Возможные причины колебания уровня природных вод в Косинских озерах в XX-XXI веках - природные и антропогенные

Полный текст

Введение Массовая застройка береговых полос водоемов, вырубка лесов, осушение болот в Москве и Московской области, начиная со второй половины XX в. и по наши дни, в сочетании с изменениями климата, неизбежно должны были привести к обмелению озер и рек. Для отдельных водоемов города и области ситуация в XXI в. могла усугубиться вследствие строительства метрополитена, шоссейных дорог и других коммуникаций, связанных с интенсивным водоотведением в период строительных работ. Вышеуказанная проблема остается весьма актуальной для Косинских озер (так называемой системы Трехозерья), являющихся в настоящее время ключевой частью ООПТ «Косинский» - Косино-Ухтомского района г. Москвы. Эти озера широко известны в научных кругах нашей страны и за рубежом, так как на них с конца прошлого столетия стали проводить физико-географические и биологические исследования, особенно интенсивные и уникальные в период с 1910 по 1940 г. (Труды Косинской биологической станции и Косинской лимнологической станции) [1; 2]. Косино-Ухтомский район находится в пределах Восточного административного округа (ВАО) столицы и ограничен: с запада - МКАД, с севера - микрорайоном Новокосино и Носовихинским шоссе, с востока - лесным массивом, микрорайоном Кожухово, рекой Чечерой и городом Люберцы, с юга - железной дорогой Рязанского направления. Ядром данной территории, как в природном, так и в историческом аспекте, является село Косино и лежащие в его пределах озера [3]. В период систематического исследования Косинских озер окружающая их территория неоднократно меняла свой статус. Был создан в 1923 г. и ликвидирован в 1942 г. заповедник «Косинский», между озерами Черное и Белое в послевоенные годы добывался торф, что привело к увеличению площади Черного озера в несколько раз за счет затопления торфяного карьера, в 1987 г. создан Косино-Ухтомский район ВАО г. Москвы. В 1990-е гг. Косинские озера имели официальный статус объекта, охраняемого ЮНЕСКО, впоследствии утраченный, а в 2006 г. был создан ООПТ регионального значения «Природно-исторический парк „Косинский“» площадью 335 га (озера Черное, Белое и Святое, долина р. Рудневки и часть правобережной долины р. Чечеры). В последующие годы район Косинских озер и сами озера изучались сотрудниками биологического, географического и геологического факультетов МГУ [4; 5]. В Косинских озерах ловят рыбу, озеро Белое и Святое используются как рекреационные объекты, в XX в. воды озер использовались для мелиорации совхозных полей. Обмеление озера Святое в начале XXI в. вызывает неподдельную тревогу местных жителей и является реальной угрозой гибели его уникальной биосистемы, превращения этой «Жемчужины Подмосковья» в болото. В качестве одной из причин обмеления озера городские власти называют климатические изменения [6-8]. Целью работы являлось установление взаимосвязи или ее отсутствия между уровнем воды в Косинских озерах за период наблюдений, количеством выпавших осадков и хозяйственными работами, связанными с водоотведением, как непосредственно из озер, так и в зоне связанных с ними грунтовых вод. Проверялась нулевая гипотеза - причиной обмеления Святого озера являются не столько климатические изменения, сколько антропогенная деятельность. Работа выполнена как частное инициативное исследование сотрудников группы «Трехозерье-ЧС», без финансовой поддержки какой-либо организации или частных лиц. Физико-географические особенности территории Территория Косино уникальна не только для Москвы, но и Московской области благодаря наличию системы Трехозерья (озера Белое, Черное и Святое) - озер ледникового происхождения, сформировавшихся в древней долине Прамосквы. Различны морфология озер, состав их вод, фауна их как ныне живущая, так и ископаемая, погребенная в толще отложений [9]. Рельеф района типичен для Подмосковья: песчаные и глинистые холмы и суходолы, местами покрытые лесом. В прошлом широкое распространение имели заболоченные низины, к настоящему времени они почти полностью осушены. Из четвертичных отложений здесь распространены водно-ледниковые пески с прослоями глин и суглинков конца московского оледенения. Ниже, как и для большей части Подмосковья, залегают темные глины и пески с фосфоритами, юрской системы, перекрывающие известняки и доломиты верхнего отдела каменноугольной системы [10]. Методика и материалы В работе использовались архивные данные Косинской биостанции и другие документы, накопленные за пятнадцатилетний период Розановым В.Б., а также данные собственных исследований (2006 [3; 11] и 2021 гг.) проводимых под эгидой названной нами группы - «Трехозерье»-ЧС. Были обобщены все открытые данные по уровню вод в озерах Черное, Белое и Святое, включая антропогенное продолжение озера Черного - бывший торфяной карьер, за период с 1924 по 2001 г. (табл. 1). Летом 2021 г. был проложен тахеометрический ход с привязкой к геодезическим знакам (реперам Мосгоргеотреста): 1) марка ОГЗ-385 - ул. Большая Косинская, д. 42, 2) МГГТ № 32037 - ул. Оранжерейная, д. 12, 3) МГГТ № 19355 - ул. Оранжерейная, д. 18. Таблица 1. Урезы воды Косинских озер за весь период наблюдений 1924-2021 гг. (метр над у.м.) Год измерения Белое озеро Черное озеро Святое озеро Организация, по инициативе которой проводились измерения 1924 139.70 (при наибл. уровне воды) 140.10 (при низком уровне воды) 141.00 (при наименьш. уровне воды) Труды Косинской биостанции (Кожевников, Россолимо) 1934 140.40 141.45 Моссельводстрой (подоснова) 1936 140.50 1958 140.18 139.72 (лед) 140.80 (лед) Гипроводхоз (подоснова) 139.98 140.43 1987 (февр.) 140.00 140.43 Институт Мосводоканал НИИпроект 1992 140.10 140.40 139.80 Институт Мосводоканал НИИпроект 1996 140.20 2001 140.90 140.55 (болото) Московский земельный комитет (подоснова) 2006 (авг.) 140.62 140.61 141.01 «Трехозерье»-ЧС 140.84 (болото) 2020 139.58 ГПБУ «Мосэкомониторинг» 2021 140.80 140.79 139.81 «Трехозерье»-ЧС Table 1. The water level of the Kosinsky lakes for the entire observation period 1924-2021 (meter above sea level) Year of measurement Beloye (white) lake Chernoye (black) lake Svyatoe (holy) lake The organization on whose initiative the measurements were carried out 1924 139.70 (at the highest water level) 140.10 (at the low water level) 141.00 (at the lowest water level) Archival data of the Kosinskaya biological station (Kozhevnikov, Rossolimo) 1934 140.40 141.45 Moscow SelVodStroy (underlying) 1936 140.50 1958 140.18 139.72 (ice) 140.80 (ice) State Institute for the Design of Water Management and Ameliorative Construction (underlying) 139.98 140.43 1987 (February) 140.00 140.43 Mosvodokanal Institute, Scientific research project 1992 140.10 140.40 139.80 Mosvodokanal Institute, Scientific research project 1996 140.20 2001 140.90 140.55 (swamp) Moscow Land Committee (underlying) 2006 (August) 140.62 140.61 141.01 “Trekhozerye”-CHEES 140.84 (swamp) 2020 139.58 State environmental budgetary institution “Mosecomonitoring” 2021 140.80 140.79 139.81 “Trekhozerye”-CHEES При проведении инструментальных измерений в полевых условиях нами было использовано следующее оборудование: роботизированный тахеометр LeicaTS 16P, как с применением отражателя (призма LeicaGRZ4, веха), так и в безотражательном режиме; лупа; фотоаппарат; карта исследуемого района; журналы наблюдений; чертежные принадлежности. Для определения высот урезов воды озер отметки вышеперечисленных реперов были перенесены к урезам трех водоемов (Белое озеро - 1) 55.719715 с.ш., 37.857173 в.д., 2) 55.723282 с.ш., 37.851942 в.д.; Святое озеро - 55.715128 с.ш., 37.872676 в.д.; Черное озеро - 55.724944 с.ш., 37.846533 в.д.). Для Черного озера, ввиду труднодоступных его береговой линии (болото), репер установлен на его новой границе (бывший карьер). Также в связи с заменой старого моста на новый между Белым озером и затопленным карьером (современным продолжением Черного озера) был зафиксирован свой временный репер в районе одной из металлических опор (координаты: 55.723101 с.ш., 37.848534 в.д.), что в дальнейшем позволит производить постоянный мониторинг колебаний воды между этими водоемами, а также позволит избегать возможных погрешностей в последующих геодезических исследованиях. Для проверки климатической гипотезы обмеления озер использовались открытые данные (Москва, Метеостанция Ботанического сада) по количеству осадков в Москве и области за период 1949-2009 гг. (рис. 1). Использовались также все найденные документы по строительным работам в районе озер, связанным с интенсивным водоотведением грунтовых вод. Рис. 1. Среднегодовое количество осадков в Подмосковье (мм/год) за период 1958-2009 гг. по данным метеостанции Ботанического сада г. Москвы / Figure 1. Average annual precipitation in Moscow region (mm/year), for the period 1958-2009 years Результаты Анализ данных об изменении уровня вод в Косинских озерах показал (рис. 2), что в настоящий момент угрозе обмеления подвержено только одно из них - Святое. Уровень Черного и Белого озера заметно превышает высотные отметки на период начала наблюдений (1924 г.). Как видно из графика, с 1987 г. по 2020 г. высотный уровень торфяного искусственного карьера заметно повысился, по нашему мнению, вследствие осуществления течения вод из озера Черное в этот карьер и далее в озеро Белое, что способствовало его эвтрофикации [12]. В настоящий момент (2021 г.) озера Белое и Черное составляют единую водную систему вместе с затопленным торфяным карьером, ставшим продолжением Черного озера и соединенным с Белым озером перемычкой - как сообщающиеся сосуды. Для озера Святое, напротив, наблюдается на период 2020-2021 гг. минимум уровня вод за весь период наблюдений с 1924 г. При этом анализ среднего количества осадков в Москве и Подмосковье за период 1949-2009 гг. обнаруживает тенденцию к росту ежегодно выпадающего количества осадков за каждые десять лет: 619 мм/г (1949-1958 гг.) - 729 мм/год (2000-2009 гг.). Рис. 2. Колебание уровня Косинских озер за период наблюдений (1924-2021) / Figure 2. Fluctuations level of Kosinsky lakes for the observation period (1924-2021) Ни одно из максимальных и минимальных значений уровня воды в озерах не совпадает с соответствующими колебаниями уровня ежегодных осадков, что позволяет предполагать значительную роль антропогенных процессов. Косвенно это подтверждают архивные и литературные данные. Так, причиной резких колебаний уровня вод Белого и Черного озер в середине прошлого века были, скорее всего, непродуманные мелиоративные работы [13] и торфоразработки (В.А. Жидков). До разработки карьера между этими водоемами (до 1960-х гг.) вода, поступающая из Черного озера, уходила по промытому перешейку (торфяному) в пос. Кузьминки - Голицинские пруды - в Москва-реку - это русло реки Голедянки, переходящее в реку Чурилиха. Создание искусственного водоема (карьера) на месте выработанного торфа между Белым и Черным озером в русле реки Голедянки, а в дальнейшем соединение этих водоемов между собой позволило выровнять уровень, и в настоящее время они находятся на одном уровне, как сообщающиеся сосуды, что отмечалось нами также ранее - в 2006 г. [3; 11]. Белое и Черное озера раньше питали реку Чурилиха, которая брала начало в Перовском пруду, потом проходила через Кусково, Косино и Вешняки и в конечном итоге попадала в Верхний Кузьминский пруд. Во избежание выхода Белого озера из берегов Косинским мелиоратором и защитником природы В.А. Жидковым (1920-2009 гг.) в 1970-1980-е гг. было разработано целое гидросооружение, с помощью которого при поднятии уровня Белого озера вода поступала по сделанному им каналу, который брал свое начало на южном берегу Белого озера и, проходя под Новоухтомским шоссе, попадал в специальные пруды-регуляторы (рядом с МКАД), принимающие все дренажные и поверхностные воды. На момент исследований эта единая гидросистема полностью нарушена [14]. Остается невыясненным тот факт, что некогда соединение водоносной артерии, проходящей через Белое и Черное озера, происходило за счет озера Радуга, о чем свидетельствует А.Х. Туренко в письме к Верховному Совету РСФСР от 1970 г. [15]. Ни на одной из общедоступных и имеющихся в распоряжении авторов архивных карт района прошлых лет - такового озера не значится. Об этом косвенно свидетельствует ныне существующий в Вешняках парк с одноименным названием Радуга. Однако местоположение давшего ему названия озера в настоящий момент не установлено и требует дальнейших топонимических, картографических и гидрогеологических исследований. Колебания уровня воды в озере Святое могут быть объяснены ввиду создания дренажной системы в 30-е гг. XX в. [9]. После этого уровень этого водоема стал с годами понижаться, что можно наблюдать на графике после 1934 г. (рис. 2). В 1989 г. при прокладке канализационного коллектора вдоль железной дороги Казанского направления Московской геолого-гидрологической экспедицией была произведена прогнозная оценка о влиянии данных работ на гидрологические условия прилегающей территории и водный режим Косинских озер. Эти результаты моделирования прогноза изменения гидрологической обстановки в связи с застройкой района Ухтомский-Жулебино и Ново- Косино показали, что приток подземных вод к системе Косинских озер увеличится на величину порядка 400 м3/сут и составит 600-650 м3/сут. Таким образом, восстановление уровня после завершения строительства коллектора должно было произойти достаточно быстро. Из полученных в 2006 г. нашей общественной организацией «Трехозерье-ЧС» данных следует, что оз. Святое находится на том же уровне, что и в 1925 г. Это, в свою очередь, свидетельствует о самовосстановлении водного пространства за счет грунтовых вод. Однако в настоящее время уровень озера находится на довольно критической отметке. Причиной тому, по нашему мнению, может служить лавинообразное строительство последнего десятилетия, в особенности строительство домов по программе Реновации в непосредственной близости от водоемов и их водоразделов без должных научных изысканий и учета прогнозной оценки. Также прокладка подземных коммуникаций и строительство метрополитена, которое в ежесуточном режиме перекачивает грунтовые воды в канализацию с целью непопадания воды в тоннели и во избежание затоплений, что может нанести непоправимые потери. В качестве примера можно привести положительное заключение экспертизы[1] возводимого многоквартирного многоэтажного жилого дома по программе реновации жилого фонда г. Москвы, по адресу: ул. Черное Озеро, владение 4, в проектной документации. В экспертном заключении указано, что устроение трубочного дренажа в основании фундаментной плиты, а также дренажная насосная станция и отвод дренажных вод осуществляется в проектируемую наружную сеть. Таким образом, проектная документация исключает прямое воздействие на водные объекты ООПТ в части забора воды, а организованный дренаж перехватывает грунтовые воды, питающие озера, и сбрасывает их в канализационный коллектор. Однако, по нашим подсчетам, объемы сброса грунтовых вод в канализацию являются довольно существенными. Мощность насоса позволяет качать 16 л в секунду. Таким образом, за месяц непрерывной работы один насос откачивает до 41 472 м3. Во время строительства на территории стройплощадки было установлено 8 насосов, подключенных в единую сеть. Водопонижение на период «нулевого» цикла строительства выполняется с помощью установок вакуумного водопонижения УВВЗ-6КМ и насосов открытого водоотлива, с максимальным расходом одной установки и составляет 40 м3/ч (по данным ООО «ПСП „СТРУКТУРА“». URL: http://www.psp-geo.ru/ vodoponizhenie-iglofiltry-nasos-YBB-3A-6KM.html). Таким образом, именно водопонижение на строительной площадке (перехват грунтовых вод в канализацию) предположительно привело к существенному понижению уровня воды Святого озера, осушению окружающего этот водоем сфагнового болота и пожарам торфяной подушки этого болота (биотопа с растениями, занесенными в Красную книгу, а также животными в целом), а впоследствии к утрате уникального памятника природы. Ожидаемое количество паводковой воды в весенние периоды 2020-2021 гг. оказалось крайне малым и не смогло компенсировать потерянный объем водных ресурсов озера, в связи с чем стремительный процесс осушения сфагновой подушки становится необратимым. Как уже упоминалось выше, анализ среднегодового количества осадков в городе Москве за последние десятилетия показал, что фон осадков остается довольно стабильным, а в последние годы отмечается небольшое увеличение. Следует также отметить, что проведенные нами ранее, на протяжении нескольких лет, наблюдения за видовым составом фито- и зоопланктона показали, что видовой состав планктонных организмов Косинских озер, за несколько лет в незначительной степени подвергся изменениям. Возможной причиной этого является увеличение антропогенной нагрузки на изучаемую территорию, вследствие которой происходят процессы эфтрофикации озер [5]. Заключение В результате анализа фондовых данных, данных из открытых источников и собственных измерений в период лета 2021 г. был впервые построен сводный график колебания уровня естественных озер и созданного в результате торфоразработок карьера, в период с 1924 г. по настоящее время. Анализ графика показал, что колебание уровня воды в озерах во многом обусловлено гидротехническими мероприятиями, от мелиорации и дренажа в начале XX в., до водоотвода при строительных работах (жилых сооружений и метрополитена) в начале XXI в. Анализ графика осадков в исследуемом районе показал незначительный, но устойчивый тренд к их увеличению на протяжении минувшего века 619 мм/г (1949-1958 гг.) - 729 мм/год (2000-2009 гг.), что позволяет исключить климатический фактор из числа актуальных. Установлено, что угрозе обмеления в настоящее время подвержено только Святое озеро, расположенное в зоне наиболее интенсивного строительства жилых кварталов (5-й Кожуховский микрорайон и метрополитен). В соответствии с полученными данными необходимо более тщательное экспертное исследование инженерно-геологического состояния водоносных грунтов в районе оз. Святое и прекращение любых строительных работ в его окрестностях до получения необходимого заключения.

Об авторах

Василий Борисович Розанов

Министерство энергетики Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: vasya19863@mail.ru
SPIN-код: 5491-7304
советник отдела промышленной безопасности и экологии департамента угольной промышленности Российская Федерация, 107996, Москва, ул. Щепкина, д. 42, стр. 1

Виктор Юрьевич Березкин

Российский университет дружбы народов

Email: victor76@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-1025-638X

доцент департамента экологии человека и биоэлементологии, институт экологии

Российская Федерация, 115093, Россия, Москва, ш. Подольское, д. 8/5

Алексей Викторович Черешенко

Департамент жилищно-коммунального хозяйства г. Москвы

Email: dbkinder@mail.ru
геодезист Российская Федерация, 109012, Москва, Богоявленский пер., д. 6, стр. 2

Список литературы