ГЭС относятся к установкам, работающим на ВИЭ (возобновляемый), но по сравнению с использованием других видов природных ресурсов, преобразование гидроэнергии в электрическую значительно воздействует на окружающую среду. Формыхарактер этих воздействий принципиально отличаются от воздействий станций других типов. Но и среди возобновляемых источников энергии гидроэнергия занимает особое место. В процессе создания и в последующей работе солнечных и ветровых преобразователей энергии практически отсутствуют какие-либо значительные отрицательные воздействия на окружающую среду. Промежуточное положение в этой связи занимают приливные станции, так как при их возведении требуется строить плотину для обеспечения подпора воды после отлива, что приводит к необходимости создавать водохранилище с циклическим режимом стоков в течение суток.
Для работы ГЭС надо сооружать постоянные водохранилища с большой площадью зеркала водной поверхности, которая может оказывать значительное вредное воздействие на окружающую среду. Это воздействие может выражаться в следующем.
Новосибирская ГЭС
1. Уничтожение уникальной флоры и фауны в бассейнах рек, например, нарушение путей нереста благородных пород рыб на Енисее.
2. Затопление плодородных почв (ГЭС Волжского каскада, Новосибирская, Бухтарминская ГЭС в Казахстане).
3. Сокращение стока воды ниже плотины по течению.
4. Прекращение сезонных паводков.
5. Нанесение ущерба ландшафту района, где расположено водохранилище.
6. Создание очень большого давления на малый участок поверхности зем-
7. Заиливание и засорение водохранилища.
Все водотоки несут с собой наносы, которые, оседая в водохранилище, снижают его полезную ёмкость и ухудшают экологическую обстановку в нём. Поэтому полезное использование ГЭС продолжается от 50 до 200 лет.
При образовании крупного водохранилища создаётся очень большое дав-ление, которое приводит к возникновению напряжений в породах, слагающих дно, и если их не снять, то появляется потенциальный источник землетрясения. В декабре 1967 года в Индии была полностью разрушена плотина Коупа высотой 103 м. Причиной катастрофы явилось землетрясение, эпицентр которого находился непосредственно под телом плотины.
Вопросы экологического воздействия ГЭС на окружающую среду долж-ны стать важнейшими во время предпроектного анализа. По срокам действия последствия создания водохранилищ ГЭС могут быть разделены на две груп-пы. Первая группа — это прямые воздействия, действие которых начинается в период создания водохранилища. Их необходимо учитывать на стадии проек-тирования:
1) затопление лесных и сельскохозяйственных земель;
2) сокращение продуктивности заливных лугов ниже уровня плотины;
3) отрицательные воздействия в системе рыбоводства.
Другие последствия обнаруживаются спустя 5. 10 лет после заполнения водохранилища, и их особенно важно прогнозировать заранее.
Одним из важнейших факторов, определяющих последствия воздействия водохранилищ на окружающую среду, является площадь водохранилища. Око-ло 88 % общего числа водохранилищ в России сооружены в равнинных услови-ях, используемые напоры на ГЭС достигают 15. 20 м, а площадь зеркала аква-торий иногда несколько тысяч квадратных километров. Энергетическая эффек-тивность 1 км 2 затопляемых земель наименьшая для равнинных водохранилищ
Как работает гидроэлектростанция
в низовьях крупных рек. Удельная плотность затопления в этих условиях изме-няется от 5 до 15 км 2 /тыс.кВт установленной мощности ГЭС. Для водохрани-лищ ГЭС на горных реках эта величина на 1. 2 порядка ниже. Кроме этого су-щественным фактором воздействия на окружающую среду являются засоление и ощелачивание плодородных земель в районах орошения в случае недостаточ-ного дренажа. По оценкам комиссии ООН, ежегодно из мирового сельскохо-зяйственного производства выпадает около 300 тыс. гектаров орошаемых зе-мель вследствие засоления при заболачивании.
В целом воздействия ГЭС на окружающую среду многочисленны, разнохарактерны по формам и должны учитываться на всех этапах создания электростанции. Поэтому огромное значение имеет применение современных методов системного анализа для выяснения последствий и комплекса взаимосвязей перечисленных явлений.
Классификация гидротурбин
В зависимости от того, какие основные виды энергии преобразуются на колесе турбины, последние делятся на активные и реактивные (таблица 10.1).
Реактивные турбины используют главным образом потенциальную энергию потока. По мере протекания жидкости по каналам рабочего колеса такой турбины избыточное давление все время уменьшается и расходуется на увеличение относительной скорости. Изогнутые лопасти рабочего колеса изменяют направление потока. Таким образом, действие потока на лопасти рабочего колеса реактивной турбины слагается из реактивного давления, возникающего вследствие возрастания скорости потока и из давления, связанного с отклонением потока.
Активные турбины — это такие, в которых используется только кинетическая энергия потока. Весь действующий напор перед входом потока на рабочее колесо должен быть обращен в кинетическую энергию. Давление в процессе работы турбины не изменяется и остается равным атмосферному.
Определение турбин как реактивных и активных является условным. Бо-лее правильно называть реактивные турбины – турбинами с избытком давле-ния, а активные турбины – свободноструйными.
| Таблица 10.1 | ||||
| Классификация гидротурбин | ||||
| Диапазон | Максимальная | Диаметр | ||
| Тип гидротурбин | напоров Н, | мощность, | турбины, м | |
| м | МВт | |||
| Поворотно- | 2 -90 | До 250 | ||
| лопастные | ||||
| Пропеллерные | 1,5 — 80 | До 150 | ||
| Реактивные | ||||
| Диагональные | 30 –200 | До 700 | 7,5 | |
| Радиально- | 30 -650 | До 700 | 7,5 | |
| осевые | ||||
| Ковшовые | 300 — 1700 | До 250 | ||
| Активные | Наклонно- | 30 – 400 | До 5 | — |
| струйные | ||||
| Двукратные | 10 — 100 | До 0,15 | — |
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Источник: cyberpedia.su
Гидроэлектростанции и окружающая среда
Гидроэнергетика (около 6,7%), динамично развивавшаяся, также переживает трудный период. Одна из наиболее серьезных проблем связана с затоплением земель при строительстве ГЭС. В развитых странах, где значительная часть гидроэнергетического потенциала уже освоена (в Северной Америке — более 60%, в Европе — более 40%), практически нет подходящих для строительства ГЭС мест.
Проектирование и строительство крупных ГЭС ведется преимущественно в развивающихся странах, а наиболее крупные программы реализуются в Бразилии и Китае. Однако использование оставшегося достаточно большого гидроэнергетического потенциала в развивающихся странах ограничивается острой нехваткой инвестиционного капитала в связи с ростом внешнего долга и экологическими проблемами гидроэнергетики. По-видимому, трудно ожидать в будущем заметного увеличения роли гидроэнергии в мировом энергобалансе, хотя для целого ряда стран, прежде всего развивающихся, именно гидроэнергетика может дать существенный импульс экономике.
Технологический процесс производства гидроэнергии экологически безвреден. При нормальном состоянии оборудования ГЭС отсутствуют какие-либо вредные выбросы в окружающую среду. Но создание крупных водохранилищ ГЭС на равнинных реках (Россия — единственная страна мира, где осуществлено массовое строительство мощных ГЭС на таких реках) практически всегда влечет за собой ряд изменений в природных условиях и объектах народного хозяйства затрагиваемой территории.
Положительное значение водохранилищ как регуляторов стока распространяется на территории значительно большие, чем те, на которых оно располагается. Так, энергетический эффект регулирования стока проявляется не только в тех энергосистемах, в которых работает данная ГЭС, но при достаточно высокой ее мощности и в их объединениях. Орошение земель и защита плодородных угодий от наводнений, осуществляемые с помощью водохранилищ ГЭС, охватывают площади, в ряде случаев значительно превышающие площади затоплений.
Орошение земель, осуществляемое с помощью Волгоградского водохранилища, охватывает огромную территорию Заволжья и Прикаспийской низменности. Однако нередко естественные неуправляемые процессы, происходящие в водохранилищах, приводят к неблагоприятным последствиям, иногда достаточно широкого плана.
Различают прямое и косвенное воздействие водохранилищ на окружающую природу. Прямое воздействие проявляется прежде всего в постоянном и временном затоплении и подтоплении земель. Большая часть этих земель относится к высокопродуктивным сельскохозяйственным и лесным угодиям.
Так, доля сельскохозяйственных земель, затопленных водохранилищами Волжско-Камского каскада ГЭС, составляет 48% всей затопленной территории, причем некоторые из них расположены в пойменной зоне, отличающейся высоким плодородием. Около 38% затопленных земель составили леса и кустарники. В пустынной и полупустынной зонах три четверти всех затопленных земель приходится на пастбища.
Удельная площадь затопления, т.е. отношение площади зеркала водохранилища ГЭС к ее установленной мощности, колеблется в очень широких пределах. Так, для Цимлянского водохранилища ее значение составляет 16.4, а для Нурекского — всего 0.05. В общем случае энергетическая эффективность затопления будет выше там, где указанный показатель ниже, т.е. при отсутствии специальных мероприятий по уменьшению акватории водохранилищ, — в горной местности.
Косвенные воздействия водохранилищ на окружающую среду изучены не так полно, как прямые, но некоторые формы их проявления очевидны и сейчас. Так обстоит дело, например с изменением климата, проявляющимся в зоне влияния водохранилища в повышении влажности воздуха и образовании довольно частых туманов, уменьшении облачности в дневное время над акваторией и уменьшении там среднегодовых сумм осадков, изменении направления и скорости ветра, уменьшении амплитуды колебания температуры воздуха в течение суток и года.
Опыт эксплуатации отечественных водохранилищ показывает также, что количество осадков в прибрежной зоне заметно увеличивается, а среднегодовая температура воздуха в зоне крупных южных водохранилищ несколько снижается. Наблюдаются изменения и других метеорологических показателей.
Изменение климата вместе с подтоплением и переформированием берегов иногда ведет к ухудшению состояния прибрежной древесной растительности и даже ее гибели.
К косвенным воздействиям водохранилищ следует отнести также появление территорий, которые становятся менее пригодными для использования в хозяйственных целях (например, острова в верхнем бьефе, осуходоленные поймы в нижнем бьефе и др.).
Нельзя также не отметить влияния создания водохранилищ на рыбное хозяйство. Здесь следует указать два обстоятельства. С одной стороны, сооружение плотины ГЭС препятствует проходу рыбы к местам нерестилищ, а с другой, требования рыбного хозяйства к режиму стока полностью противоречат задачам регулирования стока, т.е. той цели, для которой и создается водохранилище.
Конечно, было бы неправильно утверждать, что все прямые и косвенные воздействия водохранилищ ГЭС на окружающую среду (а их гораздо больше, чем здесь рассмотрено) имеют только негативную сторону. Обычно каждое из них и их совокупность обладают комплексом как отрицательных, так и положительных свойств.
Общая картина влияния ГЭС на окружающую среду приведена на рис. 1.
Другие источники первичного электричества (солнечная, ветровая, геотермальная энергия) находятся лишь на пути к промышленному освоению, и в настоящее время их суммарный вклад в мировой энергобаланс измеряется долями процента. Такое положение вызывается причинами экономического характера. Однако по мере технического прогресса, появления новых технологических разработок и перехода к массовому производству оборудования себестоимость электроэнергии, произведенной на базе этих возобновляемых источников энергии, снижается, приближаясь к уровню, характерному для традиционной энергетики.
Источник: poisk-ru.ru
Строительство гэс это какое воздействие на природную среду
Бог проявил щедрость,
когда подарил миру такого человека.
Светлане Плачковой посвящается
Издание посвящается жене, другу и соратнику, автору идеи, инициатору и организатору написания этих книг Светлане Григорьевне Плачковой, что явилось её последним вкладом в свою любимую отрасль – энергетику.
Книга 5. Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире
4.3. Экологические требования по охране окружающей среды в период строительства гидроэнергетических объектов
При создании гидроэнергетических объектов с водохранилищами их влияние на окружающую среду начинается с периода строительства.
В зоне строительства происходят изменения природных условий, включая гидрологический режим реки, ландшафт, почвы, фауну и флору, режим грунтовых вод и др., что связано с организацией карьеров, отвалов, временных дорог, инженерных коммуникаций, ЛЭП, временных стройбаз и жилых поселков, других объектов инфраструктуры; с пропуском строительных расходов; выполнением строительных работ по основным сооружениям гидроузла; с подготовкой ложа водохранилища и выполнением защитных сооружений, включая берегоукрепление, возведение дамб для защиты земель и объектов от затопления и др.; с поэтапным заполнением водохранилища.
При организации строительства и производстве работ следует предусматривать необходимые мероприятия для минимизации отрицательного влияния на окружающую среду, недопущения загрязнения воздуха и воды, эрозии почвы, уничтожения растительного покрова, диких животных.
В период строительства должен быть выполнен в полном объеме комплекс природоохранных, защитных и компенсационных мероприятий, предусмотренных в проекте.
Важное значение имеет проведение в период строительства мониторинга окружающей среды, что позволит своевременно выявить отклонения от проектных параметров и подготовить решения для предупреждения отрицательных последствий.
Временные сооружения. Места для размещения временных сооружений выбираются с учетом требований по охране окружающей среды. При этом для временных жилых поселков, стройбаз в первую очередь используются земли, малопригодные для сельскохозяйственного производства, а карьеры стройматериалов при наличии соответ
ствующих условий предпочтительно размещать в зоне постоянного отвода земли под водохранилище.
С территории временных сооружений предусматривается съем плодородного слоя почвы и его складирование для дальнейшей рекультивации территории после завершения строительства.
Для недопущения загрязнения окружающей среды на территории временных поселков и стройбаз обычно выполняется система канализации с обработкой стоков на очистных сооружениях.
Производство строительных работ. В период строительства существенное влияние на окружающую среду в первую очередь оказывают работы по подготовке зоны водохранилищ, земельно-скальные работы. При подготовке зоны водохранилища, включая снятие плодородного слоя почвы, выполнении земляных работ по устройству дорог, дамб и других сооружений необходимо предусматривать мероприятия по недопущению образования очагов синантропной (сорной) флоры, а в случае их обнаружения следует перепахивать такие участки и засевать видами, препятствующими их развитию.
При сооружении гидроузлов для минимизации отрицательных последствий его воздействия на окружающую природную среду предусматриваются широкое применение электрических машин и механизмов на строительных работах, выполнение разнообразных мероприятий по недопущению сброса в реку загрязненных сточных вод.
Подрезка склонов, производство буровзрывных работ при разработке котлованов основных сооружений, а также строительных выемок под дороги, разработка карьеров могут вызвать разуплотнение пород, снижение устойчивости и привести к неблагоприятным склоновым процессам, включая эрозию, обвалы, оползни.
Влияние на окружающую природную среду также зависит от типов гидротехнических сооружений, материалов, технологии и сроков возведения. Высокие бетонные плотины по сравнению с плотинами из грунтовых материалов, имея объем в 6–10 раз меньше, позволяют сократить площадь земель под карьеры, дороги и др.
Пропуск строительных расходов. В течение всего периода строительства гидроузла необходимо организовать пропуск расхода реки (строительного расхода) в обход строящихся сооружений или через них. При этом предъявляются требования по уровенному и скоростному режиму в реке, обеспечивающему работу существующих водозаборов, сохранению судоходства на судоходных реках, условиям прохода рыб и др. Срок строительства гидроэнергетических объектов в среднем составляет 2–5 лет, хотя для малых ГЭС он может быть до 1 года, а для крупных – до 10 лет и более. Например, для сооружаемой крупнейшей в мире ГЭС «Три ущелья» (Китай) мощностью 18,2 млн.кВт предусмотрен общий срок строительства, составляющий 15 лет.
Наибольшую опасность с позиций недопущения затопления котлована и строящихся сооружений, разрушения ограждающих перемычек, размывов русла и берегов, их обрушения, замыва нерестилищ в нижнем бьефе, других отрицательных последствий для окружающей среды в зоне строительства и ниже по реке представляет период прохождения паводков.
На равнинных реках с развитой поймой широко применяется схема пропуска строительных расходов на первом этапе через стесненное перемычками русло реки или с отводом русла строительным каналом в обход строящихся сооружений первой очереди. При этом на втором этапе пропуск строительных расходов производится через отверстия в сооружениях первой очереди. Такая схема была применена при строительстве ГЭС на Днепре, Волге, Ангаре, Рейне, Дунае, Теннесси, Колумбии и др.
На горных реках в каньонообразных относительно узких створах в основном применяется схема с пропуском строительных расходов через строительные туннели.
При перекрытии русел рек перемычками, которое обычно производится в меженный период при минимальных расходах отсыпкой каменных банкетов, намывом с использованием гидромеханизации и др., должны учитываться требования охраны окружающей среды.
Начальное наполнение водохранилища, связанное с уменьшением в этот период стока реки ниже гидроузла, является ответственным этапом и осуществляется в период прохождения паводка. При этом возможность наполнения водохранилища, скорость и режим наполнения определяются следующими основными условиями:
- объемом отбора воды из реки для заполнения водохранилища, который не должен превышать допустимого уровня, исходя из обеспечения пропуска расходов в нижний бьеф, определяемых требованиями водопотребления и охраны окружающей среды;
- допустимой скоростью повышения уровня водохранилища по условиям работы гидротехнических сооружений, формирования фильтрационного режима, активизации оползневых процессов, наведенной сейсмичности;
- строительной готовностью гидротехнических сооружений и мероприятий по подготовке ложа водохранилища;
- выполнением в полном объеме комплекса предусмотренных проектом защитных, природоохранных мероприятий, необходимых условий и мероприятий по переселению населения.
Для большинства крупных гидроэнергетических объектов характерно поэтапное наполнение водохранилищ и ввод мощностей. Например, строительство гидроузла Гранд-Диксанс (Швейцария) с гравитационной плотиной высотой 285 м и заполнение его водохранилища производились в 4 этапа, заполнение Кременчугского водохранилища при объеме водохранилища 13,5 км 3 – в 2 этапа в периоды половодья 1960 и 1961 гг.
Важное значение для обеспечения безопасности гидротехнических сооружений в условиях временной эксплуатации имеет обеспечение пропуска максимальных паводковых расходов расчетной обеспеченности через недостроенные сооружения.
Источник: energetika.in.ua