Проблемы гидротехнического строительства в России

Как отметил спикер круглого стола — председатель комитета Госдумы по энергетике П. Н. Завальный, необходимость обсуждения проблем гидроэнергетики на государственном уровне обусловлена рядом причин. Для обеспечения развития отрасли необходимо совершенствование нормативно-правовой базы, привлечение инвесторов, чтобы проекты ГЭС были окупаемы.

На сегодняшний день наступила некоторая пауза в строительстве крупных ГЭС, есть проекты, судьба которых пока не ясна либо реализация их приостановлена. Наблюдается ситуация, когда при всех преимуществах гидроэнергетики газовая генерация в стране остается более выгодной. При этом размещение экономически целесообразных к освоению гидроресурсов на территории РФ очень неравномерно: 80% приходится на Сибирь и Дальний Восток и только 20% — на европейскую часть России, в отдельных регионах наблюдается переизбыток энергии. Имеют место проблемы тарифообразования, возникают вопросы экономической эффективности модели оплаты мощности. В результате инвесторы не спешат вкладывать средства в развитие гидроэнергетики, в первую очередь — из-за недостаточной урегулированности нормативно-правовых вопросов.

Гидротехнические сооружения 10 03 1 часть

Общие данные по состоянию гидроэнергетического комплекса в России представил председатель правления — генеральный директор ПАО «РусГидро» Н. Г. Шульгинов, напомнив, что по обеспеченности гидроресурсами Россия занимает 2 место в мире после Китая, но значительно уступает в их освоении: в нашей стране это всего 10%, в то время как, к примеру, в США — 52%, в Бразилии — 48%, в Китае — 41%. Особый акцент руководитель «РусГидро» сделал на преимуществах гидроэнергетики перед другими видами генерации и ее роли в экономике страны:

  • Системная надежность: ГЭС обеспечивают 95% резерва регулировочной мощности в энергосистеме, являясь ключевым элементом энергосистем России и сопредельных государств.
  • Защита от наводнений: гидротехнические сооружения ГЭС играют ключевую роль в борьбе с паводками для защиты населения и объектов экономики от наводнений (Средний Амур, Обь, бассейн р. Волги).
  • Обеспечение инфраструктуры: ГЭС обеспечивают функционирование и развитие инфраструктурных объектов — ж/д и автотранспорт, судоходство, промышленное и коммунальное водоснабжение, сельское хозяйство, рекреация.
  • Низкоуглеродная энергетика: гидроэнергетика обладает наименьшей величиной удельных выбросов СО2, создавая потенциал декарбонизации экономики РФ.
  • Энергоэффективность: выработка ГЭС (170 млрд кВт*ч/год, около 20% электроэнергии) позволяет экономить до 55 млн т условного топлива ежегодно.
  • Аккумулирование электроэнергии: использование ГАЭС позволяет аккумулировать электроэнергию в объемах, необходимых для регулирования режима работы энергосистемы, в том числе создавая условия функционирования ВИЭ с нестабильной генерацией.

Сегодня на территории РФ действуют 185 ГЭС, из которых: 15 мощностью более 1000 МВт, 102 — более 10 МВт, а также две ГАЭС (Загорская и в каскаде Кубанских ГЭС), Зеленчукская ГЭС-ГАЭС мощностью 140 МВт.

Тема 22. ППР на возведение гидротехнических сооружений

Н. Г. Шульгинов отметил, что при формировании документов государственного стратегического планирования в области электроэнергетики не учитываются положения смежных документов, предусмотренные порядком их формирования, а темпы развития отрасли и перечень реализуемых проектов ГЭС не синхронизированы. Особо руководитель «РусГидро» остановился на проблемах, связанных с проектированием и строительством водохранилищ ГЭС. Водохранилище как водный объект комплексного использования находится в федеральной собственности, при этом отсутствуют инвестиционный механизм и правовое регулирование создания и ввода в эксплуатацию водохранилищ ГЭС. Создание водохранилищ не регулируется законодательством, нормативно не определены:

  • порядок принятия решения о создании;
  • механизмы финансирования;
  • порядок назначения заказчиков строительства;
  • правовой статус водохранилища до наполнения водой;
  • процедура резервирования земель.

Ранее действовавшие нормативные документы по вопросам создания водохранилищ не легитимны. Фактически создание водохранилищ регламентируется в «ручном режиме» на уровне решений Правительства РФ либо органов власти субъектов РФ.

Н. Г. Шульгинов предложил осуществить комплексные изменения законодательства в части установления правового статуса водохранилища как объекта капитального строительства и регламентации порядка финансирования, создания и ввода в эксплуатацию водохранилищ.

Также в «РусГидро» считают, что необходима корректировка подходов по назначению класса ГТС, поскольку решения о повышении классов эксплуатируемых сооружений ГЭС/ТЭС, как правило, влекут за собой необходимость реконструкции действующих сооружений, при этом:

  • отсутствуют проектные проработки и техническое обоснование, оценка социально-экономических и экологических последствий реконструкции;
  • решения обусловлены формальным критерием (величина потенциального ущерба), а не повышением уровня надежности;
  • внесение изменений в конструкцию действующих гидроузлов (устройство дополнительных пропускных сооружений) повышает риски для населения, проживающего вблизи ГЭС;
  • одной из причин повышения классов ГТС ГЭС является незаконная или непродуманно спланированная частная застройка в защитной зоне водохранилищ;
  • произойдет увеличение финансовой нагрузки на потребителей электрической энергии в силу проведения дорогостоящей реконструкции;
  • существуют риски возникновения дефицита мощности и отсутствия замещающих мощностей при принятии решения о консервации (ликвидации) ГЭС/ТЭС.

Серьезной проблемой, озвученной в докладе руководителя «РусГидро», является недостаточная обеспеченность безопасности и антитеррористической защищенности объектов ТЭК. Исполнение всех требований нормативных документов не обеспечивает гарантированную защиту объекта. Контролирующие органы применяют формальный подход при проверке объектов: соответствие установленных инженерных и технических средств перечню, а не фактическая защищенность объектов.

По мнению Н. Г. Шульгинова, для обеспечения реальной безопасности ГЭС необходимо использовать современные технические средства: сонары, радиолокационные станции, средства оповещения и т. п., а также для охраны водохранилищ необходим персонал на маломерных судах. Что касается такого решения, как установка боносетевых заграждений, то примерная стоимость составляет 300–500 млн руб. для одной ГЭС и дополнительно 6–10 млн в год на эксплуатацию. При том, что эти заграждения требуют демонтажа, негативно влияют на оперативность управления сбросными расходами и тем самым создают дополнительные риски для безопасной эксплуатации ГЭС.

Читайте также:  Как можно воспользоваться мат капиталом на строительство дома

Вопрос о востребованности гидроэнергетики в стане поднял и председатель правления Ассоциации НП «Совет рынка» М. С. Быстров, отметив докладе, что за последние 5 лет проведения отборов проектов ВИЭ отобрано всего 160 МВт мощности малых ГЭС (41% от целевого показателя), преимущество нередко отдается солнечным и ветровым станциям. Низкая заинтересованность инвесторов связана, по мнению М. С. Быстрова, с недостаточными сроками, отведенными на реализацию проектов (5 лет), значительными рисками «входа в проект», а также, нередко, с отсутствием необходимой информации у потенциальных инвесторов. Для развития малой энергетики в России необходимо:

  • увеличение сроков реализации проектов до 7 лет;
  • проведение отборов проектов строительства малых ГЭС в два этапа или снижение объема предоставляемого обеспечения при участии в отборе проектов;
  • предоставление доступа широкому кругу участников к информации о перспективных проектах малых ГЭС.

А. В. Ильенко, член правления, директор по управлению развитием ЕЭС АО «СО ЕЭС», подчеркнул значимость ГАЭС и необходимость их развития в России. Сегодня доля ГАЭС в энергосистеме страны составляет всего 0,58%, в то время как, к примеру, в Австрии 20,68%, Швейцарии — 16%. Экономическая эффективность строительства ГАЭС определяется следующими факторами:

  • снижением потребности в привлечении к регулированию ТЭС;
  • сокращением работы оборудования ТЭС в предельных режимах (на нижнем пределе регулировочного диапазона и на техническом минимуме);
  • исключением возможности участия ТЭС в суточном регулировании путем останова оборудования (энергоблоков, турбоагрегатов, отдельных ГТУ в составе ПГУ) в холодный резерв в ночные часы;
  • увеличением коэффициента использования установленной мощности на работающем оборудовании.

Также говоря о необходимости поддержки развития ГАЭС в целях обеспечения энергоэффективности и энергобезопасности, исполнительный директор Ассоциации «Гидроэнергетика России» О. Г. Лушников отметил, что за рубежом государство обеспечивает эффективность ГАЭС либо непосредственным участием в их финансировании, либо формирует условия функционирования рынка, при которых инвестиции в ГАЭС окупаются. Для обеспечения экономической эффективности действующих ГАЭС в России необходимо:

  • Установление «своей цены». Получение ГАЭС возможности подавать ценовые заявки на РСВ, в которых будет учтена стоимость электрической энергии, купленной на РСВ при работе в насосном режиме.
  • Введение новой, оплачиваемой, системной услуги «Сглаживание ночных минимумов». Средства на оплату услуги, в том числе работы ГАЭС в насосном режиме, в период минимума нагрузки осуществляется за счет ТЭС (ТЭЦ), для которых экономически невыгодно останавливаться в ночные часы.
  • Тарифное регулирование: получение в отношении ГАЭС статуса особого системного генератора и продажа электроэнергии по тарифам, учитывающим стоимость приобретения электрической энергии для работы в насосном режиме и прочих расходов на основную деятельность.

Для реализации данных предложение в первую очередь необходимо внести изменения в соответствующие нормативно-правовые документы.

Вопросы эксплуатации водохранилищ и компенсаций ущерба природной среде вызвали особо активное обсуждение предложений. Главная проблема, по мнению участников круглого стола, заключается в отсутствии четкой и понятной методологии оценки воздействия ГЭС на окружающую среду. Чаще всего в основе расчетов этого воздействия лежат завышенные показатели экологических ущербов, что неоправданно увеличивает нагрузки на субъекты, осуществляющие строительство и эксплуатацию ГЭС. При этом решения принимаются без согласования с собственником и могут быть изменены на более дорогостоящие, в сравнении с запланированными, на этапе ввода ГЭС в эксплуатацию или в ходе эксплуатации. Ставки платы за пользование водными объектами постоянно растут, и это наряду с действием повышающих коэффициентов.

Участники круглого стола подчеркнули, что в вопросах оценки экологического ущерба необходимо на государственном уровне пересмотреть природоохранное законодательство, включая рыболовство; жестко регламентировать компенсационные меры от технологически неизбежного экологического ущерба; ввести стандартизированную фиксированную плату за экологический ущерб с обязательным учетом технико-экономических условий эксплуатации ГЭС; существенно переработать или разработать новую методику оценки воздействия эксплуатирующейся ГЭС на биоресурсы. При этом начальник управления Росрыболовства А. Г. Здетоветский подчеркнул, что ведомство готово предложить новую методику расчета ущерба биоресурсам.

Обобщая итоги обсуждения, участники круглого стола пришли к решению, что для стабильного функционирования и развития гидроэнергетического комплекса России необходимо внести изменения в федеральные законы, а именно:

  • в градостроительное, земельное, водное законодательство — для урегулирования вопросов проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию водохранилищ;
  • в ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» — с целью установления оснований и процедуры назначения, изменения класса гидротехнических сооружений;
  • в ФЗ «О безопасности объектов топливно-энергетического комплекса» — в части возложения ответственности за обеспечение безопасности автомобильных и железных дорог общего пользования, проходящих по плотинам, на их собственников в соответствии с ФЗ «О транспортной безопасности»;
  • в природоохранное законодательство — в целях совершенствования системы компенсации вреда, наносимого водным биологическим ресурсам, с учетом существующей системы платежей, отчисляемых собственниками ГЭС в бюджет.
Читайте также:  Аренда земельного участка под строительство условия

На основе принятых решений были выработаны рекомендации в адрес Правительства РФ:

  1. Рассмотреть возможность подготовки и внесения в Государственную Думу Федерального Собрания РФ проекта федерального закона, регламентирующего определение системы развития электроэнергетики в России.
  2. Подготовить и внести в ГД обозначенные поправки в действующее законодательство.
  3. Принять меры по разработке акта Правительства РФ, направленного на оптимизацию требований обеспечения безопасности и антитеррористической защищенности объектов ТЭК.

На сайте размещена сокращенная версия статьи. Полную версию читайте в журнале.

Источник: hydroteh.ru

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2014

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В РЕСПУБЛИКЕ САХА (ЯКУТИЯ)

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Аннотация: в работе рассмотрены актуальные проблемы гидротехнического строительства Республики Саха (Якутия) и пути их решения, полученные учеными республики в результате проведенных ими исследований в данном направлении.

Ключевые слова: гидротехническое строительство, Республика Саха (Якутия), проблемы, гидротехнические сооружения, криотозолина, мерзлые грунты, грунтовые плотины.

В жизни человека вода нужна для самых разнообразных целей: для водоснабжения, транспорта, орошения земель и т.д. Совокупность мероприятий, направленных на использование водных ресурсов, составляет отрасль хозяйственной деятельности, называемую водным хозяйством. Использование водных ресурсов рек обычно затруднено тем, что величина их стока неравномерна в течение года.

Во время засух по некоторым рекам почти полностью прекращается сток, а в увлажненные периоды, особенно в половодье, огромные массы воды протекают бесполезно, вызывая наводнения, приносящие беды людям и причиняющие огромный вред природно-техническим комплексам. Сознательное вмешательство человека в естественный режим рек для использования их водных ресурсов путем строительства различных инженерных сооружений требует большой осторожности.

Искусственное изменение гидравлики рек может быть как во благо, так и во вред для людей и ландшафтов. Негативные последствия выражаются в подтоплении селитебных территорий, разрушении берегов рек и водоемов и т.п. Эти искусственные сооружения называются гидротехническими, а изучающая их наука – гидротехникой. Обычно комплекс гидротехнических сооружений образует гидроузел, который включает: плотину, водохранилище, водосброс, водозабор, подводящие и отводящие каналы, здание ГЭС, а при ирригации – сеть каналов, аквидуков, трубопроводов и др.

Цель исследования:определить актуальные проблемы гидротехнического строительства в условиях Республики Саха (Якутия) и пути их решения.

Гипотеза исследования: если изучить историю гидротехнического строительства в условиях Республики Саха (Якутия) и проанализировать результаты исследований, проведенных в этой области учеными республики, то можно определить актуальные проблемы гидротехнического строительства и пути их решения.

Для доказательства данной гипотезы решались следующие задачи исследования: изучение географического положения, рельефа Республики Саха (Якутия); изучение истории гидротехнического строительства в условиях Республики Саха (Якутия); анализ результатов исследований, проведенных учеными республики в области гидротехнического строительства в условиях Республики Саха (Якутия); определение актуальных проблем гидротехнического строительства в условиях Республики Саха (Якутия); разработка путей решения актуальных проблем гидротехнического строительства в условиях Республики Саха (Якутия).

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: теоретические (описательный, аналитический, обработка статистической информации).

Начало гидротехнического строительства в области развития многолетнемерзлых пород можно отнести к концу ХVIII – началу ХIХ вв. К началу нынешнего века на территории криолитозоны России было построено свыше 800 низконапорных гидроузлов, в том числе более 400 – в Якутии.

Первые сведения о строительстве гидротехнических сооружений в Якутии относятся к началу XIX в. В Олекминском улусе были построены оросительные системы для полива зерновых культур, а в Алданском улусе на р. Олом – плотина для орошения лугов. Бурное развитие гидротехнического строительства в Республике Саха (Якутия) началось в период интенсивного промышленного освоения ее территории – конце 50-х – начале 60-х годов прошлого столетия. Тогда возводились гидротехнические сооружения энергетического, водохозяйственного и мелиоративного назначения. Кроме того, в большом количестве строились невысокие глухие дамбы на горнодобывающих предприятиях.

В результате проведенного исследования были выявлены актуальные проблемы и пути их решения гидротехнического строительства в республике Саха (Якутия), полученные учеными республики.

Все гидротехнические сооружения в той или иной мере подвержены деформациям, происходящим из-за нарушения температурного режима сооружений. Разрушения гидроузлов происходят в местах расположения водопропускных сооружений. Если вне области распространения многолетней мерзлоты по этой причине выходят из строя 50% сооружений, то в криолитозоне – 70%.

Предлагаются следующие пути их решения:

Изучение и прогноз взаимодействия водопропускных сооружений с окружающей средой приобретают особое значение в криолитозоне, где развитие криогенных процессов вызывает специфические виды деформаций устоев.

Опыт строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений показал необходимость широкомасштабных исследований прочностных, деформационных и фильтрационных свойств льда, мерзлых, промерзающих-протаивающих и талых грунтов, а также искусственных грунтовых образований, например, ледогрунтовых, цементно-грунтовых и других смесей.

2. В связи с тяжелыми условиями производства строительных работ и эксплуатации гидротехнических сооружений в криолитозоне необходимо разработать метод мелиорации мерзлых грунтов, проблема которого решается через:

Читайте также:  Приказ о строительстве объекта сроки и выполнение

проведение больших экспериментальных работ в лабораторных и натурных условиях для решения вопросов летней и зимней укладки грунта в тело плотины, а также защиты ее гребня и низового откоса от воздействия высоких температурновлажностных градиентов, приводящих к нарушению сплошности грунтового массива;

В.С. Тимофейчук предложил классификацию гидросооружений и принципы строительства: первый принцип предполагает, что фильтрационная и статическая устойчивость плотины и ее основания обеспечивается мерзлыми грунтами, а второй принцип – талыми;

придавать особое значение для прогноза устойчивости гидроузлов в криолитозоне проведению расчетов их температурного режима и напряженно-деформированного состояния. Расчет температурных полей грунтовых плотин сводить к решению системы дифференциальных уравнений теплопроводности при заданных условиях однозначности.

3. В основе устойчивости грунтовых плотин лежат физико-механические свойства грунтов, которые находятся в зависимости от тепловлажностного режима сооружения, поэтому при проведении натурных исследований гидротехнических сооружений необходимо учитывать их при проектировании.

4. Замедленное создание мерзлого противофильтрационного ядра. Для решения этой проблемы предлагается в плотинах водохозяйственного назначения, имеющих водохранилища сезонного регулирования, для быстрого создания мерзлого противофильтрационного ядра (за одну зиму) широко использовать термосифоны, а также термосифоны в сочетании с теплогидроизоляционными покрытиями плотин. С помощью термосифонов пока удалось проморозить массив талых пород только до глубины 20 – 30 м (Западная Якутия).

5. Несмотря на то, что термосифоны нашли широкое применение в строительстве, существовало мнение, что они не эффективны якобы из-за возникающей в них конвекции теплоносителя летом. Решение этого вопроса потребовало постановки натурного эксперимента. При внедрении термосифонов в гидромелиоративную практику в Центральной Якутии экспериментально было установлено, что летней конвекции в жидкостных термосифонах ниже слоя сезонного оттаивания грунтов не происходит. В то же время работа термосифонов в сочетании с теплоизоляцией на поверхности плотин более чем в 3 раза уменьшает глубину сезонного оттаивания грунтовых плотин.

6. Наибольшую опасность для устойчивости грунтовых плотин представляют вертикальные морозобойные трещины, ориентированные перпендикулярно продольной оси плотины. В случае, если глубина трещин оказывается ниже нормально подпертого уровня (НПУ), то по ним возможна фильтрация воды и размыв плотины. Натурные исследования и математическое моделирование позволили рекомендовать для обеспечения устойчивого теплового режима грунтовых плотин применение тепловлагоизоляционных покрытий в сочетании с искусственным охлаждением тела и основания, а для борьбы с криогенным растрескиванием – покрытие тела плотины материалом, обладающим малым коэффициентом температурных деформаций (щебень, гравийно-песчаная смесь).

7. Институтом мерзлотоведения СО РАН изучены геокриологические процессы, происходящие в грунтах обратной засыпки устоев водопропусков, при тепловом и механическом взаимодействии сооружений с окружающей средой.Эти исследования позволили выявить причины возникновения разрушающих деформаций и разработать предложения по обеспечению их устойчивости.

8. В процессе водопропускных сооружений гидроузлов эксплуатации происходит перераспределение влажности: накопление льда на границе «стенка – грунт» и уменьшение влажности в периферийной зоне. СО РАНом впервые экспериментально в лабораторных и натурных условиях было доказано явление отслоения грунта от стенки устоя в процессе промерзания, охлаждения и оттаивания, позволившее вскрыть причину потери устойчивости водопропусков. Исследование динамики физико-механических параметров грунтов обратной засыпки устоев показало существование разуплотненных зон. Эти исследования легли в основу математического моделирования термонапряженного состояния устоев.

Успех мониторинга гидротехнического строительства возможен только при совершенствовании контрольно-измерительной аппаратуры, методов измерений и обработки информации. Его, безусловно, нужно проводить с помощью автоматизированных систем, которые должны быть самонастраивающимися и изменяться во времени применительно к решению новых задач и проблем, возникающих в процессе эксплуатации сооружений.

Исследования работы гидротехнических сооружений в районах распространения многолетнемерзлых пород показали сложность возведения и эксплуатации их в этих суровых условиях.

Изменение климата в сторону потепления привело в последние годы к увеличению стока поверхностных и грунтовых вод за счет, как выпадающих атмосферных осадков, так и таяния ледников и многолетнемерзлых пород. Участились паводки на реках Якутии, приносящие большой ущерб народному хозяйству.

Список литературы:

Афанасьев П. Опыт сооружения в Якутском округе на р. Олом оросительной плотины // Приложения к газете «Якутская окраина». – Якутск, 1913. – № 59. – 6 с.

Биянов Г.Ф. Плотины на вечной мерзлоте. – М.: Энергия, 1975. – 184 с.

Богословский П.А. О строительстве земляных плотин в районах распространения многолетнемерзлых грунтов // Труды Горьковского инж.-строительного института им. В.П. Чкалова, 1958. – Вып. 29. – С. 3–34.

Майнов И.И. Русские крестьяне и оседлые иногородцы в Якутской области. – С.-Петербург, 1912. – 386 с.

Слоев Л.Н. Вопросы проектирования водозаборных узлов лиманного орошения в Центральной Якутии. – Якутск: Якутское кн. изд-во, 1968. – 112 с.

Цветкова С.Т. Опыт строительства плотин в районах распространения многолетнемерзлых грунтов // Материалы к основам учения о мерзлых зонах земной коры. – М.: Изд-во АН СССР, 1960. – Вып. VI. – С. 87–110.

Источник: scienceforum.ru

Рейтинг
Загрузка ...