Воздействие ГЭС на окружающую среду
ГЭС относятся к установкам, работающим на ВИЭ (возобновляемый), но по сравнению с использованием других видов природных ресурсов, преобразование гидроэнергии в электрическую значительно воздействует на окружающую среду. Формыхарактер этих воздействий принципиально отличаются от воздействий станций других типов. Но и среди возобновляемых источников энергии гидроэнергия занимает особое место. В процессе создания и в последующей работе солнечных и ветровых преобразователей энергии практически отсутствуют какие-либо значительные отрицательные воздействия на окружающую среду. Промежуточное положение в этой связи занимают приливные станции, так как при их возведении требуется строить плотину для обеспечения подпора воды после отлива, что приводит к необходимости создавать водохранилище с циклическим режимом стоков в течение суток.
Для работы ГЭС надо сооружать постоянные водохранилища с большой площадью зеркала водной поверхности, которая может оказывать значительное вредное воздействие на окружающую среду. Это воздействие может выражаться в следующем.
1. Уничтожение уникальной флоры и фауны в бассейнах рек, например, нарушение путей нереста благородных пород рыб на Енисее.
2. Затопление плодородных почв (ГЭС Волжского каскада, Новосибирская, Бухтарминская ГЭС в Казахстане).
3. Сокращение стока воды ниже плотины по течению.
4. Прекращение сезонных паводков.
5. Нанесение ущерба ландшафту района, где расположено водохранилище.
6. Создание очень большого давления на малый участок поверхности зем-
ли.
7. Заиливание и засорение водохранилища.
Все водотоки несут с собой наносы, которые, оседая в водохранилище, снижают его полезную ёмкость и ухудшают экологическую обстановку в нём. Поэтому полезное использование ГЭС продолжается от 50 до 200 лет.
При образовании крупного водохранилища создаётся очень большое дав-ление, которое приводит к возникновению напряжений в породах, слагающих дно, и если их не снять, то появляется потенциальный источник землетрясения. В декабре 1967 года в Индии была полностью разрушена плотина Коупа высотой 103 м. Причиной катастрофы явилось землетрясение, эпицентр которого находился непосредственно под телом плотины.
Вопросы экологического воздействия ГЭС на окружающую среду долж-ны стать важнейшими во время предпроектного анализа. По срокам действия последствия создания водохранилищ ГЭС могут быть разделены на две груп-пы. Первая группа - это прямые воздействия, действие которых начинается в период создания водохранилища. Их необходимо учитывать на стадии проек-тирования:
1) затопление лесных и сельскохозяйственных земель;
2) сокращение продуктивности заливных лугов ниже уровня плотины;
3) отрицательные воздействия в системе рыбоводства.
Другие последствия обнаруживаются спустя 5... 10 лет после заполнения водохранилища, и их особенно важно прогнозировать заранее.
Одним из важнейших факторов, определяющих последствия воздействия водохранилищ на окружающую среду, является площадь водохранилища. Око-ло 88 % общего числа водохранилищ в России сооружены в равнинных услови-ях, используемые напоры на ГЭС достигают 15...20 м, а площадь зеркала аква-торий иногда несколько тысяч квадратных километров. Энергетическая эффек-тивность 1 км2 затопляемых земель наименьшая для равнинных водохранилищ
в низовьях крупных рек. Удельная плотность затопления в этих условиях изме-няется от 5 до 15 км2/тыс.кВт установленной мощности ГЭС. Для водохрани-лищ ГЭС на горных реках эта величина на 1...2 порядка ниже. Кроме этого су-щественным фактором воздействия на окружающую среду являются засоление и ощелачивание плодородных земель в районах орошения в случае недостаточ-ного дренажа. По оценкам комиссии ООН, ежегодно из мирового сельскохо-зяйственного производства выпадает около 300 тыс. гектаров орошаемых зе-мель вследствие засоления при заболачивании.
В целом воздействия ГЭС на окружающую среду многочисленны, разнохарактерны по формам и должны учитываться на всех этапах создания электростанции. Поэтому огромное значение имеет применение современных методов системного анализа для выяснения последствий и комплекса взаимосвязей перечисленных явлений.
Классификация гидротурбин
В зависимости от того, какие основные виды энергии преобразуются на колесе турбины, последние делятся на активные и реактивные (таблица 10.1).
Реактивные турбины используют главным образом потенциальную энергию потока. По мере протекания жидкости по каналам рабочего колеса такой турбины избыточное давление все время уменьшается и расходуется на увеличение относительной скорости. Изогнутые лопасти рабочего колеса изменяют направление потока. Таким образом, действие потока на лопасти рабочего колеса реактивной турбины слагается из реактивного давления, возникающего вследствие возрастания скорости потока и из давления, связанного с отклонением потока.
Активные турбины - это такие, в которых используется только кинетическая энергия потока. Весь действующий напор перед входом потока на рабочее колесо должен быть обращен в кинетическую энергию. Давление в процессе работы турбины не изменяется и остается равным атмосферному.
Определение турбин как реактивных и активных является условным. Бо-лее правильно называть реактивные турбины – турбинами с избытком давле-ния, а активные турбины – свободноструйными.
| Таблица 10.1 | ||||||
| Классификация гидротурбин | ||||||
| Диапазон | Максимальная | Диаметр | ||||
| Тип гидротурбин | напоров Н, | мощность, | турбины, м | |||
| м | МВт | |||||
| Поворотно- | 2 -90 | До 250 | ||||
| лопастные | ||||||
| Пропеллерные | 1,5 - 80 | До 150 | ||||
| Реактивные | ||||||
| Диагональные | 30 –200 | До 700 | 7,5 | |||
| Радиально- | 30 -650 | До 700 | 7,5 | |||
| осевые | ||||||
| Ковшовые | 300 - 1700 | До 250 | ||||
| Активные | Наклонно- | 30 – 400 | До 5 | - | ||
| струйные | ||||||
| Двукратные | 10 - 100 | До 0,15 | - | |||