Ледники в горах

Более реально использование внутриледниковых вод в качестве местных источников водоснабжения. Для этого сейчас разрабатываются геофизические методы поисков воды в ледниках и буровые методы ее добычи. При этом решается и вопрос транспортировки воды и ее откачки из внутриледниковых полостей. Уникальный опыт такого рода накоплен гляциологами при водоснабжении советского рудника Пирамида на Шпицбергене.

Если обычно при использовании ледниковых вод для хозяйственных целей принимается в расчет талая ледниковая составляющая речного стока, доминирующая в летние месяцы, то в полярных районах, наоборот, значительная нехватка воды ощущается в холодное время года. В поселке Пирамида водозабор производится из озера Голубого, но воды в нем не хватает. Поэтому важным источником становится ледник Бертиль. Летом вода забирается с его поверхности, а зимой — из внутренних водоносных горизонтов. Специальные исследования позволили установить, что вода поступает по естественному туннелю в теле ледника, и основная часть зимнего стока связана с водоотдачей из подледникового талика, который каждое лето пополняет свой запас воды. Этот поток перехватывается внутриледниковым штреком, откуда вода подается непосредственно в бойлерную поселка через трубопровод длиной 1 км.

Рассматривая ледники как источники влаги, не следует упускать из виду такое важное обстоятельство, как чистоту ледникового льда. Минерализация его очень мала, а нередко даже меньше, чем атмосферных осадков. Геохимические анализы проб льда, отобранных на кавказских ледниках Марух, Гергети, Халде и др., показали, что в среднем минерализация льда не превышает 15 мг/л, тогда как нормальная минерализация речных вод на один-два порядка выше. Полученные для ледникового льда величины оказались даже меньше минерализации осадков в высокогорных районах Кавказа (20 мг/л). Как ни удивительно, но ледники обладают способностью самоочищаться. Деминерализация льда происходит в результате фазовых переходов и миграции рассолов в направлении температурного градиента.

Интенсивность и механизмы этих процессов раскрыты еще далеко не полно, а ледниковый лед в некоторых странах приобретает товарную стоимость. Например, в Японию, где проблема чистой воды стоит особенно остро, ежегодно доставляется из Гренландии 15—20 т льда. Не исключено, что некоторые ледники могут быть в недалеком будущем растащены по кускам. Во всяком случае, в стадии технических разработок находятся проекты транспортировки айсбергов из полярных районов к побережьям страдающих от засухи областей Австралии, Южной Америки и Азии.

Рассматривая качество ледниковых вод, нельзя упускать из виду и тот факт, что они практически лишены тепловых загрязнений: вытекающая из-под ледников вода всегда имеет температуру около 0° С.

Важный аспект регулирования ледникового стока — прогнозирование и защита населенных пунктов в горах от прорывов ледниково-подпрудных озер. Эти озера, ванны которых целиком или частично выработаны ледниковым льдом, являются характерной особенностью ледниковых ландшафтов. Выделяются озера на поверхности ледников, внутриледниковые и озера в речных долинах, подпруженные ледниками.

Главная особенность гидрологического режима рассматриваемых озер состоит в периодических прорывах их вод, которые, судя по исследованиям в горах Тянь-Шаня, Памира, Аляски, в Альпах, Норвегии, Исландии, Британской Колумбии и других районах, происходят раз в один-два года. Сам механизм прорыва был рассмотрен на примере озера Мерцбахера на Тянь-Шане. Расчет и прогноз паводков, сопровождающих прорывы ледниково-подпрудных озер, относятся к важным практическим задачам гляциологов. Первый опыт такого расчета выполнен в нашей стране для пульсирующего ледника Колка на Северном Кавказе.

Для предотвращения катастрофических последствий ледниковых паводков в наиболее населенных районах предполагается строительство плотин, отводных каналов и даже туннелей в горах. С прорывами ледниково-подпрудных и моренных озер связано возникновение грозных селевых потоков. В селеопасной зоне расположена столица Казахской ССР — Алма-Ата. Только в 1921 г. сель выплеснул на город около 3 млн. м³ камней и грязи. Для защиты Алма-Аты в долинах горных рек возведены могучие плотины, проводятся профилактические спуски воды из наиболее опасных озер и другие инженерно-технические мероприятия. Под защитой плотины находится всемирно известный спортивный комплекс Медео.

Нередко стихия льда соседствует с огненной стихией. Наглядный пример такого соседства — ледниковые шапки Исландии. В некоторых местах крупнейшей шапки — Ватнайёкудля — возвышаются вулканические вершины, увенчанные ослепительно белым снегом. В ледяной пустыне крутые иссиня-черные склоны вулканов выделяются особенно резко. Подножия вулканов иногда окаймлены подковообразными озерами, возникшими в результате таяния льда.

Но большинство вулканов Ватнайёкудля полностью или частично перекрыты льдом. Вершины этих громадных ледниковых куполов нередко поднимаются до 2000 м над уровнем моря и почти постоянно скрыты в густой пелене облаков. Во время подледниковых извержений под влиянием выделяющегося тепла масса льда вокруг вулканического очага начинает таять. При этом из ледниковых трещин сильно выделяются водяной пар и ядовитые газы. Бурные потоки талых вод по многочисленным туннелям прорываются к краю ледника и устремляются к океану, вызывая катастрофические паводки на реках. Такой паводок в Исландии называют «йекудльхлёуп» (в переводе — поток, ринувшийся от края ледника).

Приближение йекудльхлёупа иногда удается установить за несколько дней по быстрому повышению уровня воды в реках. Поток может переносить до 50 тыс. м³/с воды, что сопоставимо с расходом воды в устье крупнейшей реки мира Амазонки. Под напором огромного количества воды от края Ватнайёкудля иногда отрываются глыбы льда высотой до 20—30 м, которые переносятся на большие расстояния. Нередко они пересекают всю прибрежную низменность и уносятся в океан в виде айсбергов.

Самый активный центр подледниковых извержений — Гримсвётн — находится в западной части Ватнайёкудля. Кальдера этого вулкана выражена в рельефе ледниковой поверхности в виде овального углубления площадью 35 км² и глубиной более 500 м. Извержения здесь происходят примерно раз в 7—10 лет и сопровождаются обильными излияниями лавы. В периоды между извержениями впадина заполняется талыми водами, образующимися в результате деятельности подледниковых сольфатар, зимой озеро замерзает, а летом на прозрачной глади вод плавают льдины.

Другая ледниковая шапка — Мирдальсйёкудль на юге Исландии — приобрела известность благодаря многократным извержениям подледникового вулкана Катла. В книге известного исландского гляциолога С. Тоураринссона «Тысячелетняя борьба со льдом и снегом» отмечается, что во время извержения вулкана в 1918 г. максимальный расход воды в 3 раза превышал расход воды в устье Амазонки. После прохождения паводка на прилегающей к леднику обширной прибрежной равнине, которую люди осваивали в течение многих сотен лет, не осталось никаких признаков жизни. Не менее мощное извержение Катлы в 1955 г. вновь опустошило эту местность.

Конечно, упомянутые ледниковые катастрофы не исчерпывают списка этих грозных явлений природы, с которыми сталкивалось человечество. Приведенные примеры иллюстрируют лишь масштабы бедствия.

Теперь кратко остановимся еще на одной проблеме. Ледниковые воды, как мы уже отмечали, обладают наибольшим содержанием взвеси по сравнению с другими водными источниками горных рек. Например, в реках, вытекающих из-под ледников Средней Азии, по подсчетам гидролога О. П. Щегловой, мутность исчисляется десятками килограммов на кубический литр воды, а в периоды схода гляциальных селей — сотнями килограммов. Высокий уровень взвешенных наносов сохраняется в реках и на значительном удалении от концов ледников.

С проблемой ледниковой муки в этом регионе вплотную столкнулись лишь в конце 50-х годов нашего столетия, когда для освоения земельных фондов потребовалось создание значительных регулирующих емкостей — водохранилищ. Эти водохранилища стали очень быстро заиливаться.

Беспрепятственный перенос продуктов ледниковой эрозии к чашам водохранилищ происходит из-за малого размера взвеси, в которой преобладают частицы менее 0,01 мм, по весу составляющие в среднем 30—45% взвешенных наносов.

В Нурекском водохранилище на реке Вахш в пределах его верхних 20 км наносы с размером частиц менее 0,35 мм являются главным источником формирования так называемых мутьевых, или плотностных, придонных потоков. Плотность потоков примерно в 1,5 раза превышает плотность вышележащей воды, а их образование объясняется поступлением в водохранилище в теплое время года холодных, сильно насыщенных взвесью ледниковых вод. Именно эти мутьевые потоки определяют режим заиления Нурекского гидроузла. Средний на 20-километровом участке слой образованных этими потоками отложений составляет около 7 м в год, а максимальные его величины достигают 22 м. Основной вынос мелкозема, конечно, дают крупные долинные ледники, а не многочисленные мелкие ледниковые тела. Поступление взвесей в водохранилища колеблется от года к году, что определяет режим заиления и соответственно график эксплуатации водохранилищ: сроки промывки верхних бьефов, съемки мутности, промерные работы. О масштабах проблем, связанных с заилением, можно судить по следующим цифрам: только в бассейнах Сырдарьи и Амударьи эксплуатируется, строится и проектируется несколько десятков водохранилищ емкостью свыше 50 км³.