Географические и экологические последствия строительства Бурейской ГЭС

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования  «Дальневосточная государственная  социально-гуманитарная академия»

Кафедра географии и  природопользования

ГУЛЯС  Джерен  Агамурадовна

 

 

 

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)

 

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

БУРЕЙСКОЙ ГЭС 

 

 

 

 

 

Научный руководитель: В.В.Сухомлинова, доцент

кафедры физической и экономической географии, к.г.н.

 

 

 

 

 

 

 

Биробиджан, 2006

 

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                                 3

 

Глава 1. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОХРАНИЛИЩ                                                                                                   5

1.1. История создания водохранилищ.                                                           5

1.2. Водохранилища, их классификация и типизация.                                  7

1.3 Основные этапы создания  ГЭС                                                                19

1.4. Предпосылки создания Бурейского гидроузла и их экономическое и хозяйственное обоснование                                                                                      22

 

ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ И УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕГАТИВНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ БУРЕЙСКОГО ГИДРОУЗЛА                     31

2.1.Физико-географические положение и особенности орографии          31

2.2 Географические и  экологические особенности формирования  флоры и фауны на территории водохранилища Бурейской ГЭС                                         45

2.3. Экологические проблемы гидростроительства на примере Зейской ГЭС                                                                                                                             49

2.4. Социальная оценка последствий строительства Бурейской ГЭС      53

2.5. Методические рекомендации                                                                 55

 

Заключение                                                                                                               57

Литература                                                                                                             61

 

 

 

 

 

Введение

 

Опережающее развитие энергетики является объективным  законом развития экономики любой страны, необходимым условием научно-технического прогресса и, как следствие, повышения жизненного уровня населения. Это положение сохраняет свою силу и для сегодняшнего дня, когда во всём мире активно внедряются прогрессивные энергосберегающие технологии.

Мощная и  надёжная, сбалансированная и дешёвая, успешно развивающаяся энергетика даёт любой стране экономическую и политическую независимость. Особенно это актуально для России в настоящее время. За последние годы наша экономика переживала лишь неуклонный спад во всех отраслях производства, и говорить приходилось, в лучшем случае, лишь о замедлении спада. Производственные мощности предприятий выбывали и не обновлялись.

Энергетика же не была исключением. Только в последний год здесь наметилась положительная тенденция к росту вводимых мощностей по отношению к выбывающим. И это очень важно, ибо без энергетики невозможно себе представить подъём экономики нашей страны и, в частности, экономики Дальнего Востока. А то, что одним из “кирпичиков” новой энергетики является строящаяся Бурейская ГЭС – даёт шанс в будущем на процветание всего нашего региона, но гидроэнергия- это явление, которое сильно трансформирует территорию, специалисты относят ГЭС к категории не только географического и экологического порядка, но и геологического явления.

Целью дипломной  работы – выявление географических и экологических последствий строительства Бурейского комплексного гидроузла на реке Бурея вблизи посёлка Талакан Амурской области. Поставлены следующие задачи:

 1. Дать описание географических и экологических характеристик водохранилищ и гидроузлов.

2.Выявить  факторы и условия возникновения  негативных ситуаций при эксплуатации Бурейского гидроузла.

 

Объект: географические и экологические параметры водохранилищ ГЭС.

Предмет: водохранилище Бурейской ГЭС.

Методы: описательный, картографический, статистический, компьютерной обработки, анализ литературных источников и документации по водохранилищам ГЭС и Бурейского гидроузла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА1.ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОХРАНИЛИШ.

 

1.1.История создания водохранилищ.

 

Многие древние  цивилизации развивались в аридных  областях, где орошение земель было жизненной необходимостью, вело к оседлости населения, и было важным фактором возникновения и развития первых государственных образований. Создание водохранилищ относилось к крупнейшим строительным мероприятиям и означало использование новейшей для тех времен техники и строительного искусства.

Первые водохранилища  были созданы, по-видимому, в Древнем Египте еще при основателях первой династии, то есть более чем за 3 тыс. лет до  нашей эры.

Чуть позже, чем в Египте,  началось создание водохранилищ на Ближнем Востоке.

Создание  водохранилищ продолжалось и в конце  древнего периода - в первые века нашей эры преимущественно в таких центрах цивилизации как Месопотамия, Иран, Римская империя и другие, а так же в Восточной и Южной Азии - на территории Китая, Японии, Индии, Шри-Ланки. В Китае с древнейших времен проводились большие работы по строительству плотин, дамб, водоемов,  каналов в целях орошения и судоходства.

В средние  века (конец V - середина XVII вв.) по мере развития материального производства, роста численности населения и соответственного увеличения потребности в сельскохозяйственной и промышленной продукции, темпы хозяйственного строительства, в том числе создания водохранилищ, постепенно возрастали.

Продолжалось  строительство водохранилищ для  целей преимущественно ирригации в аридных регионах мира – в Средиземье,  на Среднем Востоке,  в Южной и Восточной Азии.

В Китае обширное водохозяйственное строительство  велось в междуречье Хуанхэ и Янцзы в интересах орошения и внутреннего судоходства.

В Японии за период 522-1603 гг. сооружено свыше 30 водохранилищ с плотинами выше 15 м, а в период самоизоляции Японии (1603-1867 гг.) свыше 540 водохранилищ с плотинами высотой более 15 м.

В Европе (в  Испании) осуществлялось создание малых  водохранилищ и прудов при строительстве мельничных плотин. Водохранилища при мельничных плотинах имели небольшой объём и по современной классификации искусственных водоёмов относятся большей частью к прудам.[ 20 ]

Более крупные  водохранилища в Европе появились  позднее, когда стали развиваться  добыча руд, обработка металлов, лесопиление и т. п.

Несравненно больших масштабов создание водохранилищ достигло в эпоху промышленной революции и развития капитализма,  т. е. в XVIII - XIX вв. Главную роль в создании водохранилищ играла увеличивающая потребность в механической энергии (до периода широкого распространения паровых машин) для прядильно-ткацких, металлообрабатывающих, лесопильных, горнорудных предприятий. Нередко такие водохранилища (заводские пруды) использовались и для промышленного водоснабжения. Много таких прудов появилось тогда в Англии,  Германии, Франции, Австро-Венгрии, России (особенно в Карелии, центре и на Урале).

Другой причиной создания водохранилищ в этот период было развитие водного транспорта: требовалось регулирование стока в целях увеличения меженных расходов в реках и для питания водой многочисленных каналов.

В рассматриваемый  период водохранилища создавались  также для промышленного и коммунального водоснабжения (в первую очередь, в таких промышленных районах Западной Европы, как Рурская область, Силезия, Средняя Англия, а также на Урале в России, в Пенсильвании и Новой Англии в США и др.) Некоторые водохранилища создавались и для борьбы с наводнениями.

Следующий этап создания водохранилищ начался на рубеже XIX  и XX вв. в связи с широким использованием электроэнергии, во всех развитых капиталистических странах, а затем и в остальных государствах стали строить гидроэлектростанции. В начале их стали сооружать преимущественно в расчёте на использование не зарегулированного стока, но затем для повышения надёжности электроснабжения и увеличения выработки электроэнергии стали создавать водохранилища. Наибольшего размаха их строительство достигло в таких странах как:Швейцария,  Австро-Венгрия,  Франция,  Германия,  Италия,  Швеция,  Норвегия,  США,  Япония.

Наряду с гидроэнергетическими всё больше водохранилищ стало создаваться в интересах ирригации, промышленного и коммунального водоснабжения,  борьбы с наводнениями (особенно в США, Индия,  некоторых европейских странах)  и т. д.

Современный этап массового  и повсеместного создания водохранилищ начался после второй мировой войны. Регулирование стока стало проводиться не только для решения традиционных проблем развития энергетики и ирригации, но и для водообеспечения городских агломераций, промышленных районов,  районов отдыха и улучшения экологического состояния крупных природных объектов и районов.

В этот период водохранилища  создаются почти во всех странах, но особенно их число увеличивается в развивающихся странах, а так же в России, в том числе и в развитых странах – например,  в Испании, США, Канаде, Австралии, Норвегии, Швеции и других. [ 4 ]

 

1.2 Водохранилища, их классификация  и типизация.

 

Из всего  многообразия преобразующей деятельности человека, как по своим масштабам, так и по значению в глобальных экологических системах планеты особо выделяют два процесса: освоение новых территорий для сельскохозяйственного производства, промышленного и гражданского строительства и преобразование речного звена гидросферы на отдельных пространствах суши путем гидротехнического строительства.

Гидротехническое строительство осуществляется на всех континентах планеты. Водохранилища - ключевые, базовые элементы гидротехнических и водохозяйственных систем любого ранга, поскольку именно они позволяют осуществить регулирование водных ресурсов, преобразование гидросферы в желаемом для общества направлении.

Водохранилищами следует  считать искусственно созданные  долинные, котловинные и естественные озерные водоемы с замедленным водообменом, полным объемом более 1 млн. куб. м,  уровенный режим которых постоянно регулируется гидротехническими сооружениями в целях накопления и последующего использования запасов вод для удовлетворения хозяйственных и социальных потребностей. [ 1 ]

Особенности водохранилищ.

1. Водохранилища  - антропогенные, управляемые человеком  объекты, но они испытывают и сильнейшее воздействие природных (прежде всего гидрометеорологических) факторов, поэтому как объекты изучения, использования и управления занимают промежуточное положение между "чисто природными" и "чисто техническими" образованиями. Это дает право именовать их природно-техническими системами.

2. Водохранилища  заметно, а нередко и значительно, воздействуют на окружающую среду, вызывая изменения природных и хозяйственных условий на прилегающих территориях. Естественно, что наряду с заранее запланированными и благоприятными последствиями возникают и последствия негативного, неблагоприятного характера.

3. Водохранилищам свойственна  особая система так называемых внутри водоёмных процессов – гидрологических, гидрофизико-химических и гидробиологических.

4. Водохранилища – водоёмы,  наиболее интенсивно используемые различными отраслями хозяйства. На каждом водохранилище формируется водохозяйственный комплекс (ВХК). Среди участников ВХК выделяют отрасли, заинтересованные в создании водохранилища и финансирующие его.

5. Для водохранилищ  как природно-хозяйственных объектов характерна чрезвычайно высокая динамичность развития (эволюция).

Классификация водохранилищ.

Более 30 тысяч водохранилищ земного шара эксплуатируются в  настоящее время. Все они существенно различаются между собой по параметрам,  режимным характеристикам, направлению хозяйственного использования и воздействию на окружающую среду.

Для решения многих не только научных, но и практических вопросов проектирования, создания и использования  водохранилищ особое значение приобретает  упорядочение и систематизация колоссального объёма разнообразных сведений и данных о водохранилищах. Разработка фундаментальной и универсальной (многомерной) классификации и типизации водохранилищ требует одновременного учета природных, технических, экологических и социальных аспектов и их специфики для регионов с разными природно-хозяйственными и социальными условиями. Решение этой задачи затруднено из-за недостатка комплексных данных и неполной изученности многих аспектов не только в развивающихся, но даже и в промышленно развитых странах мира.

Типизация водохранилищ по генезису.

В основу типизации  водохранилищ может быть положен, прежде всего, признак генезиса, указывающий на способ их образования. Естественные ёмкости, в которых аккумулируется вода, принято называть чашами водохранилищ. Используя этот признак, следует различать водохранилища в долинах рек, перегороженных плотинами, в том числе и на временных водотоках; наливные водохранилища;  зарегулированные озера (озера - водохранилища); водохранилища в местах выхода грунтовых вод и в карстовых районах, водохранилища прибрежных участков моря и эстуариев, отдаленных от открытого моря  дамбами.

Во всех странах  мира наибольшее количество водохранилищ расположено в долинах рек. Их площадь колеблется от долей до нескольких тысяч квадратных километров (наибольшее по площади - водохранилище Вольта в Гане, а по объему – Братское).

Водохранилища на временных водотоках чаще всего  создаются в странах с аридным климатом или районах с муссонным климатом, а так же в субнивальном климате горных стран (Юго-Восточная Индия, в Шри-Ланке, в предгорных пустынях и полупустынях Северной Африки и Аравии).

Наливные  водохранилища чаще всего создаются  в естественных депрессиях, куда по каналам подаются преимущественно избыточные паводковые воды рек (ряд водохранилищ в Узбекистане, в Ираке).

Особую группу водоёмов, связанных с эксплуатацией  каналов, составляют водохранилища - коллекторы сбросных вод. Водоёмы этой группы создаются ниже основных массивов орошаемых земель с целью сбора возвратных вод (озеро Сарыкамыш, питаемое сбросными водами Хорезмского оазиса).

Озера-водохранилища (зарегулированные озера) созданы, в  основном, путём подпора и искусственного регулирования водообмена естественных озёр. Обычно такое регулирование достигается устройством плотины на реке, вытекающей из проточного озера. В отдельных случаях озера - водохранилища создаются путём подпора и объединения нескольких озёр, относящихся к разным речным бассейнам.

На земном шаре насчитывается несколько тысяч водохранилищ, созданных путем зарегулирования озер. Точно учесть их количество трудно, потому что часто уровень небольших озер искусственно повышается невысокими плотинами, не учитываемыми Мировым регистром плотин и другими справочными изданиями (озеро Виктория в Африке, Байкал, Виннипег и Онтарио в Северной Америке).

К специфической  категории относятся так называемые подземные водохранилища, при создании которых в качестве ёмкости используются подземные пустоты, например, карстовые (водохранилища Врла - 111, Кокин Брод, каскады на реках Мережница и Добра в Югославии).

В последние  годы все большее внимание и интерес  специалистов и общественности вызывает создание водохранилищ в морских заливах, бухтах, лиманах и эстуариях, которые отгораживаются от моря плотинами и дамбами. В результате поступления поверхностного или пресного подземного стока в таких отделенных, отгороженных от моря акваториях, происходит постепенное вытеснение соленой морской воды пресной водой, пригодной для технического водоснабжения или иных целей (Нидерланды, Исселмер). Особенно большой интерес и горячую дискуссию вызвало предложение создать огромное морское пресноводное водохранилище объёмом в сотни кубических километров, площадью несколько тысяч квадратных километров в Онежской губе Белого моря, воду из которого предполагалось подавать в систему переброски стока северных рек на юг.[ 1 ]

Типизация водохранилищ по географическому положению

Водохранилища - объекты азональные, в зависимости  от потребностей хозяйства они могут быть сооружены в любой географической зоне, там, где позволяют условия рельефа и стока, однако особенности гидрологического, гидрохимического и биологического режимов водохранилищ существенно зависят и от зональных факторов.

При прогнозировании  природных процессов в новых водохранилищах и подборе с этой целью соответствующих водоемов - аналогов в первую очередь должно учитываться их расположение в пределах широтного или высотного пояса. Водохранилищ совсем нет в арктическом, антарктическом и субантарктическом поясах. Только несколько водохранилищ имеется в субарктическом поясе и сравнительно немного в экваториальном. Водохранилища эксплуатируются, строятся и проектируются главным образом в умеренных, субтропических и тропических поясах.

Из азональных факторов самый существенный - рельеф. Водохранилище может быть создано в условиях как сильно, так и умеренно расчлененного рельефа, в пределах низменностей, холмистых равнин, предгорий, плато, плоскогорий, горных долин и каньонов.

Классификация водохранилищ по высотному положению

Характер  рельефа местности, где создается  водохранилище, определяет площади затопления земель на единицу объёма и напора, морфологию и морфометрию водохранилища, частично режим сработки и наполнения, а так же масштабы влияния водоёма на природную среду и, наконец, возможности комплексного или отраслевого использования. Различают водохранилища равнин предгорных и плоскогорных областей, горных областей.

Водохранилища равнин характеризуются следующими основными признаками: значительной площадью зеркала и площадью затопления земель на единицу объёма и напора; небольшой максимальной (редко более 25 м) и средней (обычно 5-9 м) глубинами; небольшой глубиной сработки (в пределах 2-7 м); большим изменением площади зеркала при колебаниях уровня; интенсивностью переработки берегов и подтопления земель; как правило, комплексным использованием, т.к. на большинстве равнинных территорий  развито многоотраслевое хозяйство.

Водохранилища предгорных и высокогорных областей отличаются следующими особенностями: большой максимальной (до 70-100 м) и средней (до 30-35 м) глубиной; значительной глубиной сработки (до 10-20 м); меньшей, чем на равнинах интенсивностью переработки берегов и подтопления; высокими и в большинстве своём крутыми берегами, что затрудняет хозяйственное освоение береговой полосы; относительно большими нарушениями в хозяйстве прилегающих районов, тем более что большинство хозяйственных объектов сосредоточено в долинах рек.

Горные водохранилища  характеризуются сравнительно небольшой  площадью акватории и небольшим затоплением земель, редко превышающим десятки квадратных километров, чаще всего большими глубинами (нередко более 100-200 м), очень большой глубиной сработки (в некоторых случаях до 50-1ОО м и более), менее резкими, чем на равнинах, изменениями площади водного зеркала при сработке; отсутствием ветроволновой переработки и подтопления берегов, сложенных водоупорными скальными породами; интенсивным заполнением наносами (заилением) в связи с большой величиной твердого стока горных рек и обвальными деформациями берегов [11].(табл.1)

Таблица 1

Классификация водохранилищ по высотному  положению

 

 

Типы водохранилищ	Высотное  положение по климатическим поясам (метры над уровнем моря)
	Субарктический	Умеренный		Субтропический и тропический	Субэкватор и экватор
		Северная  часть	Южная часть
Равнинные	0 - 200	0 - 500	0 - 700	0 – 1000	0 – 1200
Предгорные	200 - 500	500 - 1000	700 - 1200	1000 – 1500	1200 – 2000
Горные	выше 500	1000 - 1500	1200 – 2000	1500 – 2500	2000 – 3000
Высокогорные	-	выше 1500	выше 2000	выше 2500	выше 3000

Типизация водохранилищ по конфигурации

Форма водохранилищ разнообразна и варьирует от узких  вытянутых водоемов до расширенных, которые по форме приближаются к неправильным эллипсам, многоугольникам и различным разветвленным фигурам. Очертания водохранилищ (в плане) не являются постоянными, их форма и многие морфометрические показатели (ширина, длина, глубина) непрерывно, а зачастую и резко изменяются в зависимости от колебаний уровня воды. Поэтому морфометрия и морфология водохранилища, наблюдаемая при НПУ, далеко не всегда типичны для большей части года. По наиболее простой типизации выделяются поименные (русловые),  долинные, озеровидные и водохранилища сложной формы.

Классификация водохранилищ по объему, площади и  глубине

Среди показателей, характеризующих  размеры водохранилищ, наиболее важны объём и площадь водного зеркала, поскольку именно этими параметрами определяется в значительной степени их воздействие на окружающую среду. Для репрезентативности сравнения размеров различных водохранилищ, их параметры обычно приводятся при отметках НПУ (нормальный подпорный уровень) и УМО (уровень мертвого объема). По озерам - водохранилищам учитывается только объем регулируемого верхнего слоя воды (полезный объём), а не весь объем зарегулированного озера.

Классификация по глубине позволяет  группировать по наибольшей и средней глубинам водохранилища различных типов, включая и многие зарегулированные озера, хотя, конечно, глубочайшее в мире озеро Байкал (1620 м), подпертое плотиной Иркутской ГЭС, далеко выходит за рамки предполагаемой шкалы. Наиболее глубокие водохранилища мира – Нурекское (почти 300 м), Гранд - Диксанс, Ловуазен, Оровил, Мика и другие (230-250 м). Сооружаемое Рогунское водохранилище на реке Вахш будет иметь глубину свыше 300 м [11].(табл.2,3)

Таблица 2

Классификация водохранилищ по размерам

 

Категория водохранилищ	Полный объём, куб. м.	Площадь водного зеркала, кв. м.	Отношение к общему числу водохранилищ, %
Крупнейшие	Более 50	Более 5000	Менее 0,1
Очень крупные	50 – 10	5000 – 500	1
Крупные	10 – 1	500 – 100	5
Средние	1 – 0,1	100 – 20	15
Небольшие	0,1 – 0,01	20 – 2	35
Малые	Менее 0,01	Менее 2	44

 

 

 

 

Таблица 3

Классификация водохранилищ по глубине

 

Категории водохранилищ	Наибольшая глубина, м	Средняя глубина, м
Исключительно глубокие	более 200	более 60
Очень глубокие	100 – 200	30 – 60
Глубокие	50 –99	15 – 29
Средней глубины	20 – 49	7 – 14
Неглубокие	10 – 19	3 – 6
Мелководные	Менее 10	менее 3

 

По характеру регулирования  стока

Различают водохранилища многолетнего, сезонного (годичного), месячного, недельного и суточного регулирования.

Многолетнее регулирование стока  преследует цель задержать сток многоводных лет, для использования его в маловодные годы; сезонное регулирование направлено на аккумуляцию в водохранилище стока многоводных периодов (половодья, дождевых паводков и т. п.) для использования в маловодные сезоны года. Сезонное регулирование речного стока осуществляют почти все водохранилища, предназначенные для ирригации, водоснабжения, борьбы с наводнениями, аккумуляции воды в целях обеспечения лесосплавных, судоходных, санитарных и других попусков,   то есть сброса воды вниз по реке, а также многие гидроэнергетические. Месячное, недельное и суточное регулирование стока осуществляется почти всеми водохранилищами гидроэлектростанций.  Эти виды регулирования увеличивают неравномерность расходов воды по сравнению с естественными расходами.

Классификация  по водообмену

Для характеристики водообмена и степени  проточности водохранилищ и озер разными авторами применяются различные показатели. Одним из основных показателей для характеристики смены воды, аккумулированной в водохранилищах можно считать осредненную водообменность (отношение объема водохранилища при НПУ к  объему среднегодового стока в створе плотины) [3].(табл.4)

Таблица 4

Классификация водохранилищ по водообмену

 

Градации степени водообменности	Показатели водообменности в годах и долях года	Примеры
Очень большая	менее 0,10	Днепродзержинское 0,05
Большая	0,10 – 0,24	Горьковское 0,16
Значительная	0,25 – 0,45	Каховское 0,36
Средняя	0,50 – 0,99	Рыбинское 0,75
Небольшая	1,0 – 1,99	Братское 1,33
Малая	более 2,0	Бухтарминское 2,84

 

Естественно, что крупные  озера-водохранилища по показателям  водообменности выходят за рамки приведенной классификации. Например, период смены полного объема Онежского (Верхнесвирского) водохранилища близок к 17 годам, а озера Байкал - примерно к 400 годам. Водообмен неглубоких проточных озер близок к водообмену водохранилищ многолетнего регулирования.