Бурейский оползень и экологические риски
Л.М. Кондратьева
Приводятся сведения о первых прогнозах экзогенных геологических процессов при создании Бурейского водохранилища, включая вероятность образования оползней. Обращается внимание на такие факторы риска, как взвешенные вещества и затопленная древесина в первые годы заполнения водохранилища; возможные риски дестабилизации экосистемы водохранилища под воздействием новых поступлений растительных остатков, взвесей скальных пород и компонентов взрывчатых веществ (тринитротолуола). Предлагается провести открытую дискуссию для скорейшего выявления различных экологических рисков для экосистем Бурейского водохранилища, рек Бурея и Амур после мероприятий, связанных с ликвидацией последствий оползня.
Ключевые слова: Бурейское водохранилище, оползень, качество воды, древесина, тринитротолуол.
Bureysky landslide and ecological risks
L.M. Kondratyeva (Institute of Water and Ecological Problems, FEB RAS)
The article provides information about the first forecasts of exogenous geological processes during the creation of the Bureya reservoir, including the possibility of the formation of landslides. Attention is drawn to such risk factors as suspended solids and flooded wood in the first years of filling the reservoir; possible risks of destabilization of the reservoir ecosystem under the influence of new inputs ofplant residues, rock suspensions and components of explosives (trinitrotoluene). It is proposed to hold an open discussion for the early identification of various environmental risks to the ecosystems of the Bureya reservoir, the Bureya and Amur Rivers after the activities related to the elimination of the consequences of the Bureya landslide.
Key words: Bureya reservoir, landslide, water quality, wood, trinitrotoluene.
Введение
Река Бурея - левый приток Амура протяженностью 739 км, протекает по территории Хабаровского края и Амурской области. На реке в 2003 г. завершено строительство гидроэлектростанции и началось заполнение Бурейского водохранилища. Особенности сооружения ГЭС в Сибири и на Дальнем Востоке связаны с суровыми климатическими условиями и распространением здесь многолетнемерзлых пород [1].
Бассейн р. Бурея условно делится на три геокриологических района [7]. Первый район включает верхнюю часть бассейна со сплошным распространением многолетнемерзлых пород мощностью от 50 до 500 м. Талики встречаются под руслами притоков, на хорошо прогреваемых склонах, а также в зонах разломов, смятия и дробления горных пород. Второй район охватывает центральную часть водосбора с сильно прерывистой и массивно-островной многолетней мерзлотой мощностью от 50 до 100 м. Острова мерзлотных пород приурочены к долинам рек и северным склонам гор. На южных склонах и вблизи водоразделов мерзлота отсутствует или имеет ограниченное распространение и малую мощность. Третий геокриологический район включает бассейны рек Тырма, Дубликан, Ягдынья, Верхний и Нижний Мельгин, характеризуется массивно-островным и островным типами распространения многолетнемерзлых пород толщиной менее 50 м.
Приплотинная и центральная части Бурейского водохранилища также находятся в области островного распространения многолетнемерзлых пород. Острова мерзлоты приурочены к залегающим с поверхности суглинкам и перекрывающим их торфяникам. Многолетняя мерзлота прерывается сквозными таликами на крутых склонах, под руслом и низкой поймой р. Бурея. Под старицами и небольшими водотоками граница мерзлоты понижается до 6-7 м.
В декабре 2018 г. в Верхнебуреинском районе Хабаровского края в 70 км от с. Чекунда произошел сход горных пород с сопки, перекрывший русло р. Бурея. Первые предположения о причинах оползня указывали на падение метеорита или ступени ракетоносителя, но эта информация не подтвердилась. Сейсмические станции Российской академии наук на Дальнем Востоке не зафиксировали на территории Хабаровского края ни падения крупного метеорита, ни любого другого события, которое могло бы спровоцировать обрушение горных пород в русло р. Бурея.
По мнению экспертов, это крупнейший за последние годы оползень в стране, который произошел в зимнее время (рис. 1). Судя по первым сообщениям Русгидро и Амурского бассейнового водного управления, перепад воды на двух участках выше и ниже сформировавшейся дамбы составлял 4-6 м. Сокращение поступления воды в водохранилище после оползня в связи со слабой ее фильтрацией через тело каменной плотины угрожало подтоплением поселков, расположенных выше по течению реки, в результате перекрытия русла может снизиться выработка электроэнергии на Бурейской ГЭС.
Ученые Дальневосточного научно-исследовательского центра «Планета» выявили термическую аномалию на месте разрушенной сопки и образования оползня. Анализ данных спутника дистанционного зондирования Земли <^еШте1-2А» за 9 и 12 декабря 2018 г. выявил значительные ландшафтные изменения рядом с руслом р. Бурея. На спутниковом снимке обнаружены разрушения береговой линии и уничтоженный лес. В статье А.Н. Махинова с соавторами, опубликованной в настоящем номере Вестника ДВО РАН, представлены подробные сведения о самом оползне и речном цунами в районе оползня. Это - невероятная аномалия, приведшая к довольно серьезным ландшафтным изменениям в месте схода оползня.
При падении оползня произошел выплеск воды из реки. Его высота составила до 40 м. По долине р. Средний Сандар (приток Буреи) волна поднялась на 4 км вверх по течению.
Рис. 1. Общий вид оползня на р. Бурея. Фото из Amur INFO
Рис. 2. Результат речного «цунами». Фото А.Н. Махинова
Вода снесла все деревья под корень на противоположном от оползня берегу. Значительная часть деревьев обратным потоком была снесена в водохранилище, где впоследствии они вмерзли в лед. На снимке (рис. 2) видны результаты речного «цунами», вызванного оползнем.
К месту схода грунта Правительством Хабаровского края 12-17 января 2019 г. была организована научная экспедиция из ученых и экспертов разных ведомств. Цель экспедиции состояла в определении размеров тела оползня, прочности пород, оценке состояния сопки, уровня воды, возможной фильтрации сквозь образовавшуюся «дамбу» (завал). Эти данные необходимы для оценки уровня угрозы подтопления населенных пунктов вдоль р. Бурея. Наиболее опасный период ожидается в марте-апреле, когда начнется таяние снега. Полученные экспедицией исходные данные необходимы для организации превентивных мероприятий, направленных на минимизацию возможных неблагоприятных последствий от оползня и предотвращение социальных рисков.
По результатам экспедиции были определены параметры оползня. Согласно выводам специалистов, объем сошедшего грунта составил 24,5 млн м3, объем надводной части оползня превышает 4,5 млн м3, основная часть находится под водой. Названы три причины возникновения оползня в зоне Бурейского водохранилища:
1) слишком крутой склон сопки и аномальная хрупкость породы для этих мест;
2) наличие разлома в зоне обвала горной породы, который мог привести к движению пород;
3) очень узкая долина реки; в месте оползня она представляет собой ущелье, заполненное водой на большую высоту, вследствие чего вода проникла в трещины сопки и привела к оползню.
Было принято решение, что подрывные работы - единственно возможный способ ликвидации завала, образовавшегося на р. Бурея. Для решения поставленной задачи привлечены силы Минобороны РФ и военно-транспортной авиации. В операции задействованы подразделения отдельной инженерно-саперной бригады Восточного военного округа.
Задача статьи - начать открытую дискуссию в целях выявления различных экологических рисков для экосистем Бурейского водохранилища, рек Бурея и Амур после мероприятий, связанных с ликвидацией последствий бурейского оползня. Прежде всего необходимо обсудить изменение гидрохимических показателей качества природных вод этих объектов, оценить влияние новых экологических факторов на сообщества гидробионтов, принимающих участие в продукционно-деструкционных процессах.
Прогнозы экзогенных геологических процессов в зоне влияния водохранилищ
Прогнозы, как известно, необходимы для организации рационального природопользования в зоне влияния водохранилищ, их безопасной эксплуатации и минимизации последствий регулирования стока рек, на которых построены гидроэлектростанции. Негативные эффекты чаще всего проявляются в качестве воды, изменении естественных ландшафтов и активизации экзогенных геологических процессов (ЭГП). Так, спустя 3 года после заполнения Саяно-Шушенского водохранилища (1990 г.) был обнаружен крупный оползень-сдвиг объемом около 30 млн м3. Предполагалось, что в случае полного обвала он на 2/3 может перегородить водохранилище [6]. Однако исследования, проведенные в 2001 г., показали, что каких-либо подвижек дальше не произошло. Этому нашли объяснение: наличие очень крутого склона (70о), который не соответствовал углу скольжения массива горных пород (как правило, в пределах 35-45 о). Другой оползень, с меньшей массой горных пород (до 1 млн м3), был обнаружен в зоне повышенной трещиноватости. Было показано, что оползни могут быть приурочены как к рыхлым делювиальным, так и к коренным скальным породам.
При анализе возникновения и развития оползней-сдвигов в скальных породах выявлены следующие закономерности [6]:
- большая часть оползней в рыхлых и скальных породах имеет унаследованный характер, они возникают и формируются на участках древних оползней;
- оползневые смещения возникают и развиваются, как правило, в первые 5-8 лет эксплуатации водохранилищ;
- оползневый процесс зависит от множества факторов: особенностей инженерно-геологических решений, геолого-тектонического строения береговых массивов, резкого изменения гидрогеологических условий (открытая фильтрация вод водохранилища и формирование подпора подземных вод), режима уровня воды в водохранилище;
- при наполнении водохранилища в результате фильтрации поверхностных вод по крупным открытым (незакольматированным) трещинам в скальных породах происходит взвешивание крупных блоков, способных к смещению и оползанию;
- в ряде случаев основным фактором возникновения и развития оползней в скальных породах является ветро-волновая абразия;
- возникновению и развитию оползней способствует значительная сработка водохранилищ (до 40 м), обеспечивающая мощные выходы подземных вод и разрушение береговых отмелей.
Прогнозы активизации ЭГП в зоне влияния Бурейского водохранилища обсуждали в 2005 г. на Всероссийской научно-практической конференции «Научные основы экологического мониторинга водохранилищ», проведенной в г. Хабаровск [8]. А.П. Николаев (Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт экологии города, Москва) акцентировал внимание на том, что при заполнении и эксплуатации Бурейского водохранилища неизбежно будут активизироваться экзогенные геологические процессы. При составлении прогноза автор учитывал состав коренных пород, глубину их залегания, мощность зоны выветривания, тектоническую раздробленность, уклон и ориентацию склонов, наличие разломов, заболоченности и многолетней мерзлоты.
В верхнем бьефе зоной активизации ЭГП он считал территорию долин р. Бурея и ее притоков, подверженную влиянию периодического затопления и подпора подземных вод в пределах Амурской области (170,7 км2) и Хабаровского края (196,3 км2). Для рассматриваемой территории прогнозировалось проявление комплекса ЭГП: гравитационных (оползни, обвалы, осыпи, оплывины), гидрогенных (боковая и донная эрозия вдоль русел, овражная и струйчатая эрозия, заболачивание) и геокриологических (курумы, каменные россыпи, бугры пучения, термокарст, термоэрозия). Причем при наполнении водохранилища путем циклических затоплений-осушений ожидались более интенсивные ЭГП по сравнению с непрерывным однонаправленным подъемом уровней воды до проектных отметок [8].
Надо отметить, что эти прогнозы были приняты скептически, почти как необоснованные фантазии. Однако оценки А.П. Николаева оправдываются, особенно это очевидно после гигантского оползня на р. Бурея, случившегося в декабре 2018 г. Своего дальнейшего изучения и обсуждения ждет прогноз деградации многолетней мерзлоты в зоне влияния водохранилища. В районе плотины в результате эксплуатации водохранилища следует ожидать насыщения гидрогеологических массивов вследствие подъема подземных вод до уровня более 100 м. Подпор грунтовых вод распространится на обширные территории по всему периметру водохранилища - на расстояние до 1 км и более. В зонах затопления и подпора грунтовых вод будет происходить деградация многолетней мерзлоты.
С точки зрения прогнозного анализа интересен доклад М.Н. Гусева и Ю.В. Помигуева (Амурский комплексный научно-исследовательский институт ДВО РАН, Благовещенск) [8]. Для прогноза ЭГП в зоне влияния Бурейского водохранилища авторы использовали космоснимки, топографические карты, фондовые материалы и научные публикации. Они обратили внимание на возможное развитие деструктивных процессов в зоне «сработки ложа водохранилища» при периодическом изменении уровня воды. Согласно проекту колебания уровня воды должны составлять 20 м, в результате в зону затопления и осушения периодически попадают сравнительно широкие и пологие пространства левобережья и надпойменных террас правобережья. На приплотинном участке высокая мощность рыхлых образований, выстилающих поверхность террас, их повышенная обводненность могут привести к интенсификации процессов солифлюкции, поставляющей огромные массы обломочного материала в зону формирования береговой отмели. Усилению этих процессов будет способствовать уничтожение защитного растительного покрова как в результате целенаправленной очистки от леса, так и вследствие самого затопления.