Введение
По данным МЧС РФ [1], на территории Республики Адыгея опасному воздействию паводков подвергаются 7 районов, 83 населенных пункта, в которых проживают 70,5 тыс. человек. В среднем за год в республике проходит 3 паводка различного масштаба. Многолетний средний ущерб от наводнений составляет около 50 млн рублей в год и связан с постоянным размывом берегов, сокращением площадей сельхозугодий, разрушением построек [1].
В борьбе с этими локальными катастрофами и их последствиями обычно используются технические методы. Учитывая особую уязвимость предгорных и горных территорий, их ценность как хранилища этнокультурного и биологического разнообразия, водных, минеральных, рекреационных ресурсов, хозяйственная деятельность и мероприятия по снижению рисков здесь, в основном, должны осуществляться исходя из естественных закономерностей функционирования экосистем. Этим требованиям в полной мере отвечают методы инженерной биологии [2; 3; 5; 6]. Инженерно-биологические сооружения, благоприятно воздействуя на окружающую среду, обеспечивают сохранение природного баланса и функциональность природных комплексов. При этом объекты, созданные с применением живых растений, выполняя наименьшие защитные функции вначале, со временем повышают их и сохраняют дольше, чем технические сооружения [3; 5]. К их числу относятся буны [2; 5; 6].
Объекты и методика
Исследована эффективность инженерно-биологических берегоукрепительных сооружений типа «буны» на территории Республики Адыгея в среднем течении реки Белая.
Река Белая - второй крупный приток Кубани. Величина стока реки составляет в среднем 3,4 млн м3 воды в год, площадь водосборного бассейна - 5990 км2. Источники ее бассейна относятся к рекам паводочного режима крымского типа, с явно выраженными элементами северокавказского; паводок случается в любое время года, за исключением зимы. Причинами весенних разливов является таяние снегов, летних – таяние ледников, осенних – дожди.
Берегоукрепительные сооружения созданы в период с 2004 по 2008 год на левом берегу реки вблизи г. Майкопа и представляют собой 5 насыпных вертикальных сооружений прямоугольной формы из крупных камней известняка, отсыпанных под углом 90° к течению реки. Длина бун на данный период составляет 10-23 м, высота от 4 до 6 м. Расстояние между крайними 380 м, между соседними бунами 80-110 м. Наблюдения велись в летне-осенний период 2013 года, использовались общепринятые методики [4].
Результаты исследования и их обсуждение
Работа реки нередко приводит к негативным последствиям и требует проведения работ для снижения эрозии и загрязнения окружающей среды. Особую роль здесь играет береговая растительность, имеющая многофункциональное значение. Она обеспечивает решение технических, экологических, экономических и эстетических задач [3].
До сооружения бун река протекала по руслу, проходящему вблизи жилых строений. Наблюдалось постоянное подмывание и разрушение берега, условия для формирования аккумулятивной зоны отсутствовали. Сооружение бун привело к снижению негативных процессов.
За период эксплуатации происходило постепенное разрушение сооружений течением реки, их протяженность уменьшилась на 2-3 м. При длине бун 15-45 м межбунное пространство варьирует от 80 до 100 м, тогда как на основных участках рекомендуется располагать их друг от друга на расстоянии не более чем в 1,5-2,5 раза больше своей длины [3].
Несмотря на это, положительная роль сооружений проявилась в стабилизации русла реки и отклонении водного потока от жилых построек. В межбунном пространстве образованы участки со слабым течением и наносы. Динамика их площади по годам представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Изменение площади наносов у бун с 2003 по 2013 г. (в м2).
Для оценки распределения отложений и растительности в качестве модельного был выбран участок между бунами № 2 и № 3. Изменение вертикального профиля и протяжённости наносов на различном расстоянии от бун представлено на рисунке 2.
Буна № 2 
Буна № 3
Рисунок 2 – Изменение вертикальной толщины наносов в зависимости от расстояния от буны (в м).
Наибольшая высота наносов (от 1,3 до 2,1 м) характерна для областей возле бун и в части межбунного пространства, наиболее удаленной от уреза воды. Здесь создаются наилучшие условия для развития растительности. По степени наличия и её развития на участке выделяются четыре чётко различающихся зоны (рисунок 3).
Рисунок 3 – Схема расположения зон на межбунном участке.
Видовой состав древесных и кустарниковых растений, его обилие и развитие приводятся в таблице 1.
Таблица 1 – Видовой состав, развитие и жизненность древесной и кустарниковой растительности
|
№ п\п |
Вид |
Встречаемость, % |
Обилие |
Численность, на 1 м2 |
Возраст, лет |
Высота, м |
Диаметр, см |
Жизненность |
|
Зона I |
||||||||
|
1. |
Pópulus álba L. |
71 |
обилен |
17,0 |
6-8 |
4,90 |
5,1 |
очень хорошая |
|
2. |
Salix purpurea L. |
82 |
обилен |
3,0 |
6-8 |
4,55 |
4,7 |
очень хорошая |
|
3. |
Alnus incana (L.) Moench |
53 |
обычен |
2,0 |
6-8 |
3,20 |
6,2 |
деревца жизнеспособны |
|
4. |
Pópulus nigra L. |
29 |
не обилен |
0,25 |
5-8 |
4,60 |
4,9 |
очень хорошая |
|
5. |
Ligustrum vulgare L. |
18 |
мало |
0,04 |
5-6 |
0,80 |
- |
очень хорошая |
|
6. |
Swida alba (L.) Opiz. |
12 |
мало |
0,03 |
4-5 |
0,6 |
- |
очень хорошая |
|
7. |
Rubus caesius L. |
18 |
мало |
0,04 |
4-5 |
0,5 |
- |
очень хорошая |
|
8. |
Ailanthus altissima (Mill.) Swingle (1916) |
6 |
единичен |
0,01 |
4 |
1,75 |
3,9 |
очень хорошая |
|
Зона II |
||||||||
|
1. |
Pópulus álba L. |
71 |
очень обилен |
7,5 |
2-3 |
2,3 |
1,6 |
очень хорошая |
|
2. |
Salix purpurea L. |
82 |
обилен |
3,0 |
2-3 |
1,8 |
1,4 |
очень хорошая |
|
Зона III |
||||||||
|
1. |
Salix purpurea L. |
82 |
обилен |
5,75 |
1 |
0,7 |
0,75 |
деревца жизнеспособны |
В зоне I полосой тянется участок растений возрастом 4-8 лет. Наибольшее обилие и очень хорошая жизненность здесь отмечена для Pópulus álba и Salix purpurea. Обычна, с жизнеспособными деревцами, Alnus incana. Не обилен, но очень хорошей жизненности Pópulus nigra. Представлены единично Ligustrum vulgare, Swida alba, Rubus caesius очень хорошей жизненности. Среднее проективное покрытие травянистой растительности составляет 10%, образована она в основном злаками: Poa praténsis, Setaria pumila, Cynodon dactylon. Часто встречаются Trifolium repens и Trifolium rubens, Lanthyrus pratensis, Plantágo lanceoláta, Thymus vulgaris, Stachys germanica, Taraxacum officinale, Symphytum grandiflorum, Achilléa millefólium, Hieracium vulgatum, Hieracium umbellatum, Erigeron canadensis, редко – Ambrosia artemisiifolia, Sonchus arvensis, Asyneuma campanuloides; в подтопляемой зоне обильны Phragmites australis и Carex riparia, на откосах – Tussilago farfara, Equisetum arvense.
Участки 2-3-летней очень обильной жизнеспособной поросли Pópulus álba и Salix purpurea расположены фрагментарно в двух местах зоны II (рисунок 3) и примыкают к 6-8-летней растительности зоны I. Здесь среднее проективное покрытие травами составляет 20% (Poa praténsis, Setaria pumila, Cynodon dactylon, Carex riparia).
По мере удаления от буны № 3, расположенной первой против течения реки, выделяется зона III (рисунок 3). На этом участке обильна однолетняя жизнеспособная поросль Salix purpurea. Среднее проективное покрытие травянистой растительности составляет 80% (Poa praténsis, Setaria pumila, Cynodon dactylon, Carex riparia, Phragmites australis).
В левой и средней части межбунного пространства, которое практически не защищено от течения и подвергается периодическому смыву (зона IV), растения отсутствуют.
Выводы
1. При первоначальной длине бун 25 м через 10 лет наиболее продуктивное отложение наносов и лучшее развитие растительности наблюдается на расстоянии от 0 до 30 м от сооружения, расположенного первым поперек течения реки. С увеличением расстояния от него отложения и развитие растительности уменьшаются. Эффективная совместная работа двух бун проявляется на расстоянии до 45 м береговой линии (при межбунном расстоянии 90 м). В результате превышения межбунным расстоянием длины бун в 5,4 раза создаётся ситуация, при которой в нём образуется зона, подвергаемая периодическому смыву и подтоплению. Попадающие сюда семена и образующиеся всходы смываются. Можно предположить, что при уменьшении межбунного расстояния в 2 раза условия для аккумуляции и развития растительности будут более благоприятными, а эффективность берегоукрепительных сооружений повысится.
2. Биологическое разнообразие растительности в межбунных пространствах снижается от основания бун к урезу реки.
Рецензенты:
Акатов В.В., д.б.н., профессор, профессор кафедры экологии и защиты окружающей среды ФГБОУ ВПО «МГТУ», г. Майкоп.
Козменко Г.Г., д.б.н., профессор кафедры ландшафтной архитектуры и лесного дела ФГБОУ ВПО «МГТУ», г. Майкоп.