10903

также промышленного): обеспечение регламентированных уровней воды в водохранилище и/или расходов сбросов из водохранилища для бесперебойной работы водозаборных сооружений; поддержание высокого санитарного качества воды.

Требования водных путей сообщения и сплава древесины: обеспечение в период навигации нормируемых глубин по трассе судового хода, как в водохранилищах, так и на незарегулированных участках рек, путем навигационных попусков из водохранилищ; обеспечение необходимых объемов воды для шлюзований через гидроузлы; поддержание в межнавигационный период заданных уровней воды в местах зимнего отстоя судов.

Требования для орошения земель: бесперебойное обеспечении регламентированных объемов, расходов и уровней воды в водохранилище и нижнем бьефе.

Требования для рыболовства: режим сработки водохранилища должен обеспечивать естественный нерест и миграцию промысловых рыб; в период нереста режим сработки и наполнения должен обеспечивать минимальные колебания уровня воды в водохранилище и на участке водотока ниже плотины; глубина зимней сработки водохранилища в условиях наличия ледового покрова должна обеспечивать выживаемость зимующих рыб.

Требования рекреации (туризм, водные виды спорта, купание и др.): соблюдение благоприятного режима расходов и уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузлов и на незарегулированных участках рек ниже гидроузлов; требования к качеству воды.

Перечисленные требования водопользователей согласовывают между собой и учитывают при разработке Правил использования водохранилищ [390]. Регулирование режимов работы водохранилища в порядке, устанавливаемом Правилами использования водных ресурсов, осуществляет организация, ответственная за эксплуатацию гидроузла, образовавшего водохранилище, в соответствии с указаниями Федерального агентства водных ре-

сурсов [489; 658].

Автоматизация управления каскадами водохранилищ. В арсенале Агентства водных ресурсов имеется компьютерная технология информационной поддержки при управлении каскадами водохранилищ [45]. Структурно технология состоит из 4-х взаимосвязанных компонентов (рис. 27.3):

– программного комплекса математического моделирования формирования речного стока ECOMAG;

– программного комплекса математического моделирования

300

Рис. 27.3. Схема принятия решений при управлении каскадами водохранилищ России (на примере водохранилищ Волжско-Камского каскада) [45]

301

Рис. 27.4. Структура программного комплекса математического моделирования функционирования водохозяйственных систем с каскадами водохранилищ VOLPOW [45]

302

функционирования водохозяйственной системы с каскадом водохранилищ

VOLPOW;

–баз данных картографической, метеорологической, гидрологической, агрометеорологической и водохозяйственной информации и систем управления этими базами;

–подсистемы визуализации и представления результатов сценарных имитационных расчетов режимов работы водохранилищ.

Программный комплекс VOLPOW (рис. 27.4) позволяет рассчитывать следующие группы водохозяйственных показателей: уровни воды; сбросные расходы гидроузлов; напоры, подачу воды на ГЭС; генерируемую мощность ГЭС. Технология частично внедрена с 2000-х гг. для управления водохранилищами Волжско-Камского каскада в рамках ФЦП «Возрождение Волги»

[420].В частности, был сделан прогноз пропуска половодья 2005 г. с учетом спецпопуска из Волгоградского водохранилища в объеме 135,4 – 144,4 км3, который затем фактически составил 136,3 км3. В 2007 – 2010 гг. были просчитаны варианты и выбраны оптимальные диспетчерские графики для водохранилищ Верхневолжского, Иваньковского, Угличского, Рыбинского, Горьковского, Камского, Воткинского и др. [45].

Отклонения от правил. Многолетний опыт показал, что соблюдение установленных правил [489] позитивно сказывается на эффективности использования водных ресурсов водохранилищ [28]. Однако управление на практике отличается от теории управления [45; 68] и нередки случаи, когда организациями, эксплуатировавшими гидроузлы, допускались отклонения от проектных режимов водохранилищ.

Отметки НПУ водохранилищ утверждаются одновременно с проектами гидроузлов. Для каждого водохранилища устанавливаются максимальный и минимальный уровни воды в створе подпора, предельно допустимые при нормальной эксплуатации, и условия, при которых допускается превышение нормального либо максимально допустимого подпорного уровня или сработка водохранилища ниже минимального проектного уровня.

Форсировка уровня над НПУ допускается, как правило, только после полного открытия всех работоспособных водопропускных отверстий напорного фронта гидроузла. В порядке исключения форсировка подпорного уровня при неполном раскрытии водосбросного фронта гидроузла допускается в том случае, если водохранилище используется для борьбы с наводнениями на нижележащем участке долины реки и для этой цели предусмотрена резервная емкость, формируемая выше отметки НПУ. Допускаются

303

также предусматриваемые в проектах кратковременные, иногда периодические, подъемы подпорного уровня над нормальной отметкой вследствие ветрового нагона или сейшевидных колебаний поверхности водохранилища. Но бывало, что предусмотренную в проекте форсировку уровня, рассчитанную на применение только при чрезвычайных обстоятельствах, эксплуатационники рассматривали как разрешенное увеличение напора на ГЭС при любой обстановке и старались придать форсировке по возможности длительный характер, не считаясь с дополнительными затоплениями и подтоплениями земель и связанными с этим ущербами [534].

Таким образом многократно форсировался уровень Цимлянского водохранилища на р. Дону в начальный период эксплуатации. Наполнение водохранилища началось зимой 1951 г. и было завершено в 1953 г. В период нормальной эксплуатации 1959, 1962, 1965, 1967 гг. были маловодными и водохранилище до НПУ не наполнялось. В многоводные 1953, 1955, 1957, 1959, 1961, 1962 гг. осуществлялась форсировка уровня до 0,85 м сверх НПУ, продолжавшаяся в течение 2 – 2,5 месяцев (рис. 27.5). При дополнительной выработке электроэнергии Цимлянской ГЭС, получаемой за счет форсировки уровня водохранилища, одновременно наносился значительный урон сельскому хозяйству [534; 673].

Рис. 27.5. Уровни Цимлянского водохранилища за 1952 – 1966 гг. [673]

Подобным же образом форсировались уровни водохранилищ на р. Волге. Например, в 1961 г. эксплуатационными энергетическими организациями превышение установленных отметок НПУ было допущено на всех действовавших тогда водохранилищах каскада, в том числе Угличском на

304

0,6 м, Рыбинском на 0,4 м, Горьковском на 0,4 м и т.д. Это привело к затоплению и подтоплению значительных площадей сельскохозяйственных земель и к повреждению защитных дамб обвалования Костромской низины [534]. В связи с форсировкой уровней в 1960-х гг. наблюдались периоды усиления переформирования берегов водохранилищ [673].

В III и IV кварталах 1963 и 1964 гг. была допущена пересработка водохранилищ Волжско-Камского каскада, особенно Рыбинского и Куйбышевского (рис. 27.6). Это нанесло урон электроэнергетике, вызвав уменьшение энергоотдачи на 1,5 млрд кВт ч, и привело к ущербу для других отраслей экономики.

Рис. 27.6. Графики уровней Куйбышевского водохранилища за 1961 – 1964 гг. [534]

В январе 1963 г., вследствие сложившихся затруднений с энергоснабжением, Волжская ГЭС перешла на режим работы с расходами воды в нижний бьеф, превышавшими предельные величины, установленные правилами, при этом допускались резкие увеличения расходов. Такой режим привел к разрушению ледового покрова и заторным явлениям, что вызвало повышение уровней воды в р. Волге, частичное затопление поймы и дельты, образование новых проток. В результате водой было отрезано значительное количество животноводческих ферм в Волгоградской и Астраханской

305

областях. Только по Енотаевскому району было затоплено 3,6 тыс. т сена, 2,5 тыс. м3 лесоматериалов, разрушено 27 дамб, 12 мостов, молоко и корма для скота пришлось перевозить вертолетами, из ряда мест, также вертолетами, скот был эвакуирован [534].

Случаи нарушения проектного режима эксплуатации водохранилищ Волжско-Камского каскада наблюдались до 2000-х гг. и позднее. Особенно характерны ситуации с форсировкой уровней сверх НПУ на 1–2 м в периоды весенних половодий при неполном открытии водопропускных сооружений, а также с ускоренной предполоводной сработкой остаточных полезных объемов водохранилищ [112]. Весной 2019 г. уровни воды в Куйбышевском и Саратовском водохранилищах, при проектной сработке от НПУ соответственно 7,5 м и 1,0 м, опустились почти на 3 м ниже обычных для этого времени года. По данным Института экологии Волжского бассейна РАН, в Татарстане, Ульяновской и Самарской областях на 80 – 90 % оголились мелководные нерестовые участки. Отменили рейсы прогулочных теплоходов из г. Казани и г. Ульяновска на о. Свияжск и в исторический комплекс г. Булгар. Водохранилища наполнились только к середине лета [АН, 2019. – №37]. Причина? Кажется слишком много воды сбросили из водохранилищ к весне, переоценив размер предстоявшего половодья.

Приведенные случаи демонстрируют недопустимость нарушения в узковедомственных интересах установленных режимов водопользования водохранилищами [534]. В свете современного водного законодательства [118] тенденция непроектной эксплуатации водохранилищ должна быть преодолена.

306

ГЛАВА 28. ПОДДЕРЖАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗДОРОВЬЯ ВОДОХРАНИЛИЩ

28.1. Экологический мониторинг водохранилищ

По определению автора известного курса общей экологии Ю. Одума экология – это междисциплинарная область знаний, наука о структуре и функционировании природных систем, в которых существуют живые организмы, в том числе, человек [448].

Под экологическим состоянием окружающей среды сегодня понимается ее качество, благоприятность условий для проживания людей, их хозяйственной деятельности и функционирования экосистем. Экологическое состояние территориальных и аквальных систем формируется в результате действия комплекса факторов, как природных, так и техногенных, причем некоторые из них могут вызвать дестабилизацию природного комплекса вплоть до перехода его в новое качество, создавая существенно иную экологическую обстановку.

Экологический кризис – критическое состояние окружающей среды, угрожающее существованию человека, вызванное хищническим использованием основных природных ресурсов (воды, воздуха, почвы, растительного, животного мира) и загрязнением окружающей среды в условиях капиталистического хозяйства [603].

В 1987 г. ООН опубликовала аналитический доклад «Наше общее будущее», в котором показана невозможность ставить и решать крупные экологические проблемы вне их связи с проблемами социальными, политическими и экономическими. Со времен опубликования этого доклада в обиход вошел термин «устойчивое развитие» (sustainable development). Оконча-

тельное определение термина было дано в Хартии Земли, разработанной в соответствии с решением конференции ООН «Саммит Земли», г. Рио-де- Жанейро, 1992 г. Устойчивое развитие – это процесс изменений, в котором

307

эксплуатация природных ресурсов, направление инвестиций, ориентация научно-технического прогресса, развитие личности и институциональные перемены согласованы друг с другом и укрепляют нынешний и будущий потенциал для удовлетворения человеческих потребностей и устремлений. Устойчивое развитие призвано гармонизировать экономические, экологические и социальные цели: преодоление бедности, развитие экономики стран мира таким образом, чтобы не нарушить права будущих поколений на чистую воду, энергию и другие природные ресурсы. Создание водохранилищ для энергетики и других целей – один из базовых элементов устойчивого развития [Вестник РусГидро, 2012. – № 2].

C 1999 г. по 2020 г. ежегодно на территории ВАО «Нижегородская ярмарка» под эгидой ЮНЕСКО проводился Международный научно-промышленный форум «Великие реки», одним из организаторов которого изначально являлся ННГАСУ [420]. Научный конгресс форума освещал проблемы устойчивого развития и экологического оздоровления бассейнов великих рек мира и региональных территорий [420; 721]. Молодые российские участники конгресса мечтали о создании в стране центров экологических исследований, которые занимались бы изучением и решением проблем экологии и способствовали «экологической грамотности населения» по примерам Израиля, Кореи, США, Саудовской Аравии, Турции и других стран. [381].

Термин «мониторинг» впервые использован в материалах Первой всемирной конференции ООН по охране окружающей среды, г. Стокгольм, 1972 г. Мониторинг был охарактеризован как система повторных наблюдений за одним или несколькими элементами окружающей среды в пространстве и во времени в соответствии с определенными целями и заранее подготовленной программой.

Monitor (лат.) – надзирающий. В Россию термин пришел в последние десятилетия вместе с другими чужеродными словами. Если русское высшее общество в XIX в. щеголяло французским языком – языком Великой французской революции, то ныне в России, как и во всем мире, насаждается английский язык, являющийся языком американской демократии. Учить английский (точнее Globish – его упрощенную версию, используемую людьми из разных стран) стало общим местом. Считается, будто бы иностранные языки очень нужны среднестатистическому жителю России – для интеграции в большой мир. На самом деле никто не мешает толковому студенту улететь поучиться в Бостон, но не факт, что простой россиянин в обычной жизни встретится с носителями этих языков, разве что, если понадобится,

308

сможет перевести вывески магазинов в российских городах. Кстати, французы уже предлагают перестать общаться на английском языке за пределами заседаний органов управления ЕС, считая, что слишком сильно за последние 100 лет англо-американская культура проникла на европейский континент [АН, 2019. – №41]. Впрочем, нам мало дела до всего этого, а термин «мониторинг» прижился в России [169; 438] и государственный мониторинг водных объектов включен в систему управления водными ресурсами страны как функция Агентства водных ресурсов Минприроды РФ (см. раздел 27.1).

В порядке мониторинга российских водохранилищ сегодня систематически наблюдается качество воды в них у водозаборов [406]. Наблюдения за аквальными и территориальными (береговыми) экосистемами ведутся эпизодически и мониторинговыми их назвать нельзя. Очевидно, что для сохранения экологического здоровья водохранилищ одного мониторинга недостаточно. Экологические системы водохранилищ надо охранять. Охраняемые экосистемы водохранилищ предполагают, как минимум, соблюдение норм очистки сточных вод от загрязнений, проведение агротехнических мероприятий по уменьшению склоновой эрозии, выносу удобрений с полей, содержание в чистоте стокообразующих территорий, в том числе территорий населенных пунктов.

Результаты мониторинга зачастую представляются в форме, в которой они не имеют смысла для неспециалистов. Возможно, это делается из опасений, что возникает необходимость отвечать на реакцию со стороны общества. В итоге мониторинг водных объектов не получает социальной значимости [109].

Философский вопрос: если нефтяная компания финансирует симфонический оркестр или интеллектуальный телефильм, следует ли закрывать глаза на то, что она загрязняет окружающую среду? [549] – см. раздел 3.2 [485]. Но вот пример позитивный: в 2020 г. «Роснефть» продолжила работы по созданию уникального микробного препарата для утилизации нефтяных загрязнений в условиях водной среды и холодного климата; предполагается, что к концу 2023 г. завершится разработка промышленной технологии по получению такого препарата [АН, 2020. – №47].

Поскольку нет отчетливой информации о качестве воды, много фейков о себе собрала р. Волга. «Зеленый Крест» заявлял, что «создание на Волге каскада искусственных озер уменьшило скорость течения и повысило бактериальное загрязнение воды более чем в 10000 раз». Британская

309