Негативные последствия ГЭС

Введение

Энергия природных вод проявляется в разнообразных формах, но только энергия рек на сегодня является основой гидроэнергетики. Гидравлическая энергия отличается рядом свойств. Вода предстает в виде энергоносителя и внутреннего и внешнего энергопреобразователя.  
Энергетическое использование водотока возможно при различных типах энергетических установок. Наиболее распространенным типом гидроэнергетических установок является гидроэлектрическая станция (ГЭС).

Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока.

Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища для эффективного производства и развития электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Основной причиной того, что ГЭС не строят повсеместно, является высокая стоимость их строительства, а также необходимость наличия больших водных ресурсов в относительной близости к населенным пунктам. К другим проблемам, связанным со строительством ГЭС, относятся экологические последствия.

В своем реферате я постараюсь более конкретно рассмотреть именно негативные экологические последствия, связанные со строительством и эксплуатацией ГЭС.

Развитие ГЭС

Энергия воды широко известна в качестве одного из наиболее доступных для освоения возобновляемых источников электроэнергии. Она включает в себя энергию рек, морских отливов и приливов и др. Она неисчерпаема, ее преобразование не вызывает загрязнения окружающей среды, что делает ее практически идеальной заменой нефти, газа и каменного угля. Вопросами наиболее простого и выгодного получения электричества из энергии воды занимается гидроэнергетика. В ходе исследований в этом направлении ученые ищут и совершенствуют способы производства электроэнергии из энергии течений рек, приливов, отливов, морских волн и др. 
 
Зародилась гидроэнергетика много лет назад, когда древние люди впервые начали использовать водяные колеса в качестве преобразователя энергии течения воды в механическую энергию вращения. Долгое время эта нехитрая конструкция применялась для вращения жерновов, моловших зерно на водяных мельницах, а также для работы станков, сыграв значительную роль в развитии промышленности. Так продолжалось до начала 19 века, когда с изобретением гидротурбины стало возможно получать гораздо больше энергии, чем раньше. Прогресс не стоял на месте, и вскоре в мире была создана первая электрическая машина, что сделало реальным превращение механической энергии турбины в электроэнергию. И это уже можно назвать моментом рождения первой гидроэлектростанции (ГЭС), которые начали строиться по всему миру.

С появления первой гидроэлектростанции прошло уже много лет, и сейчас новые станции получают энергию уже не только из течения рек, но и от морских отливов и приливов. 
 
Однако Управление по рациональному распределению энергии и использованию возобновляемых энергетических источников при Министерстве энергетики США еще в 1989 году организовало два исследования по выявлению издержек, связанных с производством электроэнергии и негативным влиянием на окружающую среду.

В результате был сделан важнейший вывод: «технологии получения энергии, которая была бы абсолютно безвредной для окружающей среды, не существует вообще». Касается это и гидроэнергетики и ее сооружений в целом (каналы, плотины, дамбы).

Негативные последствия

Так какой же вред наносят ГЭС окружающей среде?

Гидротехнические сооружения (ГТС) – это первые энергетические промышленные объекты в истории человечества. В Китае и Египте их начали сооружать еще 5000 лет назад, в Европе мода на ГТС пришла 1000 лет назад, когда в Северной Италии стали развиваться мануфактуры. В России ГТС начали строить 300-400 лет назад (до правления Петра I), в Северной Америке – 300-350 лет назад. В те времена это было необходимо. Энергия воды – это корабельная доска, железо, полотно, подковы, сабли, пушки, гвозди и, в конце концов, просто хлеб.

Да и рыночные отношения больше зависят от энергетики, чем от банкиров и ростовщиков. Например, в России до Петра I преобладал натуральный обмен и натуральное налогообложение. Знакомая причине – «денег нет». Не из чего их было чеканить. Меди, в основном импортной, еле хватало на колокола. Лишь индустриализация, начатая «царем-антихристом», наполнила торговлю оборотными средствами и вывела страну к финансовой независимости. Колымское серебро и уральская медь привели денежные потоки к самым глухим деревням. Рудники и заводы работали силой водяных колес. Ради этого стоило и реки перегородить, и озерную гладь поднять, и луга затопить! Экологические проблемы, пусть в не таком большом масштабе, появились уже тогда, другой вопрос, что никто не наблюдал их и не обобщал.

250 лет назад люди Прокопия  Демидова перегородили реку Нейву, выходящую из озера Таватуй, при этом очень торопились и затопили много лесных территорий. Кусок торфяного берега вместе с кустами и деревьями оторвался и поплыл, гонимый ветром, по озеру. Сел на мель, за дно зацепились корни и приросли – так на озере образовался остров Салавень. Забавно. Но вот когда со дна самого крупного в Европе Рыбинского водохранилища начали всплывать целые острова, размер которых несколько сотен гектаров, стало не смешно.

Ситуация повторялась на всех крупных ГЭС, больше всего на сибирских.

Водохранилища крупных ГЭС – пожиратели земель, плодородных земель, пойменных, лесов в долинах рек, которые даже в Сибири, являются самыми продуктивными. Земли, которые затопляются при возведении плотины, выходят из хозяйственного борота, а биологическая продуктивность такой воды нулевая или отрицательная, так как растительные останки, гниющие в воде, выделяют двуокись углерода и метан – парниковые газы. В Сибири, как правило, не предусмотрено судоходство на водохранилищах: плотины без шлюзов, глухие, а затопленные лес мешает плаванию кораблей. В таких водоемах не приспосабливается к жизни ни речная, ни озерная рыба. Какая рыба (не считая пескаря) сможет выдержать перепады уровня воды в40 м, как на Саяно-Шушенской ГЭС?

  При рассмотрении влияния гидроэнергетических объектов на окружающую среду необходимо различать период строительства гидроэнергетических объектов и период их эксплуатации. 
Первый период сравнительно кратковременный – несколько лет. В это время в районе строительства нарушается естественный ландшафт.  В связи с прокладкой дорог, постройкой промышленной базы и посёлка резко повышается уровень шума. Вода, используемая для разнообразных строительных работ, возвращается в реку с механическими примесями – частицами песка, глины и т. п. Возможно загрязнение воды коммунально-бытовыми стоками строительного посёлка. Подъём уровня воды в верхнем бьефе начинается обычно в период строительства. В результате производного при этом наполнении водохранилища изменяются расходы и уровни воды в нижнем бьефе. Значительные площади земель вблизи водохранилищ испытывают подтопление в результате повышения уровня грунтовых вод. Эти земли, как правило, переходят в категорию заболоченных. В равнинных условиях подтопленные земли могут составлять 10% и более от затопленных. Уничтожение земель и свойственных им экосистем происходит также в результате их разрушения водой (абразии) при формировании береговой линии. Абразионные процессы обычно продолжаются десятилетиями, имеют следствием переработку больших масс почвогрунтов, загрязнение вод, заиление водохранилищ. Таким образом, со строительством водохранилищ связано резкое нарушение гидрологического режима рек, свойственных им экосистем и видового состава гидробионтов. Так, Волга практически на всем протяжении (от истоков до Волгограда) превращена в непрерывную систему водохранилищ.

В период эксплуатации происходит разносторонне влияние объектов гидроэнергетики на окружающую среду. Рассмотрим их более подробно.

В водохранилищах резко усиливается прогревание вод, что интенсифицирует потерю ими кислорода и другие процессы, обусловливаемые тепловым загрязнением. Последнее, совместно с накоплением биогенных веществ, создает условия для зарастания водоемов и интенсивного развития водорослей, в том числе и ядовитых синезеленых (цианей). По этим причинам, а также вследствие медленной обновляемости вод резко снижается их способность к самоочищению. Ухудшение качества воды ведет к гибели многих ее обитателей. Возрастает заболеваемость рыбного стада, особенно поражение гельминтами. Снижаются вкусовые качества обитателей водной среды, нарушаются пути миграции рыб, идет разрушение кормовых угодий, нерестилищ и т. п. Например, та же Волга во многом потеряла свое значение как нерестилище для осетровых Каспия после строительства на ней каскада ГЭС.

Ухудшение качества воды в водохранилищах происходит по различным причинам. В них резко увеличивается количество органических веществ как за счет ушедших под воду экосистем (древесина, другие растительные остатки, гумус почв и т. п.), так и вследствие их накопления в результате замедленного водообмена. Это своего рода отстойники и аккумуляторы веществ, поступающих с водосборов.

В конечном счете перекрытые водохранилищами речные системы из транзитных превращаются в транзитноаккумулятивные. Кроме биогенных веществ, здесь так же аккумулируются тяжелые металлы, радиоактивные элементы и многие ядохимикаты с длительным периодом жизни. Продукты аккумуляции делают проблематичным возможность использования территорий, занимаемых водохранилищами, после их ликвидации. 

Еще один негативный момент заключается в том, что водохранилища оказывают заметное влияние на атмосферные процессы. Например, в засушливых районах, испарение с поверхности водохранилищ превышает испарение с равновеликой поверхности суши в десятки раз. Только с каскада Волжско-Камских водохранилищ ежегодно испаряется около 6 км3. Это примерно 2-3 годовые нормы потребления воды Москвой. С повышенным испарением связано понижение температуры воздуха, увеличение туманных явлений. Различие тепловых балансов водохранилищ и прилегающей суши обусловливает формирование местных ветров типа бризов. Эти, а также другие явления имеют следствием смену экосистем (не всегда положительную), изменение погоды. В ряде случаев в зоне водохранилищ приходится менять направление сельского хозяйства. Например, в южных районах нашей страны некоторые теплолюбивые культуры (бахчевые) не успевают вызревать, повышается заболеваемость растений, ухудшается качество продукции.

Все вышеизложенное в общем виде можно представить в виде таблицы.

Таблица 1

Основные воздействия ГЭС на среду

И наконец-то хочется отметить наводнение, вызванное прорывом дамбы.

Прорыв дамбы происходит редко, но, из-за его возможных масштабных последствий, необходимо заранее оценить размеры повреждений, вызванных прорывом. Несчастные случаи с людьми, повреждение имущества и технических сооружений рассматриваются как наиболее существенные, но значительным также может быть и негативное воздействие на окружающую среду.

Согласно статистике, наиболее частой причиной прорыва дамбы является сочетание усиления течения реки перед дамбой и повреждений в водосливе дамбы.

  Вторичными причинами являются  дефекты основания дамбы или  просачивание через нее воды. При высоком уровне воды в  водохранилищах оползни земли  и камней от насыпи выше  или внутри резервуара могут  вызывать настолько массивные  паводковые волны, что вода может  проливаться по полной или  частичной ширине дамбы. Если  дамба насыпная, это может привести  к разрушению самой дамбы. Специальные  меры предосторожности должны  быть приняты, если большая дамба  строится в сейсмически опасном районе.

Крупнейшие аварии на ГЭС в мире за последние 50 лет