Природоохранные проблемы гидроэнергетики и их учет при проектировании ГЭС

Проектирование гидроэлектростанций 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 согласованы. При отсутствии таких схем по какому-либо водотоку недопустимы проектирование и строительство частных объектов, использование водных ресурсов и освоение водосбора его бассейна.

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 в загрязнение водотока и обоснования их, основных экологически приемлемых параметров.

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 установления 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.

Перечень совершенных ошибок при строительстве ГЭС немал. Вот лишь несколько примеров, представляющих бедствия и экологические угрозы:

• — Новосибирская ГЭС отсекла большую часть нерестилищ, резко снизив промысловые уловы сибирского осетра; в 1999 г. он занесен в Красную книгу России;
• — при строительстве Братской ГЭС в ложе водохранилища оставили строевую сосну, которая стала разлагаться, превратив водохранилище в мертвый водоем;
• — сооружение на Енисее Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС привело к необратимым процессам: изменению микроклимата региона, нарушению водного и теплового баланса реки, создание заторов льда во время ледохода по всей ширине реки;
• — Иркутская ГЭС построена в сейсмически активной зоне, катастрофическое разрушение плотины которой приведет к уничтожению ряда городов вдоль Ангары;
• — многие города Сибири — Новосибирск, Красноярск, Иркутск и другие города находятся ниже водохранилищ с высокими плотинами; природная катастрофа или диверсионный взрыв могут привести к уничтожающему наводнению;
• — постройка на реке Волга каскада гидроэлектростанций, превратили ее во многом в цепочку загнивающих озер.

Комплексная система охраны природы, предусматривающая ряд взаимоувязанных законов, порядок действия властных органов и субъектов хозяйства, а также систему ответственности и контроля, стала складываться в России только в 80-х г. г. XX столетия, ее формирование не закончено и к настоящему времени. Тем не менее, в стране уже разработана солидная законодательная база по регулированию земельных и водных отношений, по охране окружающей среды, по защите от вредных воздействий атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, объектов растительного и животного мира. Разработан механизм принятия решений по созданию различных объектов хозяйственной деятельности с учетом их воздействия на окружающую среду. Государственная экологическая экспертиза, действующая на основе закона РФ «Об экологической экспертизе», рассматривает проектные материалы, и только после ее положительного заключения может быть начато строительство любого объекта, включая гидроэнергетический объект.

Ниже приведено краткое описание воздействий гидроэнергетических объектов на различные элементы окружающей среды и возможных природоохранных мероприятий.

Геологическая среда.

Воздействие водохранилища на геологическую среду проявляется, главным образом, в виде волновой берегопереработки и в развитии подтопления на прилегающей территории. Эти процессы зависят от морфометрических особенностей долины водотока и свойств геологических пород, слагающих берега водохранилищ. После образования водохранилища возможна активизация отдельных геологических процессов, которые фиксировались на территории и до создания водохранилища. К таким процессам относятся оползни, обвалы, просадки.

При создании водохранилищ в районах вечной мерзлоты за счет отепляющего воздействия их воды происходит размораживание бортов и сползание в водоем крупных массивов береговой линии, если она сложена мягкими грунтами.

При создании гидроузлов с напором более 100 м в горной местности в сейсмически опасных районах возникают явления так называемой «наведенной сейсмичности». Заключаются они в том, что по контуру водохранилища увеличивается частота землетрясений, при этом расчетная величина сейсмичности, как правило, не меняется.

В проектах ГЭС с водохранилищами современного поколения составляется прогноз их воздействия на геологическую среду. В рамках этого прогноза в зависимости от конкретных условий изучаются те или иные явления и их последствия, исследуется также возможное воздействие водохранилища на месторождения полезных ископаемых, расположенных в зоне его влияния. На основании таких прогнозов в проекте на базе технико-экономических расчетов принимаются решения о защите того или иного элемента геологической среды. Так, в проекте Нижнекамской ГЭС предусмотрены затраты на инженерную защиту месторождений нефти в Татарстане, в ТЭО Среднеенисейской ГЭС — инженерная защита Горевского полиметаллического месторождения.

Земельные ресурсы и наземные экосистемы.

При создании водохранилищ и ГЭС происходит изъятие земель в связи с затоплением, волновой переработкой берегов, размещением объектов, выносимых из зон воздействия водохранилищ, а также для размещения основных сооружений, поселков строителей, производственных баз, карьеров, инженерных коммуникаций для строительства и эксплуатации гидроузлов.

Водохранилищами энергетического и комплексного назначения в Российской Федерации к настоящему времени затоплено порядка 5 млн. га земли, или около 0.3% общего земельного фонда государства. Этот показатель в Канаде составляет 0.6%, а в США — 0.8%.

Устойчивой тенденцией отечественной гидроэнергетики является снижение площади затоплений, приходящейся на 1 млн. кВт•ч вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Если в прошедшие годы этот показатель в среднем составлял примерно 11−15 га на миллион киловатт-часов, то по объектам, строящимся в настоящее время или намечаемым на ближайшую перспективу, он не превышает по общим затоплениям 6 га, в том числе: по затоплениям сельхозугодий 1 га, лесопокрытых площадей 5 га. Сравнивая эти удельные показатели с аналогичными по зарубежным объектам (общие затопления в США — 6.5 га/млн. кВт•ч и в Канаде — 6.9 га/млн. кВт•ч), можно сделать вывод, что по изъятию земельных ресурсов современные отечественные комплексные гидроэнергетические объекты сопоставимы с зарубежными.

Уменьшение воздействия на земельные ресурсы достигается за счет разбивки участка водотока на ступени энергетического использования. Создание ряда среднеили низконапорных гидроузлов вместо одного с высокой подпорной отметкой позволяет сократить площади затопления в несколько раз.

Другим направлением уменьшения воздействия водохранилищ ГЭС на земельные ресурсы является инженерная защита земель. Так, на Нижнекамском водохранилище уже осуществлена инженерная защита земель общей площадью 19.9 тыс. га, из которых под сельхозугодья предназначается использовать 16.6 тыс. га. На Чебоксарском водохранилище осуществлена инженерная защита 10 массивов земель (низин) площадью более 30 тыс. га земель, в том числе более 15 тыс. га сельхозугодий. На этих низинах созданы системы водоотвода и водопонижения, обеспечивающие оптимальный водно-воздушный режим почв для получения высоких урожаев. Защищено 7 городов и 16 сел и деревень.

Защитными дамбами и берегоукреплениями на Чебоксарском водохранилище предотвращена переработка берегов на расстоянии более 200 км. Защищены памятники архитектуры и истории: в Нижегородской области — Макарьево-Желтоводский монастырь, основанный в 1435 г.; в Чувашской Республике (г. Чебоксары) — Троицкий монастырь, храм Вознесения и Успенская церковь XVIII века; в Республике Марий Эл — Юринский (Шереметьевский) замок, церковь в Коротнях и др.

Для компенсации потерь и убытков, связанных с изъятием земель или утратой их свойств (зона подтопления), в сметах водохранилищ предусматриваются средства, которые определяются в соответствии с законодательными или директивными документами.