Расчистка речного русла практически не влияет на прохождение ледового паводка и образование заторов Томи
Издание продолжает цикл публикаций, подготовленных главным маркшейдером ООО «Спецгеострой» Дмитрием Замараевым. На этот раз речь пойдёт о расчистке русла реки Томи и мероприятиях по предупреждению чрезвычайной ситуации в паводкоопасный период.
Особенности долины Томи
Ледовые заторы – характерная особенность ледового режима нижней Томи в пределах Томской области. Многолетняя повторяемость образования заторов в период весеннего ледохода составляет в среднем один раз в пять лет.
Амплитуда изменения уровней воды при заторных явлениях колеблется в широких пределах – от одного до 10 метров, а продолжительность затора составляет от 1,5 до 15 суток.
К факторам, формирующим заторы, относятся:
- естественные условия протекания реки Томи в сочетании с исторически сложившимся геологическим основанием (крупный меридиональный неотектонический рельефообразующий разлом в совокупности с современными географическими факторами);
- достаточно суровый климат с большой суммой отрицательных температур в холодное время года;
- значительная толщина льда при максимальных значениях до 1,21 метра;
- особенности вскрытия реки в весенний период;
- морфологические особенности русла и поймы (разделение на рукава и протоки, изгибы русла, его расширения и сужения, наличие мелководных участков русла – перекатов), изменения уклонов по длине реки и другие.
Долина нижней Томи – 120-километровый отрезок в пределах Томской области – ориентирована в субмеридиональном направлении. Она располагается на стыке двух крупных геологических структур – Колывань-Томской складчатой зоны и Западно-Сибирской плиты. В долине реки раздел проходит по линии сёл Поросино – Иглаково (50 километров от устья Томи).
Геологическая граница одновременно является геоморфологическим и ландшафтным рубежом высокого порядка. В геоморфологическом отношении она служит контактом Западно-Сибирской равнины и северных отрогов Кузнецкого Алатау, в ландшафтном – является разделом физико-географических стран: Западной Сибири и гор Южной Сибири.
Южнее линии Поросино – Иглаково скальные породы палеозойского фундамента Западно-Сибирской плиты выходят на поверхность. Они вскрываются в русле реки, слагают цоколи правобережных террас, образуют далеко выступающие в долину с левого берега скалистые мысы.
В морфологии долины (ширина не более 20 километров) отражается сложный рельеф скальной поверхности фундамента. Она характеризуется резкими сужениями и расширениями; имеет чёткую асимметрию – крутой и высокий (180–240 метров) правый борт и низкий (110–130 метров), относительно пологий левый.
Днище речной долины Томи залегает гораздо ниже подошвы рыхлого чехла равнины, вскрывая скальное основание фундамента, представленное тёмно-серыми и зеленовато-серыми глинистыми и углистыми сланцами, аргиллитами верхнего девона (нижнего карбона), трещиноватыми, местами смятыми в мелкие складки.
Сланцы и песчаники слагают три высоких правобережных мыса, которые имеют струенаправляющее значение и обусловливают резкие повороты русла.
Таких поворотов несколько: «Аникин камень» ниже устья реки Шумихи (126 километров, Средний Константиновский перекат), выступающий на 250 метров, «Синий утёс» у села Коларова (92 километра, Барабинский перевал, выдающийся на один километр, «Боец» выше коммунального моста (73 километра, Нижний Басандайский перекат), также выступающий на 250–300 метров. Высота мысов 40–75 метров, кровля скальных пород находится в 18–30 метрах над руслом.
При прохождении ледового паводка на мысах и в вершинах крутых излучин на скальных берегах формируются навалы льда. Их следы – отполированные скалы, сломанные деревья – местами прослеживаются в 12–14 метрах над руслом (километраж местонахождения перекатов и выступающих русловых форм приведён в соответствии с лоцманской картой реки Томи 1990 года выпуска, далее – ЛК р. Томи 1990 г.).
По скальному основанию русла
Карьерные разработки гравийно-галечного аллювия (или песчано-гравийной смеси – ПГС) в Томске привели к смыву аллювия, обнажению естественного скального основания русла на многих участках, в том числе подводной части мыса «Боец» на 73–74-м километре и образованию скального порога с уклонами 0,6–1,2 процента.
Общая длина порога 1 900 метров. Он состоит из трёх параллельных скальных гряд («кулис»), расположенных, соответственно, в 400, 800 и 1 800 метрах выше моста. Нижняя и верхняя «кулисы» пересекают русло. Между средней, наиболее широкой (400 метров) «кулисой» и левым берегом остаётся 50-метровая извилистая «щель» с глубинами 1,8–2,5 метра, скорости течения в которой в межень превышают два метра в секунду.
Поверхность кулис неровная, надводные выступы чередуются с «выбоинами» глубиной до 4,5 метра. Скальные выступы обнажаются уже при уровнях плюс 100–120 сантиметров относительно нуля графика гидропоста Томск.
При уровнях минус 110–70 сантиметров нижняя кулиса становится практически непроходимой даже для моторных лодок. Извилистый судовой ход с минимальными глубинами 70–90 сантиметров сужается до 5–15 метров. В нижней части порога он тяготеет к левому берегу, в верхней – к средней части русла.
Выше порога, на Басандайском и Верх-Басандайском перекатах (76–82 километры, до устья Суровской протоки), кровля скальных пород под руслом неровная, с узкими щелеобразными депрессиями и выступами. Её отметки колеблются от 60–62 метров до 69. Депрессии кровли глубиной четыре – восемь метров прослеживаются на участке 76–80 километров под левым берегом, на участке 80–82 километра – под высоким правым.
В 1980–90-е годы при разработке карьеров на этом участке скальные породы обнажались повсеместно в днищах карьеров выше и ниже острова Басандайского на глубинах шесть – десять метров.
Песчаники и сланцы подстилают правобережную Суровскую протоку на всём протяжении, однако выходят в русло только в глубокой (четыре – пять метров) плёсовой лощине в верхней части протоки на протяжении 200 метров. Плёс в нижней части протоки занесён, скалы здесь перекрыты песком и гравием мощностью 0,5–2 метра.
Мощность песчано-галечной толщи посередине протоки колеблется от двух-трёх до 12 метров. Далее вверх по течению скальные породы выстилают дно плёсовой лощины у Синего утёса (93–95 километры), местами выходят в днищах правобережных рукавов у села Коларово (96 километров), в устье правого рукава у острова Вершининского (107 километров).
В левобережной части долины кровля скальных пород быстро погружается, и уже в районе пойменного яра, даже в сужениях долины, залегает на глубине пять – восемь метров и более.
В районе города (Сенные – Томские – Черемошинские перекаты, 73–62 километры) скальные породы и, главным образом, глинисто-щебнистая кора их выветривания встречаются вплоть до оголовка острова Энеков. Её кровля относительно ровная, полого понижающаяся к северу и западу, залегает на отметках 61–65 метров, то есть на уровне днищ плёсовых лощин и карьерных выработок.
Глубина залегания скалы на Верхнем Сенном перекате – 2,5–три метра ниже меженного уреза; в районе устья реки Ушайки – три-четыре метра; у острова Энеков – пять-шесть метров. Скала сейчас в основном перекрыта песчано-галечными отложениями мощностью от 0,5 до четырёх метров и выходит только в днищах плёсовых лощин узкими (40–100 метров) полосами. На Верхнем Сенном перекате – в центральной части русла, на Томском перекате и у острова Семейкина – в центральной и левой частях, у островов Собачий и Боярский – вдоль берегов. По центру русла здесь располагаются отмели, песчаные и галечные гряды. Ниже по течению у острова Энеков кровля скалы образует резкую ступень, погружаясь на большую глубину.
В рельефе долины отражаются все мелкие структуры фундамента плиты. При пересечении Ярской и Томской антиклиналей (100–120-й и 68–82-й километры по руслу, ЛК р. Томи 1990 г.) русловые деформации по правобережью ограничены скальными породами. Пойма на этих отрезках относительно слаборазвитая (0,5–три километра), чётковидная и фрагментарная, местами (участок Ярское – Алаево, 119 километров) выклинивается. Русло преимущественно однорукавное, между устьем Суровской протоки и гидропостом Гидроствор – относительно прямолинейное.
Богашёвскому прогибу соответствует озёровидное расширение дна долины на участке Калтай – Коларово (100–86-й километры) с поймой до восьми-деесяти километров и разделением потока на рукава. Ниже Томского вала (68-й километр) пойма также резко расширяется, достигая у города Северска девятикилометровой ширины.
Последствия добычи ПГС
С начала второй половины ХХ века из русла реки Томи ежегодно безвозвратно извлекалось от одного до 12–13 миллионов тонн ПГС в год (объёмный вес 1,8 т/м3), что в несколько раз превышает годовой сток наносов.
В зависимости от методик расчёта годовой объём твёрдого стока Томи колеблется от 300 тысяч до одного миллиона кубических метров. Под твёрдым стоком имеются в виду все фракции речного аллювия – от крупного обломочного материала до взвешенных частиц.
В течение последних 30 лет дноуглубительные работы выполнялись практически на всех перекатах Томи вдоль Томска и Томского района. Считалось, что именно ряд проблемных перекатов, которые ограничивают пропускную способность русла и, по-видимому, способствуют образованию заторов, необходимо расчистить, и тогда проблема с заторами будет решена!
Таких перекатов, на которых в разные годы проводились дноуглубительные работы, более двух десятков. В том числе Верхний Константиновский, Матвеевский, Вершининский, Верхний и Нижний Батуринские, Верхний Коларовский, Барабинский, Кафтанчиковский, Верхний и Нижний Суровские, Басандайские, Сенные, Томский, Боярский, Черемошинский, Верхний Иглаковский, Иглаковский, Верхний Чернильщиковский, Верхний Орловский, Нижний Пушкарёвский, Усть-Томский).
Фактически всё русло реки Томи вдоль города Томска и Томского района было расчищено от наносов под маркой расчистки перекатов для целей судоходства, борьбы с заторами и добычи песчано-гравийных материалов, включая карьеры на плёсовых участках. Разработка велась начиная с 1953 и до 2023 года включительно.
В результате этой работы были «просажены» уровни на всём участке реки вдоль Томска (120-километровый отрезок в пределах Томской области) в среднем на 2,5 метра. Фактически в основном здесь был собран речной аллювий. Но это не привело к исчезновению таких явлений, как заторы.
Нельзя утверждать, что их стало больше или меньше, стали они происходить чаще или реже, что они стали более или менее вредоносными. Что такое 2,5 метра при амплитуде колебания заторных уровней до 10 метров? Русло реки изменилось, но несущественно.
Вместо гравийных перекатов на поверхность вышло скальное основание фундамента, древние скальные образования, представленные переслаиванием алевролитов, глинистых сланцев, песчаников и магматических даек, между ними остались остатки песчано-гравийных отложений. Однако на прохождение ледового паводка расчистка русла практически не повлияла.
Морфология русла и его деформации, острова и осерёдки являются, при прочих равных условиях, непосредственной основой возникновения заторов. Они, как и гидротехнические сооружения (например, мосты), являются центрами шероховатости русла, препятствующими свободному прохождению масс льда.
Все попытки расчисток русла (увеличения живого сечения), то есть удаления гравийно-наносного слоя, приводят к оголению скального основания и смещению центра образования заторов. Взамен гравийным русловым формам проявились (оголились) скальные, при этом центры шероховатости остались.
За последнее время появились новые места образования заторов, например, у острова Энеков, Боярских островов, на участке «Томских мельниц» и других. И это не уменьшило опасности затопления пойменных, в том числе застроенных участков. Выходы воды на пойму сохраняются, и для прохождения воды по пойме в обход затора задействуются уже другие, ранее «спящие» пойменные протоки.
Возможны варианты решения
По мнению автора статьи, из всего сказанного выше напрашиваются следующие выводы.
1. Проведение дноуглубительных работ на лимитирующих перекатах (механическое, искусственное увеличение живого сечения или создание прорезей для спуска воды) с целью борьбы с заторными явлениями малоэффективно и финансово затратно.
2. Проведение дноуглубительных работ на плёсовых участках (добыча ПГМ) с целью борьбы с заторными явлениями также неэффективно. Данные мероприятия не могут повлиять на затороопасность реки.
Дноуглубительные работы в русле Томи могут только смещать участки формирования заторов и усложнять ситуацию при их образовании.
Сошлёмся на данные региональной администрации. Как сообщил начальник департамента защиты населения и территории Томской области Сергей Лукин, в преддверии ледового паводка 2025 года для проведения противозаторных мероприятий было израсходовано 496 килограммов взрывчатых веществ, что позволило подорвать более двух километров льда.
На обеспечение мероприятий по предотвращению негативного воздействия паводковых вод из бюджета Томской области было выделено более 26,6 миллиона рублей. Из этой суммы 1,3 миллиона направлено на мониторинг заторообразующих условий и ледовой обстановки на реках Томь и Обь; 3,3 миллиона – на ледорезные работы; 14,1миллиона. – на ледовзрывные работы.
Необходимо напомнить, что причины появления заторов кроются в сочетании естественных условий протекания реки Томи с исторически сложившимся геологическим основанием, климатическими особенностями региона и режимом реки-приёмника (река Обь), которая создаёт и регулирует базис эрозии на участке слияния.
Притом, что дноуглубительные, ледорезные и ледовзрывные работы малоэффективны и даже опасны (см. «Недра и ТЭК Сибири» №№ 1 и 2, 2025 г.), властям есть смысл обратиться к альтернативным мероприятиям.
В борьбе с заторными явлениями автор предлагает сконцентрироваться на борьбе с уменьшением вредоносного влияния высоких паводковых (заторных) вод на критические центры инфраструктуры и населённые территории, расположенные на пойме. Для этого необходимо пересмотреть отношение к освоению поймы Томи.
Поймы, как поясняют учёные, – это территории, безраздельно принадлежащие рекам. Заселяя их, люди идут наперекор природе, за что потом и расплачиваются.
На пойме, кроме поднятия до незатопляемых отметок вновь застраиваемых участков поселений, следует выполнить обвалование заселённых участков, потенциально подвергающихся затоплению высокими паводковыми водами.
Кроме того, не менее важно провести расчистку пойменных проток с расчётом прохождения по ним талых паводковых вод в обход формирующимся заторам и максимально быстрого освобождения пойменных участков, подвергшихся затоплению, от вод паводка.
Протоки должны быть проточными, а уже заселённые участки либо защищены дамбами (по примеру городской дамбы), либо приподняты до незатопляемых отметок, как это проводится на участках строительства в зонах застройки Северный Парк и Левобережный Лайф.
Вариант, предлагаемый автором статьи (см. «Недра и ТЭК Сибири» № 1 и 2, 2025 г.), будет иметь накопительный характер с выходом на защитные сооружения, которые предохранят население от затопления речными паводковыми водами в период ледовых (заторных) явлений. Также он обеспечит минимальное затопление поймы и скорейшее освобождение от воды затопленных территорий.
Возвращаясь к средствам, выделяемым из областного бюджета в 2025 году. При наличии проекта проведения защитных подготовительных работ их хватило бы на обвалование села Чёрная Речка защитной дамбой, ограждающей село от талых речных вод в период паводка. Либо на достройку защитной дамбы от Нижнего Склада до Эушты, исключив ежегодное подтопление этой территории.
При этом вложенные средства могли бы работать длительное время, как и в любом капитальном сооружении. В дальнейшем это сооружение может быть видоизменено, усовершенствовано и достроено в случае выявления каких-то неучтённых обстоятельств.
P. S. Как пример: в преддверии катастрофического паводка 2010 года по инициативе и административном контроле Александра Мартыновича Адама, в то время заместителя губернатора – главы департамента природных ресурсов Администрации Томской области, в течение осени 2009 и зимы 2010 годов была запроектирована (проект прошёл экспертизу) и построена защитная дамба у посёлка Нижний Склад и деревни Эушта. Это своевременно построенное сооружение защитило населённые пункты от большой воды тогда и исправно выполняет свои функции по сей день.