Влияние гидротехнических сооружений на окружающую среду реферат

Обновлено: 05.07.2024

Водохранилища: понятие, виды, основные параметры. Водохранилища как часть сложной природно-технической системы, зоны их влияния на окружающую среду. Проблемы, связанные с проектированием, строительством и эксплуатацией крупных гидротехнических сооружений.

Рубрика	Экология и охрана природы
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	06.11.2013
Размер файла	24,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

водохранилище гидротехнический природный среда

Водохранилища - основные понятия

Водохранилища как часть сложной природно-технической системы и зоны его влияния на окружающую среду

Влияние водохранилищ на климат

Влияние водохранилища на почвы и растительность

Введение

Тема влияния водохранилищ на окружающую среду прочно заняла свое место на страницах научной и массовой печати всего мира. Но еще лет 20--30 назад трудно было ожидать выхода в свет книги с таким названием. Во-первых, проблема рационального использования и охраны природных ресурсов интересовала тогда лишь узкий круг биологов и географов; во-вторых, наши знания об искусственных водоемах были значительно скромнее. Да и крупных водохранилищ было немного. Исследования собственно технических аспектов гидротехнического строительства уже в 30--40-х годах получили широкое развитие. Но природоведческая сторона проблемы, многочисленные аспекты последствий создания водохранилищ исследованиями затрагивались тогда в гораздо меньшей степени, нежели в настоящее время, за исключением наблюдений за гидрологическим режимом водохранилищ и исследований динамики (переработки) берегов. Влияние же крупных акваторий на климат, почвенные воды, растительный покров, животный мир при обосновании того или иного варианта сооружения гидротехнического комплекса в 50-х годах практически не учитывалось. Страна нуждалась в резком подъеме энергетической базы хозяйственного развития, срочно нужна была энергия; ее могли дать гидроэлектростанции без затраты угля и нефти, которых в то время добывали много меньше, чем сейчас.

Водохранилища - основные понятия

Водохранимлище -- искусственный водоём, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования в народном хозяйстве.

Водохранилища делятся на 2 типа: озёрные и речные. Для водохранилищ озёрного типа (например, Рыбинского) характерно формирование водных масс, существенно отличных по своим физическим свойствам от свойств вод притоков. Течения в этих водохранилищах связаны больше всего с ветрами. Водохранилища речного (руслового) типа (например, Дубоссарское) имеют вытянутую форму, течения в них, обычно, стоковые; водная масса по своим характеристикам близка к речным водам.

Основными параметрами водохранилища являются объём, площадь зеркала и амплитуда колебания уровней воды в условиях его эксплуатации.

Водохранилище -- искусственные водоемы. Они предназначены для задержания, накопления, хранения и перераспределения во времени воды -- регулирования речного стока с целью использования его для удовлетворения нужд народного хозяйства: выработки электрической энергии, орошения, водоснабжения, водного транспорта. Большие водохранилища обычно обслуживают несколько отраслей народного хозяйства.

Водохранилища создаются путем возведения плотин, перегораживающих долину реки, путем обвалования речной поймы. В водохранилища превращены некоторые озера путем искусственного повышения их уровня с помощью плотин, построенных вблизи истоков вытекающих из них рек. На больших реках создаются каскады водохранилищ. Малые водохранилища, создаваемые на мелких звеньях гидрографической сети, называют прудами, а в земляных выемках -- копанями.

Водохранилище как часть сложной природно-технической системы и зоны его влияния на окружающую среду

Водохранилищами называют искусственно созданные водоемы или естественные озера с режимом, измененным человеком. Их обычно создают в долинах рек, ручьев, а также в чашах естественных озер путем возведения подпорного сооружения -- плотины. В зависимости от ее высоты водохранилище может занять ту или иную часть долины водотока или озерной чаши и даже водораздельную территорию.

В отдельных случаях водохранилища создаются путем сооружения выемки. Это так называемые наливные водохранилища. Для них с помощью землеройных машин обваловывается (иногда и углубляется) территория обычно в непосредственной близости от русла естественного водотока. Вода наливается (самотеком или путем подкачки) в период избыточного ее количества в реке.

Влияние водохранилищ на экологию окружающей среды

Гидротехническое строительство, связанное с перераспределением стока, созданием водохранилищ с огромными запасами воды и значительными глубинами, затоплением пахотных угодий и лесов, оказывает влияние на природную среду непосредственно или косвенно. При этом воздействие на окружающую природную среду сказывается как сразу, так и по истечении многих лет.

Проблемы, связанные с проектированием, строительством и эксплуатацией крупных гидротехнических сооружений, можно разделить на первичные, предвиденные на стадии проектирования, и вторичные, возникающие как следствие сооружения гидросооружений и водохранилищ.

Кроме того, возникают научно-технические проблемы, как на стадии проектирования и строительства, так и в процессе эксплуатации водохранилищ.

Из первичных проблем можно выделить следующие:

· выбор генеральной схемы использования водных ресурсов;

· обоснование оптимальных параметров гидроузлов и водохранилищ;

· мониторинг водных, земельных и лесных ресурсов в зоне строительства гидроузла;

· эколого-экономическое обоснование подготовки ложа водохранилища под затопление;

· инженерная защита от затопления и подтопления городов, населенных пунктов, отдельных предприятий;

· восстановление на новом месте сельскохозяйственных угодий вместо затопленных водохранилищем;

· рыбохозяйственное освоение водоема, строительство рыбоходов, восстановление естественного воспроизводства рыб;

· транспортное освоение водохранилища: увеличение глубин, устройство убежищ для судов и плотов при штормах; создание новой судовой обстановки, строительство пристаней; перевалка грузов через плотины;

· санитарная подготовка ложа перед затоплением (дезинфекция населенных пунктов, кладбищ, скотомогильников, ликвидация различных вредных загрязнений);

· агролесомелиоративные гидротехнические мероприятия по предотвращению водной и ветровой эрозии в зоне водохранилищ;

· лесосводка и лесоочистка ложа перед затоплением, посадка лесных насаждений на новом месте.

Более сложны и взаимосвязаны вторичные проблемы, последствия которых проявляются через многие годы после завершения строительства, их во многих случаях трудно предсказать с достаточной научной обоснованностью. Многие из этих проблем так и остаются неразрешимыми в обозримом будущем.

Вторичные проблемы можно подразделить на экологические и социальные.

Выделим основные экологические проблемы:

· эрозия береговой линии водохранилищ, переформирование берегов, дна, устьевых участков рек, впадающих в водохранилища, формирование баров;

· появление на акватории водохранилищ запасов плавающей древесины вследствие береговой эрозии;

· изменения уровня грунтовых вод;

· изменения температурного режима водной массы и окружающей среды, повышенная влажность, появление интенсивных и продолжительных по времени туманов;

· дополнительные потери воды на испарение;

· изменения качественного состава воды в водохранилище;

· изменения растительного и животного мира;

· нарушения условий нерестилищ рыбы;

· опасность провокации колебания земной коры в связи с сооружением крупных плотин и водохранилищ.

Суммируя перечень первичных и вторичных проблем, можно выделить основные последствия регулирования стока рек гидроузлами, оказывающих положительное или отрицательное влияние на хозяйственную деятельность и окружающую природу:

· изъятие земель под водохранилище и строительные площадки для возведения основных сооружений гидроузла, создания стройбазы и переустройства объектов хозяйства и выноса из зоны затопления, а также в связи с берегопереработкой и подтоплением территории выше критического уровня;

· ухудшение мелиоративного состояния земель в связи с подтоплением водохранилищами;

· увеличение продолжительности затопления земель в верхнем бьефе гидроузлов, особенно в хвостовой части водохранилищ в связи с подпором стока реки;

· сокращение частоты (вероятности) и продолжительности затопления пойменных земель в период весеннего половодья на участке, расположенном в нижнем бьефе гидроузла;

· изменение санитарного состояния реки, физико-химических и медико-биологических свойств воды;

· изменение климатических и ландшафтных условий.

Опыт эксплуатации водохранилищ показал, что при проектировании и эксплуатации недостаточно рассматривать обозначенные проблемы и их последствия только с экономической точки зрения. Необходима комплексная эколого-экономическая оценка последствий создания водохранилищ.

Недостаточно глубокая проработка проблем и отступление от обоснованных проектных решений в период строительства и эксплуатации зачастую приводит не только к огромным материальным убыткам, но и к необратимым экологическим последствиям.

Для доказательства того, что эти проблемы реальны и они требуют разрешения, приведем лишь некоторые факты.

Влияние водохранилища на почвы и растительность

Создание водохранилищ вызывает существенные изменения почв, растительности и животного мира. Первопричина изменений заключается в трансформации климата, характера и степени увлажнения почв. Поэтому принято выделять три пояса влияния на почвенно-растительный покров: гидрологический, гидрогеологический и климатический. В свою очередь, каждый из них по степени интенсивности воздействия может быть разделен на несколько зон. В настоящее время обычно выделяются зоны: постоянного затопления, периодического (временного) затопления, сильного подтопления (заболачивания), умеренного подтопления, слабого подтопления, активного климатического влияния и эпизодического климатического влияния. Основной причиной изменения природы в нижнем бьефе служит зарегулирование стока и преобразование гидрологического режима реки, причем из них наиболее важные -- снижение паводкового и повышение меженного уровня, а также изменение продолжительности затопления поймы и режима поступления наносов.

В конфигурации и размещении зон влияния водохранилища в верхнем и нижнем бьефах гидроузла существуют значительные различия. В первом случае зоны влияния обычно располагаются в указанной последовательности концентрическими поясами, обычно сужающимися вверх от плотины. Во втором случае зона влияния протягивается сравнительно узкой полосой вдоль русла реки. Размеры территории, на которой фиксируются изменения почвенного и растительного покрова, могут быть, особенно у равнинных водохранилищ, достаточно велики и соизмеримы с площадью зеркала. Ширина отдельных зон влияния колеблется от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров. Протяженность полосы влияния в нижнем бьефе у некоторых водных объектов превышает 1000 км. Размеры территории, на которой проявляется влияние, зависят не только от местных факторов (строение рельефа, литология почвогрунтов, особенности грунтовых вод и т. п.), но и от размеров и режима эксплуатации, а также и от его географического положения.

Влияние водохранилищ на климат довольно подробно исследовалось в СССР. Обобщающие работы зарубежных авторов о влиянии на климат нам неизвестны, имеются лишь отдельные публикации по конкретным крупным водоемам; вопросы влияния на климат кратко освещаются также в работах общего характера. Влияние даже самых крупных водохранилищ на климат распространяется на сравнительно небольшую территорию прилегающих районов и еще менее заметно в нижних бьефах гидроузлов. Так, по расчетам Ю. М. Матарзина, площадь зоны климатического влияния такого большого водоема, как Камское, примерно равна площади его зеркала. Из-за преобладания в СССР переноса тепла и влаги с запада на восток климатическое влияние сильнее сказывается на их восточных берегах. Изменения микроклимата при создании водохранилищ определяются увеличением суммарной радиации и радиационного баланса, большей теплоемкостью по сравнению с сушей, уменьшением шероховатости поверхности и другими факторами.

Заключение

Влияние на микроклимат в различных природных зонах неодинаково. В зоне недостаточного увлажнения это влияние затухает быстрее и резче, чем в зоне избыточного увлажнения, где оно усиливает существующие черты избыточного увлажнения и поэтому распространяется дальше, но с менее резкими переходами. Поэтому при движении с юга на север ширина полосы активного влияния на климат увеличивается. В то же время абсолютные и относительные показатели изменения микроклимата возрастают при движении с севера на юг. Интенсивность изменений климата под влиянием водохранилищ зависит также от рельефа (чем выше берега, тем быстрее затухают эти изменения), от параметров, особенно объема водной массы, и других факторов. Основные изменения метеорологических условий состоят в следующем: увеличивается радиационный баланс, испарение, ослабляется континентальность климата, возрастают скорости ветра, появляются ветры типа бризов. Изменения затрагивают практически все элементы микроклимата акватории и прибрежных территорий.

Весной водохранилища оказывают охлаждающее влияние на прибрежные территории, а во второй половине теплого периода (до ледостава), отдавая накопленное тепло, оказывают отепляющее воздействие. Под воздействием в прибрежной полосе, как правило, уменьшается континентальность климата: ход температур становится более плавным, суточная амплитуда температур воздуха уменьшается, влажность воздуха увеличивается, весенние заморозки прекращаются в более ранние сроки, осенние заморозки наступают позже и т. д. Снижение континентальности климата отмечалось в аридных районах Северной Африки, Западной Азии, Мексики, Австралии, в некоторых районах умеренной зоны (СССР, Северная часть Китая, Канада, Северная Европа) и во всех горных районах. В районе крупных водохранилищ количество осадков несколько увеличивается.

Подобные документы

Современное состояние окружающей среды в районе размещения Зарамагских ГЭС. Характеристика основных гидротехнических сооружений. Прогноз экологических последствий деятельности гидроэлектростанции по проектированию водохранилища, меры по их устранению.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 18.12.2009

Общая характеристика производства. Физико-химические свойства глинистого сырья. Пластичные свойства глин. Оценка влияния выбросов Кирпичного завода ООО "Ажемак" на окружающую среду. Особенности кислотных дождей. Влияние углеводорода на окружающую среду.

курсовая работа [313,5 K], добавлен 06.01.2015

Функциональное зонирование города. Влияние урбанизации на окружающую среду. Эколого-правовые требования в области строительства зданий и сооружений. Управление природопользованием и охраной окружающей среды. Методы дезинфекции и очистки сточных вод.

курсовая работа [45,0 K], добавлен 30.05.2015

Экологическая характеристика г. Тюмени. Почвенный покров в городе и пригородах. Расположение промышленных предприятий как фактор воздействия на окружающую среду. Сравнительный анализ влияния Тюменского аккумуляторного завода на окружающую среду.

курсовая работа [45,2 K], добавлен 05.02.2016

Организационно-правовые основы оценки воздействия на окружающую среду. Изучение состояния и тенденций развития системы экологической экспертизы в России. Порядок организации, стадии и основные этапы проведения оценки воздействия на окружающую среду.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Гидротехнические сооружения и окружающая среда

Влияние на гидравлический режим водотока Создание крупных гидроузлов на реках вносит большие изменения в их естественный гидрологический режим. В результате регулирующего действия водохранилища сток реки в нижнем бьефе становится более равномерным в течение года. Регулирующее влияние водохранилища приводит к существенному перераспределению стока по сравнению с бытовым состоянием: уменьшаются расходы паводка и увеличиваются расходы межени. Влияние неустановившегося движения, возникающего в нижних бьефах энергетических гидроузлов в результате суточного и недельного регулирования стока, распространяется на равнинных реках на расстояние до нескольких сотен километров от плотины.

Влияние на русловой режим водотока Задержка водохранилищем твердого стока и перераспределение во времени стока воды приводит к изменению руслового процесса в верхнем и нижнем бьефах гидроузла. Преобладающие в естественных условиях обратимые деформации русла, обусловленные транзитным транспортом наносов, поступающих с площади водосбора, после возведения гидроузла сменяются необратимыми деформациями. Создание водохранилища приводит к тому, что большая часть наносов осаждается в нем, и в нижний бьеф вода поступает осветленной. В результате происходит постепенное занесение чаши водохранилища донными наносами и его заиление взвешенными наносами. Происходит трансформация русла нижнего бьефа - изменение геометрических и гидравлических характеристик русла реки, проходящее на значительном ее протяжении и обусловленное нарушением ранее существовавших режимов твердого и жидкого стока. Трансформация русла влечет за собой изменение связей расходов и уровней воды, характеризовавших отдельные сечения водотока.

Влияние на ледотермический режим водотока В верхнем бьефе гидроузла, как правило, происходит увеличение глубины и ширины потока, что ведет к снижению скоростей течения и интенсивности турбулентного перемешивания на этом участке реки. К числу факторов, под воздействием которых формируется ледотермический режим нижних бьефов ГЭС, относятся: температура воды, поступающей из верхнего бьефа в нижний; режим расходов, проходящих через ГЭС; скорости течения и уровни воды в нижнем бьефе; морфометрические характеристики русла в нижнем бьефе; работа гидроузла изолированно или в каскаде; климат региона: температура и влажность воздуха, облачность, скорость и направление ветра, количество выпавших осадков; химический состав воды в потоке (минерализация); температурные и криогенные характеристики грунтов ложа; наличие притоков и сбросов коммунальных и промышленных предприятий.

Изменения состава атмосферного воздуха Изменение качественного состояния атмосферного воздуха обычно связано с дополнительным загрязнением выбросами в период строительства и эксплуатации объекта либо с изменением условий распространения примесей, возникающим под его воздействием. Процесс строительства ГТС

Изменения животного мира Создание водохранилищ, каналов и т.п. коренным образом изменяет местный ландшафт. Это может отрицательно повлиять на привычный образ жизни и рефлексы животных: сезонные пути их миграции, изменение мест водопоя, условия их зимования, поисков пищи и т.п. При оценке воздействия гидротехнического строительства на животный мир должны учитываться следующие основные тенденции: 1. Снижение биологического разнообразия. Речные долины (пойма) являются зоной повышенного биотопического и видового разнообразия. 2. Снижение биологической продуктивности на склонах побережий водохранилища. 3. Вынужденные концентрации млекопитающих в районах выклинивания подпора водохранилища на реке и ее притоках. На притоках будет отмечаться тенденция к формированию зон повышенной численности и миграционной активности большинства видов млекопитающих.

Изменения растительности Использование земли для строительства гидротехнических сооружений и создания водохранилищ приводит к отчуждению и сокращению площадей, занятых растительностью (луговой, кустарниковой, лесной и т.д.), а также к изменению условий произрастания растительности на территории, подверженной влиянию гидроузла. Изменение влажности и гидрохимического состава почв, изменение климатических условий вблизи водохранилищ и их нижних бьефов может оказать заметное влияние на интенсивность развития растений, создать благоприятные условия для одних видов и неблагоприятные для других. Эти вопросы должны найти отражение при анализе воздействия ГТС на окружающую среду.

При определении влияния гидротехнического строительства на растительность следует прогнозировать возможные изменения, которые касаются: флористического разнообразия растительности; количества основных (преобладающих), а также редких и исчезающих видов растительности; ареалов распространения различных видов растительности; структуры растительного и почвенного покрова на различных участках местности в зоне воздействия объекта; соотношения площадей, занятых различными видами растительности; границ растительных сообществ и размеров участков, подвергающихся подтоплению, заболачиванию, иссушению.

Энергетика делится на традиционную и нетрадиционную. Традиционная энергетика базируется на использовании ископаемого горючего или ядерного топлива и энергии воды крупных рек. Она подразделяется на теплоэнергетику, электроэнергетику, ядерную энергетику и гидроэнергетику.
Многие тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца.

Содержание

Введение
3
Гидроэлектростанция
4
Технологический цикл ГЭС
8
3. Воздействие ГЭС на окружающую среду
12
4.
Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
15
5.
Принципы действия и особенности влияния на окружающую среду
18
Заключение
22
Список литературы

Прикрепленные файлы: 1 файл

Domashnee_zadanie_po_PE.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Калужский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

(КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана)

"Промышленная экология и химия"

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №1

"Гидроэлектростанция. Технологический цикл. Воздействие ГЭС на окружающую среду. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Принципы действия и особенности влияния на окружающую среду."

Выполнил: студент гр. ЭКД-71

Власенкова Е.В________________ ___

Никулина С.Н. ___________________

Дата сдачи (защиты) домашнего задания:

Результаты сдачи (защиты):

3. Воздействие ГЭС на окружающую среду

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

Принципы действия и особенности влияния на окружающую среду

Многие тысячелетия верно служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. Запасы ее на Земле колоссальны. Недаром некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода - ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой океан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек.

Гидроэлектростанция представляет собой комплекс различных сооружений и оборудования, использование которых позволяет преобразовывать энергию воды в электроэнергию. Гидроэлектростанции возводятся на реках, сооружая плотины и водохранилища. Большое значение для эффективности работы станции имеет выбор места. Необходимо наличие двух факторов: гарантированная обеспеченность водой в течение всего года и как можно больший уклон реки. Гидроэлектростанции разделяются на плотинные (необходимый уровень реки обеспечивается за счёт строительства плотины) и деривационные (производится отвод воды из речного русла к месту с большой разностью уровней)[1].

Отличаться может и расположение сооружений станции. Например, здание станции может входить в состав водонапорных сооружений (так называемые русловые станции) или располагаться за плотиной (приплотинные станции).

Работа гидроэлектростанций основана на использовании кинетической энергии падающей воды.

Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

Гидроэлектрические станции разделяются в зависимости от вырабатываемой мощности:

мощные — вырабатывают от 25 МВТ и выше;
средние — до 25 МВт;
малые гидроэлектростанции — до 5 МВт.

Мощность ГЭС напрямую зависит от напора воды, а также от КПД используемого генератора. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

Основным рабочим органом гидроэнергетической установки, непосредственно преобразующим энергию движущейся воды в кинетическую энергию своего вращения, является гидротурбина. Коэффициент полезного действия гидротурбины составляет до 90%. Гидротурбины бывают двух типов: 1) активные гидротурбины, рабочее колесо которых вращается в воздухе натекающим на его лопасти потоком воды; 2) реактивные гидротурбины, рабочее колесо которых полностью погружено в воду и вращается в основном за счет разности давлений перед и за колесом Величина КПД реальных турбин колеблется от 50 % для небольших агрегатов до 90 % для больших энергоустановок.

Гидроэлектростанции также делятся в зависимости от максимального использования напора воды:

высоконапорные — более 60 м;

средненапорные — от 25 м;

низконапорные — от 3 до 25 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных — ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных — поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах. Принцип работы всех видов турбин схож — вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами — стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. Здесь можно выделить следующие ГЭС:

русловые и плотинные ГЭС. Это наиболее распространенные виды гидроэлектрических станций. Напор воды в них создается посредством установки плотины, полностью перегораживающей реку, или поднимающей уровень воды в ней на необходимую отметку. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.

Приплотинные ГЭС. Строятся при более высоких напорах воды. В этом случае река полностью перегораживается плотиной, а само здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода, в этом случае, подводится к турбинам через специальные напорные тоннели, а не непосредственно, как в русловых ГЭС.

Деривационные гидроэлектростанции. Такие электростанции строят в тех местах, где велик уклон реки. Необходимая концентрация воды в ГЭС такого типа создается посредством деривации. Вода отводится из речного русла через специальные водоотводы. Последние — спрямлены, и их уклон значительно меньший, нежели средний уклон реки. В итоге вода подводится непосредственно к зданию ГЭС. Деривационные ГЭС могут быть разного вида — безнапорные или с напорной деривацией. В случае с напорной деривацией, водовод прокладывается с большим продольным уклоном. В другом случае в начале деривации на реке создается более высокая плотина, и создается водохранилище — такая схема еще называется смешанной деривацией, так как используются оба метода создания необходимой концентрации воды.

Гидроаккумулирующие электростанции. Такие ГАЭС способны аккумулировать вырабатываемую электроэнергию, и пускать её в ход в моменты пиковых нагрузок. Принцип работы таких электростанций следующий: в определенные периоды (не пиковой нагрузки), агрегаты ГАЭС работают как насосы от внешних источников энергии и закачивают воду в специально оборудованные верхние бассейны. Когда возникает потребность, вода из них поступает в напорный трубопровод и приводит в действие турбины[2].

У России большой гидроэнергетический потенциал, что подразумевает значительные возможности развития отечественной гидроэнергетики. На территории Российской Федерации сосредоточено около 9% мировых запасов гидроресурсов. По обеспеченности гидроэнергетическими ресурсами Россия занимает второе место в мире, опережая США, Бразилию, Канаду. На сегодняшний день общий теоретический гидроэнергопотенциал России определен в 2900 млрд кВт-ч годовой выработки электроэнергии или 170 тыс. кВт/ч на 1 кв. км территории. Однако сейчас освоено лишь 20% этого потенциала. Одним из препятствий развития гидроэнергетики является удаленность основной части потенциала, сконцентрированной в центральной и восточной Сибири и на Дальнем Востоке, от основных потребителей электроэнергии.

Выработка электроэнергии российскими ГЭС обеспечивает ежегодную экономию 50 млн тонн условного топлива, потенциал экономии составляет 250 млн тонн; позволяет снижать выбросы СО2 в атмосферу на величину до 60 млн тонн в год, что обеспечивает России практически неограниченный потенциал прироста мощностей энергетики в условиях жестких требований по ограничению выбросов парниковых газов. Кроме своего прямого назначения – производства электроэнергии с использованием возобновляемых ресурсов – гидроэнергетика дополнительно решает ряд важнейших для общества и государства задач: создание систем питьевого и промышленного водоснабжения, развитие судоходства, создание ирригационных систем в интересах сельского хозяйства, рыборазведение, регулирование стока рек, позволяющее осуществлять борьбу с паводками и наводнениями, обеспечивая безопасность населения.

В настоящее время на территории России работают 102 гидроэлектростанции мощностью свыше 100 МВт. Общая установленная мощность гидроагрегатов на ГЭС в России составляет примерно 46 000 МВт (5 место в мире). В 2011 году российскими гидроэлектростанциями выработано 153,3 млрд кВт/ч электроэнергии. В общем объеме производства электроэнергии в России доля ГЭС в 2011 году составила 15,2%.

В России доля ГЭС в энергобалансе страны – 11%. Преобладают крупные ГЭС: Шушинская, Ангарская, Братская, Красноярская и другие. Наиболее перспективны в использовании малые ГЭС. К малым ГЭС условно относят гидроэнергетические агрегаты мощностью от 100 кВт до 10 МВт. Меньшие агрегаты относятся к категории микро-ГЭС. Суммарная мощность малых ГЭС в мире сегодня превышает 70 ГВт[3].

ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.

Рисунок 1 – Принципиальная технологическая схема ГЭС.

Водное пространство перед плотиной называется бьефом, а ниже плотины – нижним бьефом. Разность уровней верхнего (УВБ) и нижнего бьефа (УНБ) определяет напор Н. Верхний бьеф образует водохранилище. В котором накапливается вода, используемая по мере необходимости для выработки электроэнергии[4].

Напор ГЭС создаётся концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основное энергетическое оборудование гидроэлектростанции размещается в здании ГЭС: в машинном зале электростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройства автоматического управления и контроля; в центральном посту управления — пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательным оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.

По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т.п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС.

ВЛИЯНИЕ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ОХРАНА ПРИРОДЫ

Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на окружающую природную среду. Это влияние является локальным. Однако сооружение каскадов крупных водохранилищ, намечаемая переброска части стока рек Сибири в Среднюю Азию и другие крупные водохозяйственные мероприятия могут изменить природные условия в региональном масштабе. При рассмотрении влияния гидроэнергетических объектов на окружающую среду необходимо различать период строительства гидроэнергетических объектов и период их эксплуатации.

Первый период сравнительно кратковременный — несколько лет. В это время в районе строительства нарушается естественный ландшафт. В связи с прокладкой дорог, постройкой промышленной базы и поселка резко повышается уровень шума. Вода, исполь-зуемая для разнообразных строительных работ, возвращается в реку с механическими примесями — частицами песка, глины и т. п. Возможно загрязнение воды коммунально-бытовыми стоками строительного поселка. Подъем уровня воды в верхнем бьефе начи-нается обычно в период строительства. В результате производимого при этом наполнения водохранилища изменяются расходы и уровни воды в нижнем бьефе.

Влияние водохранилища на окружающую среду зависит от географического положения и типа водохранилища (горное, предгорное, равнинное), от геологического строения и гидрогеологической характеристики его ложа и бортов, от площади, конфигурации и объема водохранилища, глубины его сработки, режима эксплуатации и т. п.

В период эксплуатации происходит разностороннее влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду. Наиболее существенное влияние на природу оказывают водохранилища. Создание водохранилищ необходимо для энергетического использования водотока, для водного транспорта, для обеспечения водой промышленности, сельского хозяйства и населения. Водохранилища комплексного назначения позволяют удовлетворить потребности нескольких отраслей народного хозяйства. Положительное народнохозяйственное значение водохранилищ весьма велико. Но сооружения их имеют и отрицательные последствия. Необходимо способствовать повышению положительных свойств и уменьшению отрицательных последствий сооружения водохранилищ.

Водохранилища регулируют расход воды в течение года, а большие водохранилища могут выравнивать расход в течение нескольких лет. Весной расходы и уровни воды в нижнем бьефе уменьшаются, а в период летней и зимней межени повышаются по сравнению с бытовыми условиями реки до создания водохранилища. Вода, поступающая из водохранилища в нижний бьеф, оказывается зимой теплее, а летом холоднее, чем в естественных условиях.

Снижение расходов и уровней воды в половодье может повлечь за собой осуходоли- вание поймы и потребовать замены сенокосных угодий зерновыми и пропашными культурами. Понижение раходов воды и уровнен весной, уменьшение длительности половодья и снижение температуры воды приводит к более позднему началу и уменьшению общей продолжительности весеннего нереста рыб. Уменьшение расходов воды в паводок и половодье в соответствующих случаях предотвращают наводнения.

Повышение расходов воды в межень благоприятно сказывается на санитарно-гигиеническом состоянии реки, позволяет обеспечить орошение полей, водоснабжение промышленности и населения, повысить судоходные глубины, увеличить мощность и выработку энергии гидроэлектростанций.

Зимой при авариях в энергосистеме может потребоваться аварийное резкое увеличение мощности ГЭС на несколько часов и даже суток, что может повлечь за собой большое повышение уровней воды в нижнем бьефе. Резкое колебание уровней и расходов воды в течение суток может вызвать размыв русла в нижнем бьефе на близлежащем участке реки.

Вода из водохранилища попадает в нижний бьеф осветленной, что неблагоприятно для рыбного хозяйства, так как сокращается биогенный сток. Но при наличии в нижнем бьефе жилых поселков и сельскохозяйственных угодий, биогенный сток пополняется сравнительно быстро. При больших скоростях течения за счет размыва русла вода пополняется механическими примесями.

При суточном п недельном регулировании расходов воды для гидроэнергетики резкое снижение уровнен воды в нижнем бьефе может осложнить водоснабжение промышленности и коммунального хозяйства, ухудшить условия судоходства, а в период нереста повлечь за собой осушение нерестилищ и гибель икринок. Во избежание этих последствий проводятся соответствующие мероприятия и в некоторых случаях суточное регулирование мощности гидроэлектростанции ограничивается.

В средней полосе страны и на севере снижение температуры воды летом ограничивает, а резкие колебания уровней воды в течение суток затрудняют использование реки для отдыха и спорта. В зимний период в нижнем бьефе могут образовываться манны, полыньи и появиться туманы, что неблагоприятно для городов и населения, нарушается переправа по льду через реки. Неустойчивый ледяной покров в нижнем бьефе ухудшает условия зимовки некоторых видов рыб.

Большая часть неблагоприятных влияний в нижнем бьефе исключается или значительно ослабляется при каскадном расположении гидроузлов. В результате подпора от плотины ниже расположенного гидроузла уровни нижнего бьефа данного гидроузла мало изменяются даже при глубоком суточном регулировании расходов воды ГЭС.

Возведение плотин гидроузлов приводит к подъему уровней воды в верхнем бьефе и образованию водохранилищ. Плотины, перегораживающие реки, затрудняют проход рыб к местам естественных нерестилищ в верховьях рек.

Плотины, здания ГЭС, шлюзы, каналы и т. п., удачно вписанные в рельеф местности и хорошо архитектурно оформленные, создают вместе с акваторией верхнего бьефа монументальные и живописные ансамбли.

ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ОХРАНЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ СССР

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ПРИРОДЫ

Производство работ по возведению гидроэнергетических объектов следует проектировать с минимальным ущербом природе. При разработке стройгенпланов необходимо рационально выбирать карьеры, местоположение промстройбазы, дорог и т. д. К моменту завершения строительства должны быть проведены необходимые работы по рекультивации нарушения земель и озеленение территории. По водохранилищу наиболее эффективным природоохранным мероприятием является инженерная защита. Например, строительство дамб обвалования уменьшает площадь затопления и сохраняет для хозяйственного использования земли, месторождения полезных ископаемых, снижает потери воды на испарение, уменьшает площадь мелководий и улучшает санитарные условия водохранилища, сохраняет природные естественные комплексы. Постройка4 дамб обвалования для зашиты от затопления и насосных станций для перекачки поверхностного стока и дренирующих вод в водохранилище позволяет использовать защищенные от затопления земли для сельского хозяйства и для других целей. Если постройка дамб экономически не оправдывается, то мелководья могут быть использованы для разведения птиц и для других хозяйственных нужд. При поддержании необходимых уровней воды мелководья могут быть использованы для рыбного хозяйства, как нерестилища и кормовая база.

Для предотвращения или уменьшения переработки берегов производят берегоукрепление. Предприятия, железные дороги, жилые и коммунально-бытовые постройки, памятники старины выносятся из зоны затопления.

Для обеспечения высокого качества воды необходима санитарная очистка ложа водохранилища до его затопления водой. С этой целью производятся агротехнические мероприятия для уменьшения загрязненного поверхностного стока и строятся очистные сооружения.

В случае необходимости организуются заповедники, заказники, отлов и перемещение животных, производятся лесопосадки. В целях рыборазведения создаются искусственные нерестилища, нерестно-вырастные хозяйства (рыбозаводы), строятся рыбопропускные сооружения для прохода рыбы на нерест из нижнего бьефа в верхний. Водозаборы НС для орошения и водоснабжения на реках и водохранилищах должны оборудоваться устройствами, предотвращающими попадание мальков рыб в насосы. Большие работы по инженерной защите проводятся в нижнем бьефе.

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОХРАНИЛИЩ

Для охраны природы большое значение имеет режим эксплуатации ГЭС и водохранилищ. Обязателен санитарный попуск воды в нижний бьеф. Рациональным регулированием расходов и уровней воды можно удовлетворить потребности сельского хозяйства, промышленности, населения и природных комплексов.

Должны разрабатываться и утверждаться правила эксплуатации водохранилищ. Без утвержденных правил не разрешается прием водохранилищ в эксплуатацию.

Читайте также: