4.1. Особенности взаимодействия гидроэнергетических объектов с окружающей средой

Во все времена вода была важнейшим фактором, определяющим условия жизни людей и развитие производительных сил. Строительство гидротехнических сооружений для орошения, водоснабжения, борьбы с наводнениями, судоходства, использование водной энергии для подъема воды в оросительные каналы, для водяных мельниц осуществлялись с древнейших времен и имели важное значение для развития цивилизации.

Принципиально новый этап применения водных ресурсов начался с XX в. с развитием электроэнергетики, обеспечившей возможность эффективного использования гидроэнергоресурсов.

В первой половине XX в. сооружение водохранилищ, в том числе комплексного назначения, велось во многих странах мира, включая крупные водохранилища, объем которых достигал десятков кубических километров.

В этот период был накоплен опыт и созданы предпосылки для их широкого строительства, когда во второй половине ХХ в. такая потребность возникла для водообеспечения быстро растущих городов, промышленности, больших ирригационных систем, наращивания использования гидроэнергетических ресурсов. Далеко не идиллически и непросто складывались в этот период отношения с окружающей средой.

Вопросам влияния водохранилищ и ГЭС на окружающую среду уделялось ограниченное внимание, и хотя казалось, что природные ресурсы беспредельны, уже начали проводиться исследования по его оценке.

Международной комиссией по большим плотинам дано такое определение понятия окружающей среды: «Ансамбль физических, химических, биологических и социальных факторов, в определенный момент способных оказывать прямое или косвенное, краткое или продолжительное влияние на живые существа и человеческую деятельность». При этом деятельность по охране окружающей среды должна быть направлена на улучшение жизни человека во всех ее аспектах при сохранении экологического равновесия. Именно жизнь человека, его здоровье являются главными приоритетами, определяющими экологическую безопасность.

Учитывая, что и в естественных условиях элементы экосистем постоянно испытывают циклические или необратимые преобразования, экологическое равновесие является динамическим. Исходя из этого, масштабы и уровень вмешательства в природную среду и соответственно ее изменений должны обеспечить возможность ее восстановления и саморегулирования и не превысить допустимый предел, вызвав нарушение экологического равновесия.

Создание гидроэнергетических объектов с водохранилищами комплексного назначения, в отличие от эволюционно сформировавшихся природных водных объектов, происходит за исторически короткий срок, и мы наблюдаем в первую очередь начальный этап формирования и становления их экосистем – наиболее тяжелый и уязвимый для внешних и внутренних воздействий. Причем чем «здоровее» было исходное состояние водного объекта, нарушенное созданием водохранилища, тем легче и быстрее проходит этап адаптации с минимальными негативными последствиями для окружающей среды. При этом происходят качественная перестройка, преобразование экосистем водного объекта с возникновением новых водных экосистем. В чем состоят эти изменения, где пределы допустимых воздействий, как сохранить устойчивость новых экосистем, – ответы на эти вопросы приобретают первостепенное значение. Ведь необходимо обеспечить их гомеостатическое состояние, чтобы развитие экосистем по новому пути было устойчивым и предсказуемым.

В зону влияния гидроэнергетических объектов с водохранилищами входят: Район гидроузла с водохранилищем и прилегающая к ним территория по всему периметру в пределах подпора, где сказывается влияние водохранилища на гидрологию, гидрогеологию, геологические процессы, климат, рельеф, почвы, растительный и животный мир и др.

Зона нижнего бьефа, включающая участок реки до впадения в море, озеро или нижерасположенное водохранилище в условиях каскада ГЭС, где проявляется влияние ГЭС на гидрологию, геологические процессы, климат, почвы, растительный и животный мир и др.

Участок реки и водосборной площади, где сказывается их влияние.

Гидроэнергетические объекты с водохранилищами и элементами окружающей среды в зоне их влияния, включая зону нижнего бьефа, а также их водосборную площадь, являющиеся единой сложной системой, в которой все подсистемы взаимодействуют и связаны между собой.

При создании водохранилищ в большинстве случаев можно выделить три стадии формирования новых экологических условий.

Для первой стадии, которая совпадает с периодом заполнения водохранилища и первых лет эксплуатации, характерно резкое нарушение природного равновесия и сложившихся связей природных комплексов с изменением режимов грунтовых вод, почв, отмиранием одних и появлением других видов растений и животных.

Во второй стадии происходят направленное формирование природной среды, увязка ее компонентов и образуется новый природный комплекс.

В третьей стадии складывается новое динамическое равновесие природной среды.

Многие негативные явления при создании в прошлом (особенно в 50–70-е годы ХХ века) водохранилищ имеют исторические корни, обусловленные известными трудностями социально-экономического и политического развития общества, а также недооценкой техногенного воздействия на природную и социальную среду, когда не уделялось должное внимание оценке взаимодействия водохранилищ комплексного назначения с окружающей средой и возможным отрицательным последствиям для нее. Природоохранные, защитные и компенсационные мероприятия при создании водохранилищ во многих случаях были недостаточны, нарушались предусмотренные проектом режимы эксплуатации.

Оценки влияния водохранилищ на окружающую среду носили ограниченный характер в связи с недостаточным вниманием, уделявшемся прогнозированию, невысоким качеством прогнозов, крайне ограниченным мониторингом.

Можно привести множество примеров, когда именно вследствие указанных причин создание водохранилищ приводило к тяжелым отрицательным последствиям для окружающей среды.

Недоучет отрицательных воздействий на окружающую среду, ухудшение в ряде случаев условий жизни населения, неравномерное распределение затрат и выгод, существенная разница между планируемыми и фактическими результатами вызвали рост оппозиции строительству водохранилищ во многих странах.

Проблемы влияния водохранилищ и ГЭС на окружающую среду стали предметом глубокого комплексного изучения специалистами с 70-х годов ХХ в.

Анализ, систематизация и обобщение накопленных данных о взаимодействии водохранилищ с окружающей средой в различных природных условиях и соответствующие рекомендации по минимизации отрицательных последствий создания водохранилищ рассматривались Международной комиссией по большим плотинам, Международной гидроэнергетической ассоциацией, Международным энергетическим агентством и другими международными организациями.

Учитывая огромную роль гидроэнергетических объектов с водохранилищами комплексного назначения в социальноэкономическом развитии общества, масштабы работ и общественные затраты, связанные с их созданием, важнейшее значение при их проектировании приобретают многосторонние исследования и прогнозирование последствий их сооружения для окружающей среды. На основании этих исследований проводится выбор створов, оптимальных параметров и режимов их работы, природоохранных, защитных и компенсационных мероприятий, направленных на минимизацию отрицательных последствий, и в целом дается комплексная оценка воздействия объекта на окружающую среду.

Принятие решения о строительстве возможно при подтверждении, что реализация проекта не представляет угрозы для окружающей среды, обеспечивая сохранение экологического равновесия, улучшение условий жизни населения, и имеет преимущества по сравнению с альтернативными вариантами. При этом при сопоставлении вариантов совместно рассматриваются их технико-экономические, социальные и экологические параметры.

Для обеспечения растущих потребностей в воде и энергии к началу ХХI века в мире было построено более 45000 больших плотин с водохранилищами, в том числе в Китае – 22000, в США – 6575, в Индии – 4291, в Японии – 2675. Существуя весьма продолжительное время, многие из них нуждаются в реконструкции для соответствия современным требованиям.

В целом постоянно растущая техногенная нагрузка на окружающую среду вызвала в последние десятилетия ХХ в. ухудшение экологической ситуации во многих странах, наиболее остро встали вопросы нахождения рационального равновесия между экономическими и социальными потребностями общества и сохранением окружающей среды. Проблема охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности вышла за пределы национальных границ и превратилась в одну из глобальных проблем, стоящих перед мировым сообществом в XXI в.

Панорамный вид на плотину ГЭС Гури мощностью 10300 МВт (третья ГЭС в мире по мощности), Венесуэла