Тони Уолтхэм - Катастрофы: неистовая Земля
При более мелкомасштабных мероприятиях по эксплуатации водных ресурсов воздействие на климат выявить гораздо легче и гораздо большее значение приобретают геологические условия. Одна из наиболее знаменитых схем использования водных ресурсов рек — это схема, применяемая на реке Колорадо на юго-западе Соединенных|Штатов. Благодаря ей южная Калифорния и Аризона превратились из пустыни в экономически важные районы, но при этом возникли различные проблемы, особенно в районах, расположенных в нижнем течении реки.
Вскоре после того как вода от плотины Импириал-Дам была отведена на запад по каналам, она вышла из искусственного русла и с января 1905 г. по февраль 1907 г. текла в ранее сухой бассейн пустыни. В результате образовалось соленое озеро Сол-тон-Си. Однако самые серьезные проблемы возникли в главном русле реки, где "^вследствие забора большого количества высоко-качественных'вод сток на территорию Мексики настолько понизился, что вода в реке стала слишком соленой даже для использования'ее в сельском хозяйстве.
Из-за высокой скорости испарения соленые грунтовые воды необходимо постоянно откачивать из песчаных почв, прежде чем они достигнут того уровня, где располагаются корни зерновых культур. Эти соленые воды, главным образом из долины" реки Хила, в настоящее время на значительных расстояниях заключают в каналы и сбрасывают в реку Колорадо ниже последней ирригационной очистной плотины. Из-за этих действий постоянно возникают конфликты и ведутся политические дебаты, поскольку мексиканцы, живущие на более бедных участках земли в дельте реки Колорадо, практически лишены пресной воды.
Проблема загрязнения касается также и некоторых грунтовых вод. Принято считать, что вода из земли должна быть чище, чем из реки. Это справедливо лишь в том случае, если грунтовые воды хорошо фильтруются, просачиваясь через породы водоносного горизонта. Однако если вода проходит очень небольшое расстояние и через породы с крупными открытыми порами, обладающие низкой фильтрующей способностью, такие как гравий или известняк, очищение отнюдь не достигается. Движение воды и примесей в гравии зависит от местных гидравлических градиентов, в трещиноватых либо ячеистых известняках и даже в меле влияние местных геологических условий сказывается еще сильнее.
В 1969 г. источники водоснабжения в поселке Ашуик-Гроув (Мендип-Хиллс) были сильно загрязнены фенолами. Оказалось, что фенолы поступали из силосных жидкостей, стекавших с фермы в водосточный колодец в километре от поселка и проходивших через пористый известняк карбонового возраста. Такие же известняки были причиной ужасного случая в районе Баллимасел-лиготт близ города Трали в южной Ирландии. Проведенная здесь в 1962 г. проверка нескольких сточных колодцев и соединяющих их протоков показала, что к реке в поселке Те-Райзинг «ходит на водопой скот, но ею пользуются и как источником водоснабжения жители фермы и нескольких коттеджей, а также работники маслобойни, после того как эта вода уже дважды служила для водопойных и других целей и один раз (когда текла под землей) играла роль канализации».
На известняковых равнинах в южной и центральной частях Соединенных Штатов в течение длительного времени наблюдалось загрязнение грунтовых вод из подземной канализации, трубы которой заканчиваются под землей как раз в таких сериях пород. Воронки обрушения с крутыми склонами представляют собой очень удобные отвалы для мусора в том случае, если они окружены безлюдной равнинной местностью; однако в штате Миссури было установлено, что очень часто нефильтрованная вода прямо из этих отвалов попадает в источники, используемые для водоснабжения.
Жители города Хорс-Кейв на известняковой равнине в штате Кентукки обычно берут воду из многочисленных колодцев, но во время засухи 1930 г. многие колодцы пересохли и воду стали доставать из подземной реки Хидден-Ривер-Кейв. В то время еще не знали, что эта река в пещере фактически захватывала почти
Всё воды из местной канализационной системы, стекавшие в известняк. В результате в городе вспыхнула эпидемия брюшного тифа. После этого воду из подземной реки уже не извлекали, но в нее продолжало поступать все больше и больше сточных вод. В 1944 г. пещера Хидден-Ривер-Кейв была закрыта для туристов из-за возникшего здесь зловония.
Установлено, что случайное или «незапланированное» загрязнение карстовых воронок приводит к загрязнению воды на расстоянии 8 км и более. Как в гравии, так и в песчанике системы дренирования сточных вод и системы извлечения питьевой воды нельзя располагать рядом; в трещиноватых известняках безопасный интервал между этими системами можно определить лишь после многочисленных опытов по трассированию воды с применением красителей, что позволяет выявить направления движения грунтовых вод.
Вмешательство человека в естественное движение воды также может вызвать нежелательные осложнения и создать проблемы, особенно в том случае, когда водохранилища запружены плотинами. Чтобы водохранилище сохранилось на известняках, необходима обработка грунта жидким цементным раствором, который делает породу водонепроницаемой. Об успехе подобной цементации можно судить по некоторым водохранилищам, расположенным на известняке в таких странах, как Югославия и Франция, но совершенно необходимо, чтобы при возведении конструкций учитывались геологические условия. На реке Миссури есть несколько небольших старых плотин, не оправдавших своего назначения из-за того, что под покровом слабопроницаемых поверхностных осадков залегали известняки. Последовательность событий, произошедших в водохранилище Дин-У-Дэвис близ южной границы штата, можно установить по тому факту, что высохший бассейн этого водохранилища был переименован в заказник Дин-У-Дэвис.
Для водохранилищ характерна еще одна проблема: они заполняются илом до тех пор, пока воды в них уже совсем не останется. Этого, к сожалению, нельзя избежать. В водохранилищах могут отлагаться осадки рек, несущих ил либо текущих в районах с легкоэродируемыми породами, такими как лёсс, глина, рыхлый песчаник. В связи с этим время существования водохранилища ограничено. Рассчитано, что даже огромное озеро Мид, перегороженное плотиной Хувер на западе США, будет заполнено илом примерно через 400 лет, так как река Колорадо приносит в него колоссальные количества ила и песка. Огромные новые водохранилища, созданные в рыхлых отложениях бассейна реки Инд в Пакистане, быстро заполняются илом, и, возможно, через 100 лет гигантская плотина Тарбелла будет сдерживать уже ил, а не воду. Расположенная недалеко от нее плотина Мангла сконструирована таким образом, чтобы в будущем ее высоту можно было нарастить.
Многие старые водохранилища на Ближнем Востоке теперь заполнены осадками. Подобное явление наблюдается и на новых сооружениях; например, водохранилище у плотины Остин в Техасе было на 95 % забито илом через 15 лет после завершения строительства плотины. Несмотря на то что в массовом масштабе бороться с заиливанием трудно, история водохранилища Мак-миллан на реке Пекос (запад Соединенных Штатов) обнадеживает. Водохранилище было быстро заполнено илом почти наполовину; затем в верхней части водосбора реки Пекос был высажен тамариск, после чего заиливание фактически прекратилось и водохранилище удалось спасти. В том случае, когда подобный биологический контроль отсутствует, единственный способ избежать полного заполнения водохранилищ осадками — это периодическое дренирование и очистка от ила. Очистные шлюзы во многих современных плотинах расположены глубоко, и ил легко удаляется при помощи воды, движущейся с большой скоростью.
Заиливание водохранилищ или фильтрация из них воды может нанести значительный экономический ущерб, однако гораздо опаснее обрушение плотин. Наводнения при обрушении возникают довольно редко, но при их ужасающих масштабах и отсутствии системы оповещения это может обернуться катастрофой для расположенных ниже по течению деревень и городов.
Геологические проблемы при закладке плотин
Алюминиевый завод Долгаррог в долине реки Конуэй в северном Уэльсе снабжается энергией от расположенной неподалеку гидроэлектростанции, которая использует воду реки Эфон-Порт-Ллвид — притока реки Конуэй. Постоянное течение Эфон-Порт-Ллвид обеспечивалось двумя маленькими озерами, находящимися выше по долине. Верхнее озеро сдерживала плотина Эйджайо. Длина этой бетонной плотины, построенной в 1911 г., составляла 1075 м, максимальная высота 10 м. Породы фундамента представлены крепкими водонепроницаемыми сланцами и вулканическими образованиями, но плотина была заложена над ними в мощной голубой ледниковой глине, покрывающей склоны холмов. Маломощные пласты торфа и выветрелой глины были удалены, и основание плотины располагалось в голубой глине на глубине, местами не превышающей одного метра. В 4 км вниз по течению в другом водохранилище — Коудти, меньшем по размеру, воду удерживала плотина иного типа. Это была земляная плотина, построенная в 1924 г. из местной ледниковой морены с тонкой бетонной диафрагмой, высота ее составляла 11 м, а общая длина 240 м.
