Гидроэнергетика, её влияние на среду обитания

Отчуждение земель под водохранилища  ГАЭС значительно меньше благодаря  большим напорам, высокой суточной сработке водохранилищ, использованию часто в качестве нижнего водохранилища уже существующих водохранилищ. Так, у строящейся Днестровской ГАЭС (Украина) мощностью 2,27 млн. кВт площадь верхнего водохранилища составляет 2,5 км, а в качестве нижнего используется существующее водохранилище Днестровской буферной ГЭС-2 площадью 10,5 км. На этой ГАЭС удельный показатель затопления земель верхним водохранилищем составляет 0,12 га/мВт, на эксплуатируемой Киевской ГАЭС мощностью 225 мВт – 0,3 га/мВт, на ГАЭС Goldinsthal (Германия) – 0,16 га/мВт.

На всех этапах проектирования при  выборе схемы каскада ГЭС, обосновании  основных параметров водохранилищ и  ГЭС (НПУ, УМО, установленной мощности и выработки ГЭС и др.), защитных сооружений одной из важнейших задач  является уменьшение площади отчуждаемых  земель и в первую очередь площади  затопления водохранилищем [5].

 

 

 

                                                                                                                                                                        

3.2 Подтопление

Подтопление земель, прилегающих к водохранилищу, вызывается подъемом уровня грунтовых  вод при заполнении водохранилища  до НПУ. Следует отметить, что подтопление  имеет место также в естественных условиях при повышении уровня рек  в периоды прохождения паводков. Основной ущерб от подтопления земель и в целом от изменения режима грунтовых вод связан с возможностью заболачивания территорий, изменением свойств почв, растительного и  животного мира.

В зависимости  от высоты подтопления (залегание уровня грунтовых вод от поверхности  земли), трансформации почв и растительности выделяют подзоны сильного, умеренного и слабого подтопления, влияние которых на прибрежные экосистемы, почвенные условия, лесные и сельскохозяйственные угодья неоднозначно и определяется природными особенностями района. Залегание уровня грунтовых вод от поверхности земли ориентировочно может составлять в подзоне сильного подтопления 0–1,2 м, умеренного – до 2 м, слабого – до 3,0 м.

Особенно  подвержены заболачиванию участки  сильного подтопления побережья  водохранилищ, расположенных в лесной и лесостепной зонах. В степной, полупустынной и пустынной зонах  подъем уровня грунтовых вод при  резком дефиците атмосферной влаги  может вызвать процесс засоления  почв. В лесной и лесостепной зонах  в пределах подзоны сильного подтопления, где могут существенно меняться почвенные условия, земля во многих случаях используется под луга. Умеренное и слабое подтопление могут дать положительный эффект. Так, при умеренном подтоплении увеличивается прирост лесов, луговых, злаковых растений на 10–74%, а при слабом подтоплении – на 5–20%. В регионах недостаточного увлажнения подтопление земель в целом может оказывать положительное влияние на окружающую среду.

При подтоплении  земля, как правило (кроме зоны сильного подтопления), не подлежит отчуждению и продолжается ее использование.

Общая площадь  подтопления земель равнинными водохранилищами  в зависимости от природных условий  может составлять 3–15% площади затопления, например на Кременчугском водохранилище  – 12 % площади затопления, на Рижском (Латвия) – 7%, на водохранилищах Волжско-Камского каскада (Россия) – 11%.

Для защиты территории и снижения ущерба от подтопления, особенно в зоне сильного подтопления, основными мероприятиями являются устройство дренажных систем, обеспечивающих понижение уровня грунтовых вод, и искусственное повышение поверхности  территории. Так, искусственное повышение  путем намыва песчаных грунтов для  создания площадей под застройку  широко применялось на водохранилищах Днепровского каскада ГЭС. Таким  образом была организована большая  территория для новых кварталов  г. Киева на левом пологом берегу р. Днепр.

Подтопление земель резко снижается при сооружении водохранилищ в горных и предгорных районах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Изменение берегов

Переформирование  берегов водохранилища. При образовании  водохранилищ в результате изменения  уровней, фильтрационного режима, волновых и иных воздействий идет процесс  переформирования берегов, особенно интенсивно протекающий в первые годы после  заполнения водохранилища. Величина переработки  берегов существенно зависит  от геологического строения береговой  зоны: минимальная при скальных грунтах, она значительно возрастает при  мягких грунтах (рис. 4.2) и может достигать 1–2% площади затопления. Для уменьшения переработки берегов и потерь земли, благоустройства береговой  зоны по контуру водохранилища на неблагоприятных участках выполняются  различные типы креплений, включая  железобетонные, из камня, биологические  и др. В ряде случаев защита берега от переработки обеспечивается путем  намыва к береговому склону песчаной насыпи с пологим откосом и  биологическим креплением. На водохранилищах Днепровского каскада ГЭС защита от переработки береговой зоны выполнена  на многих участках сельскохозяйственных и лесных угодий, населенных пунктов, зон отдыха и др. В период эксплуатации было построено дополнительно около 80 км берегозащитных сооружений. На нижнем водохранилище Днестровской ГАЭС в  связи со сложными инженерно-геологическими условиями для недопущения переработки  берегов при ежесуточных колебаниях уровня до 9,5 м крепления выполнены  по всему береговому контуру (рис. 4.3).

В неблагоприятных  инженерно-геологических условиях создание водохранилищ, особенно в  горных районах, может привести к  обрушению береговых массивов и  аварийной ситуации. Для недопущения  обрушений должны выполняться соответствующие  инженерные мероприятия по закреплению  этих массивов[5].

3.4 Влияние водохранилищ  на микроклимат

Влияние водохранилищ на климат распространяется на сравнительно небольшую территорию прилегающих районов и еще  менее заметно в нижних бьефах гидроузлов. Изменения микроклимата при создании водохранилищ определяется увеличением суммарной радиации и радиационного баланса, большей  теплоемкостью водохранилищ по сравнению  с сушей, уменьшением шероховатости  поверхности и другими факторами. (Богатырев, 1958)

Интенсивность изменений климата  под влиянием водохранилищ зависит  также от рельефа (чем выше берег, тем быстрее затухают эти изменения), от параметров водохранилища, особенно объема водной массы, и других факторов. Основные изменения метеорологических  условий под влиянием водохранилищ состоит в следующем: увеличивается  радиационный баланс, испарение, ослабляется  континентальность климата, возрастают скорости ветра, появляются ветры типа бризов.

Изменения затрагивают практически  все элементы микроклимата акватории  и прибрежных территорий. Известно, также что причина специфичности  климата прибрежной зоны водоемов кроется  в различии физических свойств воды и суши. Альбедо водной поверхности  при большой высоте Солнца колеблется всего от 7 до 11% и всегда меньше альбедо  поверхности суши. (Матарзин, 2003)

Интенсивность потери тепла деятельной поверхностью в основном зависит  от ее температуры, а, следовательно, различия в суммах эффективного излучения  водой и сушей тем больше, чем  больше термические контрасты между  ними, которые тесно связаны с  географической зональностью.

Для глубоких водохранилищ характерны большие сезонные колебания радиационного  баланса воды к радиационному  балансу суши. (Дубровин. Матарзин, 1959)

Весной водохранилища оказывают  охлаждающее влияние на прибрежные территории, а во второй половине теплового  периода отдавая накопленное  тепло, оказывают отепляющее воздействие. Под воздействием водохранилищ в  прибрежной полосе, как правило, уменьшается континентальность климата: ход температур становится плавным, суточная амплитуда температур воздуха уменьшается, влажность воздуха увеличивается, весенние заморозки прекращаются в более ранние сроки, осенние заморозки наступают позже и т. д.

В районе крупных водохранилищ несколько  увеличивается количество осадков. За счет испарения с увеличившейся  водной поверхности возрастает относительная  и абсолютная влажность воздуха, что особенно заметно сказывается  в аридных и семиаридных зонах. (Богословский, 1974)

В нижних бьефах гидроэлектростанций  внутригодовое перераспределение  стока приводит, к увеличению расходов воды в зимнее время и к усилению влияния их на температуру и влажность  воздуха. Значительнее изменяется термический  режим ниже глубоководных водохранилищ, в районах с холодным климатом.

В таких бьефах наблюдается повышение  влажности воздуха и образование  туманов. Также несколько в нижних бьефах изменяется микроклимат речных долин.

Таким образом, влияние водохранилищ на микроклимат в различных зонах  неодинаково. В зоне недостаточного увлажнения это влияние затухает быстрее и резче, чем в зоне избыточного увлажнения. И распространяется дальше, но с менее резкими переходами. В тоже время абсолютные и относительные  показатели изменения микроклимата возрастают при движении с севера на юг.

 

 

 

 

 

 

3.5 Влияние водохранилищ  на растительный и животный  мир

 

Изменение гидрологического режима, микроклиматических условий и почвенного покрова  прибрежных территорий оказывает влияние  на высшую растительность, как самого водоема, так и прибрежных территорий. Глубоководное и постоянное затопление территории приводит к полной гибели существующей здесь растительности - не вырубленных деревьев и кустарников, трав, мхов. Даже водные растения - тростники, камыши, рогоз и др. не могут существовать , если глубина воды превышает 2-2,5м. (Богословский, 1974)

В первые годы происходит быстрое разложение и минерализация органических остатков травянистой растительности.

На  развитие водной и земноводной растительности в прибрежной зоне оказывает влияние  уровенный режим, защищенность участка от волнения, глубина, форма и грунты дна, химический состав воды, характер и состав прежней растительности. На тех водохранилищах, на которых волны достигают большой высоты, заросли водной растительности на открытых участках побережья почти не развиваются. Мешают развитию такой растительности также крутые берега, глубокая ежегодная сработка и бедные грунты.

В первый год на мелководных участках водохранилищ преобладают разреженные  заросли растений, перенесших затопление, или растительность совсем отсутствует. На второй и отчасти третий годы массовое распространение получают рогоз, сусан, тростник и др. В дальнейшем широко развивается лиственное разнотравье при одновременном отмирании рогоза, а на последнем этапе характерно преобладание узколиственного воздушно-водного разнотравья и крупной осоки, а в глубоководной зоне - урути. (Вендров, 1970)

При повышении уровня грунтовых вод  ближе к поверхности травостой  становится беднее, многие ценные травы  исчезают.

Но  не всегда заболачивание отрицательно влияет на рост леса. Бывает, что в  почве присутствуют все признаки заболачивания и, тем не менее, лес  растет здесь лучше, чем до создания водохранилища. Значит, в пояс заболачивания  попал лес, ранее страдавший от недостатка влаги.

 

Особенностью влияния гидростроительства на природные комплексы и их компоненты является создание в пределах территории влияния новых экосистем, которые  имеют иной качественный и количественный уровни круговорота веществ в  природе. (Вендров, Дьяконов, 1976)

Создание водохранилищ коренным образом  изменяет местный ландшафт. Это может  отрицательно повлиять на привычный  образ жизни и рефлексы животных: сезонные пути их миграции, изменение  мест водопоя, условия их зимовки, поисков  пищи и т.п. В совокупности с изменениями  климата изменения ландшафта  могут привести к ухудшению условий  гнездования птиц, повлиять на пути перелетных птиц. Зимние затопления пониженных территорий (обычно в дельтах зарегулированных рек) неблагоприятно сказываются на местах обитания мелких животных.

Интенсивность влияния факторов гидростроительства на природные комплексы и их компоненты на разных этапах строительства и  эксплуатации неодинакова. Выделяется четыре основных периода (или стадии) влияния гидроузлов на окружающую среду:

· период строительства - от начала стройки до наполнения водохранилища до НПУ;

· заселение природных комплексов в первые десять лет существования водохранилища;

· созревание фаунистических и флористических компонентов природных комплексов во второе десятилетие существования водохранилища;

· стабилизация природных комплексов на территории влияния, наступающая обычно спустя 20 лет после наполнения водохранилища.

Следует учитывать также необходимость  зонирования всей территории, на которую  распространяется влияние гидроузла, на три основных участка, имеющих  свою специфику:

· район расположения основных сооружений и окружающей хозяйственной инфраструктуры;

· водохранилище (верхний бьеф);

· нижний бьеф.(Авакян, Воропаев, 1976)

Многообразие видов животных определяет разную их реакцию на те или иные проявления влияния гидросооружений  на окружающую среду.

При оценке воздействия гидротехнического  строительства на животный мир должны учитываться следующие основные тенденции:

. Снижение биологического разнообразия. Речные долины (пойма) являются  зоной повышенного биотопического и видового разнообразия. Создание водохранилища может вызвать исчезновение уникальных экосистем и отдельных видов в зоне влияния водохранилища.

Высока вероятность деградации и потери целого ряда популяций животных, находящихся на пределе распространения.

. Снижение биологической продуктивности  на склонах побережий водохранилища.  Появление водохранилища во многих  случаях приводит к разобщению  кормовых и защитных станций.  Этот фактор, наряду с затоплением  долинных мест обитаний, усилением  браконьерства и охоты на хищников, а также увеличением частоты  гибели животных от травм, может  явиться одной из основных  причин снижения численности  животных на склонах побережий  водохранилища.