Брызгалов В.И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций

Подождите немного. Документ загружается.

519

уровнем моря; форма её рельефа; близость моря, озер, мелких

водоёмов и крупных водохранилищ; температура поверхности воды

в прибрежной зоне и другие факторы, в особенности загрязненность

воздуха. Несмотря на достаточную известность и изученность этих

причин, общественное мнение районов расположения ГЭС склонно

связывать образование туманов только с образованием водохрани-

лищ и полыней. Поскольку на влажность воздуха открытые водоёмы

хотя и локальное, но оказывают влияние, то в определенной мере

образование туманов с этим также связано. По данным ряда ис-

следований, в том числе проведенных Красноярским госунивер-

ситетом, известно, что водохранилища и полыньи в нижнем бьефе

Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС оказывают влияние на

влажность воздуха лишь в пределах 2-километровой прибрежной

зоны. И здесь, в решающей мере, в Красноярском промышленном

районе на повторяемость туманов (в особенности смогов) влияет

воздух, загрязненный пылевидными частицами, на которых конденси-

руется водяной пар. Одним из доказательств этого может служить

отсутствие туманов в г. Дивногорске и п. Черёмушки, расположенных

в непосредственной близости соответственно Красноярской и Саяно-

Шушенской ГЭС. Атмосферный воздух в этих населенных пунктах

не загрязнен. Кроме того, за счет “сглаживания” температуры возду-

ха и температуры воды в р.Енисей градиент температуры на границе

соприкосновения двух сред (вода – воздух) уменьшился, что также

влияет на образование тумана.

Данные обработки статистических рядов наблюдений за

длительный период 1936-1995 гг., полученные Черемушкинским

гидрометеобюро (И. Г. Воротников) Хакасского гидрометеоцентра,

приведенные в таблицах 92-95, показывают количество туманных

дней до и после строительства Красноярской и Саяно-Шушенской

гидростанций.

Таблица 92. Среднее число дней с туманом в период наблюдений на

метеостанции “Красноярск, опытное поле” 1936-1965 гг. (29 лет)

)

Месяцы

ян-

варь

фев-

раль

март

ап-

рель

майиюньиюль

ав-

густ

сен-

тябрь

ок-

тябрь

но-

ябрь

де-

кабрь

Число

дней с

туманом

1 0,5 0,4 0,4 0,3 0,6 0,7 2 3 0,8 0,8 1

Итого за

период

октябрь-март 4,5 дня; апрель-сентябрь 7 дней; за год 11,5 дней

)

Дробные числа в таблице означают, что туманы наблюдались не ежегодно. Все обработанные ряды наблюдений

составляют более 15 лет, что гарантирует достоверный результат.

520

Эта таблица свидетельствует о количестве туманных дней в

период, когда река Енисей была в естественных условиях, до начала

регулирования водотока Красноярской ГЭС, первый агрегат которой

был введен в эксплуатацию в ноябре 1967 г. Лишь к этому моменту

было осуществлено первое заполнение водохранилища.

В таблице 93 представлены данные по материалам той же ме-

теостанции “Красноярск, опытное поле” после обработки статисти-

ческого ряда наблюдений за период 1968-1995 гг., т.е. после ввода

в эксплуатацию Красноярской ГЭС и образования её водохранилища.

Таблица 93. Среднее число дней с туманом в период наблюдений на

метеостанции “Красноярск, опытное поле” за период 1968-1995 гг. (27 лет)

Из сопоставления данных таблиц 92 и 93 видно, что практи-

чески число туманных дней является одинаковым до и после стро-

Месяцы

ян-

варь

фев-

раль

март

ап-

рель

май июньиюль

ав-

густ

сен-

тябрь

ок-

тябрь

но-

ябрь

де-

кабрь

Число

дней с

туманом

0,6 0,4 0,1 0,2 0,4 0,3 0,8 1,8 2,3 1,4 0,5 0,3

Итого за

период

октябрь-март 3,3 дня; апрель-сентябрь 5,8дня; за год 9,1дней

Метеостанция “Минусинск, опытное поле”, период 1891-1945 гг. (54 года)

Месяцы

ян-

варь

фев-

раль

март

ап-

рель

май июнь июль

ав-

густ

сен-

тябрь

ок-

тябрь

но-

ябрь

де-

кабрь

Число

дней с

туманом

6 5 3 1 0,7 1 2 3 7 5 4 7

Итого за

период

октябрь-март 30 дней; апрель-сентябрь 14,7 дня; за год 44,7 дня

Метеостанция “Минусинск, опытное поле”, период 1936-1980 гг. (44 года)

Число

дней с

туманом

4 2 1 0,3 0,2 0,5 0,8 2 4 2 2 3

Итого за

период

октябрь-март 14 дней; апрель-сентябрь 7,8 дня; за год 21,8 дней

Метеостанция “Минусинск, опытное поле”, период 1950-1975 гг. (25 лет)

Число

дней с

туманом

0,6 0,2 - 0,1 0,1 0,1 - 0,1 0,1 0,6 0,3 0,6

Итого за

период

октябрь-март 2,3 дня; апрель-сентябрь 0,5 дня; за год 2,8 дня

Таблица 94. Среднее число дней с туманом в период наблюдений на

метеостанциях до строительства Саяно-Шушенской ГЭС

521

ительства Красноярской ГЭС, т.е. напряженность, создаваемая

средствами массовой информации, представляет собой больше по-

литическое явление, чем социальное.

Характеристику туманообразования до и после создания Са-

яно-Шушенской ГЭС можно увидеть из материалов того же ЧГМБ

ХГМЦ, представленных в таблицах 94 и 95.

Из данных таблицы 94 следует, что до строительства Саяно-

Шушенской ГЭС были периоды, сильно отличающиеся между собой

по количеству туманных дней. Так, в период 1891-1945 гг. в среднем

за год было 44,7 туманных дней, а в период 1936-1980 гг. – 21,8. При

этом, начиная с 1936 года, на метеостанции были введены 4-х срочные

наблюдения, в том числе ночью, поэтому атмосферные явления стали

регистрироваться с большей точностью. Следовательно, в статис-

тическом ряде 1891-1945 гг. могло быть количество дней с тума-

нами ещё больше, поскольку до 1936 г. сроки наблюдений были реже.

Из таблицы 95 следует, что явления туманообразования также

не имеют стабильного характера и после образования водохранилища

Саяно-Шушенской ГЭС и незамерзающей полыньи в нижнем бьефе.

Таблица 95. Среднее число дней с туманом в период наблюдений на

метеостанциях после ввода в эксплуатацию Саяно-Шушенской ГЭС

Приведенные в таблицах 94 и 95 данные свидетельствуют о

том, что атмосферные явления возникают под воздействием куда

более мощных природных сил (например, атмосферная циркуляция),

чем воздействие водохранилища и открытого зимой русла реки.

После ввода в эксплуатацию Саяно-Шушенской ГЭС по данным

метеостанций, располагающихся вблизи ГЭС (“Майнский рудник” и

Метеостанция “Минусинск, опытное поле”, период 1979-1995 гг. (16 лет)

Месяцы

ян-

варь

фев-

раль

март

ап-

рель

май июньиюль

ав-

густ

сен-

тябрь

ок-

тябрь

но-

ябрь

де-

кабрь

Число

дней с

туманом

4 3,4 2,2 0,2 0,4 0,4 0,5 1,4 3,4 3,2 4,2 4

Итого за

период

октябрь-март 21день; апрель-сентябрь 6,3 дня; за год 27,3 дня

Метеостанция “Черёмушки", период 1978-1996 гг. (18 лет)

Месяцы

ян-

варь

фев-

раль

март

ап-

рель

май июньиюль

ав-

густ

сен-

тябрь

ок-

тябрь

но-

ябрь

де-

кабрь

Число

дней с

туманом

0,4 0,3 0 0,1 0 0,1 0,2 0,1 0,1 0 0,2 0,7

Итого за

период

октябрь-март 1,6 дня; апрель-сентябрь 0,6 дня; за год 2,2 дня

522

“Черёмушки”), число туманных дней в году осталось на том же уров-

не. Непосредственно в самом п.Черемушки количество дней с ту-

манами значительно сократилось, так как градиент температур на

границе “вода – воздух” резко уменьшился.

Большинством исследователей признается, что все природные

атмосферные изменения, вызванные образованием водохранилищ и

полыней, являются факторами смягчения резкоконтинентального

климата, которое распространяется лишь в узкой прибрежной полосе

долины р. Енисей.

О качестве воды

Одна из важных особенностей эксплуатации ГЭС связана с

проблемой подготовки ложа водохранилища, в частности, с очисткой

его от древостоя, крупного кустарника и валежника. Так, в ложе

водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС была выполнена лесоинвен-

таризация, которая показала, что в зоне мертвого объема каньонной

части находится 2,2 млн. м

древостоя, а в зоне переменного уровня

1,0 млн. м

. Однако оценки объема валежника не делалось, а это

очень характерная и значительная для тайги часть её биомассы.

Известно, что отношение затопленной древесины к объему

воды 1:300 безопасно для биоты [75]. Кроме того, факты обнаружения

под водой строений и судов, затопленных в глубокой древности, сви-

детельствуют о том, что древесина в этих условиях крайне слабо

подвергается деструкции. Эти соображения и другие не менее веские

аргументы, такие как: мелкоконтурность и разбросанность терри-

торий деловой древесины, труднодоступность лесных массивов из-за

отсутствия подъездов, а также невозможность обеспечения безопас-

ной работы на крутосклонах каньона Енисея, привели Правительство

СССР к решению – затопить в ложе водохранилища Саяно-Шушен-

ской ГЭС около 3 млн. м

учтенного древостоя. Полной лесоочистке

подверглась озерная часть ложа водохранилища на территории Тувы

на рыбопромысловых участках и местах отстоя судов, а также часть

предгидроузловой зоны переменного уровня водохранилища.

Зелёные участки берегов водохранилища в переменной зоне

его уровней, вынос в водохранилище притоками вырванных в

паводки деревьев и кустарника, а также таежный валежник явля-

ются постоянными источниками плавающего древесного хлама в

акватории водохранилища.

Места скопления плавающей древесной массы, которая в ос-

новном сосредоточена в приплотинной части, определяются конфигу-

рацией водохранилища, стоковым течением и преобладающими

направлениями ветра.

523

Прогноз качества воды и развития биологических процессов

в водохранилище, выданный Красноярскими УГМС и государст-

венным университетом, достаточно благоприятный и сводится к

следующему [75]:

– благоприятный в первые годы наполнения кислородный ре-

жим является особенностью Саяно-Шушенского водохранилища по

сравнению с другими водохранилищами Сибири; наблюдается общая

тенденция к стабилизации кислорода в воде на уровне 10 мг/л;

– химический состав воды Енисея в водохранилище сущест-

венно не меняется; по общей минерализации вода в водохранилище,

так же как и в р. Енисей, мягкая; минерализация стабильная на

уровне 100-115 мг/л;

– цветность, как и в реке, изменяется в диапазоне от 20 до 30

отмечается тенденция к стабилизации;

– в нижний бьеф поступает вода, обогащенная кислородом за

счет полыньи в ВБ и прохождения через турбины и водосбросы, что

способствует самоочищению воды Енисея на нижележащем участке;

– вода свободна от возбудителей желудочно-кишечных за-

болеваний, а принятая степень очистки сточных вод и достаточно

большой санитарный расход позволяют сохранить бытовой участок

реки ниже ГЭС в качестве водоёма культурно-бытового, хозяйст-

венно-питьевого и рыбохозяйственного использования;

– достаточно хорошая проточность водохранилища, его уни-

кальная глубина, низкая средняя температура по разрезу “столба”

водоема воспрепятствовали образованию синезеленых водорослей.

Наряду с этим, в средствах массовой информации публикуют-

ся субъективные оценки, которые приобрели достаточно большое рас-

пространение среди населения – о неудовлетворительном питьевом

качестве воды, поступающей из водохранилища Саяно-Шушенской

ГЭС. В частности, настойчиво распространявшаяся версия об уве-

личении фенолов в питьевой воде поставила перед эксплуатацион-

никами Саяно-Шушенской ГЭС задачу организации многолетних ис-

следований качества воды, характеризующих пригодность её для питья.

На ГЭС была разработана схема створов отбора проб воды

(рис. 7.13), охватывающая не только водохранилище, но и большой

участок р. Енисей значительно выше выклинивания водохранилища

(более 100 км), т.е. там, где нет техногенной нагрузки, выше г. Кызы-

ла, поскольку считается, что в природных условиях вода является

эталоном качества. Эта схема была утверждена Хакасским центром

Госкомгидромета (С. Д. Парамонов) и вошла в измерительную сеть

гидрометрии страны.

524

Рис

. 7.13

Схема

расположения

измерительных

створов

для

отбора

проб

воды

водохранилище

Саяно

Шушенской

ГЭС

Енисей

Условные

обозначения

: –

водомерный

пост

; –

город

; –

номер

створа

расстояние

от

ГЭС

525

В таблице 96 приведены статистические данные основных

параметров по некоторым створам, характеризующих питьевое

качество воды в Саяно-Шушенском водохранилище и в р. Енисей,

полученные в течение 1980-1995 гг. в результате исследований воды

в створах указанной схемы

Таблица 96. Результаты анализа качества воды водохранилища

Саяно-Шушенской ГЭС, а также р. Енисей выше водохранилища

за период 1980-1995 гг.

Из таблицы видно, что содержание фенолов, меди и нефте-

продуктов, по мере разбавления воды в водохранилище с приближе-

нием к створу ГЭС, уменьшается. Видно также и то, что наличие

меди и фенолов имеет природное происхождение и содержание их

достаточно высокое (по сравнению с ПДК) в реке, где нет техноген-

ного влияния. Наличие нефтепродуктов объясняется расположе-

нием нефтебаз на берегу в районе г. Кызыла.

Разбавление концентрации веществ у ГЭС, где расположены

питьевые водозаборы, по сравнению с содержанием в реке таково:

фенолов меньше в 3,2 раза, меди в 1,1 раза, нефтепродуктов в 1,7 раза.

Все другие параметры не превышают ПДК. Обобщая результа-

ты исследований, следует обратить внимание на то, что соображения,

№№ створов отбора проб воды

П а р а м е т р ы

Створ № 1

выше

выклинивания

водохранилища

выше 100 км

Створ № 6

выше

плотины

на 177 км

Створ № 11

выше

плотины

на 0,6 км

ПДК,

мг/л

Взвешенные вещества 3,0 3,5 3,0

0,75 от

природной

величины

БПК

1,6 2,1 1,5 не более 3,0

Минерализация 90,0 105,0 108,0 1000

рН 7,2 7,5 7,6 6,5-8,5

Кислород 11,0 8,6 9,1 не менее 4,0

Железо 0,15 0,17 0,2 0,1

Медь 0,009 0,005 0,008 0,001

Фенолы 0,013 0,003 0,004 0,001

Нефтепродукты 0,6 0,45 0,35 0,05

)

Данные по створу 1 получены по результатам ежеквартальных наблюдений за 1989-1993 гг., а по створам 6 и

11 за 1980-1995 гг.

526

высказываемые средствами массовой информации об ухудшении

питьевого качества воды в водохранилище по сравнению с природной

водой, оказались несостоятельными.

Об очистке акваторий от древесного хлама

Неординарный вид деятельности эксплуатационной органи-

зации возник и в связи с плавающей древесной массой в водохра-

нилище. Необходимо было не допустить миграции древесной массы

по акватории водохранилища и организовать ее отстой за пределами

фарватера, а также исключить ее скопление перед плотиной. Отстой

был необходим потому, что извлечь за короткое время существую-

щими способами и средствами, принятыми в лесодобывающей

промышленности, большой объем древесной массы из узкого каньона,

где нет подходящих площадок выгрузки и подъездных дорог, было

невозможно.

Возникла необходимость в научных исследованиях для раз-

работки методики проектирования специальных запаней для ус-

ловий водохранилища. Действующие нормы на проектирование

речных запаней не соответствовали условиям водохранилища по

характеру внешних нагрузок на запани и их протяженности по

сравнению с рекой. Возникли и значительные инерционные нагруз-

ки, и дифракционные явления, которых в условиях работы речных

запаней нет. В результате, с учетом предложений эксплуатаци-

онников, были запроектированы и сооружены перед плотиной Сая-

но-Шушенской ГЭС головные уникальные запани, созданные впервые

для условий водохранилищ. Установлено 5 запаней (рис. 7.14) с

максимальной протяженностью 1500 м, состоящих из цепочки

спаренных трубчатых металлических понтонов ∅ 720 мм повышен-

ной плавучести, которые соединены лежнями в виде пучка металли-

ческих канатов диаметром 56 мм (4 штуки в пучке), закрепленными

на противоположных берегах водохранилища (рис. 7.15). О масшта-

бах работ дает представление линия по изготовлению понтонов

запани на базе “Гидромонтажа” (рис. 7.15б).

Места отстоя древесной массы были выбраны в заливах во-

дохранилища и перекрыты такими же запанями – это № 4 и 5 на

рисунке 7.14.

Изложенные условия, вызывающие появление и миграцию

древесного хлама, потребовали организации и нового структурного

подразделения эксплуатации ГЭС. Оно обеспечивает систематический

отвод (рис. 7.16) от головных запаней скапливающегося там дре-

весного хлама, поступающего как из зоны переменного уровня

водохранилища, так и вырывающегося из-за запаней при очень силь-

ном волнении. В летнее и зимнее время выполняется ремонт запа-

ней и регулировка длины их лежней в зависимости от уровня воды.

527

Рис

. 7.14

Схема

установки

запаней

перед

плотиной

Саяно

Шушенской

ГЭС

528

Рис. 7.15 а) – запань № 1 непосредственно перед плотиной

Саяно-Шушенской ГЭС; б) – изготовление понтонов запани

Это подразделение собирает мигрирующий хлам в кошели и

заводит его в заливы за запани для отстоя, а также подает кошели

к месту выгрузки на берег для извлечения древесной массы и ее

переработки. Выход деловых материалов составляет менее 1%; не-