Содержание

Введение.

I.                 
Проблемы, обусловленные гидротехническим строительством.

II.              
Основные положения концепции развития гидроэнергетики.

III.          
Способы предотвращения негативных воздействий ГЭС на                                  окружающую среду.

Заключение.
Введение.
В связи со значительным влиянием гидроэнергетических объектов на природные условия прилегающих районов выявилась насущная необходимость своевременной научно обоснованной оценки изменений природной среды под влиянием создания гидроузлов и разработки концепции развития гидроэнергетики с позиций не только экономической целесообразности, но и экологической приемлемости проектов.

Экологические проблемы, обусловленные гидроэнергетическим строительством, принадлежат, как правило, к масштабным и острым. Гидроэлектростанции, являясь базой формирования крупных энергопромышленных комплексов и развития производительных сил региона, создают тем самым в промышленных зонах двойную нагрузку на природные ландшафты.

Строительство гидроузлов, обеспечивая несомненные экономические выгоды в области энергетики, водоснабжения, ирригации, судоходства, лесосплава и т.д., приводит вместе с тем к нарушению водного режима рек, количественному и качественному изменению водных ресурсов, сказывается на других компонентах природы, на хозяйстве, условиях жизни населения. Характерны при этом потеря или ухудшение земельных ресурсов в результате их затопления, подтопления (в верхних бьефах) или, напротив, дренирования (в нижних бьефах), полная перестройка на этих площадях экосистем. Причем ценные пойменные угодья обычно сменяются малопродуктивными водными акваториями (в верхнем бьефе) или нередко деградируют (в нижнем бьефе). Специалисты связывают замедление ввода в эксплуатацию новых энергообъектов, в том числе ГЭС, не только с противодействием со стороны экологического движения, но и с рядом экономических причин – уменьшением капитальных вложений в эту отрасль экономики, неудовлетворительным внедрением достижений научно-технического прогресса, новой техники и технологий, чрезмерно растянутыми сроками строительства, ростом удельных затрат ресурсов на строительство ГЭС в отдаленных районах и т.д. Но главным образом, с точки зрения автора, освоение гидроэнергетического потенциала рек замедлилось из-за недостаточного экологического обоснования проектов.

В связи с изложенным особую актуальность приобретает разработка концепции развития гидроэнергетического строительства с учетом экологических аспектов. Новая концепция должна базироваться на систематизации последствий уже созданных гидроузлов, на выявлении причин возникновения природоохранных проблем верхних и нижних бьефов, на анализе оправдываемости выполненных ранее прогнозов влияния ГЭС на окружающую природную среду и применявшихся методов прогнозирования, на оценке эффективности эксплуатируемых и проектируемых ГЭС по природно-экологическим и экономическим показателям и на рассмотрении возможных путей преодоления или избежания неблагоприятных экологических ситуаций. Анализ перечисленных факторов должен помочь внести определенные коррективы в планы гидроэнергетического строительства, прежде всего в отношении количества, параметров гидроузлов и их размещения.
I.                 
Проблемы, обусловленные гидротехническим строительством.

В наше время достаточно известны такие проявления вредного влияния гидроэлектростанций на окружающую среду, как затопление больших территорий, переработка берегов и заиление водохранилищ, распространение синезеленых водорослей, исчезновение ценных пород рыб, появление болезнетворных микроорганизмов, размывы русел ниже гидроузлов, образование незамерзающих участков в зимнее время, сброс холодной воды в летнее время и т.д.

 По мере того, как человек овладевал использованием энергии воды, обнаруживались и определенные недостатки гидроэнергетики. Они оказались достаточно серьезными, но технически вполне преодолимыми. Один из главных недостатков – неравномерность естественного стока рек. Он может быть преодолен посредством создания водохранилищ, регулирующих сток. Во время половодий и паводков водохранилища наполняются, а в межень - срабатываются. Таким образом, водохранилища являются аккумуляторами энергии, и чем выше напор, тем больше плотность накопленной энергии на единицу площади водохранилища и его энергетическая эффективность. Однако тут же возникают проблемы: затопление территорий, переселение людей, лесосводка, санитарная подготовка ложа водохранилища, создание совершенно иной инфраструктуры региона и т. д. К тому же удобные створы для строительства ГЭС, как правило, располагаются вдалеке от предполагаемых потребителей электроэнергии. При этом возможны два выхода: строительство линии электропередач (ЛЭП) к отдаленному потребителю или сооружение энергопотребляющих производств вблизи ГЭС. Таким образом, ГЭС становится не просто производителем электроэнергии, а градообразующим центром. Но вскоре выяснилосъ: то, что является достоинством гидроэнергетики, есть одновременно и причина самых негативных воздействий на окружающую среду. Создание водохранилища невозможно без затопления земель, сработка его в маловодные периоды ведет к активизации оползневых процессов, мобильность гидроэнергетики вызывает резкие суточные колебания уровней в нижнем бьефе и негативные экологические последствия, выравнивание хода годового стока в интересах гидроэнергетики и других отраслей хозяйства имеет результатом нарушение, а иногда - и разрушение всего естественного природного комплекса. Поэтому дальнейшее развитие и совершенствование гидроэнергетики может быть связано только с поиском и выработкой новой концепции или, по крайней мере, с внесением существенных изменений в прежние принципы использования энергии воды.

Ранее при проектировании гидроузла требовалось добиться технико-экономического максимума мощности и выработки с тем, чтобы стоимость киловатта установленной мощности и выработанного киловатт-часа электроэнергии была минимальной. Такой подход определял отметку водохранилища, глубину его сработки и режим нижнего бьефа. Главная же причина неблагоприятного экологического результата - несовпадение по времени и амплитуде колебаний уровня воды в зарегулированной и естественной реке - практически игнорировалась, поскольку иное и не было заложено в исходной концепции. Усложнение расчетных методик, связанное с учетом интересов различных отраслей экономики – участников водохозяйственного комплекса ,внедрение методов многоцелевой оптимизации приводили лишь к делению без остатка все того же природного «пирога», поскольку исходная концепция по существу не менялась. Оставалось главное: максимальное использование стока реки W при максимально возможном напоре Н. Произведение WH пропорционально годовой выработке электроэнергии на ГЭС, а мощность определяется произведением QH, где Q - секундный объемный расход воды, пропускаемой через агрегаты ГЭС.

Из рассмотрения выпадал тот факт, что река является уникальным природным объектом, развивающимся по законам, нарушение которых необратимо меняет его характер и может привести не только к ожидаемому экономическому эффекту, но и к неожидаемым экологическим результатам с длительным отрицательным воздействием на обстановку в районе гидротехнического сооружения. Поэтому при рассмотрении проблем использования энергии рек представляется необходимым изменить угол зрения этого рассмотрения, вынести на первый план известные, но остающиеся в тени свойства гидроэнергетики.

При этом самым существенным в дальнейшем развитии гидроэнергетики должно стать осознание того факта, что гидроресурсы являются возобновляемыми, а точнее - непрерывно возобновляемыми. Именно это - непрерывная возобновляемость - определяет ценность гидроресурсов. Из двух компонентов мощности водотока - Q и Н - наибольшее значение в экологическом плане приобретает Q. Расход водотока, несмотря на ту или иную его изменчивость, постоянно действующий фактор (конечно, если исключить из рассмотрения пересыхающие, перемерзающие и временные водотоки, хотя и они несут в себе резервные функции, так как могут быть использованы в благоприятные периоды года). Напор, создаваемый строительством плотины, зависит от рельефа местности, допустимости затопления земель и других факторов и, таким образом, с точки зрения экологических проблем, более уязвим и при обычном подходе к гидроэнергетике является одной из причин ее ограниченности. Напор определяет плотность энергии на единицу площади. Поэтому увеличение напора воспринимается как показатель эффективности использования площади земной поверхности. Но если учесть, что водные ресурсы имеют огромные площади распространения, то, принимая расход за основной фактор, можно при относительно малой плотности энергии получить значительный эффект благодаря самому факту повсеместного использования водных ресурсов в энергетике.
II.                  
Основные положения концепции развития гидроэнергетики.

Приоритет при формировании сложных взаимосвязей между производством, природной средой и условиями жизни населения должен отдаваться условиям жизни населения и требованиям охраны природы. Такая система приоритетов (в противоположность сложившейся практике, когда предпочтение отдавалось производству) стала настоятельной необходимостью и должна быть заложена в концепцию развития гидроэнергетического строительства.

С переориентацией экономики на удовлетворение интересов человека особую значимость приобретают региональные исследования, так как почти в каждом регионе накопились неблагоприятные последствия функционирования различных отраслей централизованной экономики, игнорировавшей интересы местного населения. Поэтому помимо общих, принципиальных положений рационального природопользования концепция создания ГЭС должна включать региональные аспекты - планы социально-экономического развития районов, осуществление мер, стимулирующих заинтересованность местного населения в энергетическом строительстве, и т.д. Важно подчеркнуть, что создание гидроэлектростанций и последующее освоение территории нередко приводили к нарушению сложившегося уклада жизни местного населения, и это обстоятельство до сих пор недостаточно учитывалось при размещении энергоо6ъектов.

Ряд негативных последствий сооружения гидроэлектростанций, отразившихся не только на качестве природной среды, на многих отраслях хозяйства, но и на условиях жизни населения, способствовал в последние годы формированию отрицательного отношения ряда специалистов и общественного экологического движения к строительству любых гидротехнических объектов. При этом нередко высказывается мнение о возможности замены гидроэнергетики нетрадиционными источниками энергии, такими, как геотермальные воды, приливы, ветер, солнце и т.д., рассматриваемыми в качестве альтернативных и экологически безопасных.

В связи с этим концепция развития гидроэнергетики помимо объективной оценки негативных и позитивных последствий создания ГЭС должна освещать вопросы возможности вытеснения гидроэлектростанций нетрадиционными источниками энергии и перспективы освоения последних с учетом современных достижений науки, техники, экономики, а также экологических последствий их использования. Должен быть также рассмотрен один из серьезных аспектов формирования топливно-энергетическогo комплекса страны - энергo- и ресурсосбережение.

Энерговооруженность производства входит в число важнейших показателей уровня экономического и социального состояния общества. Задачи переустройства экономики и социальной сферы не могут быть решены без мощной энергетической базы.

Роль гидроэлектростанций в решении (или ослаблении остроты) энергетических проблем общепризнанна и подтверждается мировой практикой гидроэнергетического строительства. Вместе с тем в последние годы у нас в стране возникло мощное общественное движение, негативно оценивающее имеющийся опыт гидроэнергетического строительства и выступающее против строительства новых, в первую очередь, крупных ГЭС. Это обусловлено в основном экологическими мотивами, но подвергаются сомнению и экономический, и социально-экономический эффекты создания ГЭС.

В этой связи целесообразно прислушаться к доводам гидроэнергетиков, экономистов, водохозяйственников, исследователей в области влияния водохранилищ, отмечающих ряд преимуществ производства электроэнергии на ГЭС по сравнению с другими источниками. Гидроузлы, позволяющие, как правило, комплексно использовать водные ресурсы, отличаются высокой эффективностью. Ввод в действие мощных источников дешевой энергии явился базой для освоения разнообразных природных ресурсов, особенно в Сибири и на Дальнем Востоке. Создаваемые в районах нового освоения территориально-производственные комплексы, в состав которых входят крупные предприятия различных отраслей народного хозяйства - черной и цветной металлургии, машиностроения, химической, нефтеперерабатывающей, угольной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности и т.д., - играют важную роль в развитии производительных сил не только этих регионов, но и всей страны.

Использование гидроэнергетического потенциала обеспечивает экономию органического топлива (в 1988 Г., например, экономия условного топлива за счет работы ГЭС составила 84 млн. т).

Одна из основных экономических особенностей эксплуатации ГЭС - высокая производительность труда благодаря отсутствию затрат на добычу и транспорт топлива, высокому уровню автоматизации производства, высокому коэффициенту полезного действия основного оборудования. Затраты труда на единицу мощности ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на тепловых электростанциях (с учетом затрат труда на добычу и транспорт топлива). Численность персонала на ГЭС в 10-12 раз меньше, чем на ТЭС, т.е. при использовании ГЭС экономятся трудовые ресурсы.  Правда, ГЭС более капиталоемки в период строительства, что обусловливает повышенные затраты трудовых ресурсов в этот период.

Согласно опубликованным данным, себестоимость энергии на ГЭС в 6-8 раз ниже, чем на атомных и тепловых электростанциях, и составляет 0,152 коп./(кВтч). Это особенно важно для Сибири, Дальнего Востока и районов Крайнего Севера, где народнохозяйственный комплекс характеризуется высокой энергоемкостью.

Однако ГЭС, как многие другие важнейшие народнохозяйственные объекты, строят очень долго, и в этом наша страна отстает от мировой практики. Несмотря на то, что гидроэлектростанции начинают выдавать электроэнергию и окупают себя еще до завершения их возведения, длительные сроки строительства снижают экологическую эффективность ГЭС.

Остановимся на некоторых положительных экологических аспектах создания гидроузлов.

§ Регулирование стока водохранилищами является основным техническим приемом, позволяющим более рационально (с позиции прежде всего водного хозяйства и гидроэнергетики) использовать естественный сток рек, увеличить располагаемые водные ресурсы (что очень существенно для маловодных сезонов и групп лет пониженной водности), приспособить имеющиеся водные ресурсы к планируемому забору воды из рек на хозяйственные нужды. Регулирование стока с помощью водохранилищ (особенно полное многолетнее регулирование) при равномерных попусках для разбавления очищенных стоков способствует улучшению качества воды в нижних бьефах в межень.

§ Гидроэнергоресурсы - постоянно возобновляемые источники энергии, причем сравнительно чистой энергии, производство которой не загрязняет воздушный и водный бассейны вредными выбросами, как это наблюдается в теплоэнергетике.

§ Во многих случаях гидроэлектростанции создаются для улучшения снабжения электроэнергией уже сложившихся отраслей промышленности (Колымская - для обеспечения горнодобывающей промышленности, Хантайская и Курейская – для улучшения электроснабжения Норильского горно-металлургического комбината и т .д.). Замена выработки электроэнергии 'ГЭС, работающих на органическом топливе, энергией ГЭС заметно улучшает состояние воздушной среды прилегающих районов.

§ Появляется возможность решения экологических проблем с помощью санитарных попусков, улучшающих качество воды в реках в меженный период. Конечно, это не радикальный метод оздоровления экологической обстановки. Обязательным условием является осуществление серии водоохранных мероприятий, к которым относится прежде всего сокращение объема использования водных ресурсов и объема сброса сточных вод путем перехода на безотходные и малоотходные технологии, введения замкнутых оборотных систем водоснабжения, очистки сточных вод предприятий и коммунальных хозяйств, расположенных на берегах рек и водохранилищ.

§ Очень важным социальным аспектом сооружения водохранилищ является их рекреационный потенциал благодаря сформировавшимся живописным ландшафтам и возможностям организации отдыха на воде и побережьях искусственных водоемов.

Опыт проектирования и эксплуатации гидроэлектростанций и данные, полученные в ходе изучения последствий их создания у нас в стране и за рубежом, свидетельствуют о том, что наибольшее отрицательное влияние на природу и хозяйство оказывают сверхкрупные и крупные равнинные водохранилища, особенно расположенные в приустьевых районах рек.

Один из главных неблагоприятных факторов создания таких водохранилищ - значительные площади затоплении. При этом, как правило, недостаточно изучены бывают природные ресурсы зон затопления, а оценка стоимости потерь природных ресурсов от затопления производится с позиций сегодняшнего дня. При сооружении ГЭС-гигантов во главу угла, игнорируя экологию, до последнего времени ставились экономические и народнохозяйственные задачи. А так как наибольшая энергooтдача и наименьшая стоимость производства единицы электроэнергии присущи мощным гидроэлектростанциям, то сооружались преимущественно крупные ГЭС и водохранилища. Из 25 самых мощных ГЭС в мире шесть были построены в СССР, из них Братская занимает тринадцатое место, а Саяно-Шушенская – четвертое.

В нашей стране интенсивное освоение гидроэнергетического потенциала рек началось с равнинных водотоков, что было обусловлено несколькими причинами. Прежде всего именно на равнинных реках европейской части страны были сосредоточены основные индустриальные центры, которые необходимо было не только снабжать электроэнергией, но и обеспечить устойчивым водоснабжением.

На географию размещения ГЭС в тот период оказали влияние также экономические и технические трудности массовой передачи электроэнергии на большие расстояния. Поэтому, например, в Сибири и на Дальнем Востоке интенсивное энергетическое строительство началось позже, когда появились экономические предпосылки для развития в этих регионах крупных индустриальных центров.

По мере накопления опыта строительства более интенсивно осваивались горные реки Кавказа, Кольского п-ова, развивалось строительство ГЭС средней мощности в Средней Азии. Но ведущим направлением развития энергетики было освоение потенциала крупных равнинных рек европейской части страны, сопровождавшееся очень большими затоплениями и подтоплениями земель, в том числе сельскохозяйственных.

Благодаря продвижению гидроэнергетического строительства в горные и предгорные районы, разбивке крупных гидроузлов на ступени, а также ряду инженерных мероприятий (обвалованию мелководий и сокращению затоплений с помощью других средств инженерной защиты) удельные площади затопления (по отношению к полезному объему водохранилища, а также на единицу выработки электроэнергии) значительно сократились.

Следует иметь в виду, что утрата ландшафтов, потеря ресурсов суши и земельного фонда связаны не только с затоплением и подтоплением земель, но и с разрушением берегов водохранилищ в период их эксплуатации, вызванным как ветровым волнением, так и сработкой уровней. Кроме затоплений и подтоплений земель водохранилищами крупных гидроузлов последние сильно воздействуют на целый комплекс природных компонентов, особенно в низовьях рек (климат, сток, тепловой сток, наносы и дельтообразование, ледотермические условия ниже плотин, в дельтах рек и прибрежных участках северных морей и т.д.), могут нарушить устойчивые естественные связи бассейнов рек с морями, изменить соленость последних, осложнить целый ряд хозяйственных проблем, в частности, изменить условия судоходства, естественное воспроизводство рыбных запасов, в северных районах продлить период таяния льда, вызвать появление незамерзающей полыньи зимние туманы т .д.

В настоящее время принят новый подход к размещению гидроузлов- отказ от создания не только сверхкрупных приустьевых равнинных водохранилищ типа Нижне-Обскогo, Нижне-Волжскогo, Нижне-Ленского, Игарскоro и других, но и вообще крупных равнинных водохранилищ и перенесение гидроэнергетического строительства в горные и предгорные районы. Формирование береговой линии в этих районах осложняется и экзогенными процессами, которые активизируются после создания водохранилищ, - обвалами, осыпями, сколами, карстовыми проявлениями (просадками, воронками, рвами); увеличивается селеопасность.

С этой точки зрения меньшие последствия имеют место при строительстве малых ГЭС. Малые ГЭС эффективны там, где социально-экономические условия и перспективы развития производительных сил региона не требуют создания мощных энергоисточников, а также в отдаленных районах с рассредоточенными потребителями энергии - в качестве независимого источника энергоснабжения, экономящего дорогое и наиболее опасное в экологическом отношении привозное органическое топливо. Однако у малой энергетики есть и недостатки, главные из них - отсутствие гарантированной выработки энергии в связи с прекращением работы многих МГЭС в зимнее время, необходимость создания ввиду этого дублирующих источников энергии. МГЭС не могут играть роль регулятора нагрузок в энергетических системах, не могут защитить от катастрофических паводков, т.е. они не могут иметь многоцелевое назначение. Не учтен пока и гидроэнергетический потенциал рек, возможный к использованию на МГЭС, не изучены в достаточной степени режим рек и последствия создания на них МГЭС, не разработана методика прогноза влияния МГЭС на природную среду .

В связи с этим отказаться совсем от большой гидроэнергетики, очевидно, пока невозможно, так как малые ГЭС не в состоянии удовлетворить потребности крупных промышленных регионов в электроэнергии и не могут иметь комплексного назначения. Поэтому наиболее перспективно, на наш взгляд, дополнение средних с малыми, что намного повышает надежность энергоснабжения и позволяет более эффективно использовать гидроэнергетический потенциал рек.

В районах нового освоения использование гидроэнергопотенциала предпочтительней начинать со строительства небольших и средних ГЭС, с поочередным возведением гидроузлов и постепенным наращиванием регулирующей емкости, потребность в которой определяется энерго- и водопотре6лением на данном этапе хозяйственного освоения региона. В этой связи целесообразно увязывать планы развития гидроэнергетики с концепцией развития производительных сил регионов и согласующимися с ней Схемами комплексного использования и охраны водных ресурсов всех крупных и средних бассейнов рек страны, так как гидроэлектростанции являются основой формирующихся промышленных центров и ТПК. Эти Схемы должны предусматривать наиболее рациональные в конкретных условиях виды регулирования стока и режимы использования водных ресурсов, удовлетворяющие запросы различных водопотребителей и водопользователей. Одновременно, в связи с вхождением большинства ГЭC в объединенные энергетические системы, необходимо соблюдение принципов оптимального каскадного регулирования стока и межбассейнового водохозяйственного регулирования. Эти разработки должны быть направлены не только на наиболее экономичные, но и на наиболее экологичные способы эксплуатации ГЭC и использования водных ресурсов водохранилищ.

Одним из главных направлений в области формирования энергобаланса страны предусматривается осуществление энергосберегающей политики, позволяющей снизить темпы роста энергопотребления.

Сбережение энергетических ресурсов, кроме внедрения новых технологий, использования тепловых отходов, уменьшения потерь энергии и тепла в коммунальном хозяйстве и т .д., предусматривает более активное использование нетрадиционных источников энергии - солнечного излучения, энергии приливов, ветра, тепла термальных источников и т .д., имеющих во многих районах большой энергoпотенциал. К активизации использования во всем мире этих источников энергии толкает не только истощение запасов и подорожание традиционных энергоресурсов, но и рост промышленных выбросов, в том числе от сжигания углеводородного топлива.

Задача заключается в том, чтобы сделать нетрадиционные электростанции конкурентоспособными по мощности, выработке, качеству электроэнергии и по ее стоимости с традиционными источниками энергии, выяснить экологические последствия строительства этих энерroо6ъектов, создать экономические стимулы для их внедрения. Пока многие стороны влияния нетрадиционных электростанций на природную среду неясны, а в ряде случаев вызывают настороженное отношение специалистов. Не оценен в полной мере их экономически обоснованный потенциал.

Однако уже сейчас нетрадиционные электростанции могут стать серьезным подспорьем в электроснабжении многих районов.

Таким образом, отмечая ряд положительных сторон в наметившейся тенденции развития средней и малой гидроэнергетики в горных и предгорных районах и признавая необходимость расширения использования нетрадиционных источников энергии, необходимо подчеркнуть невозможность выдачи универсальных рекомендаций о предпочтительном источнике энергии, так как для каждого региона должны быть выбраны свои оптимальные решения.

III.               
Способы предотвращения негативных воздействий ГЭС на окружающую среду.
Каждая ГЭС - сооружение, тесно связанное с особенностями реки, на которой оно возведено. Любое решение, связанное с необходимостью строительства ГЭС, является индивидуальным. Если учесть, что ГЭС можно подразделить на равнинные, предгорные и горные, а принимаемые меры направлены на минимизацию, локализацию и устранение  отрицательных экологических последствий, то нетрудно представить, что мы будем иметь матрицу возможных решений. Объем решений возрастает, если учесть, что гидроузлы, которые уже возведены,- это группа гидроэлектростанций с возможностью минимизации или локализации ущерба, а к гидроэлектростанциям, находящимся в стадии начала строительства или еще проектируемым, могут быть, в зависимости от конкретных условий, приняты меры и по минимизации, и по локализации, и по устранению воздействий на окружающую среду. Все упомянутые направления: минимизация, локализация и устранение отрицательных экологических последствий - имеют одну тенденцию: приблизить или полностью обеспечить работу гидроэлектростанции по водотоку в базисе суточного графика нагрузки энергосистемы.

Минимизация экологического ущерба для существующих гидроэлектростанций состоит в выполнении двух мероприятий:

§ фиксации отметки водохранилища или ограничении сработок величиной 1-2 м с контролем за скоростью разрешенных сработок и сроками их осуществления;

§ перевода работы ГЭС в базис графика нагрузки с выработкой электроэнергии в зависимости от расхода водотока.

Требование снижения отметки водохранилища в большинстве действующих гидроузлов вряд ли оправданно. Нельзя целесообразность снижения отметки обосновывать освобождением от воды бывших сельскохозяйственных угодий, так как после десятилетий эксплуатации ложе водохранилища представляет собой не угодья, а земли, нуждающиеся в дорогостоящей и длительной рекультивации.

Можно произвести «отсечку» мелководий, которые, давая незначительную прибавку энергетике, увеличивают потери воды на испарение и способствуют подтоплению территорий. Снижение отметки водохранилища можно связать с поиском новой береговой линии, при которой исключаются или хотя бы уменьшаются проблемы переработки берегов и развития оползневых процессов.

Переход водохранилища на работу при практически постоянной отметке стабилизирует экологическую обстановку в зоне верхнего бьефа. Она, безусловно, будет отличаться от той, что была до создания гидроузла, но это будет новое равновесное состояние природного объекта.

Глубокие сработки, может быть, удастся сохранить для гидроузлов предгорной и горной зон при условии отсутствия там серьезных гидрогеологических проблем.

Перевод работы ГЭС в базис графика нагрузки исключит резкие суточные колебания уровня воды в нижнем бьефе реки, что также создает стабильную благоприятную экологическую обстановку, хотя и иного качества, чем при естественном состоянии реки.

Таким образом, указанные мероприятия улучшат экологическую обстановку в верхнем и нижнем бьефах существующего гидроузла. Они могут сочетаться с реконструкцией последнего, заключающейся в устройстве дополнительных водосбросов, рыбоходов, водоприемников ГЭС с переменной отметкой водозабора, сооружений для пропуска в нижний бьеф твердого стока.

 С точки зрения энергетики перевод ГЭС в базисную часть графика нагрузки энергосистемы означает, что при почти прежней выработке электроэнергии мощность ГЭС может понизиться в 2-3 и более раз. В зависимости от конкретных обстоятельств, избыточная мощность ГЭС может быть полностью или частично демонтирована или переведена в резерв. Чем больше доля пиковой мощности в установленной мощности ГЭС, тем чувствительней для экономики перевод ГЭС в базис. Фиксация отметки водохранилища или существенное сокращение глубины его сработки приводит к исчезновению или существенному уменьшению так называемой полезной емкости водохранилища. Эта емкость - самый важный элемент регулирования стока, то есть перераспределения естественного стока во времени. Регулирующая емкость водохранилища в этом случае исчезает, значение его ограничивается лишь созданием напора. Выработка ГЭС и мощность теперь зависят только от величины транзитного расхода. Такова цена, которую приходится платить за улучшение экологической обстановки в зоне энергетического гидроузла.

При этом без ответа остается вопрос: а какая электростанция вырабатывает теперь пиковую энергию? Тепловым и атомным станциям это несвойственно, газотурбинные установки еще мало распространены, дизельные - дороги. Поэтому такое простое мероприятие, как перевод существующих ГЭС на работу при фиксированной отметке водохранилища в базисе графика нагрузки, можно осуществлять лишь крайне осмотрительно, по индивидуальной программе для каждого гидроэнергетического объекта.

Локализация экологического ущерба состоит в осуществлении двух вариантов использования реки.

Первый вариант заключается в строительстве двух последовательно расположенных гидроузлов. Верхний по течению реки гидроузел ведет традиционное энергетическое регулирование, нижний осуществляет перерегулирование и называется контррегулятор. Такие пары гидроузлов уже существуют во многих странах мира. В России, например, построены такие пары: Чиркейская ГЭС и Миатлинская ГЭС - контррегулятор; Саяно-Шушенская ГЭС и Майнская ГЭС - контррегулятор. Верхний гидроузел может работать в пиковой части графика нагрузки (и в базисной - также), а нижний - работает в базисе нагрузки по водотоку. Экологические изменения локализуются по длине реки на участке от водохранилища верхнего гидроузла до створа нижнего гидроузла включительно. Для смягчения экологических изменений на верхнем гидроузле возможны мероприятия по минимизации.

Второй вариант-строительство ГЭС, работающей с фиксированной отметкой водохранилища по водотоку, и ГАЭС, на которую возлагаются функции покрытия пика графика нагрузки. При этом экологическое воздействие гидросооружений на окружающую среду локализуется в основном в зоне  ГАЭС с ежесуточными колебаниями уровней в верхнем и нижнем бассейнах. Чем больше емкость бассейнов, тем меньше амплитуда суточных колебаний уровней воды.

Устранение отрицательных воздействий на окружающую среду возможно при проектировании и строительстве новых гидроэлектростанций путем учета и введения в проект новых режимных принципов. При этом максимальная отметка водохранилища может быть в пределах отметок, наблюдаемых при паводках редкой повторяемости, минимальная отметка - в пределах отметок межени среднего по водности года, время сработки водохранилища не должно намного превышать время прохождения естественного паводка редкой повторяемости. Агрегаты гидроэлектростанции будут рассчитаны на работу по водотоку, а избыточные паводковые расходы будут пропускаться через водосбросные сооружения, обеспечивая суммарный расход воды в нижнем бьефе, близкий к естественному в любое время года.

В год, когда паводок максимальный, при работе по гидрографу среднего года в водохранилище задерживается некоторый полезный напор. Если же наблюдаются гидрографы с водностью среднего года и ниже, то гидроузел в такие годы будет работать в режиме естественного стока без накопления в водохранилище дополнительных объемов. С точки зрения энергетики - возможно, и не лучшее решение, поскольку оно приводит к недоиспользованию речного стока, но это - плата за экологическое благополучие.

Следует отметить, что водохранилище, располагаемое в пределах естественных максимальных уровней реки, не потребует крупных материальных затрат, связанных с вырубкой лесов, переносом населенных пунктов, санитарной обработкой затапливаемых территорий и т. п.

При работе ГЭС по водотоку с поддержанием постоянной отметки водохранилища регулирование стока реки может осуществляться по двум относительно простым схемам. По первой схеме при повышении отметки водохранилища, что означает увеличение расхода, возрастает открытие направляющего аппарата гидротурбины, а если предел открытия уже достигнут, подается сигнал на включение водосбросов; при снижении отметки водохранилища все действия производятся в обратном порядке. По второй схеме исходным параметром является установленная мощность ГЭС. Если потребление падает, подается сигнал на прикрытие гидротурбин и открытие затворов водосброса, причем на малых ГЭС возможен вариант с так называемой балластной мощностью, которая потребляет избыточную в данный момент мощность гидротурбины.

Разделение расхода реки на два - через ГЭС и через водосброс, а также вырабатываемой энергии на реально потребляемую и балластную - нежелательная ситуация с энергетической точки зрения. Но это - цена отказа от регулирующих возможностей водохранилища и от работы ГЭС в пиковой части суточного графика нагрузки.

Компенсировать ущерб энергетике от мероприятий, направленных на уменьшение вредного воздействия на окружающую среду, можно путем аккумулирования энергии. В зависимости от доли выработки ГЭС в энергосистеме виды аккумулирования могут быть различными. Во-первых, это строительство в зонах с напряженным графиком пиковых нагрузок ГАЭС или пневмогидроаккумулирующих станций (ПГАЭС). Во-вторых, «спаривание» ГЭС со станциями по производству сжатых и сжиженных газов (кислорода, водорода и т. д.), которые могут работать в часы падения нагрузок прочих потребителей. В-третьих, использование в ночные часы избыточной мощности ГЭС на станциях по зарядке аккумуляторов. В-четвертых, использование избыточной мощности ГЭС в системах горячего водоснабжения, которые имеют определенную инерционность, и т. п.

Таким образом, современное состояние техники позволяет решить задачи минимизации, локализации и устранения негативных, с точки зрения экологии, воздействий гидроэнергетики. Весь вопрос в том, готово ли общество оплатить эти мероприятия.
Заключение.

В настоящее время во многих энергосистемах ощущается дефицит электроэнергии в связи с продолжающимся ростом энергопотребления и сокращением ввода новых энергообъектов. В связи со снижением темпов энергетического строительства происходит уменьшение резервов мощности в энергосистемах по стране в целом до 4-6 % вместо нормативных 13 %. Одна из причин этого - сокращение капиталовложений в эту отрасль народного хозяйства. В то же время известно, что отставание энергетики еще долго будет тормозить развитие всего народнохозяйственного комплекса.

Понимая это, нельзя отрицательно относится к сооружению любых энергообъектов, в том числе гидроэлектростанций. Возведение любого инженерного сооружения является вмешательством в природу и не лишено негативных последствий. Задача экологов и географов подсказать, как свести эти последствия к минимуму, не доводя неблагоприятную экологическую обстановку до крайнего обострения. Поэтому так актуальны организация специальной службы мониторинга за многообразными проявлениями воздействия гидроузлов и прогноз последствий их влияния на природную среду и жизнедеятельность человека.
Список использованных источников:



1.    Малик Л.К. Экологические аспекты концепции развития гидроэнергетического строительства // Энергетическое строительство. 1992. №1. С.32-40.

2.    Румянцев В.К. Преодолимы ли экологические «минусы» гидроэнергетики? // Энергия. 1998. №11. С.26-31.