Экологические факторы

• 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.