разрушения слоев грунта на территории Прикамья, связанное с Камским водохранилищем 4. Аллювий в границах Камских водохранилищ.

5.     Способы добычи гравия.

6.     Последствия добычи гравия.

7.     Характеристика водного режима и месторождения ПГС «Гайвинское».

8.     Водоупорный слой.

9.     Определение влияния добычи ПГС на водоупорный слой водохранилища.

10. Выводы проведенного исследования.

11. Разработка рекомендаций.

III.   Конечный этап:

Участие в конкурсе исследовательских работ.

1 История и особенности Камской ГЭС 

1.1 История Камской ГЭС и Камского водохранилища

Изданная в 1954 году брошюра Евгения Белоруссова «Камское море», повествует о подвигах строителей Камской ГЭС, которые еще осенью 1953 года полностью перегородили русло Камы и «Пустили ее воды между бетонными устоями правобережной части водосливной плотины».

«Камская ГЭС даст ток в единое уральское энергетическое кольцо. Она будет вырабатывать самую дешевую на Урале электрическую энергию», — таков был главный итог стройки, которая с перерывом в семь лет затянулась на 22 года.

Решение о строительстве на Каме крупной гидроэлектростанции было принято на состоявшемся в 1930 году 16 съезде партии, причем рассматривались варианты строительства ГЭС либо в районе Перми, либо в районе Соликамска. В конце концов, остановились на первом варианте. Проектировка гидроэлектростанции началась в 1930-е годы, а введение объекта в эксплуатацию было намечено на 1941 год.

Уже при проектировании Камской ГЭС в 1930-е годы было ясно, что ее строительство приведет к затоплению огромной территории как по берегам самой Камы, так и вдоль ее притоков: Чусовой, Сылвы, Обвы, Косьвы, Иньвы.

Ряд цифр (в то время секретных) был озвучен в октябре 1934 года на совещании комиссии «Средневолгпермстроя». В частности, было спрогнозировано, что общая площадь затопления земельных угодий составит более 160 тыс. гектаров земель в пойме Камы и ее притоков, в том числе более 80 тыс. гектаров леса и кустарников. Специалисты спрогнозировали, что Березники, в частности, «лишатся всех сенокосных угодий и усадебных земель»

В 1935 году был составлен полный реестр предприятий, колхозов, земельных угодий и просто зданий, включая жилые дома, которые с большой вероятностью попадали в зону затопления после запуска ГЭС.

Полный перечень с разбивкой по каждому району занимает в архивном деле

203 листа. Кроме окраин Молотова в зону затопления попадали семь районов

(сейчас областей) Пермского округа: Ворошиловский (сейчас Усольский),

Чермозский, Ильинский, Добрянский, Пермский, Верх-Городковский и

Сергинский (сейчас часть Березовского и Верхне-Муллинского районов). На затапливаемой территории, по первоначальным подсчетам, находилось около 8 тыс. хозяйств, 117 предприятий, 12 переправ, 10 мостов. Затраты на перенос всех строений оценивались в 47,5 млн рублей.

Цифры менялись от сметы к смете, но масштаб затопления по ним оценить можно. Итоговые данные по затоплению: около 200 населенных пунктов и 10 тыс. построек. Реальность оказалась суровее прогнозов проектировщиков. В апреле 1954 года областная комиссия по приемке площадей, подготовленных к затоплению, озвучила другие цифры по перенесенным зданиям: 3250 частновладельческих строений, 243 строения колхозов, 1447 строений местных Советов, 1543 объекта предприятий союзного подчинения. Специально созданные леспромхозы были заняты очисткой чаши будущего водохранилища от леса и кустарника. Все, что могло быть использовано, из затопляемых районов выносилось, а препятствия, которые могли помешать судоходству — уничтожались. На практике же рабочей силы для вырубки лесов не хватало даже после того, как к делу стали активно привлекать заключенных. Особенно много леса, который впоследствии еще долго мешал навигации, осталось не вырубленным между поселком Висим и Чермозом. При этом в самом Чермозе после заполнения чаши водохранилища ушел под воду исторический район Подгора. О целесообразности переноса некоторых объектов долгое время велись споры. К примеру, вопрос об эвакуации Ленвенского и Дедюхинского солеваренных заводов, расположенных в Верхнекамье и относящихся к тресту «Пермьсоль». В конце концов, экономическая целесообразность победила: древний Дедюхин, с 1932 года входивший в состав молодого города Березники, был затоплен в 1952 году, еще до введения Камской ГЭС в эксплуатацию.

Помимо промышленных объектов, располагавшихся в Верхнекамье, в зону затопления, к примеру, попали такие знаковые предприятия как Добрянский, Чермозский и Майкорский заводы «Востокостали» и Пожвенский механический завод.

Не меньше проблем было и на участке водного пути, непосредственно прилегающем к Перми. Там в связи с грядущим затоплением необходимо было перестроить участок Уральской горнозаводской железной дороги, не говоря уже о переносе жилого поселка Лёвшино.

Строительство ГЭС возобновили ровно 75 лет назад: в феврале 1944 года приказом народного комиссариата электростанций СССР был организован

«МолотовГЭСстрой», а начальнику Главгидроэнергостроя Дмитрию Юринову было предписано приступить к строительству гидроэлектростанции на Каме, которая ценой колоссальных усилий рабочих была запущена еще через 10 лет.

Берега водохранилища формировались в течение многих лет после затопления. «При разрушении крутых берегов не исключены явления оползней, когда целые участки берега, подмытые водой, будут сползать в воду. Между прочим, явление довольно интенсивного разрушения берегов стало наблюдаться в мае 1954 года в низовьях Чусовой». Из-за размыва речных берегов, к примеру, только в Добрянском районе потребовалось дополнительно перенести более 100 домов, не включенных в план переселения, причем процесс размытия берега кое-где продолжается до сих пор.

Постепенно менялось и дно водохранилища: все углубления заполнялись илом, а выступы размывались. Луговые и лесные растения, оказавшиеся под водой, отмирали, сменяясь подводной растительностью, а в мелководных местах — камышом и тальником.

Все это повлекло за собой изменение экосистемы в районе водохранилища. Специалисты предупреждали, что с созданием водохранилища изменится срок замерзания и вскрытия Камы выше плотины. Из-за очень слабого течения ледостав стал наступать на 8–10, а вскрытие Камы в зоне водохранилища — на 10–12 дней позднее. Исчез ледоход в черте Перми и только в самые многоводные годы в нижнем бьефе можно наблюдать прохождения мелкого битого льда.

«Наличие огромного водохранилища изменит — смягчит климат прилегающих к нему районов. Не обошли они стороной и животный мир, рассказав о том, что вновь образовавшиеся большие мелководные заливы «быстро зарастут различными водными растениями и благодаря этому станут прекрасными местами для водоплавающей птицы. Открытые площадки водохранилища привлекут стаи перелетных птиц на отдых и кормежку». Ихтиологи прогнозировали возможность появления новых видов рыб в Каме, в частности, акклиматизации амурского сазана. Кроме того, говорилось и о возникновении новых рыбных мест, особенно там, где ранее имелись пашни, сенокосы и выгоны. Наиболее очевидным, плюсом от ее постройки стало возникновение регулярного пассажирского движения на транзитной линии от Молотова до Березников, а также на местных линиях. По Каме стали ходить суда нового класса, более устойчивые и надежные. 

Пароходы местных линий стали отправляться из Левшино и ходить не только по Каме, но и по ее притокам — Чусовой, Обве, Косьве, Иньве и других реках.

«Огромные пространства водохранилища создадут особо благоприятные условия для развития водного спорта — моторного, парусного, гребного и зимнего — на буерах. Несомненно, что Камское море станет любимым местом отдыха жителей Молотова и районов области. Живописные берега моря привлекут экскурсантов из различных уголков нашего Союза», — такую жизнерадостную картину рисовали пермякам в середине 50-х. За несколько лет уровень воды в Каме поднялся на 21,5 м. Вверх по Каме вода распространилась на 350 км, дойдя до устья Вишеры. Сильнее всего пострадал Добрянский район, где в зону затопления попали более половины местных колхозов — 11 из 20 — и было переселено более 1,5 тыс. семей.

Серьезный урон после строительства ГЭС понесла и наука, ведь в зону затопления попало множество археологических памятников, не все из которых успели исследовать до «часа X». На тех объектах, на которые археологи успели выйти до затопления, были найдены, в частности, предметы пермского звериного стиля, иранские монеты и другие артефакты. Но кого это волновало, когда речь шла об исполнении «заветной мечты русского народа»?

Строительство Камской ГЭС стало важной веткой в развитии энергетики Прикамья. На одной чаше весов оказалось надежное электроснабжение, удобное судоходство, означавшее развитие грузовых и пассажирских перевозок. На другой, о которой в юбилейный год вряд ли будут вспоминать:

уничтожение лесных и земельных угодий, памятников археологии и архитектуры, вмешательство в экосистему и насилие над природой. На второй чаше оказались также тысячи людей, которые, едва оправившись от последствий Великой Отечественной войны, были вынуждены чувствовать себя кочевниками на родной земле.

Всеобщее благо и здесь оказалось неотделимым от личной трагедии, хотя архивные документы и убеждают в том, что действия строителей были тщательно продуманными, а последствия — предугаданными. [7]

1.2 Особенности работы Камской ГЭС

Существует 3 вида ГЭС, но КамГЭС имеет свои особенности, которых нет у других ГЭС. Станция принадлежит к тем первым ГЭС на равнинных реках, которые строились из монолитного бетона. С запасом прочности в расчете на прямое попадание бомбы. По своей конструкции Камская ГЭС напоминает подводную лодку – состоит из 4 блоков (секций) – отдельных зданий, соединенных температурно-осадочными швами. Каждый блок разделен на 6 пролетов. В каждом из 22 пролетов (было 23) установлена турбина. Высота, с которой вода падает в камеру рабочего колеса, может достигать 21 метра. Особенность Камской ГЭС в том, что плотина совмещается со зданием электростанции. Все гидроагрегаты размещены внутри плотины. В ней объединены как подводы воды к турбинам, так и водосбросы для пропуска излишней воды в период паводка. Этим Камская ГЭС отличается от аналогичных сооружений, ранее известных в отечественной и мировой практике строительства гидроэлектростанций.

При постройке Камской ГЭС учитывались все плюсы и минусы появления ее на Каме. С одной стороны, будет экологичный и мощный источник для добычи электроэнергии, благодаря которому можно запитать очень много предприятий и других жилых районов Пермского края. Но с другой стороны пришлось эвакуировать тысячи людей из своих поселков, которые подвергались затоплению, кроме того, во время постройки ГЭС была вероятность, что она вообще уйдет под воду, из-за очень непрочного дна Камы. Плотина просто постепенно проваливалась бы под воду, пока в конце концов, совсем не утонула. Но для этого ее поставили на специальный бетонные подушки на которых она спокойно стоит по сей день.

Мне стало любопытно, а что, если Камскую ГЭС прорвет. Я решил сходить на экскурсию на Камскую ГЭС и узнать, как она устроена и как она работает. Вначале я узнал, что ГЭС - это строение, которое уходит под воду, на 21 этаж. Представьте, 21 этажное здание под водой. Затем мы прошли и изучили схему строения КамГЭС. После, мы вышли почти на самую высокую точку ГЭС. На ней располагался кран, который транспортировал мусор, скапливающийся возле водоочистительной сетки. Также я заметил, что по ГЭС проходят грузовые поезда, что значительно увеличивает нагрузку на сооружение. Дальше мы пошли в музей Камской ГЭС и увидели строение гидротурбины.

Также нам показали другие образцы ГЭС в миниатюре, рассказали интересные исторические факты о строительстве ГЭС. [8]

1.3 Выводы

Камская ГЭС является очень важным объектом для Пермского края, так как от нее мы получаем энергию. Также у этой ГЭС есть свои особенности по строению это: совмещение ее со зданием электростанции, гидроагрегаты, расположенные в воде, а также у нее есть водосбросы для пропуска воды во время паводка, что делает эту ГЭС смесью русловой и плотинной ГЭС. Каждый может посетить КамГЭС на бесплатной экскурсии и увидеть ее изнутри, а также узнать много интересных фактов об этом объекте. Я побывал на этой экскурсии и узнал много нового. «А возможно ли, что ГЭС не выдержит и вода поднимется большой волной?», «А как отслеживается подмывание дна близ станции?» На эти вопросы мне ответили, что конструкция данной ГЭС очень крепкая и рассчитана на сотни лет, а мониторинг подмывания дна происходит с помощью специальных приборов, находящихся на берегу с точностью до одного миллиметра. Но не смотря на этот полезный объект, у него есть также и минусы. ГЭС нанесла большой урон природе и людям дома которых затопило, и некоторое время они чувствовали себя кочевниками на родной земле. Во время постройки ГЭС были затоплены большие территории, которые продолжают затапливаться сегодня. 

2 Практическая часть

Для современного развития общества характерен всеобщий общественный и научный интерес к проблемам рационального природопользования. Это касается и вопросов создания, использования и изучения водохранилищ и прилегающей к ним территории. К настоящему времени накоплен достаточно объемный исследовательский материал, посвященный изучению отдельных водохранилищ, процессов формирования их водного, гидродинамического и гидрохимического режимов, гидробиологического комплексов. Но системных исследований, связанных с изменением гидрологического режима в результате разработок полезных ископаемых в русле рек, чаше водоемов, не было. Сложность оценки последствий разработки русловых месторождений на водохранилищах объясняется сложностью взаимодействия многочисленных процессов: геологических, гидрологических, гидромеханических и др. Каждый процесс является предметом изучения разных наук, имеющих собственные методологические подходы и методы исследований. Поэтому свою работу считаю необходимым начать с изучения элементарных понятий: русло реки, водохранилище, аллювийные отложения, которые помогут мне более полно раскрыть тему моего проекта.

2.1 Понятие «Русло» реки

Любые поверхностные воды (реки, озера, болота, моря) производят работу по разрушению горных пород и продуктов их выветривания.

Десятки, а иногда и тысячи лет уходят на то, чтобы река пробила себе путь через горы и долины. Начинаясь с маленького ручейка или болотца, с течением времени она формирует широкое русло и несет свои воды по направлению к морям и океанам. Русло является одной важнейших составляющих реки и имеет большое хозяйственное значение, поскольку вода из него активно используется людьми в промышленных целях или для бытовых нужд. Но что такое русло? Как оно формируется и из чего состоит?

Любая река имеет собственную долину, образованную эрозионными процессами под действием поверхностных и подземных вод. Самая низкая часть этой долины, пробитая в грунте речным потоком, и называется руслом. Именно по нему осуществляется перемещение основной части речного потока и донных наносов. Размеры русла во многом зависят от водности и скорости потоков. Глубина больших рек может достигать 20–30 и более метров, ширина – десятков километров. 

В среднем течении уклон речной долины ниже, соответственно, и скорость потока меньше, в результате чего глубина русла уменьшается. В нижнем течении русло наиболее мелкое, поскольку при приближении к морю ход реки замедляется, а на дне откладываются переносимые водой ил и песок.  Рельеф русла пребывает в постоянном изменении. Захватываемые водой камни и песок формируют гряды и перекаты, пересекающие русло под острым углом. На изгибах реки могут промывать новый путь и образовывать старицы – участки старого русла, которые постепенно превращаются в озеро, а позже высыхают или сохраняются в форме болота.

На некоторых участках русла встречаются территории, которые подвержены постоянному затоплению паводковой водой – поймы. Их размеры обычно зависят от ширины русла и иногда превышают его в десятки раз. В приложении 1 на рис. 1 изображена схема речной долины.

2.2 Проблемы разрушения слоев грунта на территории Прикамья, связанное с Камским водохранилищем

Водохранилища представляют собой водоемы, образованные вследствии подъёма воды в реке при сооружении плотин, по гидрохимической характеристике они близки к естественным озерам. Схема водохранилища приведена в приложении 1на рис. 2

Создание водохранилищ предусматривает затопление площадей долины реки, размеры которого зависят от объема водохранилища и особенностей рельефа речной долины. Если это представить наглядно, то образование водохранилища, на мой взгляд, выглядит как запланированное масштабное наводнение. (Приложение 1 рис. 3)

Неблагоприятное воздействие, связанное с созданием водохранилищ — загрязнение поверхностных и подземных вод. Одно может быть вызвано тем, что территориально водохранилище соседствует с сельскохозяйственными землями, размещенными на участках речной долины. В водохранилище с полей вместе с поверхностными и грунтовыми водами попадают фосфорные и азотные удобрения. В результате в воде интенсивно развиваются микроскопические водоросли — фитопланктон, появление которых приводит к вторичному загрязнению водоема из-за создаваемого дефицита кислорода. Это, в свою очередь, ведет к гибели фауны. Если же водохранилище используют в качестве источника водоснабжения города, то в этих условиях возникает необходимость усложнения сооружений водоочистительных станций. Предотвращение загрязнения водохранилища связано с проведением профилактических фито- и агромелиоративных мероприятий на прилегающих территориях, исключающих попадание поверхностных сточных вод в водоем и уменьшающих их фильтрацию в почву.

В процессе эксплуатации водохранилища резко изменяется естественный режим грунтовых вод на пойменных террасах, расположенных ниже регулирующего водоема. Это вызвано особенностями зарегулированного режима реки или ее притоков, на которых уровни воды повышаются в межень и снижаются в паводок или в половодье.

Ранее не подтапливаемые участки могут заболачиваться, а избыточно увлажненные, напротив - осушаться. При инженерной подготовке пойменных территорий следует предусмотреть соответствующие мероприятия, так как изменения в гидрогеологическом режиме могут вызвать нежелательные изменения в естественных флоре и фауне, приспособленных к определенным природным условиям.

Создание водохранилищ приводит и к изменению условий развития процессов эрозии и аккумуляции наносов в затопленной части долины. С геологической точки зрения вновь созданные водохранилища формируют новый базис эрозии.

Водотоки в местах впадения в водохранилище зачастую из-за подпора уровней резко снижают скорость течения, водный поток теряет свою транспортирующую способность и происходит аккумуляция наносов в водохранилище. Масштабы заиления могут достигнуть таких размеров, что водохранилище практически перестанет отвечать своему назначению. В практике градостроительства известны такие примеры, когда в течение 10-15 лет эксплуатации крупных водохранилищ 95 % их объема оказалось заполнено наносами. Речной поток, освобожденный в водохранилище от наносов, на участке ниже плотины, более интенсивно размывает русло, углубляя его порой на протяжении в десятки километров. В малых водохранилищах заиления, как правило, не происходит, так как взвешенные частицы относятся в нижний бьеф и осаждаются в местах снижения скоростей потока.

Берега водохранилищ подвергаются интенсивной переработке: размыву, подмыву, обрушению, оползневым сдвигам. Причиной тому являются суточные и сезонные колебания уровней, изменение устойчивости пород из-за обводнения, воздействие от ветра и проходящих судов. Разрушительная работа водохранилища в береговой зоне называется абразия. В настоящее время берега Камского и Воткинского водохранилищ интенсивно размываются. При этом под угрозой затопления оказались деревни, села и города Прикамья. 

«Камские берега буквально съедаются водой. Это происходит в результате ветроволнового воздействия, скоростей течения, колебания уровня водохранилищ. Причем подмыв берегов идет как на Камском, так и на Воткинском водохранилищах». (Инга Долганова, начальник отдела водного хозяйства Камского бассейнового водного управления). Примеры обрушения береговой линии представлены в приложении 1 на рисунках 4

Протяженность береговой линии, подверженной размыву, составляет: на Камском водохранилище - 591 километр. Максимальные темпы переработки берегов достигают шести метров в год (в среднем - 0,5-1,5 метра в год). Продолжается образование новых оползней и подвижки старых. На Камском водохранилище общая длина оползневых берегов составляет 55 километров, или 6,1 процента общей протяженности береговой линии. Наибольшие подвижки отдельных оползней достигают шести метров в год. [10]

Суммарная длина береговой линии 913 км, из которых 420 км (46%) являются абразионными; за годы эксплуатации отступание береговой линии вследствие разрушения берегов на отдельных участках достигло 50 м. Общие потери береговых территории оцениваются в 1,2 тыс. га (12 км²).  Таким образом, если рассчитать число разрушений береговой линии за 10 лет, оно составит 120км. Величина на первый взгляд небольшая, но для людей это большая проблема.

Это одна из причин разрушения береговой линии. Я выдвинул гипотезу, что из-за бесконтрольной добычи гравия происходит нарушение водоупорного слоя, удерживающего воду, что в свою очередь влечет за собой ослабление береговой линии и, как следствие, затопление берегов.

2.3 Аллювий в границах Камских водохранилищ.

В природе генетический тип речных (аллювиальных) отложений довольно широко представлен. Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности речных потоков, называются аллювием. С ним связано много полезных ископаемых: россыпи, песчанно-гравийные отложения, вода, нефть и др. В Прикамье четвертичный аллювий с псефитами отличается особо большими площадями развития, высоким качеством и представляет собой крупнейшие месторождения, скрытые водохранилищами.

Камские водохранилища (Камское, Воткинское, Нижне-Камское) - формы глубинной эрозионной деятельности р. Камы, сформированные за последний миллион лет и превращенные человеком в озеровидные водоемы сложной конфигурации. Продукты разрушения Уральских гор транспортировались притоками Камы на территорию Камского и Воткинского водохранилищ.

Одна часть обломочного материала (аллювия) накапливалась и сохранилась до настоящего времени на территории своего первичного захоронения. Вторая часть при подъеме земной коры была перемыта Камой и пошла на формирование более молодого аллювия (низких камских террас). Территория водохранилищ явилась аккумулятором разновозрастного поликомпонентного обломочного песчано-гравийного материала, отличающегося по возрасту до одного миллиона лет и более.

Месторождения ПГС в зонах водохранилищ можно разделить на затопленные и береговые (абразионные). Затопленные месторождения ПГС в зонах водохранилищ характеризуются подошвой полезной толщи, находящейся на разных глубинах от поверхности водохранилищ (не более 35-40 м). Часть геологических объектов в зоне водохранилищ изучена в прошлом, до затопления месторождений. Это поиски месторождений ПГС, инженерные изыскания под строительство водохранилищ, исследования аллювия в зонах примыкания к водохранилищам и др.

Месторождения ПГС имеют разную значимость по площади водохранилищ. Первый тип (русловой) - месторождения затопленного русла Камы и устьевых участков притоков Камы в границах водохранилища. Эту территорию можно рассматривать как большой потенциальный объект для первоочередной разработки ПГС.

Второй тип (террасовый) - месторождения затопленных террас Камы и устьевых участков ее притоков. 

Третий тип (абразионный) - месторождения ПГС, связанные с абразионными берегами водохранилищ [12]. В этих зонах прибоем волн перерабатываются отложения речных террас - вскрышные отложения предполагаемых месторождений ПГС. Абразия линейно вдоль берега снимает вскрышу, приращивает запасы ПГС. Разработка ПГС вдоль абразионного берега будет провоцировать усиление абразии, т.е. приращивать объемы гравия для разработки.

Четвертый тип (рекреационных берегов) - месторождения ПГС водохранилищ. Создание на берегах водохранилищ зон отдыха, размещение пляжей, спортивных комплексов, лечебно-курортной зоны и т.п. может быть совмещено с разработкой месторождений ПГС. Изменение конфигураций берегов водохранилищ с целью увеличения полезной площади рекреационных территорий может быть совмещено с разработкой месторождений. В приложении 1 на рис. 5 представлены типы добычи ПГС. 

2.4 Добыча гравия

Добыча аллювиальных песчано-гравийных материалов является крупной отраслью промышленности, получившей широкое развитие во многих регионах России.) 

Гравий и песок всегда были строительными материалами, и потребность в них не снижается. Их добывают в специально создаваемых для этого в местах залежей карьеров. Но это не единственное место, местами залегания являются русла рек, и в таком случае добыча будет особенно недорогой, поэтому более выгодной для разработчиков, но очень негативной для природы и экосистемы. Существует три вида карьеров по добыче речного грунта: прибрежный, пойменный и русловый. Прибрежным называется способ добычи гравия у берега или на берегу. Пойменным называют способ добычи, происходящий в местах затапливаемых территорий во время выпадения больших осадков или паводков. А русловым является способ добычи, происходящий посередине самой реки.

Песок и гравий рек – очень важные компоненты речных экосистем, так как реки уязвимые экосистемы и в большинстве стран деятельность в отношении осадочных пород строго регулируется экологическим законодательством, является обязательным показателем для оценки воздействия на окружающую среду. Наиболее опасным является «отложенный» эффект такой добычи, когда экологические последствия становятся очевидными спустя десятилетия. В Перми добыча гравия происходит под особым контролем, поэтому все добывается осторожно и по норме, если не учитывать несанкционированных добытчиков речного гравия. И чтобы узнать, как добывается речной грунт, я решил съездить в порт Левшино, где этим и занимаются.

В порту я увидел много атласов, которые составляются каждый год. В них прописан график дна реки и все его изменения за один или несколько лет, карта самой реки Камы и все ее широкие и узкие зоны, а также направление течения в каждом участке реки. Я решил поинтересоваться и узнать по норме ли добывают гравий со дна реки. На этот вопрос мне ответили тем, что все добывается по норме и мониторится, хотя добыча гравия близ КамГЭС не желательна. Затем мы решили сходить в сам порт. Там мне рассказали, чем они добывают речной грунт и как сортируются камни разных размеров. С помощью следующего оборудования камни разделяют из одной общей фракции, сразу три группы по размеру. Большая остается в куче, а средняя по конвейеру направляется к дробилке и делится еще на две части, это средний размер и мелкий. Его делают с помощью дробилки, которая измельчает камни со средней по размеру фракции. По окончанию экскурсии я получил справку о прохождении 4 часового учебного курса по профессии маркшейдер. Приложение 4

Маркшейдер — это человек, который занимается геодезической съемкой всякого рода наземных строительных объектов и подземных выработок.

2.5 Последствия добычи гравия

У Камы очень сложный рельеф дна: ямы, кочки. Виноваты в этом опять же люди. При этом по сути камское дно — это затопленная водохранилищем камская долина. Там встречаются различные породы: гипсы, карстовые полости, глина, суглинок.

Владимир Калюжный - заместитель руководителя ФБОУ «Администрация Камского бассейна внутренних водных путей»: «… строго говоря, Кама это водохранилище, а не река. В черте города Перми Кама — это большой старый заброшенный карьер, реки здесь уже не осталось. В 50-70-х годах здесь добывали огромное количество материала для намыва завода Ленина, Камской долины, строительства автодорожного моста, других строек в городе. Десятки миллионов кубометров дна было вычерпано. Добыча была варварской, поэтому перепад глубин теперь достигает нескольких метров.

Там, где был гравий — выкапывали больше, прослойки глины оставляли. Дно Камы — как Луна после бомбардировки. Сделать с этим уже ничего нельзя, да и надобности в этом нет. Потихоньку ямы будут заноситься, лет через 100 дно станет ровнее. 

Нетронутым остался только судоходный путь. Его периодически приходится чистить, так как вода приносит мелкие частички грунта из-за размыва берегов в черте города. Чистка производится по мере необходимости, не каждый год. Для этого используется специальная машина, похожая на драгу для добычи золота. Машина вычерпывает тонкий слой наносов, не более 50 тысяч кубометров в год. 

Исследованиями камского дна занимается «Камводпуть».

Из-за добычи гравия изменяется морфология дна Камского водохранилища. Перепады глубин влияют на изменение скорости течения и волновые колебания. При увеличении глубины скорость течения уменьшается. Волновые колебания из-за неровности дна увеличиваются, что приводит к подмыванию берегов. 

Исследователи отмечают, что добыча песка и гравия в реках является главной причиной их деградации, особенно тогда, когда естественный твердый сток наносов в реке нарушен гидростроительством. Например, в Испании во времена Франко их добыча из русел рек велась практически бесконтрольно, в результате чего у многих рек снизилось состояние русла, обвалились берега, нарушилась геометрия русел. Кроме того, такая деятельность обычно вызывает:

•       оголение и огрубление дна

•       разрушение нерестилищ

•       подмыв гидростроений и разрушение мостов

•       снижение твердого стока в дельту

Каковыми же могут быть еще последствия добычи песка и гравия из русла рек для экосистем? Добыча гравия из рек может привести к многообразным негативным последствиям, среди которых нарушение структуры речного ложа и его оголение, изменение баланса поступления гравия из верхнего течения и его ската в нижнее, заиление песка и гравия. Извлечение песка и гравия из русла может привести к подрыву кормовой базы рыб, разрушить нерестилища, икру и молодь рыб, понижает способность реки к самоочищению. Важная роль песка и гравия в самоочистке рек выявлена давно и исследована достаточно подробно. Песок и гравий служат субстратом, на котором живут и размножаются нитрифицирующие бактерии. Поскольку частицы песка и гравия имеют разные размеры, песок находится под гравием и циркуляция воды обеспечивает обмыв всех частиц, играющих роль фильтров. При извлечении гравия и песка со дна там может остаться голая глина, которая в силу очень мелких частиц не обеспечивает циркуляции воды и ее самоочистки. 

Кроме того, добыча песка и гравия вызывает понижение среднего уровня воды в реке и как следствие – снижение уровня грунтовых вод. Так, новозеландские исследователи выяснили, что добыча песка и гравия в течение 7-15 лет вызвало снижение уровня ложа реки на 50-150 см. Вероятными морфологически-важными последствиями добычи песка и гравия в руслах рек, по мнению американских специалистов  являются угрозы вероятности подмыва и эрозии берегов реки выше и ниже по течению из-за замещения добытого материала другим и изменения скорости и направления течения.

Также, добыча песка и гравия в русле реки  приводит к нарушению естественной водозащитной зоны реки – подмыву берегов, обрушению в воду деревьев и потерю территории, а также снижение прочности гидросооружений (мосты, плотины и др.), что особенно часто проявляется в экстремальных ситуациях (наводнения, землетрясения и др.).

Всего из Камы на протяжении 70 километров - от Перми до Краснокамска уже достали 90 миллионов кубометров гравия, из них 5,5 начиная с 1992 года. При этом русло реки значительно увеличилось. Глубина Камы в отдельных местах выросла на 5-7 метров. Естественно, что при этом понизился уровень воды и начали разрушаться берега. 

К примеру, на реке Кама выявили незаконную добычу полезных ископаемых в объеме более 2,5 тыс. тонн. Инспекторы Прикамского территориального управления министерства экологии и природных ресурсов РТ провели соответствующую проверку, сейчас решается вопрос о возбуждении уголовного дела сообщает пресс-служба министерства.

Согласно данным проверки, с 14 апреля на участке месторождения Сидоровское на Каме со дна осуществлялась несанкционированная добыча песчано-гравийных пород. Работы по добыче проводились с последующей транспортировкой в Набережные Челны на участок, принадлежащий ООО «Транслайн». Объем добытого общераспространенного полезного ископаемого составил 2654 т. А в Томске на реке Томи добывалось до 6 млн. м3, в русле верхней Оки – 4 млн. м3 аллювиального материала. Средний сток взвешенных наносов рек России составляет около 400 млн. т в год. Если полагать, что донные наносы, которые являются объектом разработки, составляют в среднем 10% стока взвешенных, то оказывается, что объем добычи в несколько раз превышал сток донных наносов, то есть в процессе добычи запасы аллювия, накопленные рекой в разных морфологических образованиях, катастрофически истощались.

Добыча аллювиальных песчано-гравийных материалов является крупной отраслью промышленности, получившей широкое развитие во многих регионах России. Исследование направленности и темпов развития последствий добычи аллювиальных ПГМ актуально с точки зрения перспектив как восстановления рек, так и обеспечения народного хозяйства строительными материалами. Влияние карьеров ПГМ на природную обстановку определяется их местоположением на дне речной долины: в русле, на отмелях, на пойме. Выделяются карьеры русловые, прибрежные и пойменные. Наибольшее, часто негативное влияние оказывают русловые карьеры, нарушающие естественную морфологию русла и транспорт наносов. В качестве альтернативы русловым карьерам рассматриваются прибрежные карьеры, разрабатываемые в зонах аккумуляции наносов: на прирусловых отмелях, массивах молодой формирующейся поймы, в отмирающих рукавах и староречьях. Перспективной разновидностью прибрежных карьеров являются карьеры, разрабатываемые в нижней по течению части отмели с сохранением и укреплением ее приверха. Адекватная оценка влияния карьеров аллювиальных ПГМ на русловые процессы и вероятные последствия для природных и хозяйственных условий должна основываться на исследовании режима и скорости смещения форм руслового рельефа, горизонтальных деформаций. Кроме того, необходим постоянный мониторинг русла, включающий выявление переформирований, связанных как с естественными причинами, так и с разработкой карьера. На этой основе может быть установлена норма и способ добычи, состав компенсирующих сооружений. Такой природно-ориентированный подход позволяет предотвратить или минимизировать последствия антропогенного воздействия, устраняя многие отрицательные явления, которые его сопровождают. 

При растущих масштабах строительства незаконная добыча гравия из отдельных случаев переросла в распространённое явление. Недавно услышал новое для себя слово – «тычковщики». Так мне обозначили мелких гравийных пакостников. Их промысел прост до примитивности: пригонит «группа лиц по предварительному сговору» экскаватор в удобное место, чаще всего на берег реки, где для добычи песчано-гравийной смеси вскрышу делать не надо, быстро-быстро нагребёт пять–семь машин, чтобы тут же продать по дешёвке на ближайшую стройку, и исчезнет. Природоохранные инспектора и полиция поймать их с поличным не успевают. Тюковщиков видят и знают местные жители. Понаблюдают они из-за забора в щёлку, как их родная речушка уродуется, поругают мысленно или в разговорах с соседом чиновников, полицию и депутатов за то, что мер не принимают, да тем и ограничатся. Сфотографировать, записать марки и номера машин, выступить свидетелем в суде, защищая малую Родину, некоторые решаются, но немногие. На схеме «Функционирование и развитие экосистемы водохранилища в условиях разработок ПГС» наглядно представлено, что происходит с водохранилищем во время разработки места по добыче ПГС. Данные мы взяли из исследований Пермского государственного национального исследовательского университета «Подход к изучению изменения гидрологического режима и состояния экосистем водохранилищ в результате разработки месторождений песчано-гравийной смеси». (Г.В. Морозова, С.А. Двинских, Т.П. Девяткова, О.В. Ларченко). ( Рисунок 1 «Структурно-функциональная схема, отражающая влияние разработок ПГС на функционирование и развитие экосистем водохранилищ»). Схема представлена тремя уровнями, которые отражают структуру, функционирование и развитие системы. На уровне 1 подсистема 1.1 содержаться элементы определяющие внешние воздействия – характеристика месторождений ПГС. Это местоположение, длительность, объем выемки и т.д.

В подсистеме 1.2 находятся системообразующие факторы. Это те природные условия, при которых осуществляется работа по добыче. Такие как течение, уровень воды и состояние дна.

Подсистема 1.3 представляет структуру измененной системы как результата взаимодействия внешних и системообразующих факторов. На 2 уровне содержаться элементы, которые отражают специфику функционирования подсистем 1 уровня.

На 3 уровне расположено развитие системы. 3 уровень является предельным для изучаемого цикла. Это значит, что система водоема полностью охарактеризована на данный момент времени, если описаны все составляющие 1 и 2 уровня и их связей.

Рисунок 1 «Структурно-функциональная схема, отражающая влияние разработок ПГС на функционирование и развитие экосистем водохранилищ»

Суточные колебания уровня, как и изменения других элементов гидрологического режима, определяются в значительной степени прохождением по бьефу длинных волн. При прохождении прямой положительной волны подъем уровня у КамГЭС составляет 50-60 см. Обратная отрицательная волна вызывает понижение на 3-2 см, а прямая отрицательная волна дает понижение до 60-70 см. Обратные положительные волны вызывают незначительное, 5-8 см, повышение уровня. Характер волновых колебаний уровенной поверхности нижнего бьефа осложняется явлением резонанса, когда период собственных колебаний волнового цикла совпадает с периодом вынужденных колебаний. В этом случае происходит некоторое увеличение колебаний уровня. Скорость перемещения прямой волны составляет в среднем 8,6 м/с, а отраженной 6,9 м/с. На этом участке происходит очень резкое изменение уклонов водной поверхности, в режиме скоростей течения наблюдается четкая зависимость между величиной и продолжительностью попусковых расходов.

В данном участке добыча ПГС будет оказывать негативное воздействие. Будет меняться уровень дна и воды, а также изменения будут и в русле реки.

Разработка месторождений ПГС ведет к увеличению мутности и площади распространения взмученных масс воды, зон аккумуляции взвесей и др. Особенностью этого участка является то, что в нижний бьеф поступает очищенная от нерусловых наносов вода, поэтому фактическое количество наносов очень мало, а транспортирующая способность наоборот, очень велика, т.к. скорости сбросного пути велики. Поэтому возникает явление небаланса, которое компенсируется за счет ее размыва. Это явление приводит к увеличению глубины, за счет чего скорость уменьшается, поток насыщается наносами, поэтому общий размыв нижнего бьефа постепенно уменьшается по длине. В результате этих явлений река мелеет, что ухудшает устойчивость плотины и использование реки в нижнем бьефе.  Таким образом, мы определили, как влияет на водохранилище разработка мест по добыче ПГС, а также, что происходит с экосистемой если эта добыча уже ведется.

3. Характеристика водного режима и месторождения ПГС «Гайвинское»

Разработка месторождения приводит к изменению водного режима и создает условия для развития риска, как для находящихся в русле гидротехнических сооружений, так и для экосистемы водоема. Поэтому изучение должно начинаться с характеристики водного режима участка водоема в районе участка месторождения. На примере месторождения «Порт - Левшино». Месторождение находится за пределами города Перми, в подпоре Камского водохранилища. Водный режим в районе месторождения зависит от регулирования уровня воды в Камском водохранилище, которое относится к водохранилищам с сезонным регулированием стока.

1.     Подстилающие породы представлены буровато-серыми, буроватокоричневыми, темно-серыми аргиллитами, алевролитами, полимиктовыми песчаниками, мергелями. На этих породах залегают аллювиальные отложения, являющиеся полезной толщей месторождений (песчано-гравийная смесь). Мощность подстилающих пород мне не известна, т.к. скважины были пробурены на всю мощность полезного ископаемого и частично подстилающих пород.

2.     Добычные работы ведутся в навигационный период одним добычным уступом на полную мощность залежи со сплошной выемкой полезного ископаемого. Средняя мощность – 4м.

В приложении 2 на рис. 1представлена схема добычи ПГС одним добычным уступом.

3.     Разработка месторождений производится в соответствии с проектной документацией. Для предотвращения размыва берегов предусматриваются определенные мероприятия, например:

оставление предохранительного целика вдоль береговой линии или потери полезного ископаемого в бортах обводненного карьера или производство добычных работ в 50м от береговой линии.

4.     Объем добычи предусмотрен лицензионными условиями и проектной документацией с ежегодным согласованием в Ростехнадзоре.

5.     Срок разработки зависит от количества утвержденных запасов на месторождении и ежегодных объемов добычи.

3.1 Водоупор

На рисунке 2 приложения 2 представлена схема строения дна реки в разрезе, где видно, что под грунтовыми и межпластовыми водами находится водоупорный слой, благодаря которому, вода удерживается в русле реки.

Водоупор может состоять из любых водоупорных пород. Такими называются породы, не пропускающие воду при обычных условиях. Например, глина или кристаллические породы. Толщина этого слоя от 10 до 100 м. В свою очередь водопроницаемые породы (песок, гравий и т.д.) образует водоносный горизонт. По сути, песок и гравий являются природным фильтром, помогающим водоему самоочищаться.

Толщина добываемого слоя ПГС в «Порт - Левшино» составляет 4 м. Учитывая численные данные толщины водопроницаемого и водоупорного слоев, можно предположить, что при добыче слой водоупора, даже если он нарушен, будет выполнять свою функцию. 

Для наглядности я разработал макет водоупорных и водопроницаемых слоев и провел опыт, который показал, что при повреждении водоупорного слоя и отсутствии аллювия, водоупор продолжает выполнять свою функцию.

3.2 Определение влияния добычи ПГС на водоупорный слой водохранилища с помощью макета водоупорных слоев дна водоема

Для проведения опыта нам понадобится: две колбы, держатели глины с отверстиями, глина, песок, гравий и вода. 

(Приложение 2 рис. 3)

1.     Сначала вставляем в обе колбы держатели глины с отверстиями.

(Приложение 2 рис. 4)

2.     Затем, отрезаем нужное количество глины и вылепливаем два слоя толщиной 3-4 см, вставляем эти слои в обе колбы на держатели. (Приложение 2 рис. 5)

3.     После, насыпаем в одну из колб песко-гравийную смесь. 

(Приложение 2 рис. 6)

1. Одновременно наливаем воду в обе колбы.

(Приложение 2 рис. 7)

Наблюдения проводились в течении месяца. Данные изменений внесены в таблицу 1 «Результаты мониторинга просачивания воды в зависимомти от наличия (отсутствия) песко-гравийной смеси над водоупорным слоем».

Изменения в колбах изображены на фото 9, 10, 11 приложения 3.

Таблица 1 

Результаты мониторинга просачивания воды в зависимости от наличия (отсутствия) песко-гравийной смеси над водоупорным слоем.

Для наглядности изменения, происходившие в течении месяца, я изобразил на графиках. Рис. 12, 13.

Рис. 12, 13 Результаты опыта в графиках

3.3 Выводы исследования

На графике с уровнем воды над водоупорным слоем видно, что уровень воды в обоих колбах изменялся примерно одинаково. Но на графике с уровнем воды под водоупорным слоем заметны кардинальные различия между двумя колбами. Вода в емкости без песко-гравийной смеси просачивалась гораздо быстрее нежели в колбе с песком и гравием. Таким образом, наша гипотеза о том, что из-за бесконтрольной добычи гравия меняется уровень воды в водоносном слое, что является одной из причин затопления территорий, подтвердилась частично, так как вода все-таки протекает, но большую часть водоупорный слой выдерживает и без пескогравийной смеси. Естественно, толщина водоупорного слоя в природе намного больше, чем слой в моем опыте, но и давление воды в водохранилище на водоупорный слой тоже больше.

3.4 Разработка рекомендаций по улучшению экологической обстановки, связанной с добычей ПГС и обрушением береговой линии Камского водохранилища.

В рамках моего проекта был разработан ряд рекомендаций по улучшению экологической обстановки, связанной с добычей ПГС и обрушением береговой линии Камского водохранилища.

Наиболее существенными, на мой взгляд, являются следующие меры:

•      Необходим постоянный мониторинг русла, включающий выявление переформирований, связанных как с естественными причинами, так и с разработкой карьера. На этой основе может быть установлена норма и способ добычи, состав компенсирующих сооружений. Такой природноориентированный подход позволяет предотвратить или минимизировать последствия антропогенного воздействия, устраняя многие отрицательные явления, которые его сопровождают.

•      оставление предохранительного целика вдоль береговой линии или потери полезного ископаемого в бортах обводненного карьера или производство добычных работ в 50м от береговой линии.

Заключение

Из полученных сведений, после консультации со специалистом и проведенного опыта я сделал вывод, что добыча гравия со дна Камского водохранилища, является одной из причин обрушения берегов. Но добыча ПГС в свою очередь несет другие экологические проблемы:

•      снижение уровня ложа реки и нарушение структуры речного ложа 

•      понижение способности реки к самоочищению

•      заиление песка и гравия

•      изменение баланса поступления гравия из верхнего течения и его ската в нижнее

•      понижение среднего уровня воды в реке и как следствие – снижение уровня грунтовых вод

•      снижение прочности гидросооружений

Берега водохранилищ подвергаются интенсивной переработке: размыву, подмыву, обрушению, оползневым сдвигам. Причиной тому являются суточные и сезонные колебания уровней, изменение устойчивости пород изза обводнения, воздействие от ветра и проходящих судов. Моя гипотеза о том, что из-за бесконтрольной добычи гравия нарушается водоупорный слой грунта, приводящий к затоплению территорий Прикамья подтвердилась частично, так как из-за нарушения морфологии дна происходят изменения, влияющие на скорость течения, волновые колебания, а также часть воды, просачивающаяся под водоупорный слой может распространяться на берега, что может привести к заболачиванию или обрушению береговой линии  Мои исследования имеют теоретический характер, часть выводов сделана на основе изученных исследований Пермского государственного национального исследовательского университета. Для более точных исследований необходима материальная база, что в рамках школьного проекта затруднительно.

Теоретической значимостью моего проекта является то, что в нем освещены экологические проблемы, связанные с добычей песко-гравийной смеси.

Практическая значимость состоит в том, что материал данной работы призван привлечь внимание общественности к проблеме связанной с добычей гравия, и может быть использован для просветительской работы среди школьников города Перми.

Рис. 1 Схема речной долины.

Рис. 2 Схема водохранилища

Рис. 3 Схема затопления территорий во время паводка

Рис. 4 Примеры обрушения береговой линии

Рис. 5 Типы месторождений

Приложение 2

Рис. 1

Рис. 2 Добыча песко-гравийной смеси одним добычным уступом

Рис. 3 Строение дна реки в разрезе 1 – верховодка, 2 – локальный водоупор, 3 – водоносный горизонт, 4 – водоупорный горизонт, 5 – зеркало грунтовых вод, 6 – река, 7 – аллювий, 8 – родник (по Н. В. Короновскому, 2002)

Приложение 2

Рис. 6 Создание водоупорного слоя

Рис. 7 Наполнение песко-гравийной смесью Приложение 2

Рис. 8 Заполнение колб водой

Приложение 3

Рис. 9, 10 Промежуточные результаты опыта

Приложение 3

Рис. 11 Результаты опыта