Гидроэнергетика, её влияние на среду обитания

В зону влияния  гидроэнергетических объектов с  водохранилищами входят: Район гидроузла  с водохранилищем и прилегающая  к ним территория по всему периметру  в пределах подпора, где сказывается  влияние водохранилища на гидрологию, гидрогеологию, геологические процессы, климат, рельеф, почвы, растительный и  животный мир и др.

Зона  нижнего бьефа, включающая участок  реки до впадения в море, озеро или  нижерасположенное водохранилище  в условиях каскада ГЭС, где проявляется  влияние ГЭС на гидрологию, геологические  процессы, климат, почвы, растительный и животный мир и др.

Участок реки и водосборной площади, где сказывается их влияние.

Гидроэнергетические объекты с водохранилищами и  элементами окружающей среды в зоне их влияния, включая зону нижнего  бьефа, а также их водосборную  площадь, являющиеся единой сложной  системой, в которой все подсистемы взаимодействуют и связаны между  собой.

При создании водохранилищ в большинстве случаев  можно выделить три стадии формирования новых экологических условий.

Для первой стадии, которая совпадает с периодом заполнения водохранилища и первых лет эксплуатации, характерно резкое нарушение природного равновесия и  сложившихся связей природных комплексов с изменением режимов грунтовых  вод, почв, отмиранием одних и появлением других видов растений и животных.

Во второй стадии происходят направленное формирование природной среды, увязка ее компонентов  и образуется новый природный  комплекс.

В третьей  стадии складывается новое динамическое равновесие природной среды.

Многие негативные явления при создании в прошлом (особенно в 50–70-е годы ХХ века) водохранилищ имеют исторические корни, обусловленные  известными трудностями социально-экономического и политического развития общества, а также недооценкой техногенного воздействия на природную и социальную среду, когда не уделялось должное  внимание оценке взаимодействия водохранилищ комплексного назначения с окружающей средой и возможным отрицательным  последствиям для нее. Природоохранные, защитные и компенсационные мероприятия  при создании водохранилищ во многих случаях были недостаточны, нарушались предусмотренные проектом режимы эксплуатации.

Оценки влияния  водохранилищ на окружающую среду носили ограниченный характер в связи с  недостаточным вниманием, уделявшемся прогнозированию, невысоким качеством прогнозов, крайне ограниченным мониторингом.

Можно привести множество примеров, когда именно вследствие указанных причин создание водохранилищ приводило к тяжелым  отрицательным последствиям для  окружающей среды.

Недоучет  отрицательных воздействий на окружающую среду, ухудшение в ряде случаев  условий жизни населения, неравномерное  распределение затрат и выгод, существенная разница между планируемыми и  фактическими результатами вызвали  рост оппозиции строительству водохранилищ во многих странах.

Проблемы  влияния водохранилищ и ГЭС на окружающую среду стали предметом  глубокого комплексного изучения специалистами  с 70-х годов ХХ в.

Анализ, систематизация и обобщение накопленных данных о взаимодействии водохранилищ с  окружающей средой в различных природных  условиях и соответствующие рекомендации по минимизации отрицательных последствий  создания водохранилищ рассматривались  Международной комиссией по большим  плотинам, Международной гидроэнергетической  ассоциацией, Международным энергетическим агентством и другими международными организациями.

Учитывая  огромную роль гидроэнергетических  объектов с водохранилищами комплексного назначения в социально-экономическом развитии общества, масштабы работ и общественные затраты, связанные с их созданием, важнейшее значение при их проектировании приобретают многосторонние исследования и прогнозирование последствий их сооружения для окружающей среды. На основании этих исследований проводится выбор створов, оптимальных параметров и режимов их работы, природоохранных, защитных и компенсационных мероприятий, направленных на минимизацию отрицательных последствий, и в целом дается комплексная оценка воздействия объекта на окружающую среду.

Принятие  решения о строительстве возможно при подтверждении, что реализация проекта не представляет угрозы для  окружающей среды, обеспечивая сохранение экологического равновесия, улучшение  условий жизни населения, и имеет преимущества по сравнению с альтернативными вариантами. При этом при сопоставлении вариантов совместно рассматриваются их технико-экономические, социальные и экологические параметры.

Для обеспечения  растущих потребностей в воде и энергии  к началу ХХI века в мире было построено  более 45000 больших плотин с водохранилищами, в том числе в Китае – 22000, в США – 6575, в Индии – 4291, в  Японии – 2675. Существуя весьма продолжительное  время, многие из них нуждаются в  реконструкции для соответствия современным требованиям.

В целом постоянно  растущая техногенная нагрузка на окружающую среду вызвала в последние  десятилетия ХХ в. ухудшение экологической  ситуации во многих странах, наиболее остро встали вопросы нахождения рационального равновесия между  экономическими и социальными потребностями общества и сохранением окружающей среды. Проблема охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности вышла за пределы национальных границ и превратилась в одну из глобальных проблем, стоящих перед мировым сообществом в XXI в[4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 Затопление в верхнем  бьефе

Затопление земель является одним из самых тяжелых  отрицательных последствий создания водохранилищ. В площадь отвода земель при строительстве гидроэнергетических  объектов входят зона постоянного затопления водохранилища при НПУ, площадь  под сооружения ГЭС, зона переформирования берегов водохранилища за 10-летний период с учетом сооружений инженерной защиты, площади под дороги, поселки и др.

Таблица 1. Данные по отводу земель под водохранилища ГЭС (по состоянию на 1990 г.)

Страна	Площадь отведенных земель, тыс.га				Отношение площади отведенных земель к общей территории, %
	Всего	В том числе
		Сельскохозяй- ственных	Лесных угодий	Прочих
Россия	4853	1741	2286	826	0,28
Украина	761	304	297	160	1,26
Молдавия	5	3	1	1	0,15
Литва	10	7	1	2	0,16
Латвия	8	4	2	2	0,12
Эстония	4	1	2	1
Беларусь	11	7	3	1	0,05
Грузия	10	7	-	3	0,14
Азербайджан	76	45	25	6	0,88
Армения	3	3	-	-	0,10
Узбекистан	71	43	11	17	0,16
Киргизстан	32	23	-	9	0,16
Таджикистан	62	7	32	23	0,43
Туркменистан	1	1	-	-	0,002
Казахстан	702	464	44	194	0,26

Данные по отводу земель под водохранилища ГЭС  в странах СНГ приведены в

табл. 1.

Общая площадь  водохранилищ США составляет порядка 7700 тыс. га (0,82% территории), Канады – 5500 тыс. га (0,55%), Бразилии – 3200 тыс. га (0,38%).

Земли, затапливаемые  водохранилищами ГЭС, в основном находятся в речных долинах, часто  это наиболее плодородные земли, используемые в сельском хозяйстве. Так, из общей площади затопленных  водохранилищами земель доля сельскохозяйственных угодий составляет в Украине 40%, в  России – 36%, в Узбекистане, Азербайджане, Казахстане – 60–66%.

Следует отметить, что наблюдающаяся в  последние десятилетия тенденция  к перемещению строительства  ГЭС в предгорные и горные районы, более глубокий комплексный подход к обоснованию створов и параметров водохранилищ привели к увеличению их средней глубины и улучшению  удельного показателя затопления земель на млн. кВт·ч выработки электроэнергии ГЭС.

Для сравнения  в таблице 4.2 приведены удельные показатели затопления земель по водохранилищам ГЭС Украины, России и других стран.

Как видно  из таблицы, удельные показатели изменяются в широких пределах даже для равнинных  водохранилищ, резко уменьшаясь в  условиях достаточно глубоких водохранилищ, расположенных в каньонообразных относительно узких участках рек. Например, для Днепровского водохранилища (Украина) такой показатель составляет 9,9 га/млн. кВт·ч, Плявинского и Рижского (Латвия) – соответственно 1,6 и 6,4, Рампарт Каньон (США) – 8,5, Ла-Гранд 4 (Канада) – 5,5, Итайпу (Бразилия – Парагвай) – 2,0.

Наименьшие  удельные показатели достигаются для  водохранилищ в горных условиях, например для водохранилища Систерон (Франция) – 0,2 га/млн. кВт·ч, Чиф-Джозеф (США) – 0,3.

Необходимо  отметить, что в условиях комплексного использования водохранилищ, в первую очередь равнинных, эти показатели имеют в значительной мере субъективный характер, особенно в тех случаях, когда его главными направлениями  являются водоснабжение, защита от паводков и др.

Например, в Днепровском каскаде  ГЭС наиболее емкие Кременчугское  и Каховское водохранилища, являясь  основными регуляторами стока р. Днепр, имеют большую полезную емкость (соответственно 9 и 6,8 км3), обеспечивая  водоснабжение и орошение центральных, восточных и южных регионов Украины. Также за счет регулирования стока  Кременчугским водохранилищем увеличивается  среднемноголетняя выработка на нижерасположенных ГЭС каскада  на 700 млн. кВт·ч.

Для водохранилищ комплексного назначения, регулирующих сток, следует рассматривать  такой удельный показатель, как площадь  затопления в га, приходящаяся на 1 млн.м3полезной емкости. Этот показа тель составляет для Кременчугского водохранилища 25 га/млн. м3, Каховского – 31,6, что лучше, чем у Днепрогэса – 49,3, но хуже, чем у Днестровского – 15.

При строительстве водохранилищ до 70-х годов ХХ в. во многих случаях  не выполнялись необходимые мероприятия  по уменьшению затопления земель, такие  как инженерная защита мелководий и  др. Так, площади мелководий (глубиной до 2 м при НПУ) составляют в Украине  на Днепродзержинском водохранилище  – 26%, в России на Иваньковском – 47%, Угличском – 36%, Горьковском – 23%, хотя по условиям рационального использования водохранилищ площади мелководья должны составлять до 15–20%. Если на Каневском водохранилище путем устройства защитных дамб длиной 65 км защищено 39 тыс.га земель (58% площади зеркала водохранилища), на Кременчугском при длине дамб 112 км – 61 тыс.га (27%), то на Каховском – 27 тыс.га (12%). По водохранилищам Днепровского каскада защищено 231 тыс.га земель (35.2%), в том числе сельскохозяйственных – 169 тыс.га, благодаря устройству защитных дамб в комплексе с насосными станциями, дренажной сетью, обеспечившими естественные условия на защищаемых территориях. В целом были защищены от затопления 25 крупных земельных массивов, имеющих большое сельскохозяйственное значение, Никопольское марганцерудное месторождение, населенные пункты, была выполнена защита прибрежных территорий крупнейших городов Украины, включая Киев, Черкассы, Кременчуг, Днепропетровск, Запорожье, Никополь, Каховку.

Защита территорий от затопления при  создании водохранилищ широко применяется  во всем мире, позволяя уменьшить количество переселяемых людей, сохранить ценные земли для сельскохозяйственного  производства, сократить площади  мелководий.

В состав защитных сооружений входят: дамбы, отгораживающие защищаемую территорию; система дренажей для перехвата  и отвода профильтровавшей из водохранилища  воды; насосные станции для перекачки  с защищаемых территорий дренажных  и поверхностных вод. Мероприятия  инженерной защиты во многих случаях  обеспечивают благоустройство и  рациональное использование прибрежных территорий, улучшение инфраструктуры, создание транспортных магистралей  и др.

В последние десятилетия при  подготовке ложа водохранилищ предусматривается  снятие плодородного слоя почв, что  позволяет сохранить почвы как  ценнейший природный ресурс и  использовать их для улучшения малопродуктивных земель на прилегающих территориях  и таким образом частично компенсировать потерю затопленных водохранилищем.

В Украине при подготовке ложа Александровского водохранилища на р. Южный Буг (нижнего  водоема Ташлыкской ГАЭС) снятый плодородный слой был нанесен на малопродуктивные земли на площади 1,4 тыс. га, при подготовке ложа водохранилищ Днестровской ГАЭС снятый плодородный слой был использован для улучшения малопродуктивных земель на площади около 0,9 тыс. га.