Колебания уровня воды в бьефах гидроузла в период нереста вызывают массовую гибель отложенной икры и вылупившихся личинок.
Эффективность функционирования рыбохозяйственной отрасли в значительной мере зависит от суточных и недельных колебаний расходов и уровней воды в нижних бьефах гидроузлов, которые связаны исключительно с энергетическими нуждами. Их уменьшение возможно лишь за счет снижения участия ГЭС в балансе мощностей энергосистемы.
Суточные и недельные колебания уровней воды в нижнем бьефе, например, Волгоградского гидроузла, приводят к следующим негативным последствиям:
- нарушению комфортных условий обитания осетровых рыб, в результате чего к моменту нереста производители ослаблены и не обеспечивают полноценного воспроизводства:
- придавливанию льдом рыб, зимующих в понижениях донного рельефа реки, при значительном уменьшении расхода воды;
- к провокации нереста некоторых видов рыб при повышении расхода (и уровня) воды в весенний период.
Допустимая амплитуда суточных и недельных колебаний уровней воды в нижних бьефах гидроузлов, равно как максимальные и минимальные расходы или уровни воды, должны быть регламентированы "Правилами".
2.6. Сельское хозяйство
Сельское хозяйство является одним их основных водопотребителей, на его долю приходится в среднем 2/3 суммарного безвозвратного водопотребления всех отраслей, а в засушливых районах - 85-90%. Вода в сельском хозяйстве расходуется на хозяйственно-бытовые нужды, орошение земель и обводнение пастбищ. Водопотребление ирригации - главная составляющая сельскохозяйственного водопотребления.
Сельское хозяйство обеспечивается водой как из водохранилища, так и из реки в нижнем бьефе. Требования сельскохозяйственных водозаборов к режиму использования водных ресурсов водохранилищ заключаются в бесперебойном обеспечении регламентированных объемов, расходов и уровней воды в водохранилище и нижнем бьефе.
Существенное влияние на продуктивность сельского хозяйства в нижнем бьефе оказывает режим стока половодий, особенно высота подъема уровня воды, площадь и продолжительность затопления. Например, на Нижней Волге основными гидрологическими факторами, влияющими на выход растительного покрова, являются: объем половодного стока, максимальный уровень воды, длительность стояния уровня выше определенных отметок в конкретных створах.
2.7. Водоснабжение
Требования водоснабжения к режиму использования водных ресурсов водохранилищ заключаются в обеспечении регламентированных расходов воды для бесперебойной работы водозаборных сооружений, а также в поддержании высокого санитарного качества воды. Сокращение подачи воды для целей водоснабжения связано с уменьшением выпуска промышленной продукции, перебоями водоподачи населению, ухудшением качества питьевой воды и другими негативными последствиями.
2.8. Рекреация
Водохранилища активно используются для отдыха населения (туризм, водные виды спорта, купание и др.). Рекреация предъявляет определенные требования к режиму расходов и уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузлов и на незарегулированных участках реки, а также к качеству воды.
Интересы рекреационного использования зачастую противоречат интересам других компонентов. Например, колебания уровнен воды в нижних бьефах гидроузлов в интересах гидроэнергетики могут мешать любительскому рыболовству, нормальным условиям проведения спортивных мероприятий, комфортному отдыху населения.
3. Требования экологии и их учет в Правилах использования водных ресурсов водохранилищ
Воздействие водохранилищ гидроузлов электростанций на окружающую среду в процессе эксплуатации в значительной степени определяется режимом использования водных ресурсов.
Необходимость поддержания в удовлетворительном санитарном состоянии воды в реке зачастую противоречит оптимальному использованию водных ресурсов в интересах других компонентов. Например, принятый в проекте режим использования водных ресурсов Камского водохранилища на р. Каме и Куйбышевского водохранилища на р. Волге в межень является оптимальным для гидроэнергетики. Однако он в настоящее время изменен с целью обеспечения постоянных в течение суток санитарных попусков в нижние бьефы гидроузлов, при отсутствии которых под действием вызванных ветром противотечений в водозаборные сооружения попадали сточные воды нижележащих населенных мест и промышленных предприятий.
Ниже приведены экологические требования, которые регламентированы соответствующими документами, научными рекомендациями или определены опытом эксплуатации водохранилищ.
3.1. Водохранилище
В целях предотвращения истощения водных ресурсов и деградации водных экосистем предельно допустимый объем ежегодного безвозвратного изъятия воды из водохранилища (в сумме с потерями воды на дополнительное испарение) должен составлять не более 20% от среднемноголетнего годового стока реки а створе гидроузла.
При зимней сработке водохранилища возникают деформации ледяного покрова, особенно в хвостовой части водохранилища, происходит оседание льда на берега, мелководные участки, острова и т.п. При значительных скоростях течения возможно возникновение зажоров и заторов, стесняющих русло, что может привести к подъему уровня воды и к зимним затоплениям прибрежной территории. Кроме того, при быстром опускании льда на участки дна водоема возможны деформации грунта и гибель корневой системы высшей водной растительности. Для того, чтобы избежать указанных негативных явлений, следует ограничить для верхних слоев водохранилища (до 5 м) скорость сработки до 0,3 м/сутки. Более глубокие слои должны срабатываться со скоростью не более 1 м в сутки.
При пропуске половодья (или паводка) через створ сооружений с форсировкой уровня воды водохранилища над НПУ образуется зона временного затопления. При этом необходимо учитывать, что согласно СНиП 2.07.01-89, застроенные жилыми и общественными зданиями территории должны иметь отметки не менее чем на 0,5 м выше наивысшего уровня воды повторяемостью один раз в 100 лет (обеспеченность 1%). Регулирование уровней воды в водохранилище и в нижнем бьефе гидроузла при пропуске половодий и паводков вероятностью превышения 1% и более должно проводиться из условий незатопления территорий жилых застроек. Пропуск через гидроузел половодий и паводков вероятностью превышения менее 1% должен рассматриваться как чрезвычайная ситуация и осуществляться при эвакуации людей из зон временного затопления. Зоной временного затопления в верхнем бьефе для сельскохозяйственных и лесных угодий считается территория между НПУ и уровнем воды, на 0,5 м превышающем уровень воды в половодье (паводок) вероятностью превышения 5%.
3.2. Нижний бьеф
Основные экологические требования по нижнему бьефу гидроузла сводятся к обеспечению расходов воды, гарантирующих бесперебойную работу питьевых водозаборов, благоприятные условия для культурно-бытового водопользования населения и сохранность биоценозов.
Размеры санитарных попусков регламентируются рядом документов различных ведомств, требования которых не всегда совпадают. Одни документы требуют, чтобы минимальный санитарный попуск был не менее минимального среднесуточного расхода воды в реке при бытовом гидрологическом режиме летней и зимней межени года 95% обеспеченности, другие - чтобы минимальный расход воды зарегулированных рек соответствовал установленному гарантированному расходу воды в нижнем бьефе гидроузла с обеспечением кратности разбавления сточных вод в контрольном створе водопользования до нормативов, установленных для данного водною объекта. Ведомственный документ МПР России "Временные методические рекомендации по установлению минимально допустимых расходов воды в реках для оценки возможных изъятий водных ресурсов", № НМ-53/163, 1997 г. выдвигает аналогичные требования к минимально-допустимым расходам воды в реках. Кроме того, указанный документ требует, чтобы для обеспечения промывки и обводнения поймы в весенний период в нижний бьеф гидроузла поступало не менее 20% объема стока половодья года 75-95% обеспеченности.
4. Исходные данные для разработки Правил использования водных ресурсов водохранилищ
4.1. Общая характеристика
Исходная информация, необходимая как для составления или пересмотра "Правил", так и для выполнения проектных водохозяйственных, гидравлических и водноэнергетических расчетов, практически совпадает. Она подразделяется на следующие группы:
- гидрологическая информация - календарная последовательность средних за принятые расчетные интервалы времени (месяц, декада, сутки) естественных или зарегулированных вышележащими водохранилищами расходов воды в створах гидроузлов и боковой приточности на участке между гидроузлами за весь или часть периода наблюдений, а также расчетные гидрографы высокого половодного и паводочного стока расчетной вероятности превышения;
- гидролого-гидравлическая информация в виде кривых связей расходов к уровней воды Q = f(Z) в нижнем и верхнем бьефах гидроузла;
- морфометрическая информация в виде кривых статических площадей зеркала и объемов водохранилища от уровней воды F = f(Z) и V = f(Z) или динамических объемов воды V = f(Q, Z), а также поперечных профилей русла и поймы по характерным створам в пределах каждого водохранилища и "елочки" кривых Q = h(Z);