Поиск

Мелиорация Костромской низины
17.08.2015

Рассматриваемая часть этой низины находится в Костромской области и относится к пониженно-равнинным поймам постоянного затопления. Общая площадь осушения составляет 11 007 га, из которых 2344 га (21%) осушается закрытой сетью.
Костромская низина представляет пойму, образовавшуюся при слиянии р. Костромы с р. Волгой, с равнинной поверхностью с ясно выраженным мезо- и микрорельефом (западины, лощины, протоки и озера перемежаются с гривами, всхолмлениями). Ширина поймы в западной части равна 15 км, в восточной — 5—7 км.
Климатические условия Костромской низины, по данным наблюдений метеорологической станции «Кострома», следующие. Вегетационный период продолжается 168 дней, безморозный — 134 дня. Среднегодовое количество осадков равно 554 м; среднемесячное наименьшее в феврале — 27 мм, наибольшее в августе — 77 мм. В апреле — октябре выпадает осадков 391 мм, в ноябре—марте — 163 мм, средний из наибольших суточных максимумов за 55 лет — 30 мм, наибольший максимум (1945 г.) — 52 мм.
Низина делится на два района: дерново-подзолистых песчаных почв и дерновых зернистых глинистых, тяжелосуглинистых. Первый район охватывает надпойменные террасы pp. Волги и Костромы, занимая площадь 6,4 тыс. га, или 37% всей территории массива. Дерново-подзолистые песчаные почвы в нем занимают 79%, дерново-подзолистые суглинистые— 12, дерново-глеевые суглинистые и тяжелосуглинистые на песках и супесях — 5, перегнойно-торфяные низинные — 3 и перегиойно-торфянисто-глеевые — 1%. Второй район расположен в поймах pp. Волги и Костромы на площади 10,6 тыс. га (63% массива). Дерновозернистыми почвами занято 42% площади. Кроме них, нередко имеют зернистую структуру и дерново-глеевые почвы, занимающие 30% площади.
В геологическом отношении низина характеризуется как глубокая депрессия в кровле коренных пород, заполненная мощной толщей четвертичных образований. Наиболее древние породы — тяжелые пестроцветные глины нижнего триаса. На них залегают юрские глины. Четвертичные образования состоят из моренных древних и современных озерных и озерно-аллювиальных отложений. Мощность их от 10—12 до 20 м, глубина залегания 5—8 м, реже 15—35 м. Широко распространены древне-озерные и древне-озерные аллювиальные отложения, представленные ленточными глинами мощностью от 13 до 18 м, залегающими на поверхности коренных пород или моренных суглинков на глубине 10—20 м. Современные аллювиальные отложения представлены бурыми и серовато-бурыми иловатыми тонкозернистыми песками с прослойками супеси, иногда суглинков, переходящих книзу в мелко-, средне- и разнозернистые пески с гравийно-галечниковыми-прослойками в основании. Общая мощность современных аллювиальных отложений 10/20 м.
Современные болотные отложения состоят из оторфованных средних и тяжелых иловатых суглинков и глин мощностью 4—6 м, подстилаемых тонкозернистыми иловатыми песками мощностью около 6 м. На некоторых участках залегает торф мощностью до 4 м, подстилаемый иловатыми суглинками, реже песками.
Гидрогеологические условия Костромской низины характеризуются повсеместным распространением аллювиального водоносного горизонта, приуроченного к современным и древнеаллювиальным мелко- и крупнозернистым пескам, подстилаемым древними озерно-болотными глинами или моренными суглинками. Глубина залегания горизонта от поверхности равна 0,5—0,7 м, мощность его 2—15 м; дебит при понижении уровня на 1 м составляет 1,2 л/с (рис. 34).
Грунтовые воды питаются атмосферными осадками. Грунтовый поток дренирован pp. Волгой, Костромой, их притоками и многочисленными озерами. Годовая амплитуда колебаний уровня грунтовых вод от 2,4 до 4,1 м, а уровня воды р. Костромы 4,5 м.
В 1956—1957 гг. при создании водохранилища на р. Волге (НПУ—84,2 м) территория Костромской низины попала в зону затопления и подтопления. Общая площадь этих земель при отметке уровня воды в водохранилище 86 м составила 60,24 тыс. га (из них прямое затопление 62% и подтопление 38%).

Мелиорация Костромской низины

Защита Костромской низины осуществлена целым комплексом инженерных мероприятий: три незатопляемых дамбы обвалования с придамбовым дренажем (Приволжская длиной 19,7 км; Идоломская — 23,3 км и в районе Трудовой Слободы); нагорный канал; регулирование р. Костромы и ее притоков; насосная станция для перекачки воды; две плотины на р. Костроме и одна на р. Узоксе и др. (рис. 35).
Ширина дамб по гребню 3 м, высота изменяется от 3—4 до 11 м. Низовой откос у всех дамб равен 1:2,5 и закреплен дерном в клетку с засевом трав. Верховой откос до отметки 85,5 м у Приволжской дамбы и 86 м у Идоломской имеет откос 1:3 и сплошную одерновку на первой и гравий в плетневых клетках на второй дамбе. Ниже этих отметок откос уполаживается на Приволжской дамбе до 1:7, на Идоломской до 1:20 без закрепления. Верхняя часть откосов защищена от временного волнобоя при высоких уровнях воды в водохранилище полосой кустарника шириной 10 м.
Фильтрационные воды, поступающие через дамбы, и поверхностные воды с низового откоса отводятся дренажами в виде обратных фильтров и открытым придамбовым каналом.
Плотины на р. Костроме имеют заложение низового откоса 1:2,5, верхового 1:3 и ниже отметок 85,5—86 откосы равны 1:7. Заложения верхового откоса плотины на р. Узоксе равны 1:3 и 1:20, низового откоса — 1:2,5 и 1:7. Ширина плотин по гребню такая же, как и дамб, — 3 м.
Одни дамбы не могли создать нормального водного режима на обвалованной Костромской низине, так как еще до постройки водохранилища значительная часть ее нуждалась в осушении.
Мелиорация Костромской низины

На основании анализа природных условий выявлены основные причины заболачивания земель низины: плоский рельеф с большим количеством западин, понижений, котловин, озер; маловодопроницаемые грунты большой мощности, мешающие поверхностному стоку; близкое на участках, сложенных песками, положение уровня грунтовых вод, доходящих до поверхности; поступление фильтрационных вод и подтопление обвалованной территории из-за высоких уровней в водохранилище и хорошо фильтрующих грунтов, слагающих низину; высокое стояние воды в водоприемниках.
В зависимости от причин заболачивания и использования земель проведены те или иные мелиоративные мероприятия. Сенокосы на наиболее пониженных местах поймы осушают открытыми каналами, которые размещаются систематически на расстоянии 50—200 м или выборочно — по тальвегам. Участки, занятые полевыми, прифермскими, овощными севооборотами и пастбищами, осушают систематическим и выборочным дренажем (при понижении грунтовых вод) и открытыми каналами (при отводе поверхностных вод и ограждении от притока со стороны). На глинах и тяжелых суглинках прокладывают закрытые собиратели с расстояниями 50 м друг от друга. На легких суглинках и супесях расстояние между дренами принято 35—40 м, на песках — 50 м.
Поступающие с водосбора поверхностные воды и речки перехватывают нагорным каналом, который проведен по восточной границе низины от Идоломской дамбы до р. Запрудни и впадает в водохранилище. С обвалованной территории вода поступает в р. Кострому, а из нее насосной станцией перекачивается в водохранилище.
Насосная станция (блочного типа) оборудована тремя поворотно-лопастными насосами марки 40 ПРВ-60 и тремя электродвигателями марки ВДД 170/34-14. Производительность одного агрегата составляет 3300 л/с, мощность — 800 квт, напор — 12 м, число оборотов в минуту — 493.
Дренажный сток к насосным станциям условно принят равным 10% от среднего многолетнего поверхностного стока.
Русла pp. Костромы и Узоксы регулируют паводки. Объем слоя воды в русле между отметками 77 и 78,5 м составляет 7*10в6 м3. При отметке 78,5 м территория освобождается от полых вод для проведения сельскохозяйственных работ.
Сток весеннего половодья с обвалованной площади 16700 га составляет 41,1*10в8 м3 при 10% обеспеченности и 32,9*10в6 м3 при 25%-ной. Уровень 78,5 устанавливается к 12 мая при весеннем паводке 10%-ной обеспеченности; при работе насосной станции полной мощностью с 17 апреля по 19 мая бытовой уровень достигает 77 м к 26 мая.
Насосные станции откачивают в апреле 37%, в мае 30 и в остальные месяцы до 6% годового объема воды.
Основным водоприемником защищаемой Костромской низины является р. Кострома, левый приток р. Волги. Длина ее до регулирования составляла 27 км, ширина русла — 100—180 м, средняя глубина — 7 м. Кроме р. Костромы, по низине протекают рр, Узокса, Воржа, Бродок, Крячевка, Якша-Тесновка, Мерекая. Кострома перекрыта плотинами в пределах защищаемой зоны и превращена в водоем, из которого вода насосной станцией перекачивается за дамбу в Горьковское водохранилище. Режим уровней р. Узоксы зависит от местного стока и режима работы насосной станции (рис. 36).
Мелиорация Костромской низины

После проведения осушительных и культуртехнических мероприятий в сельскохозяйственное использование вводится 10 225 га заболоченных земель, в том числе севооборотных 3200 га, постоянных сенокосов 5704, пастбищ 1306 и садов 9 га.
Обвалование предотвратило затопление поймы паводковыми водами. Проводящая и регулирующая осушительная сети ускорили отвод поверхностных вод и понизили уровень грунтовых вод.
На Костромской низине ведутся стационарные наблюдения за режимом грунтовых вод по створам с расстоянием между скважинами 300—600 м, около водоемов до 200 м и глубинной скважин 4—9,5 м.
Полевыми исследованиями, выполненными Н.А. Романовой на обвалованной Костромской низине в 1969 г., установлено интенсивное подпитывание грунтовых вод водами напорного водоносного горизонта, дана количественная оценка этого подпитывания. Рекомендуется понижение уровня напорного водоносного горизонта при интенсивном сельскохозяйственном использовании поймы.
Институт «Росгипроводхоз» провел исследования изменений плодородия почв Костромской низины под влиянием ее обвалования и прекращения поемности до строительства-водохранилища (1955 г.) и после строительства (1960 и 1964 гг.). Выявилась определенная тенденция ухудшения плодородия почв, не заливавшихся полыми водами в течение девяти лет; прекращение затопления поймы ухудшило агрохимические свойства основных почвенных разностей.
С 1955 по 1964 г. в дерновых зернисто-слоистых суглинистых почвах содержание гумуса снизилось на 40%, калия — на 5%; в дерновой зернистой оподзоленной глеевой глинистой почве содержание гумуса уменьшилось в 2,1, калия — в 2,8 раза; в дерновой глеевой глинистой почве гумуса стало в 3,1 раза меньше, фосфора — в 4—6,4 раза.
Как видно, при проектировании гидротехнических и гидромелиоративных мероприятий недостаточно полно использовались научные достижения и строительный опыт по борьбе с затоплением и подтоплением. На объект сельскохозяйственного использования были перенесены методы борьбы с затоплением городов и промышленных предприятий без учета почвенных особенностей. He рассмотрены вопросы сохранения поемности низины. Нагорный канал перехватывает весенние воды, которые раньше растекались по пойме и оставляли на ней питательные вещества.
Береговой дренаж на Костромской низине не применили, хотя гидрогеологические условия для него вполне благоприятны. Осушение низины мелкой открытой и закрытой сетью недостаточно эффективно в борьбе с заболачиванием поймы без берегового дренажа, особенно в придамбовой зоне. Нагорный канал перехватывает только поверхностный сток, но гидрогеологические исследования показывают, что с водосбора поступают еще и грунтовые воды, для перехвата которых следует углубить этот канал.
Недостатком насосной станции на р. Костроме является установление трех одинаковых насосов большой производительности, а для откачки меженных расходов необходимы насосы меньшей производительности во избежание срыва их работы при сокращении поступления к ним воды. При проектировании насосной станции не учитывались летние паводковые расходы, не производилась проверка на них принятых агрегатов. Ширина по гребню дамб (3 м), где проходит дорога, недостаточна как для транспорта, так и для устойчивости дамбы.
Площадь зеркала озер и водоемов составляет 877 га, из них pp. Костромы и Узоксы — 408 га, но эти водоемы не используются для рыборазведения. He предусмотрена обратная подача свежей воды из Волги зимой, а рыба из-за недостатка кислорода гибнет. В то же время здесь можно было бы получать значительное количество товарной рыбы ежегодно.
He предусмотрено увлажнение пойменных земель в засушливый период с использованием вод, откачиваемых насосной станцией, вместо сброса их в водохранилище.
Дамбы обвалования подвергались размыву. Приволжская дамба крепилась только на участках с шириной прибрежной полосы менее 40 м, и поэтому в 1962 г. она сузилась до 15—25 м, а на некоторых участках до 5—7 м. На Идоломской дамбе на всем протяжении подвергался переработке пологий песчаный откос, ширина которого за 1959—1963 гг. уменьшилась с 45—50 до 25—40 м. В местах с большим разгоном волны (высотой 1 м) откос срабатывался на 3—8 м год.
Выполненные гидротехнические и гидромелиоративные работы по защите Костромской низины являются большим техническим достижением. Они показали возможность защиты от затопления населенных пунктов, объектов, земельных площадей и сохранения их в сельскохозяйственном 1 производстве. Ho необходимо более детально и объективно проанализировать экономическую сторону вопроса, разработав правильную методику определения эффективности проектируемых энергетических и защитных мероприятий.