Экологические аспекты гидроэлектростанций

Полностью остановить строительство  гидроэлектростанции на реке вряд ли удастся. Однако можно надеяться, что при подготовке ее проекта, власти будут вынуждены уделить гораздо большее внимание решению экологических и социальных вопросов.

Рассмотрим некоторые  наиболее острые экологические проблемы, связанные с гидроэлектростанциями  в Украине, которые затрагивают или могут затронуть население

Водохранилища. В последнее  время в средствах массовой информации появилось достаточно много публикаций, касающихся состояния гидротехнических сооружений на Днепре и возможных  последствий их прорыва.

Так, руководитель независимой международной группы ученых по прогнозированию последствий катастроф Василий Кредо назвал Киевское водохранилище наиболее опасным объектом не только в Украине, но и на всем земном шаре.

«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.

 

Возникающие проблемы

Строительство плотин и водохранилищ гидроэлектростанций  создают такие серьезные проблемы:

1. Плотины препятствуют  миграции рыб, движения транспорта, задерживают естественный сток  и сток биогенов (азота и фосфора), меняют берега, снижают паводки.

2. Создание водохранилищ  вызывает значительное перемещение  населения, вырубку лесов, проведение  компенсационных работ, безвозвратное  изъятие стока для наполнения  водоема. 

3. Происходит  изменение климата в прибрежной полосе (в засушливом климате наблюдается повышение влажности, пик дождливого периода сдвигается с осени на лето и т.д.).

4. Ухудшается  качество воды вследствие уменьшения  проточности, дефициту кислорода,  увеличение азота и фосфора,  появления сине-зеленых водорослей, повторного загрязнения.

В связи с  этой проблемой при сооружении водохранилищ следует учитывать формирование и развитие высшей водной растительности. Как правило, при создании водохранилищ и повышении уровня воды наблюдается  затопление значительных площадей, увеличение (особенно в первые годы создания) водоемов, выноса питательных веществ из почвы.

Эти обстоятельства вызывают образование застойных  зон на некоторых площадях под  поверхностью воды, способствующих чрезмерному  развитию водорослей, особенно сине-зеленых - так называемом «цветению воды». Меняется вкус и цвет воды, поскольку в воду из водорослей попадает большое количество выделений и ухудшается кислородный режим, забиваются фильтры водозаборных сооружений.

Наблюдаются значительные биологические последствия - распространение инфекционных заболеваний, возбудителей болезней, особенно в странах с жарким климатом (малярии, шистоматозу и др.).

 

Флора и фауна (ихтиофауна) испытывают значительное влияние, что приводит порой к  полной перестройке.

Регулирование стока сопровождается снижением  уровня грунтовых вод и опустошением пойменных земель; у деривационных  сооружений наблюдается подтопление  и заболачивание территорий, прилегающих  к деривации.

Возникает нарушение  устойчивости склонов: появление сдвигов, абразия берегов, иногда эти явления приобретают характер катастроф, как, например, катастрофа в Италии 1963 г., когда в водоем рухнул скальный массив объемом 240 000 000 т, в результате чего погибло 3 000 человек, причиненный огромный материальный ущерб.

Наблюдается сейсмичность. Это явление впервые наблюдалось  в 60-х годах после землетрясений  в Индии (1967 г.) и Греции (1968г.). В 1976 г. зарегистрировано 20 случаев четко  установленной связи между повышением сейсмической активности и начальным наполнением водохранилищ.

Любое гидротехническое строительство связано, как правило, с вырубкой лесов, уничтожением растительного  покрова, сбросом неочищеных сточных  вод, остатков горючих и смазочных  материалов; при применении гидромеханизации увеличивается помутнение водоемов, создается шум и другие препятствия.

Большие трудности  при гидротехническом строительстве  вызывает вопросы сохранения рыбных запасов.

Гидротехническое  строительство на реках без создания специальных сооружений привело к резкому сокращению, а в некоторых местах до полной потери многих популяций проходных и полупроходные рыб (например, лососевых, сельдевых и др.) которую нашей стране, так и за рубежом, поскольку спуск мальков через турбины без рыбопропускных сооружений невозможен и ведет к значительному травматизму и гибели рыбы.

Необходимо  сказать еще об одном негативном последствии создания водохранилищ. За последние 40 лет люди искусственно заполнили водоемы ориентировочно на 10 трлн. т воды. Например, плотина  Братской ГЭС образует крупнейший в мире водоем, вмещающий 169 000 000 000 м3 воды. Это более трех годовых стоков Днепра. Нурекской гидроузел на р. Вахш имеет плотину высотой с стоэтажный небоскреб. Мощная плотина Красноярской ГЭС преградила р. Енисей и создала водохранилище объемом 100 000 000 000 м3 воды.

В результате перемещения  воды из океанов на континенты масса  Земли вокруг экватора уменьшилась, а в Северном полушарии, где больше водоемов, увеличилось. Такое смещение массы, как полагают ученые, ускорило вращение Земли, поскольку вода оказалась более близко к оси вращения. Более быстрое вращение сокращает день. В результате этого эффекта день, за последние 40 лет, сократился примерно на 8,6 с.

Поскольку искусственные  водоемы расположены на земном шаре несимметрично, запасы воды в них «сдвинули» земную ось от Северного полюса в сторону западной части Канады. Таким образом, создание искусственных водоемов влечет достаточно большие по масштабам (глобальные) последствия, и еще не все из них мы имеем возможность оценить.

Как видим, гидроэнергетика  на современном этапе не отвечает тем экологическим требованиям, предъявляемым к ней, поэтому  ее дальнейшее развитие и совершенствование  должно быть связано с разработкой  новой концепции или (на крайний  случай), пересмотру существующих принципов использования энергии воды.

Особым направлением гидроенергостроительства становится создание мини-ГЭС мощностью до З0 кВт на небольших водостоках. Сооружение таких мини-ГЭС позволит экономить  топливо и получать электроэнергию без нанесения существенного ущерба окружающей среде, как при строительстве крупных ГЭС. Ранее небольшие, так называемые районные, колхозные гидроэлектростанции местного значения на небольших реках были основным источником энергообеспечения сел.

Горные и  предгорные районы настолько богаты гидроресурсами, что при их разумном использовании могли бы полностью обеспечить электроэнергией не только себя, но и другие регионы.

 

 

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.