Проблемы управления экологической ситуацией на горных территориях

3.4 Проблемы энергетического сектора.

Предыстория.

 Кыргызская Республика обладает большими топливными и энергетическими, однако в последнее время их добыча и использование остаются на низком уровне. После распада Советского Союза и потери надёжных рынков энергетическая промышленность была не в состоянии функционировать экономически устойчивым образом. Добыча угля снизилась на 88,1%, а газа – на 81,4% в сравнении с 1990 годом. Общее количество энергетических ресурсов, произведённых Кыргызстаном, снизилось на 54%, следовательно, страна не может больше обеспечивать свои энергетические запросы. В результате, приблизительно 50% топлива, потребляемого в Кыргызстане, в настоящее время покупается по высокой стене в Узбекистане, Казахстане и России. В течение прошедших 5 лет приблизительно 600 миллионов долларов США было потрачено на приобретение энергоресурсов из других стран.

Вклад электрической энергии в топливный и энергетический баланс, используемый потребителями, возрос на 27% (в сравнении с 10% в 1990 г.). Это увеличение в потреблении электричества произошло из-за сравнительно хорошего снабжения электричеством, по сравнению с другими источниками, и относительно низким ценам на электричество, благодаря своим ГЭС.

Гидроэнергетика.

Водохранилища, общая гидрологическая характеристика.

Поскольку большая часть территории Кыргызстана находится в зоне аридного климата, сельское хозяйство (особенно земледелие) невозможно без искусственного орошения, основным направлением использования водных ресурсов является ирригация.

Для целей более полного и рационального использования водных ресурсов на многих реках созданы водохранилища многолетнего и сезонного регулирования, гидротехнические узлы и отстойники. Сток большинства рек (средних и мелких) отводится в многочисленные каналы и практически полностью разбирается на орошение. Помимо основного ирригационного назначения, воды рек используются в энергетических целях, коммунальном, промышленном водоснабжении и рыбном хозяйстве.

Наиболее крупные водохранилища ирригационного назначения: Ортотокойское (объемом 470 млн. м³) - на р. Чу; Кировское (объемом 550 млн. м³) - на р. Талас; Андижанское (объемом 1950 млн. м³) - на р. Кара-Дарье. Кроме того, выделяется целый ряд более мелких: Нижне-Алаарчинское и Спартак в Чуйской долине; Папанское, Найманское, Кугартское, Касансайское, Тортгульское и другие в Ферганской долине. Всего же в республике введено в эксплуатацию около 40 водохранилищ сезонного регулирования, суммарным объемом 2,5 млрд. м³, а также около 200 бассейнов декадного и суточного регулирования, общим объемом 40 млн. м³.

Наряду с таковыми есть водохранилища ирригационно-энергетического использования, наиболее крупным из которых является Токтогульское - объемом 19,5 млрд. м³, многолетнего регулирования, с установленной мощностью агрегатов ГЭС 1200 тыс. кВт. Помимо названных, есть водохранилища только энергетического назначения, примером которых являются небольшие водохранилища каскада Нарынских ГЭС, расположенных ниже Токтогульского: Учкурганское, Курпсайское, Ташкумырское, Шамалдысайское, а также Ат-Башинское на р. Ат-Баши.

В таблице приведены основные характеристики водохранилищ Нарынского каскада.

 

Гидроэнергетические параметры водохранилищ

Нарынского каскада.

 

Характеристики	Единица измерения	Водохранилища
		Токто гульское	Курп сайское	Ташку мырское	Шамал дысайское	Уч-Курган ское
Отметка НПУ*	м.	900	724	628	572	595
Отметка УМО*	м.	837	722	583	570	540
Объем вдхр. полный	млн. м³	19500	370	140	40,9	53
полезный	млн. м³	14500	35	17	5,42	20
Установленная мощность ГЭС	тыс. кВт	1200	800	450	240	180
Среднемноголетняя выработка электроэнергии	млрд. кВт. час	4,4	2,63	1,7	0,81	0,82

Примечание: НПУ* - нормальный подпорный уровень. УМО* - уровень мертвого объема.

А в этой таблице - ирригационных водохранилищ.

 

Влияние водохранилищ горных районов на природную среду.

Чаши водохранилищ на крупных и малых реках стали неотъемлемой частью ландшафта хозяйственно освоенных территорий и отражают вмешательство человека в существовавшую тысячелетиями природную обстановку. С их созданием меняются гидрологический режим водотоков, микроклимат прилегающей зоны, рельеф местности, среда обитания животных и др., а также инфраструктура территории. Это связано с тем, что водохранилища как «звенья» процесса стока являются образованиями азональными, несвойственными тем природным условиям, в которых они создаются. Последствия создания водохранилищ многообразны, а их взаимодействия с окружающей средой имеют различные пространственные масштабы.

Ландшафтные изменения в наибольшей степени проявляются в нижней части водохранилища, где подпор, масса воды и ширина зеркала достигают наибольших величин, и в наименьшей степени - в зоне выклинивания подпора, где изменения менее значительны или вообще не прослеживаются. Различия в геолого-литологическом строении, высоте, крутизне, форме береговых склонов, в подводной и надводной частях, в правобережье и левобережье определяют неодинаковый характер и интенсивность переформирования и подтопления берегов. Сработка водохранилищ уменьшает их геометрические размеры, обнажает временно затопляемые участки, обычно покрытые илом и заболоченные, что вносит специфические черты в ландшафт. На водохранилищах горных районов, где объем является в основном функцией напора, а не зеркалом воды, как на равнинах, изменения площади зеркала между НПГ и УМО составляют 25 - 40% (на Токтогульском она уменьшается на 40%).

Зарегулирование стока рек водохранилищами вызывает глубокие преобразования природной среды в их нижнем течении, а также в устьевых частях рек, впадающих в водоемы. Преобразования природной среды в бассейнах рек ниже водохранилищ выражены достаточно индивидуально для каждой реки и зависят, прежде всего, от физико-географических условий, режима регулирования (многолетний или сезонный) и характера использования зарегулированного стока.

 

Влияние водохранилищ на режим горных рек.

Водохранилища регулируют сток, изменяют его распределение внутри года и по сезонам в нужном для хозяйственных целей режиме. Значительное влияние они оказывают на режим, характер твердого стока рек, а также на увеличение безвозвратных потерь в виде испарения с поверхности водохранилища, величина которого в условиях аридного климата довольно существенна.

Так, со строительством водохранилищ на составляющих р. Сыр-Дарьи - реках Нарын и Кара-Дарья (Токтогульского и Андижанского соответственно) - твердый сток р. Сыр-Дарьи уменьшился в 10 раз, а осаждение наносов в чаше Токтогульского водохранилища привело к их уменьшению (даже в паводковый период) ниже водохранилища - в 30 раз. Если до 1974 г. (до завершения строительства водохранилища) в нижнем течении р. Нарын расход наносов доходил до 2200 кг/с, то с его созданием он снизился до 70 кг/с.

В результате отстойных явлений в чаше Токтогульского водохранилища происходит значительное осветление воды. Так, если на входе в водохранилище средняя годовая мутность составляет 1500 г/м³, то ниже водохранилища (за этот же период) - 57 г/м³, т е. уменьшается в 27 раз.

Водохранилища являются гигантскими отстойниками, задерживая значительную часть твердого стока реки. По данным Б.А. Корнилова, в нижний бьеф гидроузлов сбрасывается не более 4 - 10% от всех поступающих наносов, значит, 90 - 96% остается в ложе водохранилища, что приводит к его заилению. Исследования показывают, что ежегодные потери объема в результате заиления составляют от 14% до 0,02%. Наибольший процент соответствует горным водохранилищам. Проблема заиления водохранилищ нашего региона, как и процессы переформирования берегов, недостаточно изучены и требуют проведения комплексных исследований.

 

Влияние водохранилища на сейсмическую активность района.

Влияние водохранилища на сейсмическую активность, связанную с упругим прогибанием земной коры под ним, на территории Кыргызстана пока недостаточно изучено.

По данным А.А. Никонова, на крупных водохранилищах России (Красноярское и Братское) скорость движения земной коры составляет 7 - 10 мм/г. Величина прогибания ложа прямо пропорциональна удельной нагрузке воды на единицу площади дна. На водохранилищах с напором в сотни метров (Ингурское - 410, Нурекское - 273, Саяно-Шушенское - 212, Токтогульское - 180 м.) поверхность земли прогибается на 20-25 см. Влияние прогибания земной коры на подъем грунтовых вод как следствие заболачивания почв наблюдалось только на крупных равнинных водохранилищах с исходным неглубоким залеганием грунтовых вод.

По данным, полученным Н.И. Николаевым, локальные землетрясения, возникающие при заполнении водохранилища, имеют незначительные магнитуды - менее 2 - 2,5, реже проявляются толчки с магнитудой 3,5 - 5,0 и совсем редко 6 - 6,5, и только в 3-х случаях наблюдались разрушительные последствия: в районе водохранилищ Кремаста (Греция), Койна (Индия) и Карнба - в Африке. В основном же землетрясения поверхностные, с очагами на глубинах менее 6 км, но отмечались и на глубине 10 км. Эпицентры располагаются, в основном, на расстоянии не более 10 - 15 км. Анализ данных показал, что сейсмическая активность возрастает при достижении напора 100 м. и более. Выявлена взаимосвязь сейсмической активности с площадью и объемом воды в водохранилище.

В районе Токтогульского водохранилища исследования, проведенные Институтом сейсмологии НАН КР совместно с американскими учеными в 1981 - 1982 гг., показали наличие связи между объемом водохранилища и сейсмичностью района.

Текущие наблюдения за возбужденной сейсмичностью и данные прошлых лет показали следующее.

После 1977 г. (при достижении уровня в водохранилище Н=100 м.) началась сейсмическая активность, выраженная в увеличении числа слабых землетрясений в непосредственной близости от плотины на глубине до 5 км.

В 1979 - 1980 гг., после наполнения водохранилища до полного объема количество слабых землетрясений резко увеличилось, эпицентры распределились по площади более равномерно, и увеличилась их глубина до 8 км. Вскоре сейсмоактивность стабилизировалась, приблизилась к многолетним средним значениям и сохранялась до 1988 г.

Анализ данных наблюдений за сейсмической активностью, проведенный Институтом сейсмологии, показал наличие зависимости скорости изменения уровня воды в водохранилище с сейсмической активностью слабых землетрясений, которая имеет нелинейный характер и связана с другими влияющими факторами: дополнительной нагрузкой, наличием тектонических разрывов, обводнением, изменением порового давления и т.п.

Возбужденная сейсмичность появилась на определенном локальном участке, с удалением от плотины на 17 - 20 км, в пределах верхнего слоя земной коры (1 - 8 км.), и проявляется при достижении уровня воды в водохранилище - Н>100 м. Число сильных землетрясений с М>2,0 (К>8) осталось примерно одним и тем же, близким к средним многолетним данным.

 

Изменение термического режима реки.

Безусловно, строительство водохранилищ влияет на термический режим рек. Так, изменения температуры воды р. Нарын под влиянием Токтогульского водохранилища оценивается в среднем на 5,70 - с повышением на 5,50 в осенне-зимний и понижением на 5,90 в весенне-летний периоды. Это обуславливается тем, что осенью из водохранилища в нижний бьеф поступает более теплая, а весной, в связи с медленным прогревом большой массы воды в водохранилище, более холодная вода, чем в естественных условиях. Прогрев нижнего бьефа весной и охлаждение осенью отстают от естественных условий на 15 - 20 дней, а годовая амплитуда колебаний температуры уменьшается. По мере удаления от плотины гидроузла разница температур в естественных и зарегулированных условиях постепенно сглаживается.

 

Влияние Токтогульского водохранилища на химический состав воды р. Нарын.

Рассматривая вопрос об изменениях состава воды р. Нарын под влиянием Нижне-Нарынского каскада ГЭС, прежде всего необходимо оценить гидрогеохимическую обстановку до его строительства и после, т.е. оценить уровень стабильности регионального гидрогеохимического фона. Для этой цели взяты данные анализов Кыргызгидромета по гидрометрическому посту вблизи г. Нарын, непрерывно действующему более полувека, расположенному вне антропогенного влияния, из которых видно, что состав воды меняется, но изменения не строго функциональны.