Геоэкологические аспекты энергообеспечения удаленных территорий для различных природно-хозяйственных систем на примере развития малой гидроэнергетики в Алтайском крае

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ УДАЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫХ СИСТЕМ НА ПРИМЕРЕ РАЗВИТИЯ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ

В.Ф. Резников, Н.В. Стоящева Институт водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул

Алтайский край располагает существенным потенциалом возобновляемых источников энергии (ВИЭ), валовой потенциал которых составляет свыше 27,7 * 103 млн т условного топлива в год, экономический - 2,1 млн т у.т./год [1]. Наиболее перспективным направлением использования ВИЭ в современных условиях нашего региона является освоение гидроэнергетического потенциала, который способен в значительной степени уменьшить дефицит электроснабжения удаленных сельских районов.

Использование для энергоснабжения отдаленных, в т.ч. предгорных, районов Алтайского края такого источника энергии, как малая гидроэнергетика, объясняется рядом следующих преимуществ: наличие значительного гидроэнергетического потенциала и ландшафтно-гидрологические особенности территории; отсутствие необходимости значительных капиталовложений и относительно быстрая окупаемость проектов; комплексный подход к охране и рациональному использованию водных ресурсов; возможность повышения уровня и качества жизни населения за счет устойчивого обеспечения электроэнергией этих территорий, что может дать толчок к социально-экономическому развитию районов; перспектива развития сопутствующих отраслей хозяйства (рыболовство, рекреация, ирригация и др.); коммерческая привлекательность расположения будущих МГЭС вблизи границ с Республикой Алтай, характеризующейся быстрым ростом энергопотребления и отсутствием (пока еще) своих генерирующих источников [2].

Перечень перспективных МГЭС Алтайского края, обозначенных в Энергетической стратегии на период до 2020 г., включает 26 потенциальных объектов с суммарной мощностью 404 МВт и расчетной выработкой 1541 млн кВт. ч. Среди пилотных проектов, широко обсуждаемых в настоящее время: Чарышская МГЭС на р. Чарыш, Солонешенская и Сибирячихинская на р. Ануй, Красногородская на р. Песчаная и Гилевская на р. Алей.

Согласно экспертным оценкам, уровень негативного воздействия объектов малой гидроэнергетики на природные комплексы значительно ниже того, что оказывают крупные ГЭС. Более того, данный вид получения электроэнергии гораздо экологичнее использования других ВИЭ. Малые ГЭС не оказывают существенного воздействия на окружающую среду, поскольку их работа не связана с выбросами, приводящими к кислотным дождям, закислению почвы, изменению климата, истощению озонового слоя и т.д.

Вместе с тем, наряду с техническими возможностями и экономической целесообразностью, создание объектов малой гидроэнергетики требует применения дифференцированного подхода для конкретных территорий к оценке техногенного воздействия объектов на окружающую среду и обеспечение экологической безопасности при их использовании.

Энергоэффективность, с геоэкологической точки зрения, определяется не только экологической допустимостью использования ВИЭ на базе малой гидроэнергетики, но и комплексным использованием водных ресурсов и интегрированным подходом к устойчивому развитию удаленных территорий, а также постоянным контролем за соблюдением экологических требований на всей жизненной стадии объекта.

В этом случае целесообразно рассмотрение функционирования объектов малой гидроэнергетики в контексте теории природно-хозяйственных систем (ПХС). Подобные ПХС формируются в природных границах - в пределах речного бассейна - и организованы согласно его ландшафтно-бассейновой структуре, однако функционирование ПХС

осуществляется в административных границах. ПХС, имеющая в своем составе объекты генерации с использованием возобновляемых источников энергии, является эколого-социально-экономической системой природообусловленного характера формирования и антропогенного функционирования. Данная ПХС представляет собой совокупность хозяйственных отраслей, субъектов различных организационно-экономических форм и видов деятельности, связанных с непосредственным процессом производства и передачи электроэнергии, водообеспечением отраслей хозяйства и населения водными ресурсами, ирригациионной, рыбохозяйственной, рекреационной деятельностью, а также с системой природоохранных мероприятий, направленных на воспроизводство и восстановление вовлеченных в хозяйственный оборот компонентов природной среды.

Из всего списка предлагаемых к строительству алтайских МГЭС наиболее оптимальным вариантом по уровню воздействия на компоненты окружающей природной среды и развития уже существующих ПХС, на наш взгляд, является Гилевская МГЭС. Объект проектируется на уже имеющемся Гилевском водохранилище на р. Алей, и его сооружение не приведет к затоплению дополнительных площадей земель.

Гилевское водохранилище построено для целей промышленного и хозяйственно-питьевого водоснабжения городов и населенных пунктов бассейна Алея, обеспечения водой Алейской оросительной системы и обводнения поймы. Гилевский гидроузел введен в эксплуатацию в 1979 г., водохранилище заполнено в 1981 г. Плотина водохранилища расположена на расстоянии в 1,5 км от с. Гилево Локтевского района Алтайского края, в пределах пологоувалистой предгорной равнины. Объем водохранилища при НПУ составляет 471 млн м3, площадь зеркала при НПУ - 59,5 м2, наибольшая глубина - 21 м, средняя - 8 м. В настоящее время водохранилище имеет большое значение для водоснабжения ряда населенных пунктов в бассейне р. Алей, включая крупный промышленный центр Алтайского края г. Рубцовск. Помимо того, водоем широко используется в рекреационных целях и очень популярен среди рыбаков-любителей.

Строительство Гилевской МГЭС предусматривается в пределах существующего землеотвода под основные гидротехнические сооружения действующего Гилевского гидроузла. Согласно «Декларации о намерениях строительства Гилевской МГЭС на р. Алей в Локтевском районе» [3], общекомпоновочная схема МГЭС по основному варианту предусматривается по типу деривационной гидроэлектростанции. Весь комплекс сооружений планируемого объекта, включая подводящий канал, водоприемник, напорный водовод, здание МГЭС и отводящий канал, располагается у правобережного примыкания глухой земляной плотины Гилевского гидроузла.

Проектируемая малая ГЭС будет работать на транзитных расходах существующего гидроузла, что позволит обеспечить выработку электроэнергии при минимальных изменениях гидрологического режима р. Алей и более рациональном использовании накопленного водно-энергетического потенциала. Наибольшее воздействие на почвенно-растительный покров произойдет в пойме реки при строительстве отводящего канала. Однако площадь данной территории незначительна. Планируемые строительно-монтажные работы будут носить локальный характер, кроме того, предусматривается рекультивация нарушенных земель с восстановлением почвенно-растительного слоя.

Таким образом, ожидаемые негативные эффекты для окружающей среды при строительстве Гилевской МГЭС прогнозируются относительно небольшими и будут иметь в основном единовременный характер. Кроме того, для компенсации воздействия в проекте предусматриваются природоохранные мероприятия. Согласно экспертному заключению о воздействии строительства МГЭС на окружающую природную среду [4], намечаемая хозяйственная деятельность не превысит допустимого уровня воздействия и не приведет к нарушению или существенному изменению экологического равновесия существующей ПХС.

Напротив, развитие гидроэнергетической составляющей будет способствовать созданию дополнительных социально-экономических условий для формирования ПХС

многоотраслевой направленности и в достаточной степени отвечать принципам интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР).

ПХС, сложившаяся в условиях низкогорий Солонешенского района, в отличие от Гилевской, характеризуется большей уязвимостью природной составляющей, а также моноотраслевой сельскохозяйственной направленностью. Основная часть земель района относится к землям сельхозназначения и активно в хозяйстве не используется ввиду низкого бонитета почв. Территориальная организация водопользования территории отличается неразвитостью водохозяйственной инфраструктуры, некомплексностью, а зачастую и нерациональностью использования водных ресурсов. Забор поверхностных вод для хозяйственно-питьевых целей и обеспечения нужд промышленности осуществляется в незначительных объемах. Развита рекреация, как правило, стихийная, любительское рыболовство, в населенных пунктах и их окрестностях вода реки используется для полива и водопоя скота.

Солонешенскую МГЭС предполагается разместить в 800 м южнее с. Солонешное выше по течению р. Ануй. Проектом предусмотрено создание на левобережной пойменной части напорного бассейна сезонного регулирования, образованного каменно-земляной дамбой высотой 8,0 м. Площадь затопления составит 5,96 га. Наполнение емкости бассейна будет производиться с помощью бесплотинного сифонного водозабора из р. Ануй и за счет стока ручья Рудничный. По проекту также намечено строительство водоприемника, напорно-деривационного трубопровода, отводящего канала, а также здания МГЭС с трансформаторной подстанцией.

Основное воздействие Солонешенской малой ГЭС на окружающую среду заключается в затоплении участка поймы р. Ануй, который покрыт лугово-кустарниковой растительностью и используется местным населением в качестве выгонов и сенокосных угодий. Вместе с тем, площадь затопления не будет значительной, благодаря чему воздействие на земельные ресурсы планируется ниже международных показателей: отношение общей площади затапливаемых земель к выработке электроэнергии составит менее 1,0 га/млн кВтч при международных допустимых значениях 6,5-6,9 га/млн кВтч.

Поскольку МГЭС проектируется без плотины (без перегораживания русла), существенного изменения гидрологического и гидрохимического режима р. Ануй ниже по течению не ожидается.

Подъем уровня воды в результате наполнения напорного бассейна приведет к формированию его береговой полосы, активизации процессов берегопереработки в результате волнового волнения в бассейне и замачиванию береговых отложений. Но из-за малых объемов сработки уровня бассейна, отсутствия значительных расширений (отсутствия высоких волн) переформирование берегов бассейна прогнозируются в весьма малых объемах.

Использование земли для строительства гидротехнических сооружений и создания водохранилищ приводит к отчуждению и сокращению площадей, занятых существующей прибрежной растительностью (луговой, кустарниковой, лесной и т.д.), а также к изменению условий ее произрастания на территории, подверженной влиянию гидроузла. Однако согласно проведенным экспертным исследованиям [5], изменения флористического разнообразия растительного покрова на данной территории практически не ожидается, возможно незначительное изменение ареалов распространения различных видов растений в сторону мезофитизации и гигрофитизации.

При условии соблюдения природоохранных требований и осуществления всех запланированных в проекте компенсационных мер, размещение и строительство гидроузла окажет допустимое воздействие и на другие компоненты природной составляющей ПХС: геологическое строение и рельеф, грунтовые воды, атмосферный воздух, климатические параметры, животный мир, ихтиофауну и ландшафт в целом [5].

Вместе с тем, сооружение МГЭС на р. Ануй будет способствовать не только более полному раскрытию накопленного потенциала функционирования существующей ПХС, но и

реализации вновь созданного потенциала развития путем перехода от моно- к многоотраслевому экологоприемлемому развитию хозяйственной составляющей ПХС, подтверждая тот факт, что практически из всех существующих сегодня источников генерации энергии именно МГЭС отвечают основным условиям оптимальности -удовлетворять потребности человека при минимальном воздействии на окружающую среду [6].

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 13-05-98003 рсибирьа «Геоэкологические аспекты эффективного энергообеспечения удаленных территорий на основе использования возобновляемых источников энергии (на примере развития малой гидроэнергетики в Алтайском крае)».

Список литературы

1. Об энергетической стратегии Алтайского края на период до 2020 года: постановление Администрации Алтайского края от 10 ноября 2008 г. № 474 // Официальный сайт Алтайского края [Электронный ресурс]. - URL: altairegion22.ru.

2. Федянин В.Я., Бородин Д.В. Основные направления развития малой гидроэнергетики Алтайского края // Ползуновский вестник. - 2012. - № 4. - С. 178-181.

3. Декларация о намерениях строительства Гилевской МГЭС на р. Алей в Локтевском районе Алтайского края. - М., 2012. - 66 с.

4. Экспертное заключение о воздействии строительства Гилевской малой гидроэлектростанции (Гилевской МГЭС) на окружающую природную среду / ИВЭП СО РАН; рук. Ю.И. Винокуров, исп. Н.В. Стоящева, В.Ф. Резников, К.М. Епишев. - Барнаул, 2012. - 18 с.

5. Экспертное заключение о воздействии строительства Солонешенской МГЭС на окружающую природную среду / ИВЭП СО РАН; рук. Ю.И. Винокуров, исп. Н.В. Стоящева, В.Ф. Резников, К.М. Епишев. - Барнаул, 2011. - 17 с.

6. Малик Л.К. Проблемы и перспективы создания малых ГЭС на малых реках // Возобновляемая энергия. Ежекварт. инф. бюл. - 2005. - Май. - С. 5-11.