10884

Но пока мы не научились еще умело хозяйствовать на просторах мелководий искусственных водохранилищ.

9.3. Транспорт воды

Вглаве 1 упоминались действующие в водохозяйственном комплексе России системы межбассейновых и внутрибассейновых перебросок стока (транспорта воды). Их общая протяженность около 3 тыс. км с годовым забором воды 16,6 км3. Все системы канальные [119]. Переброски стока, как известно, имеют многовековую историю. Накопленный опыт показывает, что они в большинстве случаев оправдали возлагавшиеся на них надежды. Вопросы переброски стока рек стоят в XXI в. на повестке дня в США, Австралии, Китае и других странах. Китай в 2002 г. приступил к реализации одного из самых крупных в истории человечества водохозяйственных проектов – переброске части стока с юга из бассейна р. Янцзы на север страны.

К2050 г. объем перераспределения воды должен составить 45 км3/год [349].

В1960-х гг. в СССР была разработана схема переброски стока сибирских рек в Среднюю Азию (рис.9.16). Проект связывался с обеспечением водными ресурсами среднеазиатских союзных республик и Казахстана и решением проблемы Аральского моря [149; 556].

Исследование водохозяйственных балансов показывало, что в бассейне р. Оби использование стока в отдаленной перспективе не превысит 20 км3/год (по факту в 1991 г. – 10,66 км3, в 1997 г. – 7,51 км3 [114]), свободный сток р. Оби составит примерно 390 км3. Использовать часть свободного стока предполагалось, зарегулировав его Нижне-Обским водохранилищем емкостью около 60 км3. Водозабор из Нижне-Обского водохранилища намечалось осуществить в месте его выклинивания по р. Иртышу у с. Демьянского. Трасса переброски была проведена по р. Иртышу и нижнему течению р. Тобола, затем по правому берегу р. Тобола и через Тургайскую долину на юг к р. Сырдарье и на запад в сторону р. Эмбы. Протяженность перебросного канала 2 500 км (см. рис. 9.16). На трассе 5 насосных станций. Расчетная водоподача 190 км3/год. Показатели этой схемы переброски приведены в табл. 9.2.

Рассматривался также вариант схемы при отсутствии Нижне-Обского водохранилища с той же водоподачей при водозаборе из нижней Оби (50 км3/год), верхней Оби (60 – 70 км3/год) и Енисея (70 – 80 км3/год) с

190

созданием водохранилищ Осиновской ГЭС на р. Енисее и Чулымской ГЭС на р. Оби (см. рис. 9.16). Стоимость этого варианта существенно выше, а срок осуществления на 13 лет дольше [149].

Рис. 9.16. Схема переброски части стока сибирских рек в Среднюю Азию:

1 – направление перебросок; 2 – переброска стока из Оби при строительстве НижнеОбской ГЭС; 3 – переброска стока из Оби и Енисея без Нижне-Обской ГЭС;

4 – гидроэлектростанции; 5 – водохранилища; 6 – гидроузлы с насосными станциями

[149]

Т а б л и ц а 9.2

Показатели схемы переброски части стока р. Оби в Среднюю Азию [149]

Проект был отклонен в 1986 г. Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР из-за непомерно больших затрат и недостаточной проработки экологических вопросов. Как выразился в 2003 г. известный профес- сор-физик С. П. Капица, «проект сибирской переброски стока в Среднюю Азию был зарублен эмоциями народившегося зеленого движения» [349].

Ввиду обостряющегося водного дефицита во многих районах мира в последнее время обращается внимание на возможности использования водных ресурсов в экспортных целях. Например, в США такой подход считается перспективным и его рассматривают как новую индустрию XXI века. В этой связи появились предложения реанимировать проект 1960-х гг. для трансграничной переброски части стока р. Оби на обеспечение потребности в воде экономик зарубежных стран [93; 117; 535]. На первом этапе предлагается осуществить забор воды из р. Иртыша у г. Тобольска в объеме около 4 км3/год, из которых примерно 3 км3 должны пойти на решение внутренних проблем водообеспечения Тюменской, Курганской, Челябинской и Оренбургской областей, а оставшийся 1 км3 воды – на продажу в Казахстан. Водная трасса по правому берегу р. Тобола до границы с Казахстаном требуется протяженностью 506 км. На втором этапе намечен забор воды из р. Оби в объеме 27 км3/год для продажи в среднеазиатские страны. Строительство предлагается осуществлять на новой технологической и технической основе с транспортом воды по трубопроводам, а финансирование – путем создания международного консорциума с долевым участием заинтересованных в проекте организаций и частных инвесторов [535]. Стоимость мероприятий для переброски стока по обобщенным данным ГГИ колеблется в пределах от 100 до 800 млн долларов на 1 км3 перебрасываемой воды [117].

В результате Россия к своей экономике, ориентированной на экспорт энергоносителей и сырья, подключит еще один экспортный поток – водный. Остается понять кому нужна в Средней Азии эта дорогая вода и кто из современных потребителей будет за нее платить [535].

192

ЧАСТЬ 2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОХРАНИЛИЩ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Переработка песчаного берега Рыбинского водохранилища. Зарисовка начала 1950-х гг. [357]

193

Водохранилища – объекты, созданные человеком. Как техногенные образования они оказывают влияние практически на все компоненты литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы, образующие природную среду занятых ими и прилегающих территорий, то есть на геодинамические условия и рельеф, режим поверхностных и подземных вод, климат, почвы, растительность, животный мир и ландшафт в целом. Сами испытывают влияние природных, прежде всего гидрометеорологических, факторов. Взаимодействуют с антропогенной окружающей средой. Пределы названного влияния и взаимодействия рассматриваются в настоящей 2-й части книги.

194

ГЛАВА 10. ВОДОХРАНИЛИЩА КАК ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ ОБЪЕКТЫ

Водохранилищами называют искусственно созданные водоемы с замедленным водообменном полным объемом более 1 млн м3. Водоемы меньшего объема называют прудами. Такое определение принято в России и большинстве стран Западной Европы. В США к водохранилищам относят водоемы с полезным объемом более 6 млн м3, уровенный режим которых регулируется работой гидротехнических сооружений [515].

В соответствии со своим назначением – регулированием стока – водохранилища аккумулируют сток в одни периоды времени и отдают накопленную воду в другие. Процесс аккумулирования стока – это наполнение водохранилища, а процесс отдачи накопленной воды – сработка водохрани-

лища.

Естественные и искусственные емкости, в которых аккумулируется вода, называют чашами водохранилищ. Водохранилище имеет ложе

(дно), основание и берега.

На рис.10.1 представлена схема долинного водохранилища, образованного путем подпора реки плотиной гидроузла. Водохранилище, расположенное по течению реки выше плотины, считается верхним бьефом, участок реки ниже плотины – нижним бьефом гидроузла.

Уровень воды – высота поверхности воды над условной плоскостью сравнения. В России абсолютные отметки точек земной поверхности, дна акваторий, уровней воды исчисляются в Балтийской системе высот (БС) от нуля Кронштадтского футштока (0,00 м БС).

Для плотинного долинного водохранилища характерны следующие уровни воды:

– нормальный подпорный уровень (НПУ) – высший проектный уровень водохранилища, поддерживаемый в нормальных эксплуатационных условиях;

– уровень мертвого объема (УМО) – минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка;

195

–форсированный подпорный уровень (ФПУ) – уровень, превышающий НПУ и допускаемый в период половодья редкой повторяемости для кратковременного увеличения аккумулирующей емкости водохранилища;

–уровень навигационной сработки (УНС) – уровень между НПУ и УМО, которым ограничивается сработка водохранилища в период навигации.

Уровень водохранилища по его длине неодинаков. Если в приплотинной части он соответствует, например, НПУ, то по мере удаления в среднюю

иверхнюю части водохранилища несколько повышается. Линия свободной поверхности воды на продольном профиле водохранилища представляет собой динамическую кривую подпора (см. рис. 10.1)

Рис. 10.1 Схема плотинного долинного водохранилища

Важными характеристиками водохранилища являются его морфомет-

рические параметры.

Длина – расстояние от плотины до места выклинивания подпора на основной реке.

Ширина наибольшая и средняя. Средняя ширина определяется как частное от деления площади водной поверхности на длину водохранилища.

196

Длина (протяженность) береговой линии. Измеряется по урезу воды на правом и левом берегах от плотины до мест выклинивания подпора на основной реке и притоках.

Глубина наибольшая и средняя. Средняя глубина определяется как частное от деления объема воды на площадь водной поверхности.

Площадь водной поверхности, называемая площадью зеркала. Перечисленные выше параметры даются при НПУ.

Объемы водохранилища: полезный (между НПУ и УМО); мертвый (ниже УМО); полный (сумма полезного и мертвого объемов); резервный (между ФПУ и НПУ).

По морфометрическим параметрам российские водохранилища классифицируют на очень большие, большие, средние и малые (табл. 10.1).

Таблица 10.1

Классификация водохранилищ по морфометрическим признакам

[174]

Нами предложена еще классификация водохранилищ по сложности плановой конфигурации (табл. 10.2). Критерием взят коэффициент плановой формы = /√ , где – длина береговой линии, – площадь водного зеркала [601].

Таблица 10.2

Классификация водохранилищ по сложности плановой конфигурации [601]

197

Рис. 10.2. Схема Вилюйского водохранилища на р. Вилюе [277; 587; 602]

Для примера охарактеризуем проектными данными Вилюйское водохранилище на р. Вилюе (рис. 10.2), левом притоке р. Лены, имеющее сложное линейно-вытянутое очертание в виде чередования озеровидных расширений, приуроченных к долинам наиболее крупных притоков [90; 277; 587; 602; 699]:

В России наибольшие из водохранилищ (рис.10.3): по объему – Братское на р. Ангаре (169,3 км³); по площади – Куйбышевское на р. Волге (6450 км²);

по глубине – Чиркейское на р. Сулаке в Дагестане (300 м).

Следует иметь в виду, что значения морфометрических параметров конкретного водохранилища с течением времени его эксплуатации могут изменяться вследствие переформирования его чаши.

Внастоящее время основной электронной платформой с информацией по водным объектам России является Федеральный информационный портал «Вода России» [734]. Разработанная в Северо-Кавказском филиале РосНИИВХ автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО) [10] и созданные в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) базы данных HIDROLARE

[38]и «Озера Земли» [257] предоставляют общие данные о водных объектах, морфометрических параметрах, водоохранных зонах, измеренных уровнях воды, температуре воды, толщине льда озер и водохранилищ, состоянии водохозяйственных систем.

Строительством гидроузлов с водохранилищами на реках нарушаются складывавшиеся веками естественные природные условия.

Внашей стране значительное число крупных энергетических гидроузлов с водохранилищами было создано в необжитых прежде местах, и они явились пионерными техническими объектами регионов. Например, сооружение Братской и Красноярской ГЭС привело к созданию в районах их влияния алюминиевой, машиностроительной, целлюлозной, лесной, горно-обо- гатительной и другой промышленности. Здесь значительно возросла численность населения. Это привело к развитию транспортной сети и созданию сельскохозяйственных объектов более высокого уровня, чем до строительства ГЭС. Очевиден вывод: крупные гидроузлы оказывают воздействие на природу как непосредственно, так и косвенно – через производственные объекты порожденные ими и вследствие преобразования инфраструктуры регионов, воздействующей на природную среду [96].

199