Комплексное использование водных ресурсов

По запасам водных ресурсов Казахстан не уступает никому в мире. Для многих районов вода определяет развитие и специализацию народного хозяйства. Особую остроту приобретает проблема пресной воды для коммунального и промышленного водоснабжения и потребность в воде для орошения и обводнения земель.

Использование водотока только в энергетических целях возможно лишь в тех случаях, когда потребность других отраслей народного хозяйства или более экономично удовлетворяется без использования данного водотока. Чаще всего водоток выгодно использовать в интересах нескольких отраслей народного хозяйства. Можно выделить основные направления использования водных ресурсов России:

• 1) водоснабжение (коммунальное, промышленное, водоснабжение тепловых электростанций) с последующим отводом воды (канализация);
• 2) орошение (ирригация) и обводнение земель;
• 3) гидроэнергетика (использование механической энергии водных потоков);
• 4) использование водной среды для транспорта и лесосплава;
• 5) использование водной среды для рыбного хозяйства;
• 6) использование рек и водоемов для отдыха населения и спорта.

Водотоки и водоемы используются также в качестве приемников избыточной воды, отводимой с осушаемых территорий, приемники промышленных и хозяйственных бытовых стоков, которые предварительно должны быть почти полностью очищены согласно требованиям санитарной охраны водоемов.

Водотоки и водоемы могут быть использованы для биохимической самоочистки воды, загрязненной этими, в известной мере очищенными стоками. Наряду с использованием водных источников приходится вести борьбу с вредными воздействиями — с наводнениями, селевыми (грязевыми) выносами, оползнями, образованием оврагов, размывом берегов водохранилищ, эрозией почв, заключающейся в смыве ценных почв и т. п.

В водном хозяйстве выделяют водопотребителей и водопользователей. Водопотребители использует большую часть воды без возврата ее в водный источник, как например, при орошении полей.

Водопользователь полностью или почти полностью возвращает воду того же качества.

Например, вода, использованная для выработки электрической энергии на ГЭС, снова возвращается в реку.

Использование водных ресурсов для удовлетворения потребностей нескольких отраслей народного хозяйства называют комплексным. В комплексном гидроузле плотина и создаваемое ею водохранилище служат для удовлетворения потребностей нескольких отраслей народного хозяйства.

В состав гидроузла входят также отраслевые (специфические) сооружения участников комплексного использования данного водотока, например здание гидроэлектростанции, судоходный шлюз, водоприемник для водоснабжения, водоприемник для орошения земель, сооружения для пропуска мигрирующих рыб и т. п.

Для реализации эффекта комплексного гидроузла необходимо построить сопутствующие сооружения — повышающую подстанцию и линию электропередачи от ГЭС до приемной подстанции, ирригационный канал, трубопровод, туннель или канал для водоснабжения и т. п.

Комплексный гидроузел вместе с сопутствующими сооружениями называется комплексной водохозяйственной системой или сокращенно водохозяйственным комплексом. При объединении водного хозяйства нескольких комплексных гидроузлов образуется объединенная комплексная водохозяйственная система.

Состав участников и параметры водохозяйственного комплекса должны быть экономически обоснованны. В комплекс не должны включаться те водопотребители и водопользователи, потребности которых более экономично удовлетворяются вне данного водохозяйственного комплекса. Эффективное решение проблемы комплексного использования водных ресурсов, выбор оптимальных параметров и режима работы комплекса возможны только на основе глубокого и всестороннего анализа большого круга вопросов с учетом перспектив развития народного хозяйства и отдельных его отраслей. Важнейшими вопросами являются определение экономической эффективности комплекса и согласование часто противоречащих друг другу требований отдельных участников комплекса к использованию водных ресурсов.

Для большинства основных водопотребителей и водопользователей требуется сооружение водохранилищ. В повышении расхода рек в маловодные сезоны и в маловодные годы заинтересованы ирригация, водоснабжение, гидроэнергетика, органы санитарной охраны рек т. п.

Однако для гидроэлектростанций вода требуется в большей мере зимой, когда потребность в электроэнергии наибольшая, а для орошения земли вода необходима летом.

Благодаря высоким маневренным качествам гидроэлектростанции используются для покрытия утреннего и вечернего пиков электрической нагрузки. В период ночного и дневного (обеденного) снижения электрической нагрузки гидроэлектростанции работают с меньшей мощностью или совсем останавливаются. При этом в нижнем бьефе ГЭС в течение суток происходят резкие колебания расходов и уровней, а для орошения полей обычно требуется равномерная подача воды. Для судоходства также желательны, возможно, более постоянные уровни. Оптимальным считается удовлетворение требований отдельных водопользователей и водопотребителей, который дает наибольший суммарный эффект. гидротехнический производственный водохранилище При комплексном использовании водотока для ирригации и энергетики целесообразно в верховьях рек сооружать энергетические водохранилища, вода из которых используется в период больших электрических нагрузок (зимой) на возможно большом напоре. В среднем и нижнем течении реки может потребоваться сооружение ирригационного водохранилища, которое заполняется зимой и дает воду для орошения полей летом.

Если ирригационный водозабор размещается в нижнем бьефе гидроэлектростанции, работающей с суточным регулированием, то ниже ГЭС может потребоваться сооружение бассейна обратного суточного перерегулирования расхода воды для того, чтобы обеспечить для орошения полей равномерную подачу воды в течение суток.

Промышленное и коммунальное водопотребление характеризуется сравнительно ровным годовым графиком.

Для водоснабжения промышленности и тепловых электростанций применяется прямоточная или оборотная циркуляционная система.

В прямоточной системе вода забирается из реки, используется в технологическом процессе промышленного предприятия и после соответствующей очистки большая часть воды снова возвращается в реку.

При оборотной системе водоснабжения отработавшая вода после очистки снова используется в технологическом процессе промышленности. Из реки или из другого водного источника восполняется лишь объем воды, использованный в качестве сырья, воды, потерянной на испарение и фильтрацию, и особо загрязненной воды, требующей очень дорогой очистки. На тепловых электростанциях вода используется для охлаждения конденсаторов. В случае оборотной системы отработавшая вода поступает в пруды-охладители и охлаждается в градирнях.

Для водного транспорта необходимо обеспечить судоходные глубины, построить шлюзы, судоподъемники или судовозные дороги для перехода судов из верхнего в нижний бьеф и обратно. Для поддержания глубин на мелких участках реки, не перекрытых подпором от плотин, производится дноуглубление и выправление русла.

Отработка водохранилищ в навигационный период ограничивается по условиям обеспечения необходимых судоходных глубин. По этим причинам иногда приходится ограничивать колебание уровней в нижнем бьефе ГЭС при суточном регулировании. В крупных водохранилищах устраиваются порты — убежища для отстоя судов во время больших штормов.

При плотинах в необходимых условиях строятся рыбопропускные сооружения (рыбоходы, рыбоподъемники) для пропуска проходных рыб в верховьях рек к местам их нерестилища. Необходимо также обеспечивать условия прохода мальков из верхнего в нижний бьеф. В ряде случаев оказывается нецелесообразной постройка рыбозаводов и устройство искусственных нерестилищ ниже плотин. Для заполнения нерестилищ должны производиться весной пропуски воды из водохранилищ и ограничиваться суточное регулирование расходов вышерасположенной ГЭС с тем, чтобы икринки всегда были в воде. Рыбное хозяйство предъявляет жесткие требования к очистке сточных вод промышленности и коммунального хозяйства. Водохранилища с достаточно чистой водой могут эффективно использоваться для разведения соответствующих пород рыб.

Акватории и берега водохранилища могут быть использованы для спорта и отдыха населения.