Оценка степени влияния затопленной и плавающей древесной массы в ложе водохранилищ гидроэлектростанции Сибири на качество вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Оценка степени влияния затопленной и плавающей древесной массы в ложе водохранилищ ГЭС Сибири на качество вод

В.П. Корпачев

Л.И. Малинин

С.М. Сладикова

г. Красноярск

В структуре энергетического обеспечения России доля ГЭС составляет 22 %, ТЭС - 67 %, АЭС - 11 %. Потенциал экономически эффективных гидроресурсов Сибири составляет 396 млрд. кВт·ч, более 46 % от общероссийского. Основные гидроэнергетические ресурсы сосредоточены в бассейнах рек Енисея и Ангары (72 %).

К числу перспективных ГЭС в Красноярском крае, кроме строящейся Богучанской ГЭС, относится Нижнебогучанская, Выдумская и Стрелковская на р. Ангаре, Эвенкийская с контррегулятором на р. Нижняя Тунгуска и Нижнекурейская на р. Курейке [1].

Особенность строительства ГЭС в Сибири заключается в том, что водохранилища ГЭС создаются в лесопокрытых зонах. При создании водохранилищ резко изменяются гидрологический и гидравлический режимы водотоков и, в связи с этим, условия осуществления процессов самоочищения, что вызывает определенные изменения в водной экосистеме.

Наиболее болезненным вопросом является сводка древесно-кустарниковой растительности. Требования к качеству подготовки ложа водохранилища к затоплению регламентируются действующими в настоящее время санитарными правилами и нормами (СанПиН 3907-85) [2].

СанПиН предусматривают лесосводку - вырубку товарных лесонасаждений в целях получения товарной продукции и лесоочистку - вырубку всей древесно-кустарниковой растительности, в том числе очистку площадей от нерастущей древесины (сухостой, валежник).

Санитарными нормами допускается возможность затопления части древесно-кустарниковой растительности, расположенной в зоне мертвого объема водохранилища, объемом более 10 млн. м3 при среднегодовом водообмене более 6 млн. м3.

Подготовка лож водохранилищ под затопление требует больших финансовых расходов. Поскольку главным объектом было строительство гидростанции, а не комплекса ГЭС и водохранилища, то лесоочистке лож водохранилищ не уделялось достаточного внимания. Поэтому в разные годы затоплялось без лесоочистки от 35 % до 67 % затопленных площадей [3].

Водохранилища ГЭС Сибири размещены в лесопокрытых зонах, имеющих средний запас сырорастущего леса на береговой кромке до 200 м3/га лесопокрытой площади. На стадии подготовки лож водохранилищ не было случая проведения лесосводки в полном запланированном объеме. Отказ от проведения лесосводки и лесоочистки в ложе водохранилищ ГЭС Сибири в запланированных объемах, явился причиной затопления в ложе водохранилищ 22,69 млн. м3 древесины [4, 5].

Основные показатели объемов лесосводки и лесоочистки в процессе подготовки лож водохранилищ, а так же древесины оставляемой под затопление на водохранилищах ГЭС Сибири приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика лож водохранилищ ГЭС Сибири

Созданные водохранилища в лесопокрытой зоне стали не только транспортными артериями с новыми морфологическими характеристиками, но и стали источниками активного воздействия на окружающую природную среду (рисунок 1).

Рисунок 1 - Влияние плавающей и затопленной древесной массы на водохозяйственные объекты

Поскольку реки и водохранилища имели многоцелевое использование, в том числе для целей лесосплава и рыбного хозяйства, то о вредном воздействии находящейся в воде древесины на рыбное хозяйство заговорили тогда, когда в реках резко сократились уловы рыбы. Специалисты рыбного хозяйства объяснили это вредным влиянием лесосплава. В связи с этим у общественности сформировалось мнение, что нахождение древесины в воде явилось причиной снижения рыбных запасов.

О неоднозначной оценке влияния лесосплава на рыбное хозяйство отмечается в работах: «Одни исследователи считают, что лесосплав вреден (Альм, 1923; Строганов, 1937; Гусев, 1952; Арнольд, 1921; Коркин, 1932; Веселов, 1950), другие доказывают, что влияние сплава на водоемы и водные организмы не вредно, а в ряде случаев даже полезно (Правдина, 1933; Державин, 1939; Ярефельд, 1931; Беннинг, 1938; Фридман, 1937; Остроумов, 1947)» [6, 7, 8].

Влияние лесных ресурсов на качество воды оценивается, прежде всего, с точки зрения влияния их на сохранение и воспроизводство рыб, так как в этом случае предъявляются повышенные требования к составу и свойствам воды. гидроэлектростанция водохранилище затопление древесный

Исследования показали, что степень влияния лесосплава на гидрохимический состав воды и на водные организмы определяется предельно допустимой концентрацией древесины в воде.

Критерием безвредности лесосплава для биологического равновесия водоема является отношение объемов древесины и воды во время лесосплава 1:250, что доказано многолетними исследованиями ГосНИОРХа, ЛТА. При этом соотношении количество экстрагируемых веществ в воде колеблется около 1,6 - 2,0 мг/л, что не создает неблагополучных условий для обитания и развития водных организмов. Поэтому такое отношение рекомендуется не нарушать при проведении лесосплава [6, 7, 8, 9, 10].

Влияние скопления объемов древесной массы на загрязнение водных объектов, на изменение гидрохимического состава воды проявляется в местах ее концентрации. Концентрация древесины в заливах наблюдается на всех водохранилищах ГЭС Ангаро-Енисейского региона. Сосредоточение древесной массы в заливах происходит под воздействием природных и антропогенных факторов.

На водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС, плавающая древесная масса собрана с основной акватории и сосредоточена в устьевых участках притоков, с удержанием его с помощью лесозадерживающих запаней. В результате установки запаней на акватории водохранилища и в его заливах образовались скопления древесной массы в объеме около 1 млн. м3 [11]. Такое размещение древесной массы улучшило условия эксплуатации ГЭС, но явилось причиной изменения качество воды в заливах. По данным исследования ученых Красноярского государственного университета качество воды в заливах ухудшилось: увеличилось содержание аммонийного азота, нитритов, фосфатов, органического вещества, фенолов. По степени загрязненности вода в заливах оценивается как «сильно загрязненная», по состоянию биоты - как «слабо-умеренное загрязненное».

В то же время в открытой части водохранилища вода по состоянию биоты оценивается как «достаточно-чистая». Скопление древесной массы провоцирует создание застойных зон в заливах, благоприятных для развития сине-зеленых водорослей. Загрязнение воды в заливах может увеличиваться также за счет выноса загрязняющих веществ с притоками.

Проведенные исследования ЛТА в 1985 г. показали, что максимальные объемы загрязняющих веществ от плавающей и затопленной древесины поступают в первые годы нахождения его в воде (2 - 4 года). Затем интенсивность поступления загрязняющих веществ замедляется и по прошествии 15 - 20 лет их объемы снижаются в 4 - 5 раз.

Как показывают исследования, в общем балансе поступлений загрязняющих веществ в водохранилище, загрязнение от плавающей древесины не превышает 3 - 5 %.

В связи с завершением строительства Богучанской ГЭС, большой интерес представляет влияние плавающей и затопленной древесной массы на качество воды, после проведения лесосводки и лесоочистки (подготовки) ложа.

Учитывая, что р. Ангара в зарегулированном состоянии будет иметь установленную проектом проточность, можно утверждать, что характер воздействия лесных ресурсов, в зоне затопления, на водную среду будет подобен тому, что имеет место при проведении лесосплавных работ.

Разработанная на кафедре Использования водных ресурсов СибГТУ «Методика прогнозирования поступления древесной массы при затоплении и эксплуатации водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского региона» [4] дает возможность определить объем поступления древесно-кустарниковой растительности в ложе водохранилища в первый год после затопления.

Используя критерий безвредности для биологического равновесия водоемов - отношение объемов древесины и воды (1:250), на рисунке 2 представлен расчет для водохранилища БоГЭС.

Рисунок 2 - Соотношение объемов древесины и воды

Из рисунка 2 следует, что даже при максимальном затоплении 12 млн. м3 древесины, в водохранилище сохранится биологическое равновесие. Учитывая негативный опыт формирования плавающей древесины в заливе Джойская Сосновка (Саяно-Шушенская ГЭС) объемом до 1 млн. м3, где качество воды оценивается как «сильно загрязненная», необходимо предусмотреть в самом неблагоприятном варианте (форс-мажорная ситуация) распределение древесины по заливам в небольших объемах. Затопленные лесные ресурсы могут формировать запасы фенольных соединений. По данным работы И.Ф. Савченко (1999) древесина может дать от 0,00022 до 0,012 % фенолов. Выделение фенольных соединений зависит от многих факторов: продолжительность нахождения древесины в воде, температура воды, порода древесины и т.д.

В таблице 2 представлен расчет формируемых в водохранилище БоГЭС минимальных и максимальных объемов фенолов.

Таблица 2 - Объем фенолов

В Зейском водохранилище, за 24 года эксплуатации, суммарный сток фенолов составил 5 тыс. т, т.е. в среднем 208,4 т в год.

Очистка водохранилищ и рек от затопленной и плавающей древесной массы представляет собой сложный технологический процесс, требующий разработки специализированного оборудования и изучения динамических процессов на водных объектах.

Сложившаяся в большинстве регионов России непростая экологическая обстановка на водных объектах выдвинула на первый план проблемы управления, рационального использования водных и лесных ресурсов, обеспечивающих жизнедеятельность человеческого общества, животного мира и живой природы.

Библиографический список

1. Лапин, Г. Г. О состоянии и перспективах развития гидроэнергетики России / Г.Г. Лапин, В.В. Смирнов, Е.И. Ваксова // Гидротехническое строительство № 6, 2007 г. - С. 9-15.

2. СанПиН 3907-85 Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ.

3. Рябоконь, Ю. И. Охрана окружающей среды / Ю.И. Рябоконь, М.М. Чебых. - Красноярск : КГТА, 1994. - 144 с.

4. Корпачев, В. П. Методика прогнозирования поступления древесной массы при затоплении и эксплуатации водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского региона / В.П. Корпачев, Л.И. Малинин, М.М. Чебых // Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисейского региона : сб. научн. тр. Всесоюзн. научно-практ. конф. Т.II. - Красноярск, Лесосибирск, 1991. - С. 107-113.

5. Корпачев, В. П. Методика прогнозирования поступления древесной массы в водохранилища ГЭС Сибири / В.П. Корпачев // Лесное хозяйство. - 2004. - № 6. - С. 21-23.

6. Гусев, А. Г. Охрана рыбохозяйственных водоемов от загрязнения / А.Г. Гусев. - М. : Пищевая пром-сть, 1975. - 368 с.

7. Остроумов, Н. А. Значение лесосплава в рыболовном хозяйстве северных равнинных рек / Н.А. Остроумов // Доклады АН СССР, том L41, № 1. Гидробиология, М.-Л. - 1946. - С. 87-89.

8. Гусев, А. Г. Рыбное хозяйство и лесосплав / А.Г. Гусев, Л.А. Лесников. - М. : Легкая и пищевая промышленность, 1983.

9. Соловьев, В. А. Влияние древесины на кислородный баланс водоемов / В.А. Соловьев. - Л. : ЛТА, 1985. - 56 с.

10. Фоминцев, М. Н. Лесосплав и экология: обзор. информ / М.Н. Фоминцев, Т.В. Кулешова, Ю.В. Бородин. - М. :ВНИПИЭИлеспром, 1989. - 32 с.

11. Проект берегового хранилища извлекаемого из водохранилища сырья. Саяно-Шушенская ГЭС на р. Енисей РАО «ЕЭС России АО Ленинградпроект», Санкт-Петербург, инв. №1047-8-263, 1994. - 29 с.

12. Савченко, И. Ф. Экология дальневосточных водохранилищ: проблемы органического загрязнения / И.Ф. Савченко, М.Н. Савченко // Экология и промышленность России. - 1999. - С. 19-23.

Размещено на Allbest.ru