На головну

І їх облік при проектуванні ГЕС

  1.  Глава 6. Облік характеристик образу польоту в інженерно-психологічному проектуванні діяльності льотчика.
  2.  Комплекс основних задач при проектуванні середовищних об'єктів
  3.  Загальні рекомендації при проектуванні
  4.  Загальні рекомендації при проектуванні
  5.  Особливості розрахунків при проектуванні
  6.  Особливості розрахунків при проектуванні

Проектування гідроелектростанцій має вестися на основі попередньо розроблених схем комплексного використання водних ресурсів річкового басейну, що включають природоохоронні заходи та схеми енергетичного використання водотоку. Всі питання розміщення господарських галузевих об'єктів та обсягів їх водоспоживання повинні бути взаємопов'язані і узгоджені. При відсутності таких схем з якого-небудь водотоку неприпустимі проектування і будівництво приватних об'єктів, використання водних ресурсів та освоєння водозбору його басейну.

Ще на стадії проектування виробничих, сільськогосподарських, комунально-побутових підприємств і об'єктів на водозборах водосховищ, прилеглих до них ділянках і притоках необхідно провести модельні імітаційно-оптимізаційні розрахунки для встановлення допустимого вкладу цих об'єктів в забруднення водотоку і обґрунтування їх, основних екологічно прийнятних параметрів.

При проектуванні гідровузлів і водосховищ (визначенні дзеркала водосховища і встановлення площі затоплення) надзвичайно важливо зберегти заплави і заплавні землі, що є, з одного боку, вихідною базою природного і культурного кормовоспроізводства, а з іншого - природним біохімічним бар'єром річки, так званим фільтром-очищувачем. Вирішення цих питань досягається техніко-економічним обґрунтуванням (ТЕО) вибору створу ГЕС, захисту заплавних земель шляхом обвалування і за допомогою спеціальних випусків ГЕС і гідровузлів.

Перелік зроблених помилок при будівництві ГЕС чималенький. Ось лише кілька прикладів, що представляють лиха та екологічні загрози:

1. Новосибірська ГЕС відсікла більшу частину нерестовищ, різко знизивши промислові улови сибірського осетра (в 1999 році він занесений до Червоної книги Росії).

2. При будівництві Братської ГЕС в ложі водосховища залишили стройову сосну, яка стала розкладатися, перетворивши водосховищі в мертвий водойму.

3. Спорудження на Єнісеї Красноярської і Саяно-Шушенській ГЕС призвело до необоротних процесів: зміни мікроклімату регіону, порушення водного та теплового балансу річки, створення заторів льоду під час льодоходу по всій ширині річки.

4. Іркутська ГЕС побудована в сейсмічно активній зоні, катастрофічне руйнування її греблі може привести до знищення ряду міст уздовж Ангари.

5. Багато міст Сибіру - Новосибірськ, Красноярськ, Іркутськ і ін. Знаходяться нижче водосховищ з високими греблями; природна катастрофа або диверсійний вибух можуть призвести до потужної повені і руйнувань;

6. Споруда на Волзі каскаду гідроелектростанцій, перетворили її в багатьох місцях в загниваючі озера.

Комплексна система охорони природи, що передбачає ряд взаємопов'язаних законів, порядок дії владних органів і суб'єктів господарювання, а також систему відповідальності та контролю, стала складатися в Росії тільки в 1980-х роках і її формування ще не закінчено. Проте, в країні вже розроблена солідна законодавча база з регулювання земельних і водних відносин, з охорони навколишнього середовища, захисту від шкідливих впливів атмосферного повітря, поверхневих і підземних вод, об'єктів рослинного і тваринного світу. Розроблено механізм прийняття рішень по створенню різних об'єктів господарської діяльності з урахуванням їх впливу на навколишнє середовище. Державна екологічна експертиза, яка діє на основі федерального закону РФ «Про екологічну експертизу» від 18.12.2006 № 232-ФЗ, розглядає проектні матеріали, і тільки після її позитивного висновку може бути розпочато будівництво будь-якого об'єкта, включаючи гідроенергетичний об'єкт.

Розглянемо, як впливають гідроенергетичні об'єкти на навколишнє середовище, і які заходи слід приймати для її збереження.

Геологічне середовище. Вплив водосховища на геологічне середовище проявляється, головним чином, у вигляді хвильової берегопереработкі і розвитку підтоплення на прилеглій території. Ці процеси залежать від морфометричних особливостей долини водотоку і властивостей геологічних порід, що складають берега водоймищ. Після утворення водосховища можлива активізація окремих геологічних процесів, які фіксувалися на території і до створення водосховища. До таких процесів відносяться зсуви, обвали, осідання.

При створенні водосховищ в районах вічної мерзлоти за рахунок отепляющее впливу їх води відбувається розморожування бортів і сповзання в водойму великих масивів берегової лінії, якщо вона складена м'якими грунтами.

При створенні гідровузлів з напором понад 100 м в гірській місцевості в сейсмічно небезпечних районах виникають явища так званої наведеної сейсмічності. Полягають вони в тому, що по контуру водосховища збільшується частота землетрусів, при цьому розрахункова величина сейсмічності, як правило, не змінюється.

У проектах ГЕС з водосховищами сучасного покоління складається прогноз їх впливу на геологічне середовище. В рамках цього прогнозу в залежності від конкретних умов вивчаються ті чи інші явища і їх наслідки, досліджується також можливий вплив водосховища на родовища корисних копалин, розташованих в зоні його впливу. На підставі таких прогнозів в проекті на базі техніко-економічних розрахунків приймаються рішення про захист того чи іншого елемента геологічного середовища. Так, в проекті Нижнєкамської ГЕС передбачені витрати на інженерний захист родовищ нафти в Татарстані, в ТЕО Среднеенісейской ГЕС - інженерний захист Горевского полиметаллического родовища.

Земельні ресурси та наземні екосистеми.При створенні водосховищ і ГЕС відбувається вилучення земель в зв'язку з затопленням, хвильової переробкою берегів, розміщенням об'єктів, що виносяться з зон впливу водосховищ, а також для розміщення основних споруд, селищ будівельників, виробничих баз, кар'єрів, інженерних комунікацій для будівництва та експлуатації гідровузлів.

Водосховищами енергетичного і комплексного призначення в Російській Федерації до теперішнього часу затоплено близько 4,5 млн. Га землі, або близько 0,3% загального земельного фонду держави. Цей показник в Канаді становить 0,6%, а в США - 0,8%.

Стійкою тенденцією вітчизняної гідроенергетики є зниження площі затоплень, що припадає на 1 млн. КВт • г електроенергії, що виробляється на ГЕС електроенергії. Якщо в минулі роки цей показник в середньому становив приблизно 11-15 га на 1млн. кВт • г, то по об'єктах, що будуються в даний час або наміченим на найближчу перспективу, він не перевищує за загальними затоплень 6 га, в тому числі: по затоплень сільгоспугідь 1 га, лісовкриті площі 5 га. Порівнюючи ці питомі показники з аналогічними по закордонним об'єктах (загальні затоплення в США - 6,5, в Канаді - 6,9 га на 1млн. КВт • год), можна зробити висновок, що по вилученню земельних ресурсів сучасні вітчизняні комплексні гідроенергетичні об'єкти можна порівняти з зарубіжними.

Зменшення впливу на земельні ресурси досягається за рахунок розбивки ділянки водотоку на ступені енергетичного використання. Створення ряду середньо- або низьконапірних гідровузлів замість одного з високою підпірною відміткою дозволяє скоротити площі затоплення в кілька разів.

Іншим напрямком зменшення впливу водосховищ ГЕС на земельні ресурси є інженерний захист земель. Так, на Нижньокамську водосховище вже здійснена інженерний захист земель загальною площею 19,9 тис. Га, з яких під сільгоспугіддя призначається використовувати 16,6 тис. Га. На Чебоксарської водосховище здійснена інженерний захист 10 масивів земель (низин) площею понад 30 тис. Га земель, у тому числі понад 15 тис. Га сільгоспугідь. На цих низинах створені системи водовідведення та водопониження, що забезпечують оптимальний водно-повітряний режим грунтів для отримання високих врожаїв. Захищено 7 міст і 16 сіл.

Захисними дамбами і берегоукріплень на Чебоксарської водосховище відвернена переробка берегів на відстані більше 200 км. Захищені пам'ятники архітектури та історії: в Нижньогородській області - Макарьево-Жовтоводський монастир, заснований в 1435 році; в Чувашії Республіці (м Чебоксари) - Троїцький монастир, храм Вознесіння і Успенська церква XVIII століття; в Республіці Марій Ел - Юрінскій (Шереметьєвський) замок, церква в Коротнев і ін.

Для компенсації втрат і збитків, пов'язаних з вилученням земель або втратою їх властивостей (зона підтоплення), в кошторисах водосховищ передбачаються кошти, які визначаються відповідно до законодавчих або директивними документами.

Тваринний світ.Вплив гідроенергетичного об'єкта виражається у втраті середовищ існування за рахунок затоплення і переробки берегів, зміну рослинності в зоні підтоплення, вплив фактора занепокоєння (колектив будівельників, кар'єри, автодороги і т.п.). При проектуванні водосховища в спеціальному фауністичному прогнозі визначаються кількісні показники втрат тваринного світу, а також проводиться економічна оцінка цих втрат за спеціальними таксами.

Компенсаційні кошти, закладені в кошторисі водосховища, в установленому порядку перераховуються відповідним організаціям, які їх реалізують на заходи щодо окультурення земель, поліпшення їх родючості, на поліпшення умов зростання рослин і на інші біотехнічні заходи.

Водні екосистеми.Під впливом водосховища і роботи ГЕС відбуваються певні зміни у водному екосистемі. Річкова екосистема поступається місцем озерної на ділянці водосховища, а в нижньому б'єфі, хоча і залишаються річкові умови, але і вони істотно змінюються за рахунок перерегулирования стоку. Все це в поєднанні з природними умовами, а також зі сформованими на водотоке видами водокористування та прийнятими в проекті заходами з підготовки зони водосховища впливає в першу чергу на якість води водосховища і в нижньому б'єфі.

У сучасних проектах водосховищ складається прогноз якості води, де враховуються природні особливості водотоку, вплив антропогенних джерел забруднення, внутріводоемнимі процесів (затоплення грунту, деревини, торфовищ і ін.). Результати прогнозу якості води подаються у вигляді гідрохімічних і гідробіологічних показників. Оцінка якості води проводиться шляхом порівняння результатів прогнозів з гранично допустимими концентраціями (ГДК) різних інгредієнтів, встановленими відповідними документами (санітарні норми або нормативи Комітету з рибальства РФ) для водойм культурно-побутового або рибогосподарського використання.

За результатами оцінки якості води в проекті призначаються водоохоронні заходи, які в загальному випадку можуть включати: санітарну підготовку зони затоплення; очистку від деревно-чагарникової рослинності; заходи щодо зниження надходження забруднень від господарських підприємств, населених пунктів і з поверхневим стоком; організацію водоохоронних зон; запобігання замулення водосховища.

У минулі роки одним з найбільш болючих питань підготовки зони водосховища було зведення деревно-чагарникової рослинності. Точки зору у різних фахівців з цього питання були іноді прямо протилежними. Окремі фахівці, головним чином з числа проектувальників гідровузлів і близьких до них вчених, доводили, що зводити потрібно тільки товарний ліс, а інша деревина може бути затоплена. При цьому робилися посилання на досвід створення Братського і Усть-Илимского гідровузлів, а також ряду водосховищ Канади, де були затоплені значні обсяги деревини. Інша група фахівців, що представляють думку деяких вчених-екологів, вважала, що в зонах водосховищ повинна проводитися повна лесоочістка без урахування економічного чинника.

В даний час діють санітарні норми, які регламентують вимоги до підготовки зон водосховищ (СанПіН 3907-85), допускають можливість затоплення частини деревно-чагарникової рослинності, розташованої в зоні мертвого об'єму водосховищ об'ємом понад 10 млн. М3 при середньорічному водообмене більше 6 млн. м3.

З огляду на, що проблема зведення деревно-чагарникової рослинності поділяється на дві частини - економічну (зведення реалізованого на ринку товарного лісу) і екологічну (забезпечення якості води і належного санітарно-технічного стану водосховищ) в проектах гідротехнічних об'єктів сучасного покоління приймається наступна схема вирішення проблеми:

1) визначаються обсяги товарної деревини, реалізація якої економічно обгрунтована;

2) визначаються обсяги деревини, яка підлягає зведенні на спецдільницях (суднові ходу, ділянки дна поблизу населених пунктів, місця промислового лову риби тощо);

3) складається прогноз спливання деревини при її затопленні, оскільки обсяг плаваючою деревини не повинен загрожувати нормальній експлуатації водосховища;

4) отримані в результаті викладених вище розрахунків обсяги деревини, що йде під затоплення, враховуються у вигляді джерела забруднень при прогнозуванні якості води.

Викладений підхід до вирішення проблеми дозволяє збалансувати економічний і екологічний аспекти проблеми.

Ступінь очищення стічних вод на очисних спорудах розрахована на розведення їх природними витратами річки. Розрахунки, виконані в рамках оцінки впливу на навколишнє середовище, показали, що якщо продовжувати скидати стічні води в річку після створення ГЕС, розбавлення забруднень при знижених витратах буде недостатньо і існує загроза перевищення концентрацій шкідливих речовин вище гранично допустимих.

Іхтіофауна.Вплив гідроенергетичного об'єкта виражається в прегражденіе шляхів міграції прохідних і напівпрохідних видів риб, в зміні умов відтворення, в зміні кормової бази, а також у можливій загибелі риби в водозаборах ГЕС. При цьому можуть скоротитися запаси цінних промислових риб, а в деяких випадках і зникнути популяції тих чи інших видів.

Для запобігання цих небажаних наслідків в проектах сучасних ГЕС передбачаються спеціальні заходи, включаючи будівництво рибопропускних і рибозахисних споруд.

В останні роки розроблені конструкції споруд для пропуску риб до місць нересту і нагулу, штучних нерестовищ різного призначення в водосховищах і в нижніх б'єфах гідровузлів, рибозахисних споруд для запобігання загибелі молоди на водозаборах та водоприймачах. Крім того, визначаються заходи щодо спрямованого формування іхтіофауни і кормової бази водойм, створюваних при енергетичних об'єктах.

При проектуванні рибопропускних і рибозахисних споруд необхідно дотримуватися вимог СНиП 2.06.07-87.

Рибопропускні споруди в нашій країні побудовані на гидроузлах Волги (Волгоградський, Саратовський), Дона (Цимлянський, Кочетовскій, Костянтинівський, Миколаївський), Кубані (Федоровський, Краснодарський), на Ніжнетуломской гідровузлі (Мурманська обл.) І на ряді інших.

Слід зазначити, що в Росії рибоохоронні вимоги жорсткіші, ніж в країнах Європи і Північної Америки. За кордоном охороняються головним чином осетрові і лососеві види риб. У зв'язку з цим на річках, де ці види відсутні, ніяких рибоохоронних заходів не передбачено. У нашій країні при водогосподарському будівництві охороні підлягають практично всі види риб.

Штучне розведення риби, яке проводилося на Нарвської, Лужском, Волховському і Свірського рибзавод, не змогло відновити ні природну чисельність, ні структуру популяцій риб, які зазнали впливу гідробудівництва. Наприклад, будівництво та експлуатація Волховской ГЕС повністю знищило Ладозьке стадо балтійського осетра і поставило такий вид, як волховський сиг, на грань зникнення. Каскади двох Свірських і двох Вуоксинськая ГЕС стали причиною внесення до Червоної книги РФ стад реліктового ладожского лосося і озерної ладожской форелі. Нарвская ГЕС знищила природні стада Нарвського (балтійського) лосося, кумжі і вугра.

Мікрокліматичні наслідки.Вплив великих водосховищ на мікроклімат прилеглих територій проявляється, як правило, в деякому зниженні екстремальних температур атмосферного повітря. Незначно знижуються річні максимуми (на 2-3 ° С) і підвищуються зимові мінімуми (на 1-2 ° С), крім того, можливо локальне зміна вологості. Негативні наслідки впливу на мікроклімат проявилися в нижніх б'єфах великих високонапірних ГЕС в Сибіру (Красноярська, Усть-Ілімськ). Там при скиданні в нижній б'єф теплої води в зимовий час на досить великій відстані утворюється незамерзаюча ополонка, яка викликає тумани. Це, в свою чергу, негативно позначається на умовах проживання населення.

Для боротьби з негативними наслідками мікрокліматичних змін, які проявляються в нижніх б'єфах глибоководних сибірських водосховищ, розроблені конструкції спеціальних селективних водозаборів, що дозволяють регулювати температурний режим води в нижньому б'єфі шляхом її забору з різних глибин водосховища і за рахунок цього скорочувати довжину ополонки. Планується влаштування таких водозаборів на перспективних гидроузлах, спорудження яких можливо на річках Східного Сибіру або Далекого Сходу.

Соціальні наслідки.Вплив гідроенергетичного об'єкта на сформовану соціальну обстановку району будівництва обумовлено необхідністю переселяти людей із зон затоплення, підтоплення, берегопереработкі, несприятливих кліматичних або інших умов, які негативно позначаються на здоров'ї і життєдіяльності населення. Крім того, можливі зміни умов господарювання внаслідок впливу об'єкта на природне середовище, а також в результаті появи нового виробничого об'єкта (ГЕС) і водного об'єкта (водосховища), який відкриває нові можливості для розвитку продуктивних сил і використання прилеглих сировинних ресурсів. Певний вплив на соціальну сферу надає поява колективу будівельників, особливо якщо він формується з людей, які не проживають на даній території.

За весь період гідроенергетичного будівництва в Росії переселено близько 880 тис. Чоловік, з них при створенні Волзько-Камського каскаду - 666 тис. Чоловік, Ангаро-Єнісейського каскаду - 164 тис. Чоловік і інших гідровузлів - 50 тис. Чоловік.

Добре уявляючи, що процес переселення людей з обжитих місць є одним з найбільш складних в соціальному відношенні і болючим заходом, проектувальники сучасних ГЕС прагнуть максимально знизити кількість переселенців людей шляхом оптимізації підпірних відміток водосховищ або організації інженерного захисту населених пунктів.

Для переселятися населення передбачається будівництво упорядкованих населених пунктів, оснащених сучасними інженерними комунікаціями і необхідним набором соціально-культурних об'єктів. Крім того, в проектах ГЕС відповідно до чинних законів передбачаються кошти для компенсації вартості зносяться будівель, садових насаджень і т.п.

У проектах сучасних ГЕС передбачено цілий комплекс заходів, об'єднаних в спеціальний розділ «Соціальна програма будівництва», які спрямовані на зняття соціальної напруженості, зменшення можливого негативного впливу об'єкта на соціальну сферу, а також на поліпшення умов проживання місцевого населення.

Дотримання сучасного законодавства з охорони навколишнього середовища призводить до того, що для витрат на підготовку зон водосховищ і на природні заходи від загальної суми витрат по гідровузла становить від 20 до%, а за деякими гідровузлів доходить до 70%.

Після наповнення водосховища і введення ГЕС в постійну експлуатацію за усталеною в Росії практиці відбувається міжвідомча поділ функцій. На водосховищах комплексного призначення створюються управління по експлуатації, які є, як правило, структурними підрозділами басейнових водогосподарських управлінь Міністерства природних ресурсів Російської Федерації. Відповідно до прийнятої схеми ГЕС стає промисловим підприємством по виробленню електроенергії і за використання водних ресурсів здійснює платежі, розмір яких встановлюється законом. За все екологічні наслідки, пов'язані з водосховищем, несе відповідальність управління по його експлуатації. Для того щоб врахувати потреби різних водокористувачів на водосховищі і в нижньому б'єфі гідровузла, до моменту його пуску в експлуатацію розробляється спеціальний документ - правила використання водних ресурсів водосховища.

При розробці правил в обов'язковому порядку враховуються природоохоронні та спеціальні санітарні вимоги. Всі водокористувачі зобов'язані отримати ліцензію на водокористування і неухильно дотримуватися правил використання водних ресурсів водосховищ. Гідроелектростанція, будучи одним з водокористувачів, також зобов'язана мати зазначені документи. Контроль над дотриманням встановлених в правилах і ліцензії параметрів здійснюється органами Госводконтроля Міністерства природних ресурсів Росії, при цьому на ГЕС контролюється: дотримання встановлених правил використання водних ресурсів; стан системи обліку стоку: через агрегати, водопропускні споруди (водозливи, водоскиди, шлюзи і т.п.); фактичні і встановлені в ліцензії величини протікань води через нещільності елементів станції, фільтраційні витрати і витрати через дренажні системи; стан системи обліку, збору і очищення засмальцьованих стоків.

У зв'язку з посиленням вимог до охорони навколишнього середовища на діючих об'єктах гідроенергетики, побудованих в попередні роки, проводяться природоохоронні заходи. Вони зводяться в основному до установки найсучаснішого обладнання, що працює практично без протікання масла, до вдосконалення системи збору та очистки забруднених виробничих стоків. На ряді гідровузлів переглядається режим використання водних ресурсів, виходячи з інтересів рибного господарства (Волгоградський гідровузол), модернізуються рибопропускні споруди (Волховський гідровузол, проект реконструкції Цимлянского гідровузла).

Останнім часом з'явилося поняття «екологічна безпека». Найбільш суворе визначення цього поняття дано в Законі України про охорону навколишнього природного середовища № 5076-1от 02.06.93. Згідно з цим документом, екологічна безпека трактується так: стан захищеності життєво важливих екологічних інтересів людини, перш за все, прав на чисту, здорову, сприятливу для життя навколишнє природне середовище. Якщо дивитися на водосховища і гідроелектростанції з цих позицій, то необхідно відзначити, що робота ГЕС не супроводжується викидом в атмосферу шкідливих речовин, а скиди забруднень незначні і здійснюються в рамках діючих правил. Для роботи ГЕС не потрібно добувати і транспортувати паливо. ГЕС використовують постійно поновлюваний ресурс - рухому воду. Водосховища, де б вони не зводилися, не викликають природного відторгнення і з часом вписуються в природний ландшафт, роблячи досить зручними для проживання його берега. Побічно це знаходить своє підтвердження в тому, що на берегах водоймищ зараз розташовано дуже велика кількість великих і середніх міст, велике число здравниць, санаторіїв і баз відпочинку. Навіть в межах Москви є Химкинское водосховище, а Можайское, Истринское, Рузское водосховища є улюбленими місцями відпочинку москвичів і жителів Підмосков'я. Напевно, можна погодитися з твердженням, що така кількість людей не буде жити і відпочивати близько екологічно небезпечних об'єктів. Будівництво гідроелектростанцій і створення водосховищ в світі не припиняється. Різні країни, які володіють значними природними запасами органічного палива, будують гідроенергетичні об'єкти, прагнучи максимально використовувати енергетичний потенціал своїх видатків. У Росії також є передумови для подальшого розвитку гідроенергетики, особливо на Північному Кавказі, у Східному Сибіру, ??на Далекому Сході.

 




 Теплові схеми АЕС |  Технологічні схеми і компоновка АЕС |  Економічні аспекти атомної енергетики |  Екологія атомної енергетики |  І термоядерної енергетики |  Гідростатика і гідродинаміка |  І стан гідроенергетики Росії |  І характеристики гідроенергетичних установок |  Схеми використання гідравлічної енергії |  гідротурбіни |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати