Гидроэлектростанции и связанные с ними экологические проблемы

«Именно из-за Киевского  моря столицу Украины вполне может  ожидать судьба Помпеи, а Украину  — канувшей в небытие Атлантиды», — сказал руководитель группы ученых. Мотивируя свой прогноз, Василий Кредо сообщил, что при его личном участии в Совете Европы неоднократно поднимался вопрос о полной ликвидации тридцатикилометровой зоны, включая и Киевское море.

С научной точки зрения, Днепровский каскад — «наклонный крутоперепадный объект». Если вследствие даже не очень сильного землетрясения пострадает Киевская ГРЭС, то земляная плотина, аварийность которой сейчас составляет 93 проц., будет уничтожена, и на столичные районы Оболонь, Троещина, а в итоге и на всю Украину «хлынет радиоактивное цунами из воды Киевского моря».

По данным группы, в  случае прорыва киевской плотины, 27 украинских городов, а также Запорожская  АЭС будут уничтожены. Погибнет от 14-ти до 15 млн. человек. Именно 93 проц. аварийности  Киевской плотины дают основания  ученым считать Киевское море, скопившее за 14 лет после Чернобыльской катастрофы порядка 500 млн. тонн высокорадиоактивных илистых наслоений, наиболее опасным объектом всего земного шара, так как территория, по которой пройдет ил, не подлежит реабилитации как минимум тысячу лет.

Однако опасность исходит  не только от Киевского водохранилища. На Днепре в настоящее время расположены  шесть гидроэлектростанций с  водохранилищами: Киевская, Каневская, Кременчугская, Днепродзержинская, Каховская  ГЭС; Днепрогэс. И все они находятся в той или иной степени в неудовлетворительном состоянии.

Экологический мониторинг объектов гидроэнергетики

Охрана водных ресурсов рек должна быть главенствующим звеном при их энергетическом освоении.

В основе решения об использовании  тех или иных водотоков обычно лежат результаты многолетних наблюдений (мониторинга) за состоянием окружающей среды в данном районе. При этом очень важно, чтобы получаемая в процессе мониторинга информация включала все параметры, необходимые для разработки конкретной энергетической системы. Частично такую информацию содержат результаты метеорологических наблюдений.

Экологический мониторинг объектов энергетики необходимо тесно  связать с комплексом природоохранных  мер еще на стадии проектирования.

Экологическая экспертиза объектов гидроэнергетики заключается в следующем: проведение сбора и изучение данных следующих гидрометеорологических характеристик:

1. уровня воды в  водотоке;

2. притока в водоем  и стока из него;

3. скорости ветра;

4. схем общей циркуляции вод  при различных гидрометеорологических условиях;

5. схем распределения областей  преобладающего воздействия ветровых  волн и течений в пределах  бассейна водотока;

6. схем распределения  грунтов в водоеме, а также  интенсивности и направленность  литодинамических процессов;

7. степени хозяйственной  деятельности в пределах акватории  (трассы и интенсивность судоходства,  работы, связанные с изменением  рельефа дня и т.д.);

8. схем распределения  рекреационных зон (заповедников, санитарных зон).

Оценка экологического состояния среды дается по интенсивности антропогенного освоения территории и степени ее нарушения по данным натурных наблюдений (состояние почвенного покрова и растительных ассоциаций, изменение химического состава почв, донных отложений и воды под воздействием антропогенных нагрузок).

Несомненно, от качества воды в водотоке (химический состав, концентрация взвешенных частиц и т.д.) зависит надежная работа основных объектов и узлов гидроэлектростанции. Заиление бетонных конструкций, скопление микроорганизмов  на частях энергоустановки непосредственно находящихся под водой, коррозия металлических конструкций - вот неполный перечень неизбежных процессов, возникающих при эксплуатации составных частей гидроэлектростанции, - и все это без влияния антропогенного фактора. Поэтому, химический анализ состава загрязнении малых водотоков должен включать в себя, по крайней мере, следующие компоненты:

- содержание биогенных  элементов, хлоридов, тяжелых металлов, нефтепродуктов в воде водотока  и водохранилища;

- бактериологическое  загрязнение (влияние животноводческих ферм, смыв с сельскохозяйственных угодий органических удобрений и т.д.);

- концентрация нитратов, минерального фосфора и азота,  содержание главных ионов в  воде;

- цветность воды, реакция  среды рН, кислотность, кислородный  режим, общая минерализация и другие гидрохимические параметры.

Весь комплекс проводимых вышеперечисленных мер должен выявить  и разработать план природоохранных  мероприятий, выбор которых по экологическому обустройству (реконструкции) отдельных  участков бассейна малого водотока должен производиться на основе имеющейся информации о гидрологическом, гидрохимическом, гидробиологическом режимах, а также хозяйственной деятельности в пределах акватории и на прилегающих участках.

Приведенная ниже характеристика экосистемы гидроэлектростанции также помогает скоординировать природоохранные мероприятия. Итак, характеристика экосистемы состоит в следующем:

1. интенсивность водообмена  и его пространственно-временная  изменчивость;

2. гидрологическая структура  водного объекта и ее сезонные изменения;

3. результаты гидрологических  наблюдений и расчетов, раскрывающих  природный механизм термодинамической  регуляции теплового состояния  экосистемы;

4. значения отметок  характерных уровней, определяющих  полезный и противопаводковый объем водохранилищ;

5. режим изменения  запаса воды в пределах полезного  объема в соответствии с типом  водного баланса;

6. гидрометрические и  ландшафтные условия формирования  стока на водосборе водохранилища  в сезоны различной водности;

7. морфологические особенности ложа водохранилищ;

8. гидроэкологическое  зондирование мелководий;

9. проблема формирования  длинных волн на водохранилищах;

10. результаты взаимодействия  ветровых волн с берегами ложа  водоемов;

11. проблема "цветения" водохранилищ;

12. кормовые ресурсы ихтиофауны и биопродуктивность прибрежных зон;

13. трансформация химического  состава воды в водоемах;

14. биологические процессы  самоочищения поверхностных вод.

Разработка проектов экологического оздоровления и благоустройства  территорий и водоемов сооружений гидроэлектростанции должны выполняться на основе: комплексного натурного обследования, оценки природного потенциала, оценки уровня загрязнения и деградации объектов и т.д.

Следовательно, правильная и своевременная  экспертиза объектов малой гидроэнергетики позволяет определить сферу деятельности, охватывающую мероприятия по охране малых водотоков.

Мероприятия по охране  водотоков  при их энергетическом освоении

Далее дадим краткий  обзор действий при энергетическом освоении  водотоков. Проектирование гидроэлектростанции должно вестись на основе предварительно разработанных схем комплексного использования водных ресурсов речного бассейна, включающих природоохранные мероприятия и схемы энергетического использования водотока. Все вопросы размещения хозяйственных отраслевых объектов и объемов их водопотребления должны быть взаимоувязаны и согласованны. При отсутствии таких схем по какому-либо водотоку недопустимы проектирование и строительство частных объектов, использование водных ресурсов и освоение водосбора его бассейна.

Чрезвычайно остро стоит вопрос о сохранности пойм и пойменных  земель, являющихся, с одной стороны, исходной базой естественного и  культурного кормопроизводства, а  с другой - естественным биохимическим  барьером реки, так называемым, фильтром-очистителем. Поэтому при проектировании гидроузлов и водохранилищ (выборе отметки НПУ, зеркала водохранилища и установлении площади затопления) немаловажное значение придается сохранению пойменных земель, участков и старопахотных угодий. Решение этих вопросов достигается технико-экономическим обоснованием (ТЭО) выбора створа ГЭС, защитой пойменных земель путем обвалования и посредством специальных выпусков ГЭС и гидроузлов.

Водотоки могут быть сохранены  при рациональном и экологически обоснованном освоении их водосборов, особенно с учетом развития новой инфраструктуры на базе создаваемых гидроузлов. Еще на стадии проектирования производственных, сельскохозяйственных, коммунально-бытовых предприятий и объектов на водосборах водохранилищ, прилегающих к ним участках и притоках необходимо провести модельные имитационно-оптимизационные расчеты для установления допустимого вклада этих объектов загрязнение водотока и обоснования их, основных экологически приемлемых параметров.

В заключении, на основе вышеизложенной информации при создании энергоузлов для гидроэлектростанции необходимо решить следующие экологические вопросы:

1. собрать и проанализировать  экологическую информацию, в том  числе экстремальную с учетом  экологической надежности, безопасности  и риска;

2. провести комплексную количественную  оценку экологических последствий;  выделить из них приоритетные (наиболее существенные), а также  первичные (например, затопление  земель), определяющие ряд последствий  второго уровня;

3. разработать ликвидационные (природоохранные) мероприятия как по природному комплексу в целом, так и по отельными экологическим объектам на стадии ТЭО и при принятии общих инженерных решений (выбор створа, компоновка гидроузла, отметка НПУ и т.д.). При фиксированных общих решениях на стадии технического проекта выбор природоохранных мероприятий частного характера может производиться на основе локальной их оптимизации;

4. обратить особое внимание на  выполнение в строительной практике  всех намеченных в проектной  документации природоохранных мероприятий;

5. постоянный учет и нормирование  потребления и расходования водных  ресурсов в пределах водосбора.

Четкое выполнение природоохранных  мероприятий, несомненно, будет продвигать развитие   гидроэнергетики, что  потребует соответствующей перестройки проектирования, в первую очередь пересмотр схем использования рек, выбор подпорных отметок гидроузлов, и, самое важное, определение установленной мощности гидроэлектростанции.