Анализ факторов, влияющих на режим регулирования водного режима водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада гэс и озера Байкал

Шапхаев С.Г., Восточно-Сибирский государственный технологический университет

1. Постановка задачи.

После строительства в 1956 году Иркутской ГЭС, положившей начало сооружению на Ангаре и Енисее каскада ГЭС, Байкал превратился из естественного водоема в регулируемое водохранилище. Уровенный режим озера теперь зависит не только от естественных природных факторов, но и от режима эксплуатации Ангаро-Енисейского каскада ГЭС, который включает в себя шесть ГЭС: Иркутскую, Братскую, Усть-Илимскую на Ангаре, Красноярскую (Дивногорск), Майнскую (пос. Майна) и Саяно-Шушенскую ГЭС (Саяногорск) на Енисее. Кроме этого, в Красноярском крае предпринимаются попытки разморозить начатое еще в 80-х годах прошлого века строительство Богучанской ГЭС, ниже по течению от нее проектируется Мотыгинская ГЭС, обсуждаются планы строительства Нижне-Курейской ГЭС на Ангаре и Эвенкийской (Туруханской) ГЭС на Енисее.

В связи с тем, что в настоящее время по заказу Росводресурсов ведется разработка новой версии «Правил регулирования водного режима Ангаро-Енисейского каскада ГЭС и озера Байкал» дискуссии как внутри экспертного сообщества, так и между энергетиками и экологами о критериях выбора основных регулируемых параметров водного режима озера Байкал и водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада ГЭС, ведущиеся с разной степенью интенсивности на протяжении последних десяти лет, становятся особенно актуальными. В данной обзорной статье предпринимается попытка систематизировать различные подходы, выявить неясные вопросы и наметить возможные пути решения проблемы, исходя из приоритета сохранения уникальной экосистемы озера Байкал, который ни одной из заинтересованных сторон официально не оспаривается.

2. Цикличность водного режима озера Байкал и особенности его динамики

До зарегулирования стока уровенный режим озера определялся следующими природно-климатическими факторами: соотношения выпавших в его водосборном бассейне осадков(13,2%) и притока поверхностных(82,4%) и подземных вод (4,4%)) – приходная часть водного баланса, испарения с поверхности озера(13,2%) и стока р. Ангары (86,8%) – расходная часть водного баланса озера.

Наблюдения за уровенным режимом Байкала ведутся на протяжении более ста лет и известны следующие природные циклы. Сейшевые колебания с периодом 4, 5 часа амплитудой 14-16 см, суточные приливные колебания амплитудой 1-2 см, колебания уровня вызванные сгонно-нагонными явлениями продолжительностью в среднем 36-40 часов, максимум до 72 часов, достигают величины 30-35 см(Федоров, 1985).

Внутригодовые, многолетние и вековые колебания уровня воды Байкала и его водный баланс в естественном режиме детально проанализированы А.Н.Афанасьевым (1967, 1976).

Внутригодовые или сезонные колебания уровня Байкала имеют четкий годовой цикл. С весны до осени уровень воды повышается , с поздней осени до весны понижается. За 60-летний период (1899-1958гг.) до зарегулирования стока минимальный уровень воды во внутригодовом режиме приходился на апрель 59 раз (98,3% случаев) и лишь один раз пришелся на май (1,7%). После зарегулирования стока (1959-1994гг.) минимальный уровень воды, приходящийся на май , регистрируется значительно чаще(42%).

Максимальные уровни с сентября при естественном стоке (80% случаев)сдвинулись на октябрь при зарегулированном стоке (64%).

Средняя амплитуда внутригодовых изменений среднемесячного уровня воды за период наблюдений до 1958 г. составляет 84 см, после зарегулирования стока она увеличилась до 94 см .

Наблюдаются также колебания уровня с периодами 3-6 и 10-12 лет, при этом средняя амплитуда изменений среднегодового уровня воды составляет 30-40 см. Существуют и более длительные 25-35 – летние циклы, а также вековые циклы (Шнитников, 1957; Афанасьев, 1967; Янтер, 1993), амплитуду которых точно оценить затруднительно из-за привязки к разным системам отсчета многолетних рядов наблюдений. Зарегистрированы семь периодов внутривековых колебаний уровня за 200 лет до 1958г.: 1747-1775, 1776-1814,

1815-1851, 1852-1879, 1880-1903, 1904-1929, 1930-1959. На фоне этих периодов наблюдались три вековых цикла колебания уровня Байкала: 1710-1814, 1815-1903, в 1904- по настоящее время.

По имеющимся оценкам известно, что за период с 1900 по 1958 годы максимальная разность среднегодовых величин уровня в Байкале не превышала 80 см. При этом в маловодные фазы амплитуда среднемесячных сезонных колебаний уменьшалась, а в многоводную фазу – возрастала.

3.Экологические последствия искусственного поднятия уровня Байкала Поднятие уровня Байкала на 1 м после зарегулирования стока р. Ангары Иркутской ГЭС привело к интенсивным неблагоприятным процессам и явлениям в экосистеме озера, особенно в его береговой зоне и прибрежно-соровой системе.

Вкратце они сводятся к следующим :

3.1. Подтопление и разрушение берегов.

Оно сопровождалось затоплением пляжей, подтоплением и заболачиванием пониженных прибрежных территорий и приустьевых участков рек, размывом (абразией) террасовых и скальных берегов и разрушением причальных сооружений при вдольбереговом перемещении наносов. На основе данных по четырем лесхозам (Бабушкинского, Кабанского, Байкальского, Северо-Байкальского) и Забайкальскому национальному парку(В.С.Кокорина, С.Д.Пунцукова, 1999) общая площадь затопления составила 1355, 3 га, в том числе лесная площадь 548,3 га, нелесная площадь- 807 га, из них сенокосы-675 га, пастбища-132 га. Площадь подтопления (болота) составила 95 га.

Байкал за многовековой период выработал достаточно широкую и высокую пляжную полосу. Именно пляжи являются естественной защитой берегов Байкала от абразии, поскольку они в значительной степени гасят энергию волн. С подъемом уровня Байкала плотиной Иркутской ГЭС пляжи оказались затопленными и байкальские волны стали беспрепятственно достигать уступа берегов. За 35 лет наблюдений с 1962 г. размыв и разрушение берегов со времени повышения уровня воды составили:

В Максимихе – 110-120 м, Катково-12,5 м, Безымянке – 23,9 м, Энхалуке- 14, -18,5 м, Гремячинске – 25-40 м, Сухой – 52,6 м, Посольске – 39,7-54,0 м, Повороте- 60-80 м, Нижнеангарске – 15-22 м(Иметхенов, 1994). Причинами разрушения пирсов является не только абразия берегов, но и наблюдаемые здесь мощные вдольбереговые перемещения наносов. Так в конце 60-х годов

полностью были разрушены и уничтожены пирсы Посольска, Оймура, а также бывших рыбпунктов Поворот, Болаково и других, которые так и не были восстановлены. Вызывают тревогу обновленные в 70-х годах Оймурский, Нижнеангарский и Хужирский (Ольхонский район Иркутской области) пирсы (Иметхенов, 1994).

Подмыв береговых уступов и и уничтожение пляжей вызвали активизацию

оползней, оплывов и осыпей, что создало реальную угрозу и привело местами к частичному разрушению железной и автомобильной дорог у Байкала. Неоднократно осуществлялись переносы автомобильной (свыше 36 км Баргузинского тракта) и железных дорог, линий связи и электропередач, населенных пунктов из зоны разрушения берегов. Вдоль Кругобайкальского

участка Восточно-Сибирской железной дороги возведены волноотбойные

стенки, волноломы и другие защитные сооружения протяженностью 59 км.

В настоящий момент процессы абразии в основном стабилизировались, однако, разрушительный размыв берегов и береговых сооружений, периодически возобновляется и поныне при высоком положении уровня Байкала, особенно в позднеосенний период, когда происходит накопление запасов воды (гидроэнергетических ресурсов) и одновременно наступает сезон наиболее жестоких штормов.

3.2.Перестройка структуры прибрежного биоценоза.

Вследствие поднятия среднегодового уровня Байкала и изменение динамики водного режима (запаздывание по фазе примерно на месяц минимальных и максимальных среднемесячных значений уровня Байкала) пострадали следующие виды байкальских рыб.

Желтокрылка. Один из двух эндемичных бентопелагических видов рогатковых рыб. Желтокрылка играет существенную роль в трофосистеме Байкала как компонент питания омуля, хариуса, нерпы. Повышение уровня воды после зарегулирования стока привело к резкому сокращению нерестовых площадей желтокрылки в несколько раз, а поступление большого количества терригенного материала при разрушении берегов нарушило условия нереста. Непосредственным следствием этого явилось значительное снижение численности желтокрылки. К 1978 г. плотность бентопелагических бычков в Северном Байкале, по данным А.А. и В.Н.Сорокиных, снизилась в 70 раз по сравнению с 1963 г. (Афанасьев и др., 1981). Период частичного формирования новых нерестилищ занял не менее 20 лет. Только в восьмидесятые годы наметилась тенденция к медленному повышению численности желтокрылки. Тем не менее, общая биомасса бенто-пелагических бычков сейчас в 5 раз ниже, по сравнению с данными Талиева (1955), относящихся к периоду до разрушения нерестилищ в связи с подъемом уровня воды в Байкале.

Без принятия действенных мер по восстановлению и увеличению численности желтокрылки его настоящая депрессия еще более усилится и приведет к полной потере этого уникального вида байкальской ихтиофауны. Это в свою очередь скажется на промысловых запасах и всех биологических показателях омуля как основного хозяйственно-ценного промыслового объекта байкальского рыболовства. Дальнейшая угнетенность численности желтокрылки приведет к ослаблению пищевых цепей, освобождению кормовых ниш, которые будут захватываться рыбами-биологическими загрязнителями , в частности, пелядью,рипусом и другими видами рыб-вселенцев(П.Я. Тугарина, 1968, 1977).

Байкальский омуль. Озерный эндемичный подвид сиговых рыб.

Снижение численности желтокрылки привело почти к полному выпадению ее молоди (легкодоступного и выосококалорийного корма) из рациона омуля. Это не замедлило отрицательно сказаться на возрастной структуре омуля. Вынужденное замещение молоди желтокрылки малокалорийным гаммаридным кормом потребовало повышения энергетических затрат омуля на добычу корма и, как следствие, явилось одной из причин снижения его биологических показателей (темп роста, упитанность, жирность, плодовитость) в 70-е годы.

В связи с размывом песчаных кос, отделяющих байкальские соры (Посольский, Северобайкальский, залив Провал) от Байкала, резко увеличилась их проточность, понизилась температура, снизилась кормовая обеспеченность и приемная емкость соров и заливов для личинок омуля, сократился период пребывания их в сорах. Большая часть пополнения сразу после ската попадала в открытый Байкал. Следствием этого явилось снижение темпа роста молоди омуля и ее выживаемости.

Оптимальным для выживания личинок и молоди омуля является медленное повышение уровня Байкала с конца апреля и в течение мая. Однако, вследствие нарушения естественной динамики водного режима этот оптимум был нарушен, что негативно повлияло численность стада омуля. В первую очередь это негативно отразилось на биологических характеристиках в средних и особенно старших возрастных группах байкальского омуля.

Хариусы. Черный и белый байкальский хариусы генеративно речные, трофически - озерные виды рыб. Из биотических факторов важнейшее значение имеют межвидовые связи, особенно по линии хищник-жертва, из которых ведущее значение имеет связь хариус-желтокрылка. Хариус потребляет желтокрылку на всех этапах онтогенеза последней (икринка, личинка, малек, взрослый организм) (Тугарина, 1981). До зарегулирования стока хариус питался желтокрылкой в течение всего года и значение ее в рационе достигало 60.7 % на Селенгинском мелководье и 69.7 % в Малом Море (Световидов, 1931; Тугарина, 1981). Депрессия численности желтокрылки безусловно отразилась на обеспеченности хариусов кормом и их биологии. Нерестовый ход байкальского хариуса в реки Южного Байкала начинается 25-27 апреля, в реки Северного Байкала на 10 дней позднее, в реки западного побережья , 10-20 апреля. Таким образом, нерестовый ход хариусов хронологически совпадает с подъемом уровня Байкала в годовом цикле при естественном режиме, и, соответственно, смещение минимума при зарегулированном стоке к началу мая отрицательно сказалась на условиях репродукции вида.

Таймень. Это один из наиболее ценных видов пресноводных лососей. Включен в Красную книгу Бурятии. С 1960 г. выпал из промысловых уловов в Байкале и верхнем течении р. Ангары, что совпадает с началом подъема уровня в Байкале плотиной Иркутской ГЭС. Численность тайменя крайне низка и продолжает падать. Начало выхода тайменя на нерест в притоки раньше наблюдалось во второй половине апреля (Егоров, 1985) и совпадало с подъемом уровня в Байкале в его внутригодовом цикле при естественном режиме уровня воды.

Щука. Для сохранения экологического оптимума в период ее размножения уровенный режим имеет главнейшее значение. Нарушение динамики водного режима после строительства Иркутской ГЭС, выразившееся в смещении весеннего минимума уровня в заливах и сорах Байкала с апреля на май, создало острый дефицит нерестовых площадей, что не замедлило сказаться на численности этого вида, играющего роль биологического регулятора численности для некоторых видов рыб, в том числе и для привнесенных видов, в частности, ротана.

Мелкий частик. Группа весенненерестующих рыб (плотву, окунь, елец), фиксируемых в рыбной промышленности под общим названием "мелкий частик", доля которого в общем вылове рыбы в оз.Байкал составляет в среднем около 43 %. В целом, за весенний период (март-июнь), наиболее ответственный за воспроизводство, нагул и выживаемость отдельных поколений рыб частикового комплекса, "перепад" среднемесячных уровней между мартом и июнем снизился в 3 раза (с 21 до 7 см), что вызвало в конце 70-х годов острую нехватку "заливных" нерестовых площадей и потребовало со стороны рыбной промышленности выполнения определенного ряда мелиоративных работ, в частности, выставления искусственных нерестилищ. Так, по имеющимся в нашем распоряжении данным, в Селенгинском промысловом районе в 1979-1980 гг. выставлялось по 400 гнезд нерестилищ, а в 1981-1982 гг. - по 22 тыс. гнезд нерестилищ типа "ленточное полотно».

Таким образом, на примере рыб мы видим, что влияние изменения уровня воды Байкала на гидробионты в прибрежно-соровой части экосистемы озера Байкал произошло в трех аспектах:

-Непосредственное влияние на места обитания в течение всего или части жизненного цикла вида, особенно в период размножения;

-Опосредованное влияние через изменение температурного режима;

-Опосредованное влияние через трофические связи.

Кроме того, изменение динамики водного режима (запаздывание по фазе примерно на месяц минимальных и максимальных среднемесячных значений уровня Байкала) не соответствует генетически закрепленному годовому физиологическому циклу многих гидробионтов, в том числе весенненерестующих видов рыб.

Это дает основания выдвигать требования к уровенному режиму исходя из экологического оптимума для видов или популяции гидробионтов в пределах естественного или исторически сложившегося многолетнего и внутригодового циклов колебаний уровня в прибрежно-соровой части озера. Причем большое значение играют не только абсолютные амплитуды колебаний уровня разной частоты, но и скорость подъема и опускания уровня, а также время наступления минимума и максимума уровня воды(фазовые соотношения).

Сложнее определение экологического оптимума для популяций и сообществ беспозвоночных, населяющих литораль и пелагиаль. В последней естественные межгодовые изменения функциональных и структурных параметров настолько велики, что только по смене доминирующих видов фитопланктона(один из ярких феноменов Байкала, определяющих чистоту его вод в глубоководной части озера), их численности и уровню первичной продукции в трофогенном слое Байкала формально можно характеризовать в отдельные годы как ультраолиготрофный, мезотрофный или даже эвтрофный водоем. Причины многолетних флуктуаций численности продуцентов до конца не раскрыты. Дефицит знаний в этой области не позволяет рассматривать уровенный режим, исходя из экологического оптимума на уровне популяции, вида и сообщества литорали и пелагиали Байкала.

3.3.Урон водоплавающим и околоводным птицам в дельтах рек Селенги и Верхней Ангары

Участок дельты Селенги включен в список водно-болотных угодий в качестве мест обитания водоплавающих птиц международной Рамсарской конвенции, а совмещенная дельта рек Верхняя Ангара и Кичера вошла в перспективный или «теневой» список этой же конвенции.

В результате подъема уровня Байкала после строительства Иркутской ГЭС:

- Ухудшилось состояние мест размножения водоплавающих птиц.

В результате понизился общий прирост популяций уток , а число отдельных видов чаек снизилось вплоть до исчезновения .

- Произошло нарушение мест остановок мигрирующих птиц во время весеннего и осеннего пролета.

Это негативно повлияло на устоявшиеся маршруты перелета птиц.

- Снижение рыбопродуктивности в прибрежной части озера вследствие перестройки прибрежного биогеоценоза негативно повлияло на кормовую базу рыбоядных птиц (чаек и уток).

3.4.Ухудшение самоочищающих свойств экосистем дельт крупных рек.

Покров дельт Селенги и совмещенной дельты Верхней Ангары и Кичеры, а также водная растительность Селенгинского мелководья и Верхнеанагарского сора являются своеобразным природным фильтром. Механизмы самоочищения речных вод условно можно разделить на гидрофизические, биологические и биохимические. Оценки трансформации растительных сообществ в результате подтопления и частичная утрата ими самоочищающих свойств исследованы не достаточно и пока только на качественном уровне (Моложников, 1981;Тайсаев, 2001; Шерстянкин, 2001).

4.Хозяйственные потребности при выборе режимов регулирования работы ГЭС на Ангаре и Енисее

4.1Использование гидроузлов Ангаро-Енисейского каскада ГЭС в интересах энергетики.

Вырабатываемая электроэнергия ГЭС предназначалась прежде всего для развития Иркутско-Черемховского и Братского промышленных узлов, включавших в себя весьма энергоемкие аллюминиевую, нефтперерабатывающую, нефтехимическую, целлюлозно-бумажную отрасли промышленности. Часть гидроэлектроэнергии шла на теплоснабжение городов и поселков Иркутской области, которые всегда имели альтернативные источники теплоснабжения за счет угольных электростанций. Баланс мощности и энергии Иркутской области после строительства каскада ГЭС всегда являлся избыточным с выдачей избытков мощности в Объединенную энергетическую систему (ОЭС) Сибири. Особенностью работы ГЭС Ангаро-Енисейского каскада за последние 20 лет является увеличение участия электростанций в покрытии базовой части графика нагрузки ОЭС Сибири, что связано со снижением энергопотребления, произошедшим в начале 1990-х годов. В силу климатических особенностей график нагрузки ОЭС Сибири имеет ярко выраженный осенне-зимний максимум. Режим работы Ангарских ГЭС в зимний период определяется в соответствии с плановыми заданиями по выработке электроэнергии на ГЭС Ангаро-Енисейского каскада с учетом корректировок по ведению режимов работы водохранилищ, вносимых МПР РФ, РАО «ЕЭС России»(и его правоприемниками) и Енисейским бассейновым водным управлением (БВУ) с целью обеспечения суммарной гарантированной или сниженной гарантированной энергоотдачи ГЭС Ангаро-Енисейского каскада, равной, соответственно, 9800 и 8800 МВт.

Вместе с тем необходимо отметить, что основные потребители дешевой гидроэлектроэнергии–сибирские гиганты алюминиевой промышленности (Братский, Иркутский, Красноярский) создают серьезные проблемы по загрязнению атмосферы и прилегающих территорий и ориентированы в основном на экспортно-сырьевую модель развития, т.е. они, завозя сырье из Африки, производят металлический алюминий (а не изделия из него), львиная доля которого идет на экспорт. Кроме этого, показатели энергоэффективности этих предприятий оставляют желать лучшего. В сложившихся новых финансово-экономических условиях требуется пересмотр стратегии развития и государственной поддержки подобных предприятий.

4.2Использования гидроузлов в интересах водного транспорта.

С 1987г. на Иркутское водохранилище возложена функция компенсированного многолетнего регулирования, осуществляемого совместно с Братским гидроузлом в летний период – для обеспечения судоходных условий на бесподпорных участках рек Ангара и Енисей (ниже впадения р. Ангары) и обеспечения северного завоза по Енисею на Эвенкию.

Регулирование режимов работы Иркутского гидроузла обеспечивает судоходные условия на оз. Байкал, Ангарском участке водохранилища и в нижнем бьефе на р. Ангаре до зоны выклинивания Братского водохранилища. В Байкало-Ангарском бассейне в настоящее время речным транспортом по ориентировочной оценке перевозится около 4,0 млн. т грузов и около 110 тыс. туристов и пассажиров. За последние 20 лет общий объем перевозок грузов сократился на порядок.

Опыт работы транспортного флота показывает, что, даже при соблюдении гарантированных попусках Иркутской ГЭС в нижний бьеф – 1500 м³/с, на участке р. Ангары (до 122 км) глубины на каменистых перекатах снижаются до 1,95-2,10 м (при гарантии – 2,40 м), а также возникают трудности при заходе флота на акватории Иркутской и Усольской РЭБ, порта Иркутск.

Затруднения для обеспечения безопасной работы флота в нижнем бьефе Иркутской ГЭС возникают при амплитуде колебания уровней при суточном и недельном регулировании стока более 1,0-1,25 м, при этом ухудшаются условия отстоя флота в затонах, обработки его у причалов и на рейдах формирования-расформирования составов.

4.3 Использование водных ресурсов в интересах рыбного хозяйства.

Рыбное хозяйство имеет существенное значение для экономики Байкальского региона. Промышленное рыболовство осуществляется в основном в мелководной части Байкала. Основными рыбопромысловыми районами являются: Селенгинский (145 тыс. га), Прибайкальский (31 тыс. га), Баргузинский (84 тыс. га), Северобайкальский (62 тыс. га), Маломорский (55 тыс. га).

Промыслом в настоящее время охватываются 13 видов рыб, среди которых акклиматизированные в бассейне Байкала амурский сазан, амурский сом и лещ. Основным добываемым видом является омуль.

По данным ОАО «Востсибцентр» снижение улова омуля отчетливо прослеживается при проведении анализа во всех промысловых районах. Суммарный улов с 2001 по 2007 годы сократился в 3 раза. Общие допустимые уловы (ОДУ) снижаются на 200-300 тонн в год.

В 2005-2007 годах среднегодовой вылов составил 55% от уровня предыдущих лет - немногим более 1 тысячи тонны. В 2007 году было выловлено и вовсе 897 тонн омуля, недолов по сравнению с утвержденной величиной составил 40%.

Результаты учета, ежегодно проводимого Востсибрыбцентром на основных реках, показывают снижение численности омуля во всех, за исключением Верхней Ангары и Кичеры. Во всех реках, за исключением северных, численность нерестовых сократилась с 2,6 млн 1994-2000 году, до 1,5 млн в 2004-2007 годах. Это опасный симптом, ведь численность рыб зависит от количества откладываемых на нерестилищах икринок и числа личинок («Новая Неделя» (Улан-Удэ) №8 от 05 ноября 2008г.).

На Ангарской части Иркутского водохранилища в начале 60-х годов осуществлялось промышленное рыболовство малыми ставными неводами и сетями. В последующем (1964 г.) в связи с нерентабельностью промысла (малыми уловами рыбы) промысел прекратили.

В настоящее время вылов рыбы ведется местным населением в порядке любительского и спортивного рыболовства (потребительского). Каких-либо учетных данных по вылову рыбы любителями в водохранилище не ведется.

Прогноз общих допустимых уловов (ОДУ) для речной части Иркутского водохранилища не разрабатывается.

4.4 Пропуск половодий и работа гидроузла в сложных ледовых условиях

При пропуске весенних половодий и летне-осенних паводков режим работы гидроузла должен обеспечивать безопасность хозяйственных объектов и населения, как в верхнем, так и в нижнем бьефе Иркутского гидроузла.

На побережье Байкала основным объектом, ограничивающим уровни форсировки, является Кругобайкальский участок Восточно-Сибирской железной дороги. В настоящее время повреждения сооружений железнодорожной магистрали начинаются при отметке 457,50 м усл.

Техническим проектом Иркутского гидроузла максимальный сбросной расход при пропуске высоких половодий был ограничен величиной 6000 м³/с по условиям незатопления г. Иркутска. По состоянию на середину 80-х годов прошлого столетия максимальный расход, обеспечивающий безопасность застройки, расположенной в пойменной части города составлял 4000-4500 м³/с.

При пропуске половодий 1995 года с объемом полезного притока к Байкалу с мая по октябрь 60,7 км³ (вероятность превышения, P=31,5%) и 2005 года с притоком 53,4 км³ (P=57,3%) в нижнем бьефе Иркутской ГЭС по сообщению Иркутского ГМЦ наблюдались затопления прибрежной зоны г. Иркутск.

В 1995 и 2006 г.г. при отметках уровня воды в нижнем бьефе Иркутской ГЭС 427,60-428,01 м БС наблюдалось затопление пониженных участков местности в п. Кузьмиха: улиц Костромская, Овражная, островов Елизовского, Кривого, застроенных дачами. Отмечался высокий уровень грунтовых вод.

Бесподпорный участок Ангары ниже Иркутской ГЭС традиционно является зажоро- и затороопасным. По данным Иркутского ГМЦ в период с 1990 по 2006 г.г. в нижнем бьефе Иркутского гидроузла в результате зажорных явлений при продвижении кромки льда наблюдались частичные затопления населенных пунктов:

в 1991 г. – Верхнежилкино, Нижнежилкино;
в 2001 г. – Батарейная, Боково, дачные поселки;
в 2005 г. – Верхнежилкино, Нижнежилкино.

5. Существующая практика регулировки водного режима озера Байкал.

Сооружение плотины Иркутской ГЭС и наполнение Иркутского водохранилища в 60-х годах прошлого века , повысили средний уровень в озере Байкал. Величина повышения уровня по среднегодовым отметкам не превысила 1 м. Это позволило использовать часть объёма озера для регулирования стока для всего каскада ГЭС на Ангаре и Енисее. Фактически озеро Байкал и водохранилища Ангаро-Енисейского каскада ГЭС выполняют роль водоемов многолетнего и сезонного регулирования, исходя из, зачастую противоречивых, хозяйственных интересов различных водопользователей.

В разные периоды эксплуатации режим работы каждой ГЭС определялся основными положениями правил использования водных ресурсов этих водохранилищ. Опыт эксплуатации, особенно в необычайно маловодный период 1981-1982 гг. и в период маловодья 1996-2003 гг., показал необходимость совместного регулирования всех звеньев системы водопользования в Ангаро-Енисейском бассейне.

Так маловодье в бассейне озера Байкал и реки Ангары, продолжавшееся с 1996 года по 2003 год (8 лет с годичным перерывом), привело к сработке многолетних запасов водных ресурсов озера Байкал и Братского водохранилища. При этом ежегодный приток воды в эти годы не превышал 70-80% нормы, что не позволяло создать запасы воды на перспективу. За восьмилетний период в водохранилища Ангарского каскада ГЭС и озеро Байкал не поступило около среднегодового объема притока воды. Практически все восемь лет режим работы ГЭС устанавливался с учетом только организации бесперебойной работы питьевых водозаборов. Вводились ограничения навигационных попусков и сокращения сроков навигации по р. Ангаре и Енисею.

В многоводные годы (1990-1994 гг.) ограничение попусков воды в нижний бьеф Иркутского гидроузла величиной навигационного попуска привело к повышению оз.Байкал сверх НПУ и последующим холостым сбросам на Иркутской ГЭС. Холостые сбросы воды в 1995 г. и 1998 г. на этой ГЭС связаны с ограничением сбросных расходов воды в первые месяцы навигации и последующим превышением сбросными расходами воды пропускной способности агрегатов Иркутской ГЭС. При этом уровень оз.Байкал не достигал отметки НПУ.

Естественные процессы колебаний уровня осложняются решениями, принимаемыми в интересах различных водопользователей( среди которых доминируют интересы гидроэнергетиков) - по увеличению запасов воды путем форсировки уровня – поддержания максимально высокого уровня в пределах установленных нормативов. «Основными правилами использования водных ресурсов водохранилища» (1982, 1988 гг.) нормальный подпорный уровень (НПУ) – наивысший проектный уровень верхнего бьефа Иркутского водохранилища и озера Байкал, который может поддерживаться в нормальных условиях эксплуатации ГЭС, был установлен на отметке 457,40 м. Сработка уровня водохранилища разрешалась до отметки 455,54 м. В чрезвычайных условиях эксплуатации (при прохождении паводков 0,1 %-ной обеспеченности) временно допускался форсированный подпорный уровень до отметки 458,03 м.

Постановлением Правительства Российской Федерации от 26.03.2001 № 234

«О предельных значениях уровня воды в озере Байкал при осуществлении хозяйственной и иной деятельности» были определены предельные значения уровня воды в Байкале при использовании его водных ресурсов в хозяйственной и иной деятельности в пределах отметок 456,00 м (минимальный уровень) и 457,00 м (максимальный уровень) в тихоокеанской системе высот. Допустимый объем сработки уровня Байкала в диапазоне 457-456 м (по терминологии гидроэнергетики – «полезный объем») составляет 31,5 км3, т.е. 0,14 % от объема воды в Байкале (23 тыс. км3). Этот режим колебаний уровня воды практически выдерживался последние 12 лет.

В настоящее время регулирование режимов работы Ангарских ГЭС осуществляется в соответствии с «Основными правилами использования водных ресурсов водохранилищ Ангарского каскада ГЭС»(1988) в части не противоречащей Постановлению Правительства от 26 марта 2001 г. № 234 «О предельных значениях уровня воды в озере Байкал при осуществлении хозяйственной и иной деятельности», решениями «Межведомственной рабочей группы по регулированию режимов работы водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада и Северных ГЭС, уровня воды озера Байкал» и указаниями Федерального агентства водных ресурсов.

С точки зрения хозяйственного использования в режиме работы озера Байкал можно выделить три основных этапа:

в условиях нормальной эксплуатации, когда приточность к Байкалу относится к годам, средним по водности, среднемаловодным и среднемноговодным;
в условиях длительного маловодья;
при пропуске паводков редкой повторяемости

от 10% до 0, 01% (Молотов, Шайбонов, 1999).

Основные проблемы по принятию взвешенных управленческих решений относятся к этапам 2 и 3, которые обусловлены многолетними и вековыми циклами колебаний уровенного режима и различных составляющих водного баланса. При наступлении длительного маловодья больше страдают интересы Иркутской области и Красноярского края, а при обильных паводках редкой повторяемости – Республики Бурятия.

Основным осложняющим фактором, затрудняющими принятие взвешенных управленческих решений с учетом как интересов водопользователей, так и

необходимостью поддержания естественного водного режима озера, является отсутствие качественного долговременного и сезонного прогнозов приточности в озеро Байкал и водохранилища Ангаро-Енисейского каскада ГЭС. Такого рода прогнозы базируются на наблюдениях сети гидропостов на реках. Однако, благодаря частичному сокращению сети гидропостов за прошедшие годы эта задача является трудно выполнимой.

По Усть-Илимскому водохранилищу(самому крупному из Ангарского каскада ГЭС) фактическая боковая приточность не наблюдается с 2006г. по причине закрытия водомерных постов Иркутского УГМС на притоках водохранилища(Доклад МПР РФ, 2006). На территории Республики Бурятия сеть гидропостов на реках бассейна озера Байкал сокращена с начала 90-х годов прошлого века на 20%. По данным Бурятского республиканского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в настоящее время для наиболее полного определения приточности озера Байкал необходимо открытие дополнительных гидрологических постов на 15 притоках первого порядка, а в целях своевременного предупреждения и оповещения органов государственной власти, организаций, предприятий и населения о возможности возникновения опасных явлений на реках Бурятии, а также для обеспечения мониторинга и прогнозирования летних паводков необходимо дополнительное открытие 6 водомерных постов на притоках реки Селенги. Всего на реках республики в бассейне Байкала сейчас функционирует 53 гидропоста.

Вызывают опасения также безопасность существующих гидроузлов. Так, гидроагрегаты Иркутской ГЭС находятся в эксплуатации 50 лет и выработали нормативный ресурс. За этот период проведена частичная реконструкция турбин с заменой узлов рабочего колеса, направляющего аппарата и др. (на всех 8 гидроагрегатах), а также частичная реконструкция с заменой узлов генератора (на всех 8 гидроагрегатах), замена обмоток статора и систем возбуждения (на 3 гидроагрегатах). Состояние гидросилового оборудования оценивается, как имеющее недостаточную эксплуатационную надежность и экологическую безопасность.

Выводы

1.Современный уровень знаний об экосистеме озера Байкал гарантирует сохранение качества байкальских вод и уникальной биоты Байкала при поддержании естественного водного режима озера с учетом всего спектра цикличности колебаний уровенного режима, сформировавшегося до зарегулирования озера. При этом очень важно при разработке диспетчерских графиков функционирования гидроузлов ГЭС максимально соответствовать естественному ходу уровенных колебаний озера Байкал как по амплитуде и скорости изменения уровня, так и по фазе колебаний.

2.Необходим пересмотр роли гидроэнергетики в энергетическом балансе Иркутской области и Красноярского края с учетом приоритетности задач экологического оздоровления территорий, обеспечения экологической безопасности гидроузлов существующих ГЭС, энергосбережения и повышения энергоэффективности существующих промышленных предприятий, в первую очередь – алюминиевой отрасли.

3.Необходимо незамедлительное восстановление сети гидропостов в бассейне озера Байкал и притоках водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада ГЭС как необходимого (но не достаточного ) условия разработки единых «Правил использования водных ресурсов озера Байкал, водохранилищ Ангарского и Енисейского каскадов».

Опубликовано:

Экологический вестник, посвященный Дню Байкала. Научно-практическая конференция «Байкальская природная территория: социально-экономические и экологические аспекты развития», Бурятский государственный университет, 2009 год (в печати).

Blog

Анализ факторов, влияющих на режим регулирования водного режима водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада гэс и озера Байкал

Содержание