Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Корпачев В. П., Пережилин А. И., Андрияс А. А., Рябоконь Ю. И.,
5. КОМПЛЕКС МЕРОПРИЯТИЙ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ РЕШЕНИЯМ САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ЛОЖА ВОДОХРАНИЛИЩА
В экологическом отношении - для сохранения необходимого качества воды при проектировании и строительстве ГЭС - чрезвычайно важной является санитарно-техническая подготовка ложа водохранилища. Она включает следующий комплекс мероприятий.1. Проведение в природоохранных и хозяйственных целях лесосводки и лесоочистки ложа водохранилища
При проведении лесосводки производится полная вырубка и вывозка всей деловой (товарной) древесины. При проведении лесоочистки - вырубка и частичная очистка от нетоварной древесины (молодняк, подрост, кустарник, сухостой, валежник корчевка пней и пр.). Согласно действующим правилам, указанные меры должны осуществляться на любом водохранилище, и даже лесоочистка (по требованию «зеленых») проводится в полном объеме. Однако по ряду экономических соображений в настоящее время лесоочистка, в первую очередь и в основном, полностью производится только на участках специального назначения:
- на приплотинном участке длиной до 10км (во избежание возможных засорений решеток и забивки водосливных отверстий гидроузла);
- на трассах судового хода (шириной до 400м), а также на подходах к пристаням, причалам и лесосплавным рейдам;
- вблизи прибрежных населенных пунктов и зон рекреации;
- на предполагаемых рыбохозяйственных участках.
После проведения работ по лесосводке и лесоочистке остаются порубочные остатки, объем которых зависит от запаса сырорастущей древесины на гектаре. Как показал опыт строительства ГЭС в Сибири, основная масса порубочных остатков уходит под затопление, часть древесины затем всплывает, часть древесины скапливается на пляжном откосе.
2. Очистка водохранилища от древесной массы
Этот этап можно проводить по нескольким технологиям: очистка акватории плавающими агрегатами или по упрощенной технологии.
Упрощенная технология заключается в следующем. Береговая полоса водохранилища разделяется на ряд участков в зависимости от запасов древесной массы, морфологии, гидрологических параметров участка. На каждом участке устанавливается пункт сбора - накопления древесной массы и обозначается пункт выгрузки древесной массы водохранилища. Технология очистки базируется на способе траления акватории, зачистки пляжного откоса, формировании транзитного кошеля и буксировки его к месту накопления и выгрузки древесной массы.
3. Предотвращение миграции значительных масс плавающей древесины
Плавающая древесина создает угрозу для судоходства. Миграция значительных масс плавающей древесины из заливов на свободную акваторию (фарватер) и обратно происходит при изменении направления ветров, создает аварийные ситуации и значительные задержки в движении плавучих транспортных средств.
Это явление предотвращается путем установки специальных наплавных заграждений (воронки) на входе в заливы, которые пропускают древесную массу внутрь залива, а при изменении направления ветра не позволяют ее выйти на свободную акваторию.
Накопительная древесная масса периодически собирается в кошели и буксируется к месту выгрузки.
4. Защита приплотинной части ГЭС от миграции древесины по акватории водохранилища и проникновения ее в зону входных водоводных отверстий плотины
В составе плавающей древесной массы имеются значительная часть древесных фракций с малым запасом плавучести и даже с нулевым запасом. Эта категория древесных фракций представляет серьезную угрозу для работы гидроагрегатов ГЭС, забивая защитные решетки водоводов и попадая внутрь водоводов и гидротурбин.
Эти отрицательные явления особенно остро проявились на Саяно-Шушенской ГЭС, где в течение первых двух лет после наполнения водохранилища регулярно приходилось останавливать гидроагрегаты станции из-за засорения решеток входных водоводов и попадания в гидроагрегаты древесных элементов.
Инженерная защита ГЭС от миграции древесной массы производится установкой заградительной поперечной многоопорной сетчатой запани, исключающей подныры древесной фракции.
5. Защита берегов водохранилища и его притоков от колебаний уровней и переработки берегов
Колебание уровней оказывает разрушающее действие на берега водохранилища.
Большое разрушающее действие на берега водохранилища оказывает волноприбой, возникающий в результате колебаний уровня. Амплитуда колебаний может достигать 2 - 7 м.
Существенное влияние на переработку берегов оказывает морфология склонов, их геолого-литологическое строение и свойства пород.
По морфологическим особенностям выделяют берега приглубые с крутизной склонов более 6º и отмелые - менее 6º. Наиболее сильно разрушаются приглубые берега, а на отмелых, наоборот, образуются наносы. В первом случае береговая линия отступает, во втором - образуются косы и отмели. Наиболее интенсивно разрушаются выступы берегов. В бухте чаще происходит накопление осадков.
Скорость переработки берегов водохранилищ при всех прочих равных условиях возрастает с уменьшением высоты берегового откоса и определяется устойчивостью пород откоса против размыва. При средней высоте откоса 2 - 4 м над бичевником скорость разрушения береговой полосы за один сезон бывает: для лессовых пород - до 8 м и более; в различных песках - 2 м; в глинистых породах - до 1 м. Скорость волновой переработки берегов, сложенных коренными скальными породами, часто не имеет практического значения.
Существует ряд мер, которые позволяют активно бороться с переработкой берегов водохранилищ. За основу берут расчетные схемы, позволяющие прогнозировать характер переработки берегов. На основе этого разрабатывают защитные мероприятия, направленные против постоянных и временных подтоплений, повышения уровня грунтовых вод и переработки берегов водохранилищ.
Против переработки берегов водохранилищ можно применять те сооружения, что и в борьбе с абразией морей и озер. Однако боны и волноломы выполняют хорошо свою роль лишь при небольших колебаниях уровня, а в водохранилищах они значительны вследствие периодической сработки горизонта воды. Поэтому для защиты берега и дамб обвалования лучше применять различного рода покрытия из камня, железобетонных плит, асфальта, геосинтетических материалов.
Переработка берегов по данным наблюдениям на водохранилищах наиболее интенсивно проходит в первые 5 лет. Далее этот процесс постепенно затухает.
Для выбора типа одежды покрытия большое значение имеет прогноз времени затухания процесса переработки. Например, асфальтовые покрытия следует применять в местах, где переработка берегов будет развиваться в ближайшее десятилетие. Каменные покрытия надежны и долговечны. Основным их достоинством является приспособляемость к деформациям откоса, но главный недостаток - трудоемкость работ. Железобетонные покрытия отличаются большей надежностью.
6. Переработка берегов приводит к образованию аккумулятивных зон, заиления ложа водохранилища
Заиление водохранилища уменьшает сток в нижний бьеф. Мельчайшие частицы грунта переходят во взвесь и остаются во взвешенном состоянии в виде мути, что существенно меняет качество воды.
В нижней части водохранилища, примыкающей к плотине, в связи с отсутствием уклонов водной поверхности, течения не возникают. В этом районе действует абразия за счет ветровых волн и колебаний уровня. В средней части водохранилища действуют паводковые течения. Переработка берегов происходит за счет их эрозионной деятельности. В верхней части водохранилища для периода паводка типичен речной режим с речной эрозией.
7. Подтопление берегов
Подтопление это опасное явление, вызванное увеличением влажности почв и грунтов в результате повышения уровня грунтовых вод. При этом могут изменяться не только уровни подземных вод, но и их гидрохимический режим, влажностный и солевой режимы грунтов зоны аэрации, физико-химические свойства грунтов, почвообразовательные процессы и др. В результате резко ухудшается жизнедеятельность растений, разрушаются фундаменты сооружений и происходит ряд сопутствующих опасных нарушений геологической среды, что в конечном итоге может привести к значительному эколого-экономическому ущербу. Проблему подтопления следует рассматривать как комплексную угрозу, приводящую к изменению природных и социально-экономических условий проживания людей.
При анализе подтопления в районе влияния ГТС следует различать первичное подтопление территорий - собственно от влияния водохранилища, и вторичное - от совместного воздействия водохранилища и других техногенных факторов. Первичное подтопление может быть связано с ошибочным прогнозом проницаемости пород или же с нарушением работы противофильтрационных и дренажных устройств. Вторичное подтопление в значительной мере определяется влиянием окружающей среды. При этом особенно интенсивно могут подтапливаться территории предприятий, работа которых сопровождается большим потреблением воды в технологическом процессе.
Водохранилища в большинстве случаев создают подпор грунтовым водам, и подземные воды оказывают дополнительное воздействие на склоны. Появляются оползни, обвалы. Все эти процессы проходят особенно интенсивно при быстром спаде уровня воды в водохранилище. Возможны также случаи заболачивания берегов или образования солончаков. В этом случае возникает необходимость защиты промышленных предприятий, жилых массивов путем устройства постоянно действующего дренажа.
8. Загрязнение акваторий и территорий
При эксплуатации ГТС достаточно часто возникает угроза загрязнения акваторий и территорий, обусловленная, прежде всего, аккумуляцией различного рода загрязнений в водохранилищах. Загрязнение водохранилищ приводит к опасному снижению качества воды, что неблагоприятно сказывается на использовании водных ресурсов в неэнергетических отраслях ВХК, имеющих, как правило, важное социально-экономическое и экологическое значение.
Загрязнение вод может быть химическим, биологическим, бактериальным, естественно-органическим, механическим (включая зарастания водоемов высшей водной растительностью, загрязнения плавающими телами и наносами) и тепловым. В особо опасных масштабах загрязнения акваторий и территорий часто с непредсказуемыми последствиями происходит при разрушениях напорных гидросооружений, а также при промывах водохранилищ от наносов.
9. Созданные водохранилища изменяют гидрохимический и гидробиологический режим водохранилища
Эти изменения проходят в два этапа. На первом этапе сразу после заполнения водохранилища происходит разложение затопленной растительности и почвенного покрова с образованием и накоплением автохтонной органики с большим содержанием амидного азота, углеводов, аминокислот и других органических соединений, являющихся питательной средой для бактерий и сине-зеленых водорослей. Разложение автохтонной органики сопровождается кроме неприятных вкуса и запаха выделением токсических веществ, отрицательно влияющих на фауну водоема. Второй этап гидрохимического и гидробиологического режима водохранилищ начинается через 3 - 4 года после заполнения и характеризуется интенсивным развитием сине-зеленых водорослей, при этом потребляется кислород, возрастает прогреваемость воды, увеличиваются потери на испарение, меняется химический состав воды.
Сине-зеленые водоросли забивают фильтры водозаборных сооружений, могут вызвать массовый замор рыбы, делают воду непригодной для ряда производств. При сильном цветении водохранилища становятся непригодными для рекреационных целей. Борьба с цветением воды является актуальной, очень сложной и дорогостоящей проблемой. Решение ее идет в двух направлениях: уменьшение концентрации сине-зеленых водорослей непосредственно в водохранилищах, для чего применяют механические, химические и биологические методы.
10. Нормальное обитание и воспроизводство ихтиофауны
Требует соответствующих глубин и температуры воды, особенно во время нереста и развития молоди, необходимой кормовой базы, достаточного количества растворенного кислорода и отсутствия в воде ядовитых и токсических веществ. Поэтому требования рыбного хозяйства к качественно-количественному состоянию водных ресурсов достаточно высоки. Качественное состояние водных ресурсов может быть обеспеченно организацией своевременных и обязательных специальных рыбохозяйственных попусков для обводнения нерестилищ в нижнем бьефе гидроузла.
11. Промышленное освоение береговой зоны водохранилища
Хозяйственное освоение водохранилища предопределяет реализацию следующего комплекса природоохранных мероприятий и строительства природоохранных сооружений:
- станций биологической, физико-химической и механической очистки производственных и коммунальных сточных вод;
- водоохранных зон с комплексом технологических, лесомелиоративных, агротехнических, гидротехнических, санитарных и других мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения, засорения и истощения водных ресурсов;
- установок по сбору нефти, мазута, мусора и других объектов, включая суда-сборщики и нефтеочистные станции;
- установок и сооружений для сбора, транспортировки, переработки и ликвидации жидких производственных отходов, сточных вод и кубовых остатков;
- полигонов и установок для обезвреживания вредных промышленных отходов, загрязняющих водные объекты;
- береговых сооружений для приема с судов хозяйственно-бытовых сточных вод и мусора для утилизации, складирования и очистки;
- основных коммуникаций для отвода и очистки промышленных и канализационно-городских сточных вод (включая ливневые) и соответствующих сооружений на них;
- санитарная очистка населенных пунктов, предприятий и животноводческих ферм, расположенных в зоне затопления, вывозкой загрязненного грунта и сжиганием мусора;
- обязательное проведение специальной очистки мест специфического загрязнения (иногда с хлорированием грунта) и зон водозаборов коммунально-бытового водоснабжения;
- перенос, обезвреживание или надежное крепление (захоронение) с обеззараживанием кладбищ и скотомогильников;
- отлов и переселение диких животных;
- организация прибрежных водоохранных зон для защиты водных объектов водохранилища от неорганизованного стока, позволяющая перевести поверхностный сток в подземный.