5.5. Экологические аспекты при строительстве и эксплуатации гидроэлектрических станций

Общая выработка электроэнергии на гидроэлектрических станциях (ГЭС) в 1989 г. составила 60 млрд кВтч, что соответствует 13 % от общей выработки электрических станций в стране, годовая выработка в 1993 г. уже составила 175 млрд кВт∙ч. Мировое производство электроэнергии на ГЭС примерно соответствовало 660 ГВт. В мире насчитывается десятки тысяч ГЭС. Теоретический потенциал материкового стока оценивается примерно в 190 ЭДж/год, но реально можно получить только лишь в 2,9 ТВт. Гидроэнергетика относится к возобновляемым источникам энергии. Выработка электроэнергии на ГЭС приводит к экономии органического топлива и прежде всего мазута, при сжигании которого выбрасывается большое количество вредных веществ, загрязняющих окружающую природную среду. Гидроэлектростанции не вносят такого загрязнения в атмосферу по сравнению с тепловыми электростанциями.

Водохранилища гидроэлектростанций можно использовать для улучшения водоснабжения, судоходства, мест отдыха. В связи с этим повсюду находит широкое использование энергетического потенциала рек в структуре энергетического баланса в индустриально развитых странах мира. Но и гидроэлектростанциям свойственны некоторые отрицательные экологические воздействия на природную среду. Создание водохранилищ для гидроэлектростанций связано со значительным влиянием на рельеф, климат и хозяйственную деятельность человека в районах затопления, а водохранилища можно рассматривать как место для естественного воспроизводства ценных видов рыб. Экологические последствия создания водохранилищ оцениваются двумя видами затрат: затраты, необходимые для компенсации приносимого ущерба, при невозможности предотвращения; затраты на компенсацию мероприятий, предназначенных для предупреждения или ограничения отрицательных последствий при строительстве плотин для гидроэлектростанций.

При строительстве гидроэлектростанций, особенно на равнинных территориях, где повышают уровень подъема воды, происходит затопление значительных площадей, в том числе ценных сельскохозяйственных угодий. В первую очередь затапливаются поймы рек, где расположены наиболее продуктивные кормовые угодья, которые богаты плодородным наносным илом, их продуктивность составляет 8–12 и более т/га (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Пойменный луг

При заполнении водохранилищ происходит также затопление лесных массивов и населенных пунктов. Затапливаемая площадь при строительстве гидроэлектростанции составляет 36 га на 1 млн кВт. Под водой плотин гидроэлектростанций находится уже 15,5 млн га земель. Хотя воду из водохранилищ частично используют на орошение и обводнение. Например, Волгоградское и Куйбышевское водохранилища обеспечивают орошение на площади 4,0 млн га и смогут еще обводнить около 10 млн га сельскохозяйственных угодий (рис. 5.7, 5.8).

Рис. 5.7. Плотина Братской ГЭС

Рис. 5.8. Усть-Илимское водохранилище

Отрицательным моментом при заполнении водохранилищ является изменение почвообразовательного процесса вблизи расположенных территорий, отмечают Г.В. Добровольский [и др.] (1986). Когда глубина залегания грунтовых вод в связи с подтоплением достигает уровня 100–150 см, тогда на подзолистый процесс почвообразования накладывается процесс олуговения, выражающийся повышением содержания гумуса до 3,2 %, а также подвижных соединений железа. При глубине залегания вод менее 80–100 см олуговение заменяется заболачиванием, оглеением почвы и формированием торфяно-подзолисто-глеевых почв. Если уровень грунтовых вод не опускается ниже 60 см, формируются торфяно-глеевые почвы. Изменения, происходящие в почвенном покрове, влекут за собой изменения и в растительном сообществе. Из травостоя выпадают виды, не переносящие переувлажнение, сильно разрастаются гидрофиты и гидромезофиты, изменяется продуктивность лугов и бонитет древостоя, формируются новые фитоценозы. В свою очередь, растительность новой сукцессии повышает содержание органических веществ в почвах, что увеличивает их влагоемкость, способствует накоплению влаги и, следовательно, еще больше усиливает анаэробные процессы формирования почвы.

Примерно такого же мнения придерживается А.Г. Емельянов. Он исследовал происходящие процессы при заполнении водохранилища водой и при этом выделил три стадии смены полусуходольных и переходных биогеоценозов. На первой стадии происходит резкое нарушение исходного природного равновесия. Этот период примерно совпадает со временем наполнения водохранилища до отметки нижнего подпорного грунта (НПГ), который продолжается в среднем 1–3 года. В это время происходит замачивание почвогрунтов, повышение уровня грунтовых вод и влажности почв, ухудшение условий роста и отмирание некоторых видов трав, изменение прироста древесины. Вторая стадия характеризуется усугублением негативных процессов данного биоценоза в сторону изменения природной обстановки, сопровождающейся дальнейшим поднятием уровня грунтовых вод. Формируется новый водно-воздушный режим, замедляются темпы разложения органического вещества в почве, развиваются процессы оглеения, разрастаются влаголюбивые виды травянистых растений, образуя новые фитоценозы. На третьем этапе скорость изменений замедляется. Постепенно возникает новое динамическое равновесие (гомеостаз) в соответствии с изменившимися условиями среды обитания.