4.2.1. Основные положительные факторы

Производство электроэнергии за счет использования возобновляемых природой гидроэнергетических ресурсов относится к важнейшим природоохранным и ресурсосберегающим технологиям в отличие от производства электроэнергии за счет использования горючих полезных ископаемых, таких как природный газ, нефть, каменный уголь, – невозобновляемых природных ресурсов, близких к исчерпанию в обозримый период.

Треть стран мира обеспечивает более половины своих потребностей в электроэнергии за счет ГЭС, а в ряде стран (Парагвай, Норвегия и др.) ГЭС обеспечивают более 90% потребностей в электроэнергии. Следует отметить, что такие экономически развитые страны, как Италия, Швейцария, Франция, где особенно суровые требования природоохранного законодательства, освоили свой экономически эффективный гидроэнергетический потенциал на 95–98%, Япония – на 90%, Германия – на 86 %, США – на 82%.

На уровне 2000 г. всеми ГЭС выработано 2650 млрд. кВт·ч электроэнергии, что составило около 19% ее мирового производства. Для производства такого количества электроэнергии на ТЭС потребовалось бы ежегодно сжигать более 1 млрд. т у.т., что привело бы к тяжелым отрицательным последствиям для окружающей среды.

ГЭС, заменяя альтернативные ТЭС, предотвращают выбросы в окружающую среду огромного количества загрязняющих веществ, сохраняют жизнь и здоровье людей.

В объединенных энергосистемах ГЭС и ГАЭС, покрывая наиболее сложную пиковую зону графика нагрузок, а ГАЭС, закрывая ночные провалы, выполняя функции аварийного и частотного резервов энергосистемы, обеспечивают надежное электроснабжение населения, коммунального хозяйства, промышленности и сельского хозяйства, предотвращают отключение потребителей в аварийных ситуациях и связанные с этим возможные отрицательные последствия для окружающей среды.

Комплексное использование водных ресурсов наиболее эффективно для социально-экономического развития общества, улучшения условий жизни населения, охраны окружающей среды с уменьшением потери земель за счет многоцелевого назначения водохранилищ гидроэнергетических объектов, осуществляющих регулирование стока реки. В различных климатических условиях реки характеризуются крайне неравномерным распределением стока как в течение года, так и в многолетнем разрезе. Например, на реках Украины, европейской части России и Западной Сибири, Скандинавии, северной части США и других, питающихся от таяния снега, в период весеннего половодья протекают до 60–70% объема годового стока. Реки Юго-Восточной Азии и других районов, питающиеся тропическими дождями и дождями муссонов, характеризуются тем, что в летний период за несколько месяцев мокрого сезона протекают до 70–80% объема годового стока. В условиях крайне неравномерного стока рек именно создание водохранилищ позволяет эффективно использовать водные ресурсы.

Кроме того, водные ресурсы в мире распределены крайне неравномерно, во многих случаях и в пределах одной страны, что вызывает необходимость их перераспределения путем подачи воды из водохранилищ каналами в маловодные районы. Так, в Украине из водохранилищ Днепровского каскада ГЭС более 4 км3воды подается в маловодные районы Крыма, Донбасса, Кривого Рога и др.

Общие ресурсы речного стока всех стран мира оцениваются в 37 тыс.км/год, из них полное водопотребление на уровне 2000 г. оценивается в 6 тыс.км3/год, в том числе безвозвратное – 3–3,8 тыс.км/год.

Вода занимает особое место среди природных ресурсов, она используется во всех циклах производства и естественно-природного воспроизводства, во всех сферах жизнеобеспечения живой материи, являясь важнейшим фактором, определяющим жизнь людей.

Для повышения эффективности использования водных ресурсов и снижения водопотребления предусматривается широкое внедрение водосберегающих технологий, замкнутых циклов, мероприятий по уменьшению потерь воды, других технологических мероприятий, а также законодательных мер.

В настоящее время принцип комплексного использования водных ресурсов остается основополагающим принципом при строительстве гидроэнергетических объектов во всех странах мира.

Обеспечение населения водой, водоснабжения коммунального хозяйства и промышленности. Проблема обеспечения постоянно растущего водопотребления населения и промышленности является актуальной для большинства стран. По прогнозам к 2025 г. 3,5 миллиарда человек будут жить в странах с ограниченным водоснабжением. В Украине водохранилища Днепровского каскада ГЭС используются для водоснабжения населения, коммунального хозяйства и промышленности на территории, где проживают около 35 млн. человек.

В странах, где основная часть электроэнергии вырабатывается ТЭС и АЭС, до 50–80% водопотребления в промышленности приходится на теплоэнергетику, например в ФРГ – 54%, в США – 68%, в Украине – до 80%.

Обеспечение орошения, сельскохозяйственного водоснабжения, которые являются одними из основных водопользователей. Их водопотребление составляет около 60% общего водопотребления, а безвозвратное – более 80%. Орошение земель для повышения урожайности широко применяется в мире во многих странах, причем около 40% таких земель орошается водой, забираемой из водохранилищ. Вклад водохранилищ в производство продуктов питания оценивается в 12–16%. В Украине из водохранилищ Днепровского каскада ГЭС орошалось более 1 млн. га земель.

Защита от наводнений во многих случаях является одной из важнейших экономических, социальных и природоохранных задач, решаемых водохранилищами. История человечества знает немало катастрофических наводнений, приводивших к затоплению огромных территорий, гибели сотен тысяч людей, уничтожению городов, деревень, посевов, тяжелейшим последствиям для природной среды. В связи с глобальным потеплением климата, дальнейшим хозяйственным освоением речных долин повышается вероятность наводнений. Разрушительные наводнения, имевшие место в 1997–1998 гг. во многих районах мира, привели к тяжелейшим последствиям для окружающей среды. Так, сильные ливни, выпавшие в этот период в Центральном Китае, образовали разрушительные паводки в бассейне р. Янцзы, в связи с чем около 2,2 млн. местных жителей были переселены, а всего в Китае в 1998 г. от наводнений пострадало 240 млн. человек, свыше 56 млн. человек пришлось временно эвакуировать, тысячи человек погибли.

Самым эффективным способом защиты от наводнений является регулирование стока водохранилищами с созданием в них противопаводковой емкости. Более чем в 75 странах одной из важнейших задач построенных водохранилищ является предотвращение наводнений. Так, в Украине создание Днепровского каскада водохранилищ ГЭС, в России – Волжско-Камского каскада практически ликвидировали угрозу наводнений в бассейнах этих рек, где проживают десятки миллионов людей.

Регулирование паводков является одной из основных задач самой крупной в мире ГЭС «Три ущелья» (Китай), где 22,2 км3(56% емкости водохранилища) предназначены для срезки паводков.

Рыбохозяйственное и другие виды использования природных ресурсов водохранилищ. Значительное увеличение площади водной поверхности и объема воды водохранилищ, расширение кормовой базы позволяют многократно увеличить рыбные ресурсы. На многих водохранилищах для рациональной организации рыбного хозяйства проводится зарыбление ценными породами рыб (рис. 4.1), создаются рыбоводные заводы, рыбопитомники, искусственные нерестилища и др. Для нерестовых миграций проходных рыб устраиваются рыбоподъемники и рыбоходы. Образование новых районов и благоприятных условий для рыболовства способствует занятости местного населения.

Повышение эффективности рыбохозяйственного освоения водохранилищ также связано с обеспечением формирования структур и взаимосвязей в водных экосистемах для сохранения богатства генофонда животного мира рек. Так, растительноядные виды рыб (белый амур, толстолобик и др.) выполняют функцию биологической мелиорации фитопланктона и макрофитов, что способствует улучшению качества воды.

Рекреационное использование водохранилищ ГЭС имеет важнейшее значение, позволяя существенно повысить их экономическую эффективность и социальную значимость. Создание водохранилищ в большинстве случаев значительно повышает рекреационные возможности благодаря большой водной поверхности, использованию инфраструктуры, оставшейся после строительства, включая дороги, инженерные коммуникации, выполнению природоохранных и инженерных мероприятий (озеленение прибрежной зоны, крепление берегов, строительство очистных сооружений и др.), а также благодаря благоустройству береговой зоны в пределах населенных пунктов, включая устройство гидропарков, пляжей.

Рис. 4.1. Рыбы, которыми заселяются водохранилища: 1 – сазан; 2 – лещ; 3 – змееголов; 4 – судак; 5 – белый амур; 6 – чудской сиг; 7 – толстолобик

Характерным примером такого использования являются равнинные водохранилища Днепровского каскада ГЭС в Украине, Волжско-Камского каскада ГЭС в России, каскада ГЭС на р. Теннесси в США и др.

На водохранилищах в горных или отдаленных районах создаются туристические и оздоровительные комплексы.

В Австрии каскады ГЭС, построенные на р. Дунай и его притоках р. Инн, Энс и Драва, протекающих в горной местности, образуют большие спокойные водные пространства, естественно вписавшиеся в природный ландшафт. Их создание изменило природные условия и повысило доход от владения землей прибрежных территорий благодаря превращению их в зоны отдыха. На водохранилищах получили развитие водно-моторный, водно-лыжный и парусный спорт, массовый туризм. По ширине, чистоте воздуха, красоте пейзажа эти водохранилища не уступают естественным озерам.

Следует отметить, что при сооружении водохранилищ в отдельных труднодоступных районах появляется возможность их рекреационного освоения. Примером может служить водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС (Россия), способное стать ядром уникального рекреационного комплекса. Водохранилище, созданное арочногравитационной плотиной высотой 244 м и расположенное в живописной горной местности, облагородило ландшафт. Хорошие климатические условия, удачное совмещение водохранилища с природной средой, имеющаяся инфраструктура ГЭС обеспечили благоприятные предпосылки для создания в этом районе рекреационного комплекса, имеющего спортивно-оздоровительную направленность.

При проектировании и строительстве крупнейшей в мире ГЭС «Три ущелья» большое внимание было уделено развитию рекреации и туризма. Создание грандиозного гидроэнергетического комплекса на р.Янцзы наряду с чудесными горными пейзажами может привлечь туристов со всего мира. Учитывая это, в проекте предусмотрено строительство нового аэропорта в г. Ичан, рассчитанного на 1,4 млн. пассажиров в год.

По данным Бюро мелиорации США на его водохранилищах в год отдыхает порядка 50 млн. человек, что значительно увеличивает доходы компаний, владеющих гидроузлами, и уменьшает количество противников гидроэнергетического строительства.

ГЭС и их водохранилища, привлекая людей своей уникальностью и неповторимостью, создают благоприятные условия для развития туризма, который превратился в один из мощных видов бизнеса. Сотни тысяч туристов посещают такие уникальные ГЭС, как Итайпу (Бразилия – Парагвай), Днепрогэс (Украина), Красноярская (Россия) и многие другие. Примером эффективного использования водохранилищ ГЭС для отдыха и туризма являются многие водохранилища Австрии, Германии, Франции, Швейцарии, США, Японии и других стран. При этом повышается занятость и увеличиваются доходы местного населения.

Как показывает опыт рекреационного использования многих водохранилищ в США и странах Западной Европы, его экономический эффект может быть соизмерим с эффективностью других участников водохозяйственного комплекса. Одновременно рекреационное использование положительно влияет на экологическое и социальное «лицо» проекта, увеличивая число его сторонников.

Обеспечение гарантированного санитарно-экологического попуска в нижний бьеф в меженный период маловодных лет для недопущения ухудшения санитарно-эпидемических и экологических условий. В меженные периоды особенно маловодных лет из-за резкого уменьшения расходов реки (в 20–50 раз по сравнению со средне-многолетним) может не обеспечиваться нормальная работа хозяйственнопитьевых водозаборов, резко ухудшиться качество воды, создается сложная экологическая обстановка. Перераспределение естественного стока благодаря использованию водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования является практически единственным способом обеспечить гарантированный расход в реке в маловодные годы не ниже санитарно-экологического попуска.

Активизация процессов самоочищения воды в водохранилищах. Осуществляется за счет разбавления загрязнений, увеличения контактных зон, биологического разнообразия.

Защита населения и окружающей природной среды при техногенных авариях на площади водосбора. Благодаря аккумуляции больших объемов воды и обеспечению регулируемых попусков в нижний бьеф водохранилища ГЭС играют важную роль в предотвращении негативных последствий химического, радиоактивного и других загрязнений водных масс, вызванных техногенными авариями на площади водосбора. Так, в Украине при аварии в 1983 г. на Стебниковском химкомбинате (Львовская область) из-за прорыва ограждающих дамб его отстойников из них на верхнем участке реки Днестр в воду были сброшены солевые растворы. Нависла серьезная угроза качеству воды, забираемой из реки питьевыми водозаборами на нижнем ее участке, в том числе для Одессы и многих других населенных пунктов. Сохранить их нормальную работу удалось благодаря лежавшему на пути загрязненного водного потока Днестровскому водохранилищу. Глубоководные участки последнего способствовали осаждению и локализации в пределах мертвого объема концентрированных солевых растворов и постепенному разбавлению и вымыванию их в днестровский лиман.

После аварии на Чернобыльской АЭС в апреле–мае 1986 г. Киевское водохранилище как верхнее в каскаде днепровских водохранилищ выполнило роль главной преграды для перемещения вниз по течению мощного радиоактивного загрязнения, поступившего в водную систему рек Припяти и Верхнего Днепра.

Создание территориально-производственных комплексов на основе крупных гидроэнергетических объектов с водохранилищами комплексного назначения обеспечило экономическое развитие малоосвоенных отдаленных регионов во многих странах.

В таких малонаселенных необжитых регионах ГЭС, являясь пионерными промышленными объектами, решают долгосрочную стратегическую задачу, формируя новую производственную и социальную инфраструктуру, обеспечивая электрои водоснабжение, создают условия для социально-экономического развития региона, улучшения условий производственной деятельности и жизни людей. Например, в России на базе Братской и Саяно-Шушенской ГЭС в малонаселенных регионах Сибири были созданы мощные территориально-производственные комплексы с развитой инфраструктурой и промышленными предприятиями, сельскохозяйственными объектами, где получили работу десятки тысяч людей. В США обширный регион в бассейне р. Теннесси своим расцветом во многом обязан строительству каскада ГЭС с водохранилищами комплексного использования, избавивших жителей долины от частых разрушительных наводнений, обеспечивших электроэнергией и водой развитие промышленности и сельского хозяйства, улучшивших экологические условия (третья часть населения, живущего около болотистых зон вдоль реки, болела малярией) и условия жизни населения.

Территориально-производственный комплекс с современной инфраструктурой, промышленными и сельскохозяйственными предприятиями создан на основе строительства ГЭС на территории бассейнов рек Тигр и Евфрат в Анатолии (Турция).