Геоэкологическое проектирование ГЭС.

Водохранилищами называют искусственные водоемы объемом более 1 млн. км³ или естественные озера с гидрологическим режимом, измененным человеком. Их создают в долинах рек или естественных чашах путем возведения плотины. В отдельных случаях водохранилища образуют путем создания выемки. Несколько водохранилищ на одной реке образуют каскад, что позволяет частично управлять водными ресурсами во времени и пространстве. Каскад водохранилищ представляет собой искусственно созданный природный объект, входящий в состав геотехнической системы. В мире создано более 32 тыс. водохранилищ.

Согласно расчетам Р.Клиге, для суши характерен отрицательный водный баланс. Сокращение объема подземных вод и озер в последней трети XX века составило соответственно 108 и 38 км³/год, таяние ледников - 429 км³/год. Аккумуляция воды в водохранилищах, равная 32 км³/год, лишь на 5,5% компенсирует «обезвоживание» суши. Поэтому глобальная функция водохранилищ в современной глобальной гидро-климатической системе – сохранение воды на суше.

Выделяется восемь основных направлений использования водохранилищ:

1. Для водоснабжения промышленных предприятий, городов и прочих населенных пунктов. По качеству воды и охранному режиму они подразделяются на четыре группы:

· питьевого назначения;

· созданные в основном для водоснабжения, но используемые одновременно и другими отраслями хозяйства;

· комплексные;

· одноцелевые, использование которых для водоснабжения не представляется возможным.

2.Водохранилища и энергетика. Современная энергетика немыслима без водохранилищ. В них нуждаются как гидравлические (ГЭС) и гидроаккумулирующие (ГАЭС), так и тепловые и атомные станции. ГЭС – обязательное звено в единой региональной энергетической системе, т.к они способны покрывать пиковые нагрузки. Без водохранилищ невозможно суточное, недельное и сезонное регулирование стока в интересах энергетики и других отраслей хозяйства. Себестоимость выработки электроэнергии на ГЭС в 5-7 раз меньше, чем на тепловых станциях.

В то же время крупным водохранилищам ГЭС свойственны отрицательные экологические эффекты: затопление земель, переработка берегов, подтопление населенных пунктов, аридизация ландшафтов поймы реки в нижнем бьефе, заболачивание, засоление, изменения в метеорологическом режиме прилегающей территории, туманы зимой в нижнем бьефе, региональная активизация движений земной коры, вызывающая небольшие землетрясения. Воздействие водохранилищ тепловых и атомных электростанций связано с поступлением с водой добавочного тепла.

3. Использование водохранилищ для борьбы с наводнениями. Создание небольших регулирующих водохранилищ дает возможность в нижних бьефах гидроузлов ликвидировать паводки и катастрофические наводнения. Однако срезка весеннего половодья имеет отрицательные последствия для сельского хозяйства – не обеспечивается оптимальная весенняя влагозарядка почвы, что ведет к остепнению пойм, лежащих ниже бьефа плотины.

4. Использование водохранилищ для орошения. Предпосылкой развития орошаемого земледелия выступает наличие гарантированного запаса воды. Создание таких водохранилищ как Саратовское, Волгоградское (Россия), Каховское (Украина), Кайраккумское и Чардаринское (Узбекистан) и др. позволило оросить миллионы гектаров сельскохозяйственных земель. Главное негативное экологическое последствие – засоление земель.

5. Использование водохранилищ для рекреации. По данным А.Авакяна и В.Яковлевой, на берегах водохранилищ только в России проживало более 27 млн. чел. городского населения и более 50 млн. чел. – в пределах двухчасовой езды до водохранилищ, которые использовали водоемы для отдыха. Водохранилища повышают рекреационную емкость и ценность ландшафта.

6. Использование водохранилищ для рыбного хозяйства. Наиболее эффективны малые водохранилища рыбохозяйственного назначения, созданные в зоне влияния крупных городов. Причина роста рыбопродуктивности водохранилищ не только в увеличении площади акватории, но и в смене транзитного режима стока вещества и энергии на транзитно-аккумулятивный. В результате в водоеме возрастает кормовая база.

Создание подпорных сооружений на крупных равнинных реках принесло ущерб проходным и полупроходным рыбам, чему способствовало также увеличение сброса неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод, развитие водного транспорта (как фактор беспокойства и загрязнения), лесосплав и т.д.

7. Использование водохранилищ для водного транспорта. С созданием водохранилищ в несколько раз увеличивается длина и ширина судового хода, радиусы закругления, что дает возможность повысить на 10-15% скорость движения судов. Среди недостатков, присущих водному транспорту на водохранилищах, в сравнении с речным, отметим затраты времени на шлюзование и большую длительность ледостава весной.

8. Положительный эффект от создания водохранилищ для лесосплава заключается в увеличении протяженности трасс, ширины судового хода и ликвидации молевого сплава. Отрицательные последствия зарегулирования стока для лесосплава заключается в более сложных ветроволновых условиях, сокращении периода навигации, снижении скоростей течений.

Создание водохранилищ приводит к резкому снижению скорости водообмена в речных системах. На начало 70-х годов XX в. продолжительность водообмена в реках мира в связи с созданием водохранилищ возросла с 20 до 60 суток. Если использовать в качестве показателя интенсивность водообмена v – отношение Q/W, где Q- средний расход реки (водохранилища), W – запас воды в реке (водохранилище), то, например, на Рыбинском водохранилище этот показатель снизился с 17 до 1,4.