Геннадий Разумов - Тонущие города

Оползень в долине Вайонт начал проявлять себя за 4 года до катастрофы, при первом частичном заполнении водохранилища (в начале строительства о существовании оползня не было известно). На оползне были проведены детальные исследования, за его движением велись наблюдения. Скорости подвижек достигали 20–30 см в сутки, затухали и вновь возобновлялись. Предположений о возможности быстрой и большой подвижки ни у кого не возникало. Это случилось внезапно, без предварительных признаков. Бригада наблюдателей за оползнем не только не успела предупредить других, в том числе свои семьи, ко и сама погибла. Живых свидетелей катастрофы не осталось. Уничтожены все приборы, установленные на плотине, а также последние записи измерений и другие технические документы. О развитии оползня и наводнении можно было судить только по данным, собранным после катастрофы.

Оползень «Ток» в долине Вайонт — первый оползень такого масштаба в скальных породах на берегу водохранилища. Он произошел вопреки прогнозам — это явление уникальное. Но то же самое, может быть, менее категорично можно сказать о любой крупной аварии гидротехнических сооружений. Не существует двух одинаковых случаев, — природные условия различны на разных сооружениях.

Могут ли ученые и инженеры дать гарантию безопасности всех без исключения сооружений? Пока, по-видимому, не могут. Об этом свидетельствует практика.

Наряду с общим прогрессом в проектировании и строительстве, техника плотиностроения пока еще содержит много неизвестного и предположительного, и это делает плотины сооружениями далеко небезопасными. Возможность разрушения плотин все еще остается вероятной. Существует понятие об аварийном потенциале плотины, который возрастает с увеличением ее высоты. Идут два процесса: с одной стороны, накопление наших знаний и прогресс техники, с другой — возрастание риска, обусловленное усложнением сооружений, увеличением их размеров и воспринимаемых ими нагрузок. Первый процесс обязан идти быстрее и успешнее, иначе не может и не должно быть. Кривая числа рукотворных наводнений должна, наконец, пойти вниз, к нулю.

Наступление моря на сушу идет не только поверху, но и под землей. Вторжение морской воды снизу менее заметно, чем поверхностное, так как действует медленно и скрытно, но не менее опасно. Как же оно происходит?

В обычных, естественных условиях уровень моря почти повсеместно (за исключением отдельных низинных территорий) расположен ниже уровня подземных вод, насыщающих берега, — происходит разгрузка подземных вод в море. Но, как всюду, человек и здесь вмешивается в дела природы. На пути текущих к морю подземных вод он ставит «сети» в виде водозаборных скважин и перехватывает поток воды.

Во многих прибрежных районах мира в течение ряда десятилетий города, сельское хозяйство и промышленность используют для водоснабжения и орошения подземные воды. Поэтому общий напор этих вод понизился на значительную величину, достигающую десятков метров. Образующаяся «пустота» тут же заполняется морской водой, которая под действием перепада уровней воды и в море и на материке (по закону сообщающихся сосудов) течет в сторону суши и вторгается в берег.

Возникает своеобразный «поршневый эффект» — морская вода выдавливает, вытесняет пресную воду суши и, отжимая из пор и трещин горных пород, занимает ее место.

При наступлении сильно минерализованной морской воды на пресные водоносные горизонты засоляются водозаборные скважины, оставляя жителей городов без питьевой воды, а сельскохозяйственные посевы без орошения. И еще одна неприятность приходит вместе с солеными морскими водами — их воздействие на фундаменты и другие заглубленные части зданий. В результате химического воздействия начинается постепенное разрушение бетонных или кирпичных конструкций, которые построены далеко от моря и не предназначены для работы в химически агрессивной морской среде.

Интенсивное вторжение моря в подземное пространство суши вот уже много лет беспокоит население калифорнийского побережья США, северных и западных берегов Франции, прибрежных средиземноморских районов Ближнего Востока и многих других приморских территорий. В некоторых местах морская вода проникла в глубину суши на большое расстояние, достигающее десятков километров.

Борьба с подземной морской агрессией в большинстве случаев ведется тоже с помощью воды. На пути вторгающегося в сушу моря ставят гидравлическую плотину — так называемый барраж. Он представляет собой заградительный барьер, состоящий из линейного ряда скважин, через которые под землю нагнетается (или просто наливается) пресная вода. Накапливаясь вблизи нагнетательных скважин, она образует бугры искусственных подземных вод, которые постепенно растекаются и сливаются друг с другом, образуя своеобразную водную завесу, высотой превышающей уровень моря. На пути моря-агрессора встает надежная преграда. Закачка пресных поверхностных (чаще всего речных) вод обычно осуществляется в зимнее и весеннее время года, когда расходы на водоснабжение, и особенно на ирригацию, резко снижаются. Освобождающийся в этот период объем пресной воды, можно использовать для восполнения израсходованной ранее части подземных вод и поднять их уровень с помощью нагнетательных скважин.

Главная задача — создание тока подземных вод к морю, для чего необходимо превышение уровня пресных вод над морскими, может быть решена и другим путем. Если нет резерва речной воды и гидравлический барраж делать не из чего, то с вторгающейся морской водой поступают просто: ее перехватывают тем нее заградительным рядом скважин, откачивают и сбрасывают обратно в море. В результате этого на линии скважин создается понижение уровня морской воды, которая затем уступает место воде пресной.

Удачное решение проблемы дает применение метода спаренных скважин. Состоит он в том, что на некотором расстоянии друг от друга устанавливают два ряда водозаборных скважин. Один из них расположен в пределах подземных пресных, другой — вторгшихся в сушу морских вод. При одновременной откачке из таких спаренных скважин между ними под землей образуется строго определенная граница раздела соленых и пресных вод. В каждую сторону от этой границы распространяется своя зона, соответствующая области влияния того или другого ряда водозаборных скважин. Такая граница поддерживается постоянно.

Помимо естественных морей, омывающих континенты, агрессию на сушу осуществляют и искусственно созданные человеком моря — водохранилища. Посмотрим на географическую карту европейской части СССР, которая обладает лишь 20% всех речных ресурсов страны. Эту несправедливость природы исправляют гидротехники. Синие нитки рек во многих местах перевязаны толстыми голубыми узлами. Это гидроузлы, водоподпорные плотины которых поднимают уровень воды в реках и образуют водохранилища, позволяющие создавать сезонные внутригодовые и многолетние запасы воды.