Прогноз всплывания древесной массы, оставленной под затопление в ложе водохранилища Богучанской ГЭС

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ПРОГНОЗ ВСПЛЫВАНИЯ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ, ОСТАВЛЕННОЙ ПОД ЗАТОПЛЕНИЕ В ЛОЖЕ ВОДОХРАНИЛИЩА БОГУЧАНСКОЙ ГЭС

В.П. КОРПАЧЕВ, проф. каф. использования водных ресурсов СибГТУ, канд. техн. наук,

А.И. ПЕРЕЖИЛИН, ст. преподаватель каф. использования водных ресурсов СибГТУ,

А.А. АНДРИЯС, доц. каф. использования водных ресурсов СибГТУ, канд. техн. наук

Антропогенные преобразования водных ресурсов достигли глобальных масштабов, и поэтому сейчас мы вынуждены считаться с фактом уже произошедших изменений. Все преобразования преследуют решение определенных практических задач и чаще всего удовлетворительно выполняют возложенную на них функцию. Ярким примером могут служить созданные водохранилища ГЭС в Ангаро-Енисейском регионе. На Енисее и Ангаре появились 6 водохранилищ (4 крупные): Саяно-Шушенское, Майнское, Красноярское, Иркутское, Братское, Усть-Илимское и создается Богучанское.

В структуре энергетического обеспечения России доля ГЭС составляет 22 %, ТЭС - 67 %, АЭС - 11 %. Потенциал экономически эффективных гидроресурсов Сибири составляет 369 млрд кВт-ч - более 46 % от общероссийского. Основные гидроэнергетические ресурсы сосредоточены в бассейнах рек Енисея и Ангары (72 %).

К числу перспективных ГЭС в Ангаро-Енисейском бассейне, кроме строящейся Богучанской ГЭС, относится Нижнебогучанская, Выдумская и Стрелковская на реке Ангаре, Эвенкийская с контррегулятором на реке Нижняя Тунгуска и Нижне-Курейская на реке Курейке [1].

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС показала, что при проектировании, строительстве и эксплуатации ГЭС необходимо предусматривать все ситуации и причины возможных дополнительных нагрузок, возможных разрушений, отказов аппаратуры и т.д.

Международная комиссия по крупным плотинам (МККП) провела глобальный обзор информации о разрушении плотин и представила причины разрушения крупных плотин за последние четыре десятилетия [2]. К сожалению, в отчете МККП и в научных публикациях водохранилище рассмат-

ivr@sibstu. kts. ru

ривается в основном как емкость для сбора и хранения воды, хотя по финансовым затратам доля затрат на подготовку ложа водохранилища под затопление, природоохранные и компенсационные мероприятия составляет от 20 до 50 % от общих затрат на строительство гидроузла.

Особенность строительства крупных ГЭС в Сибири заключается в том, что водохранилища создаются на лесопокрытых территориях с запасом древесно-кустарниковой растительности (ДКР) до 200 м3 на один гектар, а уборка ее перед затоплением сопряжена с определенными трудностями.

Многолетний опыт наблюдений за подготовкой, созданием и эксплуатацией водохранилищ ГЭС в лесных регионах выявил проблемы экологического, экономического и социального направлений. Одной из экологических проблем эксплуатации водохранилищ является засорение их плавающей и затопленной древесной массой, загрязнение органическими веществами.

Очистка водохранилищ ГЭС от плавающей и затопленной древесной массы повышает безопасность гидротехнических сооружений, улучшает не только экологическую обстановку на водоемах, но и позволяет вовлечь в производство миллионы кубических метров так называемой бесхозной древесины, что позволяет сохранить от вырубки сотни тысяч гектаров лесопокрытых территорий.

Наиболее изученным с точки зрения освоения плавающей древесины является водохранилище Братской ГЭС. В период с 1967 по 1990-е годы в водохранилище поступило около 9 млн м3 древесной массы. За эти же годы было убрано с акватории водохранилища и передано Братскому ЛДК более 6 млн м3 древесины, однако запасы плавающей древесины начиная с 1964 г. практически не уменьшаются.

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 6/2010

97

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица 1

Основные таксационные показатели зоны затопления водохранилища БоГЭС

Показатели Красноярский край Иркутская область Всего

Общая площадь земель, га 138051 16861 154912

Площадь лесных земель, га 115854 14314 130168

Площадь, покрытая древесной и кустарниковой растительностью, га 108461 14052 122513

Площадь с товарными запасами по данным инвентаризации, га 31614 5969 37583

Площадь лесоочистки, га 13320,8 - 13320,8

Общий запас древесной и кустарниковой растительности, тыс. м3 8191,4 1367,8 9559,2

Запас товарных насаждений, тыс. м3 4351,0 932,8 5283,8

Запас ДКР на спецучастках, тыс. м3, 912,2 912,2

в том числе:

- I этап 243,1

- II этап 669,1

Запас товарной древесины на спецучастках, тыс. м3, в

том числе: 547,3 547,3

- I этап 169,1

- II этап 378,2

Запас ДКР после проведения лесоочистки, тыс. м3 7279,2 1367,8 8647,0

Объем ДКР после проведения лесосводки, тыс. м3 4386,1 435,0 4821,1

Объем ДКР после проведения лесосводки и лесоочистки, тыс. м3 3473,9 435,0 3908,9

Запас сухостоя, тыс. м3 306,95 87,50 394,45

Захламленность, тыс. м3 881,0 133,4 1015,4

Средний запас, м3/га:

- площади товарных насаждений 137,6 156,2 140,6

- общей площади 59,4 81,1 61,7

Многолетние наблюдения показали, что на водохранилище Братской ГЭС идет непрерывный процесс возобновления запасов плавающей древесной массы. Аналогичная ситуация наблюдается и на Усть-Илимском водохранилище.

В водохранилище Саяно-Шушенской ГЭС было затоплено 3,5 млн м3. Лесосводка практически не производилась. По оценке ГОУ ВПО «СибГТУ», выполненной в 2008 г., запасы плавающей древесной массы составляют около 0,7 млн м3.

С целью разработки мероприятий по очистке водохранилищ ГЭС от затопленной и плавающей древесной массы уже на стадии проектирования необходимо составление прогноза ее всплывания на акваторию для различных сценариев подготовки ложа.

Прогноз всплывания древесной массы составлен на основе инвентаризации ДКР в зоне затопления Богучанской ГЭС

с отметкой нормального подпорного уровня (НПУ) 208,0 м, проведенной филиалом ФГУП «Рослесинфорг» «Востсиблеспроект» в 2007 г.

Основные исходные данные, составленные по материалам таксационных описаний зоны затопления водохранилища БоГЭС, необходимые для определения объемов затопления и разработки прогноза поступления древесной массы на акваторию водохранилища, представлены в табл. 1.

В работе рассматриваются четыре возможных сценария проведения работ по лесосводке и лесоочистке ложа водохранилища Богучанской ГЭС.

Вариант I. В ложе водохранилища проводятся только работы по лесоочистке спецучастков на территории Кежемского района Красноярского края на площади 13320,8 га. На территории Усть-Илимского района Иркутской области работы по лесосводке и лесоочистке не проводятся.

98

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица 2

Объемы затопления ДКР по вариантам подготовки ложа водохранилища

Вариант подготовки ложа Планируемые работы Объем затапливаемой ДКР, тыс. м3

Красноярский край Иркутская область

л/о л/с л/с

I + - - 8647,0

II + + + 3910,5

III + - + 7714,2

IV + + - 4843,3

Примечания: л/о - проводятся работы по лесоочистке на территории участков специального назначения (спецучастки); л/с - проводятся работы по уборке товарной древесины в зоне затопления

Таблица 3

объемы плавающей древесной массы, которая поступит после заполнения на акваторию водохранилища БоГЭС при различных вариантах проведении

работ по лесосводке и лесоочистке

Показатели Объемы плавающей древесной массы по вариантам, тыс. м3

непосредственно после заполнения после первого года эксплуатации

I II III IV I II III IV

Всплывшие порубочные остатки:

- от первой лесосводки 209,00 209,00 209,00 209,00 209,00 209,00 209,00 209,00

- от второй лесосводки на территории Красноярского края - 173,88 - 173,38 - 173,88 - 173,88

- от лесосводки на территории Иркутской области - 35,22 35,22 - - 35,22 35,22 -

Отпад древесины в береговой зоне - - - - 426,86 193,04 380,81 239,10

Всплывший сухостой и валежник 470,51 282,3 436,21 316,08 470,51 282,3 436,21 316,08

Вынос древесины из рек, не задействованных в целях лесосплава 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23 0,23

Разнесенная древесина вдоль уреза воды 19,20 19,20 19,20 19,20 19,20 19,20 19,20 19,20

Потери от стихийных бедствий, неучтенные 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Потери от деятельности лесосплавных и лесозаготовительных предприятий - - - - 20,20 20,20 20,20 20,20

Размыв берегов - - - - 173,05 173,05 173,05 173,05

Итого 701,94 722,83 702,86 720,89 1322,05 1109,12 1276,92 1153,74

Предполагается затопление сырорастущей ДКР, без учета объема убранной в процессе лесоочистки спецучастков на территории Кежемского района Красноярского края, в объеме 9559,2 - 912,2 = 8647,0 тыс. м3. Это самый неблагоприятный вариант.

Вариант II. Предусматривается проведение лесосводки и лесоочистки на территории Красноярского края и проведение лесосводки в границах водохранилища на территории Иркутской области (т.е. всего необходимого комплекса работ согласно требованиям СанПиН 390785) 9559,2 - 4736,5 - 912,2 = 3910,5 тыс. м3.

Вариант III. Предусматривается лесоочистка спецучастков ложа водохранилища на территории Красноярского края и проведение лесосводки в границах Иркутской области 9559,2 - 912,2 - 932,8 = = 7714,2 тыс. м3.

Вариант IV. Предусматривается проведение работ в плановом объеме по лесосводке и лесоочистке только на территории ложа водохранилища в границах Красноярского края

9559,2 - 912,2 - 3803,7 = 4843,3 тыс. м3.

Для удобства представим полученные материалы в виде таблицы (табл. 2).

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

99

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица 4

Прогноз затопления и поступления плавающей древесины на акваторию водохранилища БоГЭС для рассматриваемых вариантов через год после заполнения водохранилища до отметки нПУ 208,0 м

Варианты подготовки ложа Будет затоплено сырорастущей ДКР Всплывание порубочных остатков после первой лесосводки Поступление древесины из рек Поступление древесины от размыва берегов Поступление древесины от технологических операций Поступление древесины от стихийных бедствий Поступление древесины от отпада в прибрежной полосе вдоль водохранилища (отм. 190,0 - 208,0 м) Поступление древесины от засорения разнесенной древесиной Всплывание порубочных остатков от повторной лесосводки Всплывание сухостоя и валежника по материалам инвентаризации (2006-2007 гг.) Всего плавающей древесины

Красноярский край Иркутская область всего непосредственно после заполнения после 1-го года эксплуатации

I 8647,0 209,0 0,23 173,05 20,2 3,0 426,86 19,2 - - - 470,51 701,94 1322,05

II 3910,5 209,0 0,23 173,05 20,2 3,0 193,04 19,2 173,88 35,22 209,10 282,30 722,83 1109,12

III 7714,2 209,0 0,23 173,05 20,2 3,0 380,81 19,2 - 35,22 35,22 436,21 702,86 1276,92

IV 4843,3 209,0 0,23 173,05 20,2 3,0 239,10 19,2 173,88 - 173,88 316,08 720,89 1153,74

Объем поступления древесной массы на акватории водохранилища БоГЭС определяется по методике прогнозирования поступления древесной массы на акваторию водохранилищ, разработанной на кафедре ИВР СибГТУ и представленной в отчете НИР [3] и опубликованной в работах [4-6].

Объемы поступления древесной массы на акваторию водохранилища БоГЭС непосредственно после заполнения до отметки НПУ 208,0 м и после первого года эксплуатации определены для всех вариантов подготовки ложа водохранилища и представлены в табл. 3.

В табл. 4 представлен прогноз затопления и поступления плавающей древесины на акваторию водохранилища БоГЭС для рассматриваемых вариантов через год после заполнения до отметки НПУ 208,0 м.

Анализ результатов прогноза при проведении работ по четырем вариантам (табл. 3-4) позволяет сделать следующие выводы:

1) вариант I - при подготовке ложа водохранилища под затопление выполняются работы только по лесоочистке спецучастков в ложе водохранилища на территории Красноярского края при его заполнении до отметки НПУ 208,0 м. Объем затопленной ДКР составит 8647,0 тыс. м3. Объем плавающей древесины на акватории водохранилища составит: непосредственно при заполнении

водохранилища до отметки НПУ 208,0 м - 701,94 тыс. м3, после первого года эксплуатации водохранилища - 1322,05 тыс. м3.

2) Вариант II - при подготовке ложа водохранилища под затопление выполняются в полном объеме работы по лесоочистке и лесосводке на территории Красноярского края и лесосводки на территории Иркутской области. Объем затопленной ДКР составит

3910,5 тыс. м3. Объем плавающей древесины на акватории водохранилища составит: непосредственно при заполнении водохранилища до отметки НПУ 208,0 м - 722,83 тыс. м3, после первого года эксплуатации водохранилища - 1109,12 тыс. м3.

3) вариант III - при подготовке ложа водохранилища под затопление выполняются в полном объеме работы по лесоочистке на территории Красноярского края и лесосводке на территории Иркутской области. Объем затопленной ДКР составит 7714,2 тыс. м3. Объем плавающей древесины на акватории водохранилища составит: непосредственно при заполнении водохранилища до отметки НПУ 208,0 м - 702,9 тыс. м3, после первого года эксплуатации водохранилища - 1276,9 тыс. м3.

4) вариант IV - при подготовке ложа водохранилища под затопление выполняются только работы по лесосводке и лесоочистке на территории Красноярского края. Объем затоп-

100

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010