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.