10903

мероприятие оказалось убыточным и реализовать программу в условиях рыночной экономики не удалось [315].

Т а б л и ц а 28.2

Объемы освоения плавающей древесины на Братском и Усть-Илимском водохранилищах до 1985 г. [315]

Скопление плавающей древесной массы в запанях и заливах сверх допустимого объема может явиться причиной некоторого ухудшения качества воды. На основании экспериментальных работ считается, что при соотношении древесины и воды 1:250 в водоемах не создаются неблагоприятные условия для обитания и развития водных организмов. Такое объемное соотношение принималось при организации лесосплава. При этом соотношении количество экстрагируемых веществ в воде колеблется около 1,6 – 2,0 мг/л и нетоксично для рыб и планктона. Максимальное количество этих веществ от затопленной и плавающей древесины поступает в первые 2 – 4 года нахождения ее в воде, по прошествии же 15 – 20 лет оно снижается в 4 – 5 раз. Как показывают исследования, в общем балансе поступлений загрязняющих веществ в водохранилища загрязнение от плавающей древесины несущественно. Так, например, в Саяно-Шушенском водохранилище оно не превышает 3 % [315].

В Сибирском федеральном университете имеется методика прогнозирования поступления древесной массы при наполнении и эксплуатации водохранилищ Ангаро-Енисейского региона [312; 314; 315]. С помощью этой методики на основе инвентаризации ДКР, проведенной в 2007 г., делался прогноз для водохранилища Богучанской ГЭС на р. Ангаре (см. раздел 26.1). По прогнозу на акватории водохранилища через год после его заполнения

320

до НПУ могло плавать от 1,1 млн м3 до 1,3 млн м3 древесины [314]. Данных о фактическом объеме древесины, плавающей в Богучанском водохранилище, пока нет.

Очистка водохранилищ ГЭС от плавающей древесной массы не только повышает безопасность гидротехнических сооружений и улучшает экологическую обстановку на водохранилищах, но позволяет вовлечь в производство миллионы кубометров бесхозяйной древесины, таким образом сохранить от вырубки тысячи гектаров леса [314].

28.4. Защита водохранилищ от воздействия судоходства

Судоходство вносит свой вклад в загрязнение рек и водохранилищ, требующий нейтрализации. Иллюстрацию этому дает ситуация, сложившаяся в Волжском бассейне.

На водных путях Волжского бассейна по состоянию на 2005 г. эксплуатировались или находились на отстое более 5 тыс. судов, принадлежащих более чем тысяче судоходных компаний. Судоходство обслуживали 27 портов, имевших более 100 специализированных причалов, пристаней, дебаркадеров и других плавсредств. Строительство, ремонт и отстой судов осуществляли около 20 заводов и баз отстоя флота. Всего в судоходстве было занято более 1,5 тыс. водопользователей.

На транспортных судах и других плавсредствах за навигацию образуется примерно 3 млн м3 сточных вод, около 250 тыс. м3 нефтесодержащих вод, 24 тыс. т мусора и других отходов. В портах в водные объекты попадают загрязнения, связанные с переработкой грузов (рис. 28.11). Общее количество вредных веществ, не считая минерально-строительных материалов, составляет только по действующим нормам убыли порядка 100 тыс. т, а количество мытьевых сточных вод – около 10 млн м3. Сотни тысяч тонн различных грузов разгружаются портами в водоохранных зонах на необорудованные берега (см. рис. 9.3, 9,4, 9,6). На судостроительных, судоремонтных заводах, базах отстоя флота, наряду с загрязнениями, характерными для любых производственных предприятий (производственные, атмосферные, хозбытовые сточные воды, мусор, твердые отходы), в водные объекты и водоохранные зоны вносятся загрязнения за счет хранения выведенных из эксплуатации судов, списанного тяжелого оборудования и различных конструкций. По данным Волжской межрегиональной природоохранной прокуратуры в Волжском бассейне было брошено 2 300 судов, на конец 2010 г.

321

1491 судно утилизировано на металлолом, но 649 судов, почти все бесхозяйные, оставались брошенными (рис. 28.12). Общее количество крупногабаритных отходов в Волжском бассейне более 100 тыс. т.

С помощью специальных мероприятий должна осуществляться охрана водных объектов от воздействия судоходства.

Предотвращение загрязнения воды нефтесодержащими стоками и мусором с судов частично обеспечивается с помощью судовых устройств по очистке сточных вод, но в основном эти загрязнения передаются для очистки, утилизации на берег (рис. 28.13, 28.14). Количество береговых при- емно-очистных станций к навигации 2005 г. в Волжском бассейне уменьшилось по сравнению с 1994 г. с 56 до 30, в связи с чем около половины сточных вод и треть мусора с судов сбрасывались без очистки в водные объекты. Во многих портах отсутствуют устройства для приема остатков сухих грузов и промывной воды после мойки трюмов сухогрузных судов, поэтому около четверти загрязненных промывных вод сливаются в акватории портов или в воду по пути следования судов, если мойка производится в балластных рейсах. Единичны в портах суда-сборщики мусора с поверхности воды (рис. 28.15). Списанные или выведенные из эксплуатации на длительный отстой суда находятся на акваториях портов, судоремонтных заводов и баз технического отстоя флота в большинстве случаев без всякой подготовки. Никаких мероприятий по инженерной защите водных объектов от этих отходов не выполняется, за исключением вяло текущего процесса утилизации.

Таким образом, инженерная защита Волжского бассейна от воздействия судоходства на должном уровне отсутствует [726].

Немногим отлична ситуация в бассейнах других рек [114], так что по всей России требуется модернизация инженерной защиты рек и водохранилищ от воздействия судоходства.

28.5.Ликвидация вредных производств на берегах водохранилищ

Втекущем десятилетии появились примеры ликвидации вреда водохранилищам от опасных производств, размещенных в прежние годы на их берегах.

Много лет вред озеру-водохранилищу Байкал наносил Байкальский

322

Рис. 28.11. Портовая площадка для выгрузки сыпучих стройматериалов на Химкинском водохранилище канала имени Москвы. 2017 г.

Рис. 28.12. Брошенные суда на берегу Чебоксарского водохранилища, 2005 г., и в подпертом бьефе Андреевского гидроузла на р. Москве, 2017 г.

323

Рис. 28.13. Судно-сборщик сточных вод, причаливающее к пассажирскому теплоходу в порту г. Самары на Саратовском водохранилище

Рис. 28.14. База приема судовых сточных вод на левом берегу р. Волги ниже г. Волгограда

Рис. 28.15. Судно-мусоросборщик: предназначено для сбора с акваторий плавающего мусора, загрузки его в контейнеры и сдачи на специализированные суда

или береговым службам

324

целлюлозно-бумажный комбинат в г. Байкальске (см. рис. 2.7), пущенный в 1966 г., перешедший при капитализме в частную собственность. Открытый водооборот на ЦБК обеспечивал в озеро 240 тыс. т промышленных стоков ежегодно. Тяжелые фракции образовали в байкальской воде пятно площадью32 км2 . Нормы диоксинов вокруг ЦБК были превышены в 40 – 50 раз. К 2013 г. Правительство РФ постановило закрыть ЦБК. В накопителях на берегу осталось 6,5 млн м3 отходов IV класса опасности, в цехах – остатки опасных химических веществ. Очистка территории должна была быть выполнена до конца 2021 г. [АН, 2019. – №30].

С 1936 г. в г. Усолье-Сибирское Иркутской области существовал комбинат «Усольехимпром». Основные химические производства, снабжавшие весь Советский Союз карбидом кальция, хлором и его производными, сырьем для которых являлось месторождение каменной соли, были запущены

впериод с 1956 по 2000 г. Сброс сточных вод осуществлялся в р. Ангару, но очистные сооружения с их объемом не справлялись, поэтому отходы производства затаривались в глубинные скважины, образовавшиеся при добыче соли. Предприятие пережило перестройку и обанкротилось в 2017 г. К 2020 г. территория «Усольехимпрома» площадью более 6 км2 стала объектом экологического бедствия. Наибольшую угрозу представляли 17 аварийных цистерн с химическими веществами на промплощадке, скважины рассолопромысла, заполненные химотходами, подземная нефтяная линза из 14,5 тыс. т нефтезагрязненных грунтов в10 м от р. Ангары, цех ртутного электролиза,

впериметре которого зашкаливали показатели приборов, измеряющих содержание ртути. Мониторинговые данные Института геохимии Сибирское отделения РАН фиксируют ртутное загрязнение донных отложений, воды и рыб Братского водохранилища вплоть до его верхней части. По поручению Президента РФ одно из предприятий госкорпорации «Росатом» приступило к работам по обезвреживанию территории, подвергшейся химическому загрязнению. На площадке «Усольехимпрома» планируется построить экотехнопарк по переработке промышленных отходов [АН, 2021 – №26].

Врамках федерального проекта «Чистая страна», входящего в нацпроект «Экология», до 2024 г. в стране должны ликвидировать 88 подобных опасных объектов [АиФ, 2021. – №47], что скажется и на состоянии водохранилищ.

325

ГЛАВА 29. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ГИДРОУЗЛОВ

C ВОДОХРАНИЛИЩАМИ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ

ФАЗЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА

29.1. Статистика разрушения плотин

В мире известны примеры исключительно долголетней службы плотин: в Испании 10 плотинам каждой более 1 600 лет; в Китае на р. Хуанхэ плотина Шан Шуао, построенная еще до нашей эры, функционирует в наше время [373]. По данным зарубежной статистики из общего количества гидроузлов в мире около 33 % имеют плотины из бетона, 67 % – из грунтовых материалов. При этом из всего количества построенных бетонных плотин разрушилось примерно 3,5 %, грунтовых – 6,9 % [101].

Разрушение плотин определяется Международной комиссией по крупным плотинам (МККП) как разрушение или смещение части плотины или ее основания, в результате которого она теряет способность задерживать воду. Разрушение плотины приводит к изливу больших объемов воды из водохранилища, что создает серьезный риск для населения и сооружений, расположенных в нижнем бьефе.

Обзор информации о разрушении плотин в мире, опубликованный МККП в 2000 г., показал следующее:

−частота разрушения крупных (высотой более 15 м) плотин за последние десятилетия XX в. снизилась: наибольшая частота разрушений отмечена у плотин, построенных в 1910 – 1920 гг.; для плотин, построенных до 1950 г., этот показатель равен 2,2 %, после 1950 г. – менее 0,5 %;

−вероятность разрушения плотин зависит от их высоты: наиболее часто разрушались малые плотины;

326

−большая часть разрушений происходила в недавно построенных плотинах: около 70 % – в течение 10 лет после постройки и наиболее часто

–в течение 1-го года эксплуатации;

−наиболее частыми причинами разрушения бетонных плотин являются эрозия и потеря прочности основанием (по 21 %);

−наиболее частой причиной разрушений грунтовых и каменных плотин являлся перелив воды через гребень (31 %), далее следовала внутренняя эрозия тела плотины (15 %) и ее основания (12 %);

−среди технических причин разрушений наиболее распространена недостаточная пропускная способность водопропускных устройств (22 %);

−после разрушения 36 % плотин не восстанавливались, 19 % строились снова по измененному проекту, 16 % восстанавливались по исходному проекту.

По США, в частности, из 80 тысяч малых и крупных плотин 9326 оценивались как представляющие «высокую опасность»: при их разрушении возможны человеческие жертвы и значительные экономические потери. Уровень финансирования обеспечения безопасности плотин являлся недостаточным. Известны случаи, когда вопросы безопасности имели более низкий приоритет по сравнению с поставкой воды или электричества [486].

Касательно наиболее частого разрушения грунтовых плотин переливом воды через гребень можно пояснить, что в целом для рек всего мира характерно преобладание паводочного режима, который создается за счет дождей и ливней, следовательно, время, место и величина самого паводка заранее неизвестны и к нему нельзя заблаговременно подготовиться [424].

Среднестатистические частоты разрушения грунтовых плотин высотой 15 м и более в зависимости от типа плотин составляют, 1/год:

земляных – 1,2·10-4; каменно-земляных – 1,9·10-4; каменнонабросных – 2,0·10-4. То же в зависимости от основных причин аварий, 1/год: обрушения откосов – 0,1·10-4; фильтрации – 0,5·10-4; перелива воды через гребень– 0,6·10-4. На рис. 29.1 приведены характерные кривые обобщенного социального риска при прорыве плотин в сравнении с кривыми других техногенных, а также природных катастроф [101].

Негативными событиями проявлялся терроризм на гидроэлектростанциях, в том числе в нашей стране: в июле 2010 г. взрывом было выведено из строя оборудование Баксанской ГЭС в Кабардино-Балкарии, в сентябре того же года взорван трансформатор на Ирганайской ГЭС в Дагестане [342].

327

Рис. 29.1. Зависимость частоты и количества несчастных случаев, связанных с природными (а) и техногенными (б) катастрофами [101]

Существует некая опасность разрушения грунтовых плотин гидроузлов посредством террористических актов с образованием воронок взрыва на гребне. По оценкам за 2000 – 2006 гг. вероятность стать жертвой теракта для каждого жителя составляла: в Израиле – 1,1 10-5 1/год, в США – 4,8 10-8 1/год, в России от 1,91 10-6 до 0,29 10-8. А, например, вероятность прорыва напорного фронта Краснодарского гидроузла на р. Кубани в результате террористического акта на грунтовой плотине по тем же оценкам находится в пределах 1,33 10-2– 4,00 10-2 1/год. Она на два порядка больше вероятности аварии по природно-техногенным причинам [289]. Терроризм – это абсолютное зло. Похоже, что демократия, встречаясь с терроризмом и фанатиками, может победить только морально и посмертно [558]. Средствам массовой информации следовало бы воздерживаться от истерии: театр террора не имеет успеха без пиара. К сожалению, СМИ часто предоставляют террористам бесплатную рекламу – ведь такие репортажи продаются куда лучше, чем статьи о диабете или загрязнении воздуха [688].

Плотины гидроузлов, как и другие техногенные объекты, уязвимы для падающих крупных небесных тел (метеоритов) [34] и ядерных взрывов

[527].

Отечественная школа гидротехники, по сравнению с западной и американской, отличается своей фундаментальностью. Строительная практика

СССР не дала примеров крушения крупных речных гидроузлов, хотя

328

аварийные ситуации случались: например, с каменно-земляными плотинами Колымской (в 1988 г.) и Курейской (в 1992 г.) гидростанций [373; 677].

Крупные гидроузлы создавались в соответствии с нормативами (ГОСТами, СНиПами), предъявлявшими жесткие требования к пропускам максимальных расходов половодий и паводков и к надежности гидротехнических сооружений. В частности, для сооружений I (наивысшего) класса вероятность допускаемой гидродинамической аварии равна 0,01 % в год, т.е.

1 10-4 1/год [610]. За период эксплуатации крупных гидроузлов нашей страны через многие из них пропускались расходы воды редкой повторяемости: на Волховском гидроузле в 1966 г. расход достигал 0,89 от значения, соответствующего вероятности превышения 0,1 %; на Саяно-Шушенской ГЭС в 2006 г. и Зейской ГЭС в 2007 г. имел место пропуск расходов вероятностью близкой к 1 %. Тяжелыми последствиями такие пропуски не сопровождались. Во всех гидроузлах Волжско-Камского каскада построены водосбросы (рис. 29.2) на расходы воды вероятностью превышения один раз в тысячелетие (табл. 29.1). Даже авария с выходом из строя одного–двух затворов водосбросов или турбин ГЭС не окажет заметного влияния на пропускную способность гидроузла [29]. Но дело успешного пропуска максимальных расходов через гидроузлы не только в высоком уровне развития отечественной гидротехники, а также и в особенностях водного режима российских рек. На большей части территории страны половодье на реках наблюдается в весенний период. К этому времени осуществляется предполоводная сработка водохранилищ, за счет чего создаются регулирующие емкости. Гидрологи заранее оценивают объем и максимум предстоящего половодья. Само половодье на крупных реках нарастает сравнительно плавно. Проводимыми мероприятиями обеспечивается его пропуск через гидроузлы [29; 424].

Подпорные грунтовые плотины гидроузлов Волжско-Камского каскада (рис. 29.3) также являют собой весьма надежные сооружения. Если обсуждать возможность теракта, например, появление автомобиля со взрывчаткой на гребне плотины, можно подчеркнуть, что на крупных гидроузлах каскада, разрушение которых наиболее опасно, гребни плотин шире возможной взрывной воронки (см. табл. 29.1) [29].

Но в настоящее время состояние сооружений многих гидроузлов не полностью удовлетворяет требованиям надежной эксплуатации. 38 ГЭС Российской Федерации, среди которых Волховская, Нижнесвирская, Нижнетуломская, Нива-2, Угличская, Рыбинская, Лесогорская в 2020 г. перешли

329