Лес и наводнения: все ли так просто?

О вырубке лесов как первопричине наводнения в последнее время говорили физики, лирики, орнитологи, политики и домохозяйки. Только Google на ключевые слова «вырубка лесов наводнения» выдавал около пятисот позиций, лейтмотив подавляющего большинства из них — природную катастрофу вызвали лесники. Удивляет категоричность суждений и настораживает оперативность, с которой было подхвачено «мнение экологов».

25 лет исследую гидрологическое влияние лесов, контактирую со многими учеными-лесогидрологами Европы и хочу популярно рассказать о механизме стокорегулирующего влияния леса.

Прежде всего немного терминологии. Наводнение (английское flooding, немецкое uberschwemmung, польское powodz, украинское «повінь») — стихийное бедствие, возникающее вследствие особенно значительного увеличения водности рек во время сильных высоководных фаз водного режима: весенних половодий или дождевых паводков (соответственно «flood», «hochwasser», «wezbranie», «половодье», «паводок»). При этом фиксируются материальный ущерб или даже человеческие жертвы (катастрофические наводнения). Собственно половодье и паводки происходят ежегодно, весной и летом-осенью и являются не вредными, а полезными для жизни речной экосистемы — прочищаются русла, наполняются водой поймы.

То есть само понятие наводнения связано с человеком и его деятельностью. И когда мы с вами что-то построили или посеяли в зоне, которая, хотя и редко, затапливается, то наводнение рано или поздно придет. Это ощущают практически все страны Европы, в частности и «благополучные» с точки зрения ведения лесного хозяйства. Особенно затапливает регионы, где русла рек выпрямлены и канализированы.

Лес как один из многих факторов подстилающей поверхности водосбора имеет большое значение. Чем же отличается лесная экосистема от других с гидрологической точки зрения?

Среди многих гидрологических функций лесов количественно наименее исследованной является стокорегулирующая, то есть речь идет о способности менять величину стока рек во времени, уменьшая его в многоводные периоды и частично укрупняя в маловодные. И здесь надо понять первый важный момент: в отличие от водохранилищ, механизм стокорегулирующего влияния лесов во время выпадения больших дождей состоит не в накоплении влаги, леса не аккумулируют такого количества воды, которое было бы соразмерно с количеством осадков. За один дождь предварительно неувлажненные кроны деревьев могут максимально удержать 5—6 мм осадков (все хотя бы раз прятались от дождя под деревом), сухая лесная подстилка — до 25 мм, а влагоемкость зоны аэрации почв под лесом вообще не слишком отличается от грунтов такого же типа нелесных территорий в этих же почвенно-геологических условиях. Разумеется, что о различии аккумулирующей способности «лес» — «не лес» как стокорегулирующем факторе при разовых осадках 100 — 400 мм говорить не приходится.

Главным стокорегулирующим фактором лесов обычно считают большую водопроницаемость лесных почв по сравнению с другими угодьями, хотя это различие уменьшается на водосборах, укрытых легкими по механическому составу почвами. В лесах до определенного момента больше влаги проникает в почву. Там она медленно двигается к руслу. Чем глубже воде удается проникнуть, тем ниже по течению реки она выклинится, пройдя больший путь и истратив на это больше времени. При том же количестве осадков водность реки и уровни воды в ней будут увеличиваться медленнее, а максимумы от паводков, которые и приводят к затоплениям и разрушениям, будут меньше, чем в случае быстрого притока воды к руслу поверхностным отвесным стоком.

Второй важный момент: с увеличением количества осадков уменьшается водопроницаемость как лесных, так и нелесных почв. В Карпатах инфильтрация резко снижается также и с глубиной, поэтому здесь формируется так называемый подповерхностный (контактный) отвесный сток, скорость движения которого значительно больше, чем глубокого почвенного. Во время особенно больших и продолжительных дождей даже на залесенных водосборах затрата воды в русле речки формируется как поверхностным стоком (вода не успевает просачиваться в почву), так и контактным стоком, который уже успел добежать и выклиниться. Поэтому влияние леса нивелируется, а наводнения в Карпатах возникали и в прадавние времена. Такой вывод одним из первых сделал в начале прошлого столетия швейцарец Энглер, его подтвердили и преемники, а сегодня такого мнения придерживаются все лесогидрологи мира. Обычный многофакторный статистический анализ модулей максимального стока многих выдающихся паводков с карпатских рек различной лесистости, сделанный по материалам водомерных постов гидрометслужбы, показывает отсутствие стокорегулирующего влияния леса.

Количественная оценка стокорегулирующего влияния лесов состоит в определении их способности уменьшать максимальные затраты и уровни воды паводков в конкретном створе (участке) реки во время выпадения дождей определенной продолжительности, величины и интенсивности. Она зависит от комплексного объединения характеристик самого леса, его расположения на водосборе, почвенно-геологических и морфометрических характеристиках водосбора. Поэтому следует определять влияние конкретных лесов на конкретных водосборах, моделируя процессы формирования стока, а приобретенные данные переносить из региона в регион очень осторожно. Наименее изученной составляющей такого моделирования в лесной и инженерной гидрологии является оценка отвесного стока.

Сегодня некоторые страны могут похвалиться определенными результатами в этом вопросе. В Украине же, несмотря на продолжительность лесогидрологических исследований, за неимением достаточного финансирования работ по использованию современной оборудованной базы нет данных, приемлемых для практического использования.

Тем не менее, зная о возможности выпадения значительных осадков и неспособности лесов помочь в этом случае, надо там, где нужно, строить гидротехнические сооружения — стокорегулирующие водохранилища, защитные дамбы, береговые укрепления и т. п. Мнения о нецелесообразности таких работ вредоносны, поскольку препятствуют по крайней мере частичному решению проблемы. Полностью решить ее невозможно. Нам следует, как всей Европе, научиться жить с наводнениями (особенно во времена изменения климата), уменьшая частоту их проявления и разрушительные последствия.