Из гидропроекта

Из гидропроекта.

Водохранилища Волжско-Камского каскада, казалось бы, стали привычными реалиями нашей жизни. Их достоинств уже не замечают. Десятки тысяч наших сограждан регулярно путешествуют по Волге, миллионы - ежегодно отдыхают на водохранилищах. Включая вечером одновременно миллионы телевизоров, они не задумываются о том, что лишь ГЭС способны практически мгновенно реагировать на скачки электрической нагрузки - инерционным котлам тепловых электростанций это не под силу.

Между тем, СМИ настаивают на вреде этих водохранилищ, аварийном состоянии плотин и требуют "разобраться" с создателями этих монстров.

Поэтому так важно оценить роль каскада, его достоинства и недостатки (включая вероятность разрушения плотин) и наметить меры на будущее.

Плотины на Каме, Оке и Волге (выше впадения Оки) решили строить еще в начале века. Этого требовали интересы судоходства, развитие которого тормозилось многочисленными мелями. В 1933 г. проекты нескольких групп специалистов рассмотрела специальная сессия АН СССР, принявшая схему каскада. Его создание началось с канала Москва - Волга в комплексе с Иваньковским, Угличским и Рыбинским гидроузлами. В 1937 г. сдали канал и Иваньковское водохранилище, ставшее основным источником водоснабжения Москвы. В 1939 г. началось заполнение Угличского и в 1940 г. - Рыбинского водохранилищ. Дальнейшие работы прервала война. В 50-е годы построены Волго-Донской канал, Горьковская, Куйбышевская, Волгоградская, Камская ГЭС. В последующие 30 лет сооружены остальные объекты каскада.

В результате грузооборот увеличился с 27,4 млн т в 1930 г. до 300 млн в 1990 г., пассажирские перевозки - с 19 до 120 млн человек (в последние годы они сократились).

Водохранилища каскада затопили 2,2 млн га, сотни деревень и десятки городов с многовековой историей, где проживали 600 тыс. человек. Печальным символом этого рукотворного потопа стали выступающие над поверхностью Рыбинского водохранилища колокольни бывшего города Мологи, известного с XIII в.

В бассейне Волги исстари велся рыбный промысел. Волга всегда была обильна рыбой: туводной (стерлядь, лещ, сазан, судак, сом и др.), полупроходной (вобла, тарань, сельдь и др.) и проходной (осетр, севрюга, белуга). В низовьях Волги фунт зернистой икры в XVII-XVIII вв. стоил 6 коп., а пуд рыбы - 2 коп. В 1910 г. ниже Саратова было поймано 700 белуг, 37 тыс. осетров, 6 тыс. севрюг и 126 тыс. стерлядей, а на верхней Волге - 1,8 млн стерлядей.

При обсуждении проектов каскада специалисты предсказывали неблагоприятные для рыбного хозяйства последствия строительства гидроузлов ниже Горького. Однако предложение регулировать только притоки и не трогать русло в среднем и нижнем течении отвергли, а мнение таких авторитетов, как Л.С. Берг, Н.И. Вавилов, Н.М. Книпович, А.А. Рихтер, не учли. В итоге нерестилища осетровых сократились с 4000 га до 400. Естественные нерестилища белуги, белорыбицы и сельди уничтожены полностью, русского осетра - на 80%, севрюги - на 60.

Особенно упали уловы осетровых в последние годы: 24 тыс. т (90% мировой добычи) в 1984 г., 4,5 тыс. - в 1994 г. (с учетом браконьерства, масштабы которого растут, эту величину можно удвоить).

Численность осетровых в последние десятилетия поддерживают в рыбоводных хозяйствах, расположенных ниже Волгоградского гидроузла. В начале 80-х годов здесь работали 20 осетровых заводов, дававших 80-100 млн мальков в год. До 1993 г. их на специальных судах отправляли к местам нагула в Северном Каспии, и выживаемость молоди была выше.

Но и сегодня на Волго-Каспийский бассейн приходится половина уловов во внутренних водоемах России (90% осетровых). В водохранилищах сегодня вылавливают около 30 тыс. т рыбы - в 10 раз больше, чем до сооружения каскада. В перспективе улов составит 50 тыс. т. 

По оценке известного российского лимнолога К.К. Эдельштейна, если бы не водохранилища, зимой вода в Волге и Каме была бы лишена кислорода, что привело бы к обширным заморам рыбы, как зимой 1939/1940 г.

Одной из проблем каскада стало разрушение берегов водохранилищ (из 13 тыс. км береговой линии абразии и эрозии подвержены 8 тыс.). При этом дополнительно теряются сотни гектаров сельхозугодий и лесов. Этот процесс, интенсивность которого зависит от береговых грунтов, направления и силы преобладающих ветров и волн, плохо прогнозируется: его скорость на десятки (иногда - сотни) процентов отличается от прогнозов. Срочного укрепления требуют 400 км береговой линии (150 км на нижневолжских водохранилищах).

Другая неприятность - мелководья (менее 2 м). Здесь вода летом сильно прогревается и "цветет", отмирающая растительность разлагается, делая воду непригодной для употребления. Они занимают 490 тыс. га (95 тыс. - на Рыбинском и 104 тыс. - на Куйбышевском водохранилищах). 

Еще один недостаток, особенно заметный на старых водохранилищах (Иваньковское, Рыбинское), - заиленные устья притоков Волги из-за снижения скорости течения в результате подпора плотинами и, как следствие, подтопление прибрежных населенных пунктов в половодье.

Для ГЭС каскада характерно и нежелательное колебание расхода и уровня в нижнем бьефе, связанное с суточным и недельным регулированием их мощности. Суточная амплитуда в створе достигает 2,5-3 м, а колебания, затухающие по мере удаления от гидроузла, сказываются иногда и за 100 км.

Суммарный объем водохранилищ каскада (80 км3) составляет лишь 30% годового стока Волги. К концу зимы в водохранилищах обычно остается 30 км3 (50 км3 резервируются для приема стока в половодье). Максимальный же противопаводковый их объем составляет 145 км3 (для сравнения, объем стока в половодье у Волгоградского гидроузла раз в 10 лет достигает 200 км3, а раз в 100 лет - 250). Во всех гидроузлах каскада построены водосбросы, автоматически (при повышении уровня у плотины на 1,5-2 м выше предельных отметок) пропускающие даже стоки, отмечаемые раз в тысячелетие.

Плотины каскада, рассчитанные на "всемирный потоп",- весьма надежные сооружения. Даже аварию или теракт с выходом из строя одного-двух затворов или турбин ГЭС заметить трудно из-за множества водопропускных отверстий. Работоспособность агрегатов и водосбросных сооружений регулярно проверяется в соответствии с Законом о безопасности гидросооружений.

Обсуждая возможность теракта (например, появление автомобиля с взрывчаткой на гребне плотины), подчеркнем, что въезды на гидроузлы тщательно охраняются, а на крупных гидроузлах, разрушение которых наиболее опасно, плотина гораздо шире взрывной воронки.

Несмотря на скромный объем, каскад полностью предотвращает наводнения ниже Волгограда. Особенно важно это в последние десятилетия, когда на Нижней Волге началось хозяйственное освоение и интенсивная (далеко не всегда санкционированная) застройка пойм, в естественных условиях затапливаемых раз в 2-3 года. Каскад "прикрыл собой" десятки тысяч садовых домиков и хозяйственных сооружений в Волго-Ахтубинской пойме. Приблизились к берегам многочисленных водотоков и жилые строения в дельте. Но при расходе воды в нижнем бьефе Волгоградской плотины около 30 тыс. м3/с (в половодье в естественных условиях стекает до 33 тыс. м3/с) начинается подтопление объектов в пойме. Так что через гидроузел пропускают 28-29 тыс. м3/с. Приходится в половодье превышать нормальный подпорный уровень (НПУ) в Волгоградском, Куйбышевском, Чебоксарском и Нижнекамском водохранилищах, что допускается только в особых случаях, когда исчерпана пропускная способность водосбросов, рассчитанных на 50 тыс. м3/с. Однако, если их открыть полностью, затопит пойменные земли в Самарской, Саратовской, Волгоградской и Астраханской областях. Поэтому даже в средние половодья открыта лишь часть водосбросов, а уровень водохранилищ регулярно превышает НПУ на 0,5 м и более. Но это ведет к затоплению прибрежных территорий (также застроенных в последние годы) в Волгоградской, Нижегородской, Самарской, Саратовской, Ульяновской областях, Татарстане, Башкортостане, Чувашии и Марий Эл.

В конце 80-х годов известные ученые, правда, далекие от гидрологии, предложили "спустить" водохранилища каскада, по крайней мере, самые "вредные": Рыбинское, Куйбышевское и Чебоксарское (до сих пор не заполненное до проектного уровня). В ответ на эти предложения, подхваченные СМИ, проектные институты разных ведомств оценили последствия такого шага.

Из ЕЭС России будет изъято 12 млн кВт и 35-40 млрд кВт_ч в год, а энергосистема лишится резерва. Потребуется вложить миллиарды в тепловые и атомные станции, добычу угля, нефти, газа, железнодорожный транспорт и т. д. Дополнительные выбросы в атмосферу составят: 90 тыс. т золы, 80 тыс. т оксида азота и 130 тыс. т оксида серы. Все перевозки в Европейской части страны придутся на железнодорожный и автомобильный транспорт. Потребуется перестроить водоснабжение и транспортное обеспечение десятков городов, тысяч населенных пунктов и предприятий, перенести тысячи пансионатов и пионерских лагерей. В паводки будут затоплены тысячи сооружений, дорог, линий электропередач и связи, трубопроводов и др. Попавшие в низовья Волги и Северный Каспий миллионы тонн загрязнений, покуда осевшие в водохранилищах, погубят там все живое. Много лет придется очищать дно водохранилищ от солей тяжелых металлов и других вредных веществ. Десятки лет и миллиарды рублей потребуются на строительство на этих землях населенных пунктов, предприятий, дорог и т. п.

Не все в каскаде совершенно. Изменив его разбивку на ступени, можно было бы уменьшить площадь затоплений и число вынужденных переселенцев, но плотины каскада имеют значительный запас прочности и не представляют угрозу катастрофического затопления.

Необходимо постепенно устранять недостатки каскада: проводить укрепление берегов, расчистку занесенных устьев, отсекать и рационально использовать мелководья и т. д.

Следует сделать "прозрачнее" деятельность и планы основных пользователей каскада (энергетика, водный транспорт, рыбное и коммунальное хозяйство), ознакомив с ними, а также с ФЦП "Возрождение Волги" население.

Федеральные органы, субъекты Федерации и заинтересованные ведомства должны объединить средства и усилия для безопасного и эффективного использования водных и биологических ресурсов бассейна.

Список литературы

А.Е. Асарин, доктор технических наук, профессор. Из гидропроекта.