влияние строительства гэс на гидроледотермический режим рек

ВЛИЯНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА
ГЭС НА
ГИДРОЛЕДОТЕРМИЧЕСКИЙ
РЕЖИМ РЕК
Белолипецкий В.М., Генова С.Н.
Институт вычислительного моделирования СО РАН
Сибирский федеральный университет
Зарегулирование плотинами гидроузлов вносит существенные изменения
в природные условия прилегающих районов. Изменяются температурные и
скоростные режимы реки как выше, так и ниже гидроузла. Смена
температурного режима оказывает влияние на развитие речной и флоры и
фауны, понижение температуры в летний период приводит к снижению
самоочищающей способности реки.
Для выполнения прогнозных расчетов используются разработанные в
Институте вычислительного моделирования СО РАН математические модели
и вычислительные программы, которые применялись для исследования
гидроледотермических процессов в бьефах Красноярской, Туруханской и
Средне-Енисейской ГЭС [Белолипецкий В.М., Генова С.Н., Туговиков В.Б.,
Шокин Ю.И. Моделирование задач гидроледотермики водотоков / Сибирское
отделение РАН, Институт вычислительных технологий, Вычислительный
центр в г.Красноярске, 1993. – 138 с.].
Экологическое состояние водных объектов зависит от большого количества
разнообразных факторов и процессов: гидрофизических, гидробиологических,
гидрохимических, метеорологических и антропогенных. Гидрофизические
процессы в значительной мере формируют среду обитания гидробионтов,
определяют перенос и седиментацию веществ, интенсивность процессов
загрязнения и самоочищения водоемов.
После возведения Красноярской ГЭС заметно изменился гидроледотермический
режим р.Енисей как выше, так и ниже гидроузла. Температура воды ниже
плотины понизилась в летние месяцы на 10-12 градусов и возросла зимой на 1.53.0 градуса. Резкое изменение температурного режима р. Енисей в нижнем бьефе
Красноярской ГЭС лишило жителей г. Красноярска привычного для них отдыха и
купания на реке в летние периоды.
С целью создания условий для купания (в черте города) Абаканская протока была
перекрыта дамбой и устроен выпуск теплой воды в протоку от ТЭЦ-2. Однако
полного комплекса необходимых мероприятий сделано не было. В настоящее
время нет разработанного и выполненного проекта комплекса сооружений,
обеспечивающих отдых и купание жителей г. Красноярска на Енисее.
Для выработки научно-обоснованных рекомендаций по сооружению проточного
бассейна были выполнены вычислительные эксперименты. Определены
прогнозные температурные режимы протоки, зависящие от проточности и
тепловых сбросов. Результаты могут быть полезными при разработке проектов
обустройства проток в черте г.Красноярска для организации мест отдыха и
купания.
Математическое моделирование динамики кромки ледяного
покрова в нижнем бьефе ГЭС.
Строительство крупных гидроэлектростанций приводит к
изменению температурного и ледового режимов реки в
нижнем бьефе ГЭС. Длина образующейся полыньи зависит от
температуры воды, сбрасываемой в нижний бьеф из
водохранилища, режима попусков ГЭС, метеоусловий, а
также тепловых сбросов промышленных предприятий.
Наблюдения за перемещением кромки ледяного покрова (ЛП)
показывают, что скорость наступления ледостава на Енисее
может меняться от 1–2 км/сут до 30–40 км/сут, а иногда
достигает
80 км/сут.
В период потеплений может
происходить резкое отступление кромки ЛП. В пунктах
наблюдений в течение зимы фиксируют 2 – 4 подвижки.
Основными вопросами ледотермического режима
открытых водотоков являются исследования изменений во
времени расхода и общего количества образующейся шуги,
створа кромки ЛП, толщины льда по длине водотока.
Температура воды, поступающей из водохранилища в нижний бьеф ГЭС, зависит от
картины течений на приплотинном участке. В зависимости от температурной
стратификации и от условий водозабора (положения водозаборных отверстий и
расходов воды) возможны две различные картины течений вблизи водозаборов (рис.
1).
Рис. 1.
Рис. 2. Расчеты для нижнего бьефа Красноярской ГЭС.
Разработанные компьютерные модели использовались для прогноза изменения температурных и
ледовых режимов рек в нижних бьефах проектировавшихся Туруханской, Средне–Енисейской и
Богучанской ГЭС. На рис. 2 и 3 приведены примеры расчетов динамики кромки ледяного
покрова в р.Ангара для реальных метеоданных и расходов воды, поступающих в нижний бьеф
Усть-Илимской ГЭС зимой 2004-2005 и 2006-2007 годов.
Исследование температурного режима водохранилища и нижнего бьефа
БоГЭС при различных вариантах водозабора. Исследование динамики
полыньи в нижнем бьефе БоГЭС
Для Богучанской ГЭС рассмотрены два варианта плотины: НПУ 208.0 и НПУ
185.0. Протяженность водохранилища для НПУ 208.0 равна 375 км, для НПУ
185.0 – 270 км. Расчеты выполнялись для подробных значений метеоданных
(среднесуточных значений температуры воздуха, скорости ветра, влажности)
по метеостанции Енисейск.
В летний период температурный режим Богучанского водохранилища
формируется, в основном, в результате теплообмена через свободную
поверхность с учетом температуры воды в нижнем бьефе Усть-Илимской ГЭС.
Из результатов расчетов следует, что на приплотинном участке формируется
термоклин с более высокими значениями температуры воды в поверхностном
слое. Выполнена серия расчетов температурного режима строящегося
Богучанского водохранилища для летних месяцев: июня, июля и августа по
метеоданным для среднего лета.
Расчетные температурные профили для водохранилища БоГЭС
Температуры воды в р.Ангара (июль-август 1990г)
створы
0.5 км ниже
плотины
УИГЭС
0.5 км ниже
плотины БоГЭС
п. Богучаны
ниже
р.Татар
ка
расстояние
от устья (км)
815
444
323
31
температура
6.7-6.8
16
17
18,5
Расчетные значения температыры воды в нижнем створе
Богучанской ГЭС (НПУ 208 м, конец августа) для различных условий
водозабора
25
температура (градС)
20
15
10
поверхностный водозабор
5
глубинный водозабор
натурные данные (июль-август 1990 г)
0
0
50
100
150
200
250
расстояние от ГЭС (км)
300
350
400
450
Влияние плотины БоГЭС на ледотермический режим р.
Ангара распространяется на 30–40 км при
поверхностном водозаборе и на 60–70 км для
проектных условий водозабора. В летний период для
проектных условий водозабора температура воды,
сбрасываемой из водохранилища в нижний бьеф, на 3–
5 0С ниже бытовой для НПУ 185.0 м, на 4–6 0С ниже
бытовой для НПУ 208.0 м. Для поверхностного
расположения водозаборных отверстий температура
воды, поступающей в нижний бьеф, близка к бытовой
(14–17 0С в створе плотины БоГЭС и 19–20 0С в устье
Ангары). Следует учитывать влияние изменений
температурного режима в верхнем и нижнем бьефах
БоГЭС на водные экосистемы.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ