Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,252

ОЦЕНКА ОБЪЕМОВ ЗАТОПЛЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ В ЛОЖАХ ВОДОХРАНИЛИЩ ГЭС

Корпачев В.П. 1 Пережилин А.И. 1 Андрияс А.А. 1 Гайдуков Г.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»
Представлена прогнозная оценка объемов затопления древесной массы в ложах водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского бассейна на примере строящейся Богучанской и проектируемой Выдумской ГЭС на р. Ангара. Необходимость данного исследования обусловлена ужесточением контроля и нормативных требований в области рационального природопользования и охраны окружающей среды в связи с утвержденными планами развития энергетики за счет строительства ГЭС. Создание водохранилищ ГЭС на лесных территориях связано с необходимостью проведения большого объема работ по лесосводке и лесоочистке. При создании существующих ГЭС в Сибири по различным причинам были затоплены большие объемы древесно-кустарниковой растительности. Затопляемая при наполнении и поступающая в водохранилище в период эксплуатации древесная масса оказывает влияние на качество воды и водопользование в целом. Полученные данные могут быть использованы при разработке оценки воздействия водохранилищ на окружающую среду и прогноза качества воды.
водохранилище
плавающая и затопленная древесина
засорение
подготовка ложа
1. Корпачев В.П., Малинин Л.И., Чебых М.М. Методика прогнозирования поступления древесной массы при затоплении и эксплуатации водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского региона // Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисейского региона: сб. научн. тр. Всесоюзн. научно-практ. конф. – Том II. – Красноярск, Лесосибирск, 1991. – С. 107–113.
2. Корпачев В.П. Методика прогнозирования засорения древесной массой водохранилищ ГЭС Сибири // Лесное хозяйство. – 2004. – № 6. – С. 21–23.
3. Лапин Г.Г., Смирнов В.В., Ваксова Е.И. О состоянии и перспективах развития гидроэнергетики России // Гидротехническое строительство. – 2007. – № 6. – С. 9–15.
4. СанПиН 3907–85. Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ. – Утв. заместителем главного государственного врача СССР 01.07.1985 г.
5. Семенов А.Н. К 50-летию образования Совета ветеранов-энергетиков Минэнерго Российской Федерации // Гидротехническое строительство. – 2012. – № 9. – С. 2–9.

Потенциал экономически эффективных гидроэнергетических ресурсов Сибири составляет 369 млрд кВт·ч (более 46 % от общероссийского), большая часть которых сосредоточена в бассейнах рек Ангара и Енисей [3].

На лесопокрытых территориях Ангаро-Енисейского бассейна создано 5 крупных водохранилищ ГЭС, в стадии завершения строительства находится еще одна – Богучанская ГЭС. В перспективе планируется построить еще ряд ГЭС (табл. 1) [5].

Таблица 1

Перечень перспективных и строящихся ГЭС в Сибирском федеральном округе

ГЭС

Река

Мощность ГЭС, МВт

Республика Тыва

Тувинская

Большой Енисей

1500

Шевелигская

290

Шуйская

Малый Енисей

780

Буренская

280

Красноярский край

Богучанская (строящаяся)

Ангара

3000

Нижнебогучанская

660

Выдумская (Мотыгинская)

1320

Стрелковская

920

Эвенкийская (Туруханская)

Нижняя Тунгуска

12000

Контррегулятор Эвенкийской ГЭС

858

Нижне-Курейская (строящаяся)

Курейка

150

Особенностью строительства водохранилищ в условиях Сибири является наличие значительных запасов древесно-кустарниковой растительности на территориях, подлежащих затоплению. Таким образом, создание водохранилищ ГЭС на лесных территориях связано с необходимостью проведения большого объема работ по лесосводке и лесоочистке.

Как показывает практика, ни на одном из существующих водохранилищ ГЭС в Сибири работы по лесосводке и лесоочистке, в силу ряда причин не были выполнены в полном (плановом) объеме, и в ложах были затоплены огромные массы древесно-кустарниковой растительности (табл. 2).

Таблица 2

Проектный и реальный объем затопления древесины в водохранилищах ГЭС Сибири, млн м3

Показатель

Водохранилище

Всего

Саяно-Шушенское

Красноярское

Братское

Усть-Илимское

Курей-ское

Проектный объем затопления

2,1

0,3

4,0

1,6

0,5

8,5

Реальный объем затопления

3,5

0,5

12,0

5,0

1,7

22,7

Объем плавающей древесины

0,7

0,1

2,2

0,9

3,9

Плановый объем затопления и соответственно расчетный объем лесосводки и лесоочистки определяется в технических условиях на подготовку ложа водохранилища на основании технико-экономических расчетов в соответствии с положениями действующих нормативных документов. Объемы работ по лесосводке и лесоочистке зависят от следующих факторов: назначения водохранилища, района строительства, характера древесно-кустарниковой растительности, запасов товарной и нетоварной древесины, транспортных условий вывозки древесины и др.

Не вызывает сомнения тот факт, что в любом случае затопляемая при наполнении и поступающая в водохранилище в период эксплуатации древесная масса оказывает влияние на качество воды. Поэтому определение объемов затопления древесной массы в ложе водохранилища является важной задачей.

Цель исследования ‒ дать прогнозную оценку объемов затопления древесной массы в ложах водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского бассейна на примере строящейся Богучанской и проектируемой Выдумской ГЭС на р. Ангара.

Материал и методы исследования

Исходной базой для определения объемов затопления древесной массы в ложе водохранилища являются материалы инвентаризации древесно-кустарниковой растительности и сведения о проектируемых или реально выполненных (в зависимости от периода определения) объемах работ по подготовке ложа водохранилища под затопление.

В основу данной работы были положены лесотаксационные характеристики земель лож водохранилищ, полученные филиалом ФГУП «Рослесинфорг» «Востсиблеспроект», Институтом леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, а также данные собственных натурных обследований зон затопления проектируемых водохранилищ.

Результаты исследования и их обсуждение

Основные требования к проектированию, строительству и эксплуатации водохранилищ и нижним бьефам установлены СанПиН 3907–85 [4] с целью обеспечения качества воды в них, соответствующего требованиям водно-санитарного законодательства.

Подготовка лож водохранилищ ГЭС требует проведения мероприятий по санитарной подготовке территории затопления, включающих работы по очистке затопляемой зоны от древесно-кустарниковой растительности: лесосводка – вырубка товарных насаждений с целью получения товарной продукции; лесоочистка – вырубка всей древесно-кустарниковой растительности (в том числе очистка от нерастущей древесины – сухостоя и валежника) т.е. на участках, обеспечивающих безопасность гидротехнических сооружений, транспортное освоение акватории, эксплуатацию биоресурсов, доступ населения к воде у населенных пунктов.

При организации работ по лесосводке и лесоочистке вся товарная и нетоварная древесина должна быть своевременно вывезена из зоны затопления или подготовлена к транспортировке в плотах. Неиспользуемый нетоварный лес, мелколесье и кустарники, вырубленные при лесоочистке на участках специального назначения, при невозможности хозяйственного использования местными органами и населением должны быть уничтожены сжиганием на месте без оставления недожегов.

Поскольку при гидротехническом строительстве приоритет отдается возведению тела плотины и машинного зала ГЭС, то подготовка ложа водохранилища является второстепенной задачей и ей не уделяется достаточного внимания. При этом подготовка лож водохранилищ под затопление требует больших финансовых затрат и в дальнейшем накладывает ограничения на водопользование.

На водохранилищах ГЭС Сибири лесосводка проектировалась лишь в экономически целесообразных объемах, а лесоочистка предусматривалась только на площадях специального назначения (спецучастках). Поэтому площадь лесосводки и лесоочистки от общей лесопокрытой площади составила по водохранилищу Братской ГЭС 43 %, Усть-Илимской ГЭС – 20 %, Богучанской ГЭС – 14 %. При строительстве Саяно-Шушенской, Красноярской и Богучанской ГЭС работы по лесосводке не проводились. Проектный и реальный объем затопления древесины в водохранилищах ГЭС Сибири представлен в табл. 2.

Оценим объемы затопления древесной массы в ложе наполняющегося водохранилища Богучанской ГЭС и водохранилища Выдумской ГЭС, находящейся на стадии предпроектных работ и являющейся перспективной.

Характеристики водохранилищ Богучанской и Выдумской ГЭС представлены в табл. 3.

Таблица 3

Характеристики водохранилищ

Показатель

Водохранилище

Богучанское

Выдумское

Характеристика водохранилища

Отметка нормального подпорного уровня (НПУ), м БС

208,0

127,0

Площадь зеркала водохранилища, км2

2326,0

467,1

Полный объем водохранилища, км3

58,2

5,1

Средняя глубина водохранилища, м

25,0

10,8

Средняя/максимальная ширина водохранилища, км

6,2/15,0

2,0/3,6

Протяжённость водохранилища, км

375,0

196,8

Протяженность контура (береговой линии) водохранилища, км

3700,0

626,0

Характеристика земель зоны затопления, га

Общая площадь затопления

153141

21378

Площадь, покрытая лесной растительностью

122043

13676

Товарные насаждения

37538

8973

Для водохранилища Богучанской ГЭС рассмотрим объем затопления и поступления древесной массы после выполнения утвержденного варианта работ по подготовке ложа (проведение только лесоочистки на спецучастках, выполненной в 2009–2012 годах); лесосводка в зоне затопления не проводилась ввиду экономической неэффективности.

Лесоочистка проводилась на 87 спецучастках, к которым относятся:

– охранная зона гидроузла;

– санитарные зоны населенных пунктов;

– рыбопромысловые участки;

– участки транзитной трассы судового хода;

– судовые хода к причалам, отстойным пунктам и лесосплавным рейдам;

– отстойные пункты;

– акватории лесосплавных рейдов.

На основании данных материалов инвентаризации древесно-кустарниковой растительности в зоне затопления, выполненной филиалом ФГУП «Рослесинфорг» «Востсиблеспроект», в табл. 4 приведен расчет остаточных запасов древесной массы в ложе Богучанского водохранилища при НПУ 208,0 м после проведения лесоочистки на указанных выше спецучастках.

Характеристика зоны затопления водохранилища Выдумской ГЭС составлена на основании информации о категориях земель ложа водохранилища (ННИО «Сибирский международный институт леса») и таксационных описаний приречных кварталов Богучанского и Мотыгинского лесхозов (филиал ФГУП «Рослесинфорг» «Востсиблеспроект»). Запас древесины: общий – 1638 тыс. м3, в том числе товарной – 1404 тыс. м3.

Учитывая тот факт, что в ложе водохранилища Выдумской ГЭС предполагается проведение полной лесосводки и лесоочистки на всей площади зоны затопления, то объемы затопляемых древесных ресурсов будут равны величине оставленных порубочных остатков от проведения работ, в расчетном объеме 317,1 тыс. м3.

Так как сразу после наполнения водохранилища начнется процесс переформирования берегов, то уже через год после заполнения объем древесной массы начнет увеличиваться.

Таблица 4

Остаточные запасы товарных и нетоварных насаждений в ложе водохранилища Богучанской ГЭС при НПУ 208,0 м

Показатели

Красноярскийкрай

Иркутскаяобласть

Всего

Общая характеристика зоны затопления

Общая площадь земель, га

138051

15090

153141

Площадь, покрытая лесной растительностью, га

108461

13582

122043

Общий запас насаждений, тыс. м3

8191,4

1358,5

9549,9

в том числе запас товарных насаждений, тыс. м3

4351,0

929,9

5280,9

Запас единичных деревьев, тыс. м3

474,6

50,8

525,4

Запас сухостоя и захламленности, тыс. м3,в том числе:

1198,6

184,3

1382,9

сухостоя

311,4

76,9

388,3

захламленности

887,2

107,4

994,6

Общая характеристика участков специального назначения (спецучастков)

Площадь спецучастков, га

16160,4

427,0

16587,4

Общий запас насаждений, тыс. м3

960,4

8,2

968,6

в том числе запас товарных насаждений, тыс. м3

579,7

1,6

581,3

Запас единичных деревьев, тыс. м3

42,8

0,9

43,7

Запас сухостоя и захламленности, тыс. м3,в том числе:

135,6

1,8

137,4

сухостоя

34,1

1,1

35,2

захламленности

101,5

0,7

102,2

Остаточные запасы древесины, попадающие под затопление

Общий запас насаждений, тыс. м3

7231,0

1350,3

8581,3

в том числе запас товарных насаждений, тыс. м3

3771,3

928,3

4699,6

Запас единичных деревьев, тыс. м3

431,8

49,9

481,7

Запас сухостоя и захламленности, тыс. м3,в том числе:

1063,0

182,5

1245,5

сухостоя

277,3

75,8

353,1

захламленности

785,7

106,7

892,4

Запас древесной массы, поступающей под затопления, тыс. м3

8725,8

1582,7

10308,5

Исходными данными для составления прогноза засорения водохранилищ Богучанской и Выдумской ГЭС на реке Ангара древесной массой является характеристика затопляемых земель и лесотаксационные характеристики прилегающих к береговой линии водохранилищ выделов, которые впоследствии подвергнутся размыву.

В табл. 5 представлены прогнозные объемы древесной массы, которые поступят в ложа водохранилищ после первого года эксплуатации, определенные по методике [1, 2].

Таблица 5

Прогнозные объемы поступления древесной массы в водохранилища Богучанской и Выдумской ГЭС после первого года эксплуатации, тыс. м3

Источник загрязнения

Водохранилище

Богучанское

Выдумское

Порубочные остатки от проведения лесосводки и лесоочистки

317,1

Объем затопления сырорастущей древесины

9063,0

Сухостой и валежник

1245,5

175,9

Вынос древесины из рек, не задействованных в целях лесосплава

0,2

0,2

Разнесенная древесина вдоль уреза воды

19,2

20,5

Потери от стихийных факторов, неучтенные

3,0

11,0

Потери от деятельности лесосплавных и лесозаготовительных предприятий

20,5

7,3

Размыв берегов

173,1

47,0

Итого

10524,5

579,0

Выводы

Отступление от проектных решений, принятых в проектах, при строительстве водохранилищ ГЭС на лесопокрытых территориях Сибири явилось причиной затопления древесины и появления плавающей древесной массы на акваториях водохранилищ.

По нашим расчетам в ложах водохранилищ Богучанской и Выдумской ГЭС будет затоплено около 10,3 и 0,5 млн м3, а уже через год после наполнения объем древесной массы в акватории водохранилищ составит 10,5 и 0,6 млн м3 соответственно.

Таким образом, при заполнении водохранилищ Богучанской и Выдумской ГЭС до проектных отметок объем древесной массы, затопленной в ложах водохранилищ ГЭС Ангаро-Енисейского бассейна, составит 33,7 млн м3.

Рецензенты:

Шевелев С.Л., д.с.-х.н., профессор, заведующий кафедрой лесной таксации, лесоустройства и геодезии ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», г. Красноярск;

Козинов Г.Л., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой промышленного транспорта и строительства ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», г. Красноярск.

Работа поступила в редакцию 04.02.2013.


Библиографическая ссылка

Корпачев В.П., Пережилин А.И., Андрияс А.А., Гайдуков Г.А. ОЦЕНКА ОБЪЕМОВ ЗАТОПЛЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ В ЛОЖАХ ВОДОХРАНИЛИЩ ГЭС // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 4-2. – С. 290-294;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31185 (дата обращения: 21.11.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252