Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду и охрана природы

Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на окружающую природную среду. Это влияние является локальным. Однако сооружение каскадов крупных водохранилищ, намечаемая переброска части стока рек Сибири в Среднюю Азию и другие крупные водохозяйственные мероприятия могут изменить природные условия в региональном масштабе. При рассмотрении влияния гидроэнергетических объектов на окружающую среду необходимо различать период строительства гидроэнергетических объектов и период их эксплуатации.

Первый период сравнительно кратковременный — несколько лет. В это время в районе строительства нарушается естественный ландшафт. В связи с прокладкой дорог, постройкой промышленной базы и поселка резко повышается уровень шума. Вода, исполь-зуемая для разнообразных строительных работ, возвращается в реку с механическими примесями — частицами песка, глины и т. п. Возможно загрязнение воды коммунально-бытовыми стоками строительного поселка. Подъем уровня воды в верхнем бьефе начи-нается обычно в период строительства. В результате производимого при этом наполнения водохранилища изменяются расходы и уровни воды в нижнем бьефе.

Влияние водохранилища на окружающую среду зависит от географического положения и типа водохранилища (горное, предгорное, равнинное), от геологического строения и гидрогеологической характеристики его ложа и бортов, от площади, конфигурации и объема водохранилища, глубины его сработки, режима эксплуатации и т. п.

В период эксплуатации происходит разностороннее влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду. Наиболее существенное влияние на природу оказывают водохранилища. Создание водохранилищ необходимо для энергетического использования водотока, для водного транспорта, для обеспечения водой промышленности, сельского хозяйства и населения. Водохранилища комплексного назначения позволяют удовлетворить потребности нескольких отраслей народного хозяйства. Положительное народнохозяйственное значение водохранилищ весьма велико. Но сооружения их имеют и отрицательные последствия. Необходимо способствовать повышению положительных свойств и уменьшению отрицательных последствий сооружения водохранилищ.

ЗОНА ВОДОХРАНИЛИЩА

1. Затопления в верхнем бьефе. Создание водохранилища влечет за собой затопление территории (см. рис. 2-3). В зону затопления могут попасть сельскохозяйственные угодья, месторождения полезных ископаемых, промышленные и гражданские сооружения, памятники старины, дороги, лесные массивы, места традиционного обитания животных и растении и т. д. Наиболее заселены и освоены прирусловые участки реки и районы в устьях притоков. На склонах гор мало сельскохозяйственных угодий, обычно там отсутствуют промышленные объекты. Поэтому создание водохранилищ в горных условиях приносит значительно меньший ущерб, чем на равнинах. Однако в южных районах особую ценность представляют сады в долинах и на склонах гор. При сработке горных водохранилищ площадь затопления немного уменьшается. На равнинных же реках при сработке водохранилищ в меженный период освобождаются значительные площади, которые могут частично заболачиваться и служить рассадниками комаров, гнуса и т. п., что не должно допускаться. При наполнении водохранилищ в период больших расходов воды эти земли вновь затапливаются. При благоприятных условиях они могут использоваться, например, как сенокосные угодия или для выпасов животных.
2. Подтопление. Подтопление прилежащих к водохранилищу земель происходит вследствие подъема уровня грунтовых вод. В зоне избыточного увлажнения подтопление влечет за собой негативные последствия — переувлажнение корней растений и их отмирание. С изменением водно-воздушного режима почвы может произойти заболачивание и оглеение почвы, что ухудшает качество почвы и снижает ее продуктивность. В засушливых районах подтопление улучшает условия произрастания растений при соответствующих глубинах почвенных вод. В неблагоприятных условиях может происходить засоление почвы.
3. Переработка берегов. Вследствие подъема и снижения уровней воды в водохранилище при регулировании стока и волновых явлений происходит переформирование, (переработка) берегов водохранилища. Переработка берегов заключается в размыве и обрушении крутых склонов, срезке мысов и кос и т. п. Наряду с берегами переработке подвергаются острова, что изменяет волновой режим и усиливает разрушение берегов. Размеры переработки берегов зависят от их геологического строения, режима уровней воды и глубины водохранилища, конфигурации берегов, господствующих ветров и т. д. Относительная стабилизация берегов происходит через 5—20 лет после наполнения водохранилища. В проектах водохранилищ размеры переработки его берегов рассчитываются на десятилетнюю и конечную (столетнюю) стадию.
4. Качество воды. Вследствие снижения скорости течения и уменьшения перемешивания воды по глубине существенно изменяются физико-химические характеристики воды в водохранилище по сравнению с бытовыми условиями- реки до создания водохранилища. На качество воды в водохранилище влияет залесенность зоны затопления, видовой и возрастной состав леса, подлеска и лесной подстилки, топографические и геологические особенности пород ложа и бортов водохранилища, наличие притоков, режим и глубина сработки водохранилища и т. п. Качество воды ухудшают сточные воды промышленных, горнорудных и животноводческих комплексов, коммунально-бытовые сточные воды и вынос удобрений с сельскохозяйственных угодий. Для южных районов неблагоприятным следствием перенасыщения воды в водохранилищах органическими и биогенными веществами (в основном ионами азота и фосфора) является бурное развитие в теплой воде сине-зеленых водорослей. При создании водохранилищ необходимо тщательно изучить совместное влияние всех факторов с учетом перспектив строительства каскадов ГЭС и принимать меры для поддержания качества воды. Качество воды — характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования. Должна производиться тщательная очистка сточных вод, поступающих в водохранилище. Использовать прилегающие земли в сельском хозяйстве надо, применяя передовые методы агротехники, ограничивающие вынос удобрений в водохранилище.
5. Влияние водохранилищ на микроклимат. Водохранилища повышают влажность воздуха, изменяют ветровой режим прибрежной зоны, а также температурный и ледовый режим водотока. Это приводит к изменению природных условий, а также жизни и хозяйственной деятельности населения, обитания животных, рыб. Степень влияния крупных водохранилищ на микроклимат различна для отдельных регионов страны. Интегральное влияние, оказываемое акваторией на развитие растительности, благоприятно в условиях степной и лесостепной зоны и неблагоприятно в лесной, особенно в северных таежных районах.
6. Влияние водохранилищ на фауну. Многие животные из зоны затопления вынуждены мигрировать на территорию с более высокими отметками. При этом видовой состав и численность животных обычно уменьшается. В ряде случаев водохранилища способствуют обогащению фауны новыми видами водоплавающих птиц и в особенности рыб: карасевых, сазана, щуки и т п.
При ранней сработке водохранилища после весеннего половодья осушаются мелководья, что отрицательно влияет на нерест рыбы в верхнем бьефе. Глубокая зимняя сработка водохранилищ в средней полосе страны может повлечь за собой замор рыбы на мелководных участках водохранилища.
7. Водохранилища на Крайнем Севере. Особое воздействие на природу оказывают водохранилища, сооружаемые на Крайнем Севере, в районах вечной мерзлоты. Под воз действием положительной температуры воды водохранилища происходит деградация вечной мерзлоты. Ледяные прослойки в породах ложа, бортов и берегов. водохранилища оттаивают. Происходят прЬсадки грунта ложа водохранилища. В результате термоабразии и термокарста появляются просадки грунта, воронки, оползни и т. п. в прибрежной полосе. Увеличивается переработка (разрушение) берегов водохранилища. Затрудняется, а в зоне нижнего бьефа исключается возможность устройства и эксплуатации «зимников», т. е. зимних дорог по льду реки. Сроки льдообразования и таяния льда на реке существенно влияют на условия зимовки и воспроизводства рыбы. Экологические сообщества на Крайнем Севере весьма уязвимы и последствия их возможного нарушения должны тщательно анализироваться.

НИЖНИЙ БЬЕФ

Водохранилища регулируют расход воды в течение года, а большие водохранилища могут выравнивать расход в течение нескольких лет. Весной расходы и уровни воды в нижнем бьефе уменьшаются, а в период летней и зимней межени повышаются по сравнению с бытовыми условиями реки до создания водохранилища. Вода, поступающая из водохранилища в нижний бьеф, оказывается зимой теплее, а летом холоднее, чем в естественных условиях.

Снижение расходов и уровней воды в половодье может повлечь за собой осуходоли- вание поймы и потребовать замены сенокосных угодий зерновыми и пропашными культурами. Понижение раходов воды и уровнен весной, уменьшение длительности половодья и снижение температуры воды приводит к более позднему началу и уменьшению общей продолжительности весеннего нереста рыб. Уменьшение расходов воды в паводок и половодье в соответствующих случаях предотвращают наводнения.

Повышение расходов воды в межень благоприятно сказывается на санитарно-гигиеническом состоянии реки, позволяет обеспечить орошение полей, водоснабжение промышленности и населения, повысить судоходные глубины, увеличить мощность и выработку энергии гидроэлектростанций.

Зимой при авариях в энергосистеме может потребоваться аварийное резкое увеличение мощности ГЭС на несколько часов и даже суток, что может повлечь за собой большое повышение уровней воды в нижнем бьефе. Резкое колебание уровней и расходов воды в течение суток может вызвать размыв русла в нижнем бьефе на близлежащем участке реки.

Вода из водохранилища попадает в нижний бьеф осветленной, что неблагоприятно для рыбного хозяйства, так как сокращается биогенный сток. Но при наличии в нижнем бьефе жилых поселков и сельскохозяйственных угодий, биогенный сток пополняется сравнительно быстро. При больших скоростях течения за счет размыва русла вода пополняется механическими примесями.

При суточном п недельном регулировании расходов воды для гидроэнергетики резкое снижение уровнен воды в нижнем бьефе может осложнить водоснабжение промышленности и коммунального хозяйства, ухудшить условия судоходства, а в период нереста повлечь за собой осушение нерестилищ и гибель икринок. Во избежание этих последствий проводятся соответствующие мероприятия и в некоторых случаях суточное регулирование мощности гидроэлектростанции ограничивается.

В средней полосе страны и на севере снижение температуры воды летом ограничивает, а резкие колебания уровней воды в течение суток затрудняют использование реки для отдыха и спорта. В зимний период в нижнем бьефе могут образовываться манны, полыньи и появиться туманы, что неблагоприятно для городов и населения, нарушается переправа по льду через реки. Неустойчивый ледяной покров в нижнем бьефе ухудшает условия зимовки некоторых видов рыб.

Большая часть неблагоприятных влияний в нижнем бьефе исключается или значительно ослабляется при каскадном расположении гидроузлов. В результате подпора от плотины ниже расположенного гидроузла уровни нижнего бьефа данного гидроузла мало изменяются даже при глубоком суточном регулировании расходов воды ГЭС.

Возведение плотин гидроузлов приводит к подъему уровней воды в верхнем бьефе и образованию водохранилищ. Плотины, перегораживающие реки, затрудняют проход рыб к местам естественных нерестилищ в верховьях рек.

Плотины, здания ГЭС, шлюзы, каналы и т. п., удачно вписанные в рельеф местности и хорошо архитектурно оформленные, создают вместе с акваторией верхнего бьефа монументальные и живописные ансамбли.

ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ОХРАНЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ СССР

При проектировании, строительстве и эксплуатации гидроэнергетических объектов должны строго соблюдаться законы, постановления и нормативы, регламентирующие требования рационального природопользования. Соответствующая статья, закрепляющая эти требования, записана в Конституции СССР. Приняты Основы водного законодательства Союза СССР и Союзных республик, направленные на охрану водной среды. В целях усиления государственного контроля за осуществлением мероприятий по охране природы, устранения имеющихся недостатков в деле рационального использования природных ресурсов ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли в декабре 1978 г. постановление «О дальнейших мерах по усилению охраны природы и улучшению использования природных ресурсов». Требования к охране природы с течением времени будут возрастать.

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ПРИРОДЫ

Производство работ по возведению гидроэнергетических объектов следует проектировать с минимальным ущербом природе. При разработке стройгенпланов необходимо рационально выбирать карьеры, местоположение промстройбазы, дорог и т. д. К моменту завершения строительства должны быть проведены необходимые работы по рекультивации нарушения земель и озеленение территории. По водохранилищу наиболее эффективным природоохранным мероприятием является инженерная защита. Например, строительство дамб обвалования уменьшает площадь затопления и сохраняет для хозяйственного использования земли, месторождения полезных ископаемых, снижает потери воды на испарение, уменьшает площадь мелководий и улучшает санитарные условия водохранилища, сохраняет природные естественные комплексы. Постройка4 дамб обвалования для зашиты от затопления и насосных станций для перекачки поверхностного стока и дренирующих вод в водохранилище позволяет использовать защищенные от затопления земли для сельского хозяйства и для других целей. Если постройка дамб экономически не оправдывается, то мелководья могут быть использованы для разведения птиц и для других хозяйственных нужд. При поддержании необходимых уровней воды мелководья могут быть использованы для рыбного хозяйства, как нерестилища и кормовая база.

Для предотвращения или уменьшения переработки берегов производят берегоукрепление. Предприятия, железные дороги, жилые и коммунально-бытовые постройки, памятники старины выносятся из зоны затопления.

Для обеспечения высокого качества воды необходима санитарная очистка ложа водохранилища до его затопления водой. С этой целью производятся агротехнические мероприятия для уменьшения загрязненного поверхностного стока и строятся очистные сооружения.

В случае необходимости организуются заповедники, заказники, отлов и перемещение животных, производятся лесопосадки. В целях рыборазведения создаются искусственные нерестилища, нерестно-вырастные хозяйства (рыбозаводы), строятся рыбопропускные сооружения для прохода рыбы на нерест из нижнего бьефа в верхний. Водозаборы НС для орошения и водоснабжения на реках и водохранилищах должны оборудоваться устройствами, предотвращающими попадание мальков рыб в насосы. Большие работы по инженерной защите проводятся в нижнем бьефе.

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОХРАНИЛИЩ

Для охраны природы большое значение имеет режим эксплуатации ГЭС и водохранилищ. Обязателен санитарный попуск воды в нижний бьеф. Рациональным регулированием расходов и уровней воды можно удовлетворить потребности сельского хозяйства, промышленности, населения и природных комплексов.

Должны разрабатываться и утверждаться правила эксплуатации водохранилищ. Без утвержденных правил не разрешается прием водохранилищ в эксплуатацию.