CC BY
110
УДК 504.06: 911.3 (571.56)
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СТРОИТЕЛЬСТВА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ - ТИХИЙ ОКЕАН)
А.Д.Абалаков1, С.А.Седых2
Иркутский государственный университет, 664003, г. Иркутск, ул. Карла-Маркса, 1.
Обобщаются результаты инженерно-экологических изысканий, проведенных для ВЛ 220 кВ Олекминск - нефтеперекачивающая станция (НПС №14) трубопроводной системы Восточная Сибирь - Тихий океан (ВСТО). Строительство этой линии электропередачи решает задачу электроснабжения объектов производственной инфраструктуры ВСТО, а также электрификации Олекминского района республики Саха (Якутия), что способствует улучшению экологической ситуации в регионе. Выполнена комплексная оценка состояния окружающей среды, дан прогноз техногенного воздействия, предложены необходимые природоохранные мероприятия. Особое внимание уделено картографическому представлению полученной информации. Результаты исследований являются экологическим обоснованием проектных технических решений по строительству линии электропередачи. Ил. 1. Табл. 1. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: экосистемы; линии электропередачи; экологическая оценка воздействия; техногенные и экологические риски.
ENGINEERING AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF THE ELECTRIC POWER TRANSMISSION LINE CONSTRUCTION (FOR POWER SUPPLY OF THE MAIN PIPELINE EASTERN SIBERIA - PACIFIC OCEAN) A.D. Abalakov, S.A. Sedykh
Irkutsk State University,
1, Carl Marx St., Irkutsk, 664003.
The article summarizes the results of engineering and environmental studies conducted for VL 220 kV Olekminsk - the oil pumping station (OPS № 14) of the pipeline system Eastern Siberia - Pacific Ocean (ESPO). It is shown that the construction of the electric power transmission line solves the problem of power supply of the facilities of ESPO production infrastructure, as well as the electrification of Olekminsky District of the Republic of Sakha (Yakutia) that helps to improve the environmental situation in the region. A comprehensive environmental assessment is performed. The forecast of anthropogenic impact is given. Necessary environment protection measures are proposed. Particular attention is paid to a cartographical representation of the obtained information. The results of research are environmental rationale of the designed technical solutions on the construction of the electric power transmission lines. 1 figure. 1 table. 5 sources.
Key words: ecosystems; electric power transmission liness; assessment of environmental impact; anthropogenic and environmental risks.
Постановка проблемы. Строительство высоковольтных линий и электропередача оказывают многостороннее комплексное экологическое воздействие, нарушают ход естественных природных процессов в различных экосистемах. При этом происходят существенные и необратимые изменения природных комплексов и их составляющих, что определяет необходимость в оценке инженерно-экологической ситуации, разработке мероприятий, обеспечивающих оптимальное сосуществование сети воздушных линий электропередач, природы и человека [1].
Строительный объект - высоковольтная линия (ВЛ) 220 кВ Олекминск - ВСТО расположен в Олек-минском улусе (районе) Республика Саха (Якутия).
Основное назначение ВЛ - электроснабжение насос-но-перекачивающей станции (НПС-14), обеспечивающей прокачку нефти по участку первой очереди магистрального трубопровода Восточная Сибирь - Тихий океан (ВСТО-1). Подача электроэнергии до г. Олек-минска осуществляется из с. Сунтар по ВЛ 220/35/6 кВ. Источником электроэнергии являются гидроэлектростанции Вилюйского каскада ГЭС. Отпайка или ответвление ВЛ 220 кВ на НПС-14 осуществляется с подстанции ПС 220 кВ в г. Олекминске (рисунок).
Электрификация района позволит не только решать специфические задачи электроснабжения потребителей, но и обеспечивать высокое качество окружающей среды. Произойдет замена дизельных
1Абалаков Александр Дмитриевич, доктор географических наук, профессор,ведущий научный сотрудник Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, тел.: (3952) 243280,(3952) 426760, e-mail: abalakovirk@mail.ru
Abalakov Alexander, Doctor of Geography, Professor, Leading research worker of the Institute of Geography named after V.B. Sochava SB RAS, tel.: (3952)243280, (3952)426760, e-mail: abalakovirk@mail.ru
2Седых Сергей Анатольевич, кандидат географических наук, преподаватель,ведущий инженер Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, тел.: (3952) 243280,(3952) 426760, e-mail: sedykh@li.ru
Sedykh Sergey, Candidate of Geography, Lecturer, Leading engineer of the Institute of Geography named after V.B. Sochava SB RAS, tel.: (3952)243280, (3952)426760, e-mail: sedykh@li.ru
установок, при технической эксплуатации которых выбрасывается большое количество вредных для человека и окружающей среды веществ, что приводит к повышенному загрязнению атмосферы, почвы, поверхностных вод.
При проектировании ВЛ 220 кВ для получения информации о состоянии окружающей среды проведены инженерно-экологические исследования. Они включали дешифрирование космических снимков высокого разрешения, полевые работы, анализ тематических карт и лесоустроительных материалов. Особое значение придавалось обработке материалов инженерно-геологических, инженерно-гидрологических изысканий и инженерно-метеорологических работ.
Целью статьи является анализ материалов инженерно-экологических изысканий, на основе которого решаются следующие задачи: дается комплексная оценка современной экологической ситуации территории, определяются техногенные и экологические риски, делается прогноз техногенного воздействия и предлагаются природоохранные мероприятия.
Основные технические решения. Проектирование объекта строительства ВЛ 220 кВ Олекминск -НПС-14 проводится в одну стадию и соответствует этапу проектной и рабочей документации. Уровень ответственности сооружений по ГОСТ 27751-88 для ВЛ с большими переходами (через реки Лена и Олек-ма) повышенный.
Начальной точкой трассы ВЛ 220 кВ является опора №687 у портала подстанции (ПС) Олекминск. Конечная точка - линейные выходные порталы ПС НПС-14 на трассе ВСТО.
Протяженность трассы ВЛ 41 км. Расчетная (экономическая) длина пролетов 350-450 м, максимальная - 570 м. Количество цепей - одна, переходы двухцепные. Планируется два больших двухцепных перехода через реки Лена и Олекма длиной 1950 и 2050 м соответственно. Габариты опор: промежуточных 35 м, анкерных 25-36 м, угловых 25-36 м.
Типы и варианты фундаментов (закреплений) под опоры свай и подножников следующие. Глубина заложения подножников 3 м, свай 10-12 м. Осадки оснований не допустимы, поэтому расчет оснований принимался по I и II группам и пределам состояний. На больших переходах под стойками концевых опор каждого перехода бурится по одной скважине глубиной не менее 20 м, промежуточных - по одной скважине глубиной не менее 15 м.
Выбор хода трассы ВЛ, соединяющей ПС Олекминск с площадкой НПС-14 нефтепровода ВСТО, обусловлен следующими обстоятельствами. При выборе трассы выполнялись основные требования, используемые при проектировании линейных сооружений [2]:
- расстояние между начальным и конечным пунктами, которые нуждаются в соединении, должно быть кратчайшим;
Район прохождения трассы ВЛ 220 Олекминск - ВСТО. Современное состояние окружающей среды. Антропогенная нарушенность экосистем: 1 - наиболее сильно нарушенные и необратимо преобразованные (1.1 - техногенные пустоши и эродированные склоны, 1.2 - гари на месте верховых пожаров, 1.3 - участки необратимых изменений); 2 - сильно нарушенные (2.1 - преобразованные хозяйственной деятельностью земли, 2.2 - зарастающие вырубки, 2.3 - леса, пройденные низовыми пожарами); 3 -средненарушенные пойменно-долинные экосистемы; 4 - слабонарушенные (4.1 - лугово-болотные, 4.2 - лесные с очагами антропогенного воздействия); 5 - практически ненарушенные (преимущественно лесные, незначительно затронутые хозяйственной деятельностью, экологический фон). Геодинамические процессы и явления: 6 - эрозия (склоновая и речная); 7 - линейная солифлюкция и термоэрозия; 8 - эрозионные уступы; 9 - природный термокарст; 10 - техногенный термокарст; 11 - гравитационные процессы. Животный мир: 12 - места обитания водоплавающих птицы; 13 - основной путь пролета перелетных птиц. Дополнительные обозначения. 14 - трасса нефтепровода ВСТО; 15 - нефтеперекачивающая станция (НПС); 16 - линия электропередачи (ВЛ 220 кВ); 17 - угловые точки ВЛ; 18 -
трансформаторные подстанции (ПС)
- профиль и план пути должен быть наиболее спокойным, то есть без крутых поворотов, резких подъемов и спусков;
- устойчивость и долговечность фундаментов опор без существенных затрат на поддержание нормальных условий эксплуатации должны быть гарантированы;
- отсутствие или минимизация инженерно-геологических, экологических и иных ограничений, а также объектов специального назначения, препятствующих осуществлению строительства.
Трасса ВЛ проектируется в обход г. Олекминска и аэропорта, что вызвано рядом причин, главными из которых являются следующие:
- отсутствие свободного коридора для прохода по кратчайшему пути через район городской застройки;
- взлетно-посадочная полоса аэропорта имеет северо-восточную ориентацию;
- переход через р. Лену напротив ПС Олек-минск технически невозможен вследствие большой ширины в этом месте ее русла и поймы. Их совместная ширина составляет 4,5 км, что превышает допустимую длину пролета. Как отмечалось, при выбранном варианте хода максимальная ширина перехода через р. Лену 1950 м, через р. Олекму 2050 м;
- строительство трассы ВЛ 220 кВ в едином коридоре с трассой ВСТО с выходом на нее с УГ.3 также технически невозможно вследствие большой ширины р. Лены в месте перехода. Ширина пролета с учетом поперечного профиля долины р. Лены достигает 2,5 км, что превышает допустимую длину пролета, а провисание проводов будет препятствовать судоходству.
На разных этапах строительства и эксплуатации влияние воздушной линии электропередачи на окружающую среду различное.
Воздействие ВЛ на окружающую природную среду, техногенные и экологические риски. В период строительства ВЛ происходит наиболее сильное воздействие техногенного объекта на природную среду и среды на объект. В это время максимальное влияние оказывается на геологическую среду (горные породы, рельеф, экзогенные геологические процессы, подземные воды), почвы, растительный покров, животный мир. Воздействие окружающей среды на инженерные сооружения обусловлено, прежде всего, геологическими условиями, неблагоприятными для строительства и выполнения инженерных работ, например, на участках распространения слабых, непрочных, сильно обводненных, мерзлых пород с развитием тех либо иных геологических процессов.
Техногенные воздействия связаны с рубкой и расчисткой просеки, притрассовой дороги, передвижением по ней тяжелой техники, сооружением ВЛ, включая строительство фундаментов и опор, монтажные работы. Эти воздействия носят преимущественно механический характер.
Вместе с тем, возможны разливы ГСМ и поступление в атмосферу отработанных газов от двигателей строительной техники. Химическое воздействие незначительно, так как работы проводятся в течение
непродолжительного отрезка времени с использованием небольшого количества техники. В период эксплуатации происходит существенное снижение техногенного воздействия на среду и среды на объект. Происходит восстановление природных комплексов.
К специфическим воздействиям относятся: электрическое поле (для ВЛ напряжением 110 кВ и выше); магнитное поле; акустический шум (для ВЛ напряжением 110 кВ и выше учитывается только в населенной местности); наличие условий, приводящих к гибели птиц в районах их расселения и на путях их миграции; ограничение землепользования; нарушение эстетики ландшафта (для природоохраняемых и рекреационных территорий, вблизи памятников истории и культуры); радио- и телевизионные помехи; опасные и мешающие влияния на линии связи и проводного вещания.
На воздушные линии электропередачи, состояние проводов и тросов основное влияние оказывают климатические факторы, такие как температуры воздуха и их перепады, ветровые и гололедные нагрузки.
Деревья, растущие вдоль трассы, теряют устойчивость, характерную для сплошных массивов. В связи с этим возникает опасность их падения на линию, которое может привести к обрыву проводов и повреждению опор.
В связи с этим по Правилам устройства электроустановок [3] предусмотрены соответствующие меры безопасности. В проекте ширина просеки принята 54 м, что соответствует ВЛ с номинальным напряжением 220 кВ. Эта ширина принимается исходя из высоты деревьев 20 м. При благонадежном восстановлении после рубки вскоре начинается зарастание просеки. Один раз в пять лет необходимо производить вырубку подрастающих деревьев.
Техническим проектом предусмотрены габариты для промежуточных опор 35 м, анкерных и угловых -25-36 м. Высота провода установлена с учетом возможности проезда машин и механизмов по дорогам, а по рекам Лена и Олекма - с учетом прохождения водного транспорта большого водоизмещения. Минимальная высота проводов над урезом воды 15 м.
Специфичное физическое загрязнение, возникающее при эксплуатации электроподстанций, ЛЭП за счет формирования электрических и электромагнитных полей, оказывает неблагоприятное влияние на животных и человека.
Влияние на экологическую обстановку создают также шумовые эффекты. Они проявляются при любой погоде, но усиливаются во время ветра, при тумане и дожде. Шумовые эффекты вызываются вибрацией проводов. Непрерывное изменение частоты их вибрации приводит к непрерывному изменению частоты звуковых колебаний, сопровождающихся их вибрацией, и характерному «завыванию», из-за которого высокочастотные вибрации проводов получили название «эоловых колебаний». Характер и интенсивность вибрационных колебаний зависят от скорости ветра.
Подверженность вибрации проводов и ее интенсивность существенно изменяются в зависимости от условий прохождения трассы. На открытой и ровной
местности вибрации проводов более вероятны, чем на участках линии в лесу. Такие ситуации представлены на трассе на участке с угловыми точками Уг.1-Уг.3. При пересечении рек и долин, когда воздушный поток направлен перпендикулярно линии, вибрация проводов наиболее интенсивна [1,3]. Вибрация усиливается и по продолжительности, и по амплитуде при увеличении длины пролета и тяжести провода. Такие эффекты могут проявляться на участках переходов через реки Лена и Олекма, в долинах небольших рек и ручьев на правобережье р. Олекма. Для подавления вибрационных колебаний проводов и тросов, которые могут привести к усталостному их разрушению, необходимо устанавливать гасители вибрации.
Оценка техногенных и экологических рисков. Технический риск - комплексный показатель надежности элементов техносферы. Он выражает вероятность аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов, реализации технологических процессов, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Объектами технического риска являются технические системы и объекты. Источниками рисками являются техническое несовершенство и нарушение правил эксплуатации технических систем и объектов. Экологически обусловленные техногенные риски возникают в результате воздействия неблагоприятных природных процессов на инженерные сооружения.
Экологические риски обусловлены воздействием технических систем и объектов на природные комплексы и среду обитания человека, что приводит к нарушению экосистем и состояния здоровья населения.
В процессе эксплуатации по тем или иным причинам возникают повреждения на линиях электропередачи, приводящие к перерывам передачи энергии по линиям и причиняющие ущерб потребителям. Технические риски зависят от конструкций линий и подстанций, в том числе от изоляционных расстояний (от дефектов в конструкции опор, фундаментов, линейной
арматуры, изоляторов), а также человеческого фактора, связанного с нарушением эксплуатационного режима линии электропередачи. При воздействии ВЛ на окружающую природную среду возникают экологические риски. Уровень опасности зависит от вида и интенсивности воздействий, состояния и свойств экосистем, их устойчивости, экологической и ресурсной значимости.
Природные объекты и инженерные сооружения по трассе ВЛ 220 кВ по степени экологического и техногенного рисков разделены на три категории: I - высокого риска, II - среднего риска, III - низкого риска (таблица).
К инженерным сооружениям проектируемой ВЛ 220 кВ к категории наиболее высокого техногенного риска отнесены ПС Олекминск, ПС НПС-14, два больших двухцепных перехода через реки Лена и Олекма, включая береговые опоры. К категории среднего техногенного риска отнесены опоры, находящиеся на неустойчивых грунтах (многолетнемерзлых, кар-стующихся, переувлажненных), на участках развития неблагоприятных геологических процессов (криогенных, эрозионных, карстовых и др.). Опоры и линии электропередачи на участках развития прочных грунтов вне зон проявления геологических и инженерно-геологических процессов и явлений в условиях выпо-ложенного рельефа характеризуются наиболее низким техногенным риском.
К категории повышенного экологического риска относятся переходы ВЛ 220 кВ через реки Лена и Олекма. Неблагоприятные экологические последствия связаны с размещением опор на берегах, характеризующихся развитием гравитационных, эрозионных процессов, затоплением и влиянием ледохода, ветровыми явлениями, повышенной грозоопасностью, расположением проводов на основном направлении пролета перелетных птиц. На этих участках - наибольшая длина пролета ВЛ и низкие габариты между проводом и водной или земной поверхностью.
Характеристика современной экологической ситуации с оценкой техногенного _и экологического рисков, природоохранные мероприятия_
Участок трассы Экологическое состояние. Прогнозируемые изменения Защитные мероприятия Риски* Особые условия
экологические техногенные
Уг.1-Уг.2 Безлесные эродированные склоны. Наиболее высокая нарушенность экосистем. Низкая устойчивость. Низкая экологическая и ресурсная значимость. Техногенная эрозия, возможна активизация с возникновением новых очагов и форм. Ограничения при движении техники и строительстве опор на участке проявления эрозионных форм. Простейшие регуляционные и водоудержи-вающие устройства, укрепление участков активного размыва. Устройство заземления. I-II I Портал подстанции, зона электромагнитного воздействия. Зеленая зона г. Олекминска. Ветровые нагрузки. Экологическое влияние электрических полей. Повышенная грозоо-пасность.
Уг.2-Уг.3 Зарастающие вырубки. Высокая нарушенность. Высокая устойчивость. Низкая экологическая и ресурсная значимость. Склоновая эрозия. Возможна ее активизация. Размещение опор вне ложбин стока, термокарстовых форм, линз подземного льда, в стороне от мест гнездования водоплавающих птиц. Строительство гати на дне логов. II П-Ш Зона влияния аэропорта г. Олекминск.
Лиственничные и вторичные березовые леса. Средняя и низкая нарушенность. Высокая устойчивость. Средняя ресурсная и экологическая значимость. На дне логов - многолетне-мерзлые породы,линзы подземного льда. 111-111 III
Урочище Мунду-Кюель. Лугово-болотные и озерные экосистемы. Нарушенность средняя и низкая. Устойчивость низкая. Высокая экологическая и ресурсная значимость. Гнездовья водоплавающих птиц. ММП, термокарст. При оттаивании возможна активизация криогенных процессов, заболачивание. 1-11 I
Ерниковые лиственничники. Нарушенность низкая и средняя. Устойчивость низкая. Высокая экологическая и средняя ресурсная значимость. ММП, при оттаивании возможно развитие термокарста. 1-11 I-!!
Уг.3-Уг.5 Лиственничные и сосново-лиственничные леса. Нарушенность низкая. Высокая устойчивость, высокая экологическая и ресурсная значимость. На карбонатных породах возможны проявления карста. Строительство опор с учетом развития карстовых форм. III III Ветровальные явления.
Уг.5-Уг.6 Лугово-болотные экосистемы урочища Мамонтовых озер. ММП. Нарушенность средняя и низкая. Низкая устойчивость. Высокая экологическая и средняя ресурсная значимость. ММП. Проявление природного и техногенного термокарста. При оттаивании мерзлоты произойдет активизация термокарста. Размещение опор с учетом термокарстовых явлений. Выбор габаритов и воздушных промежутков ВЛ по условию безопасного обслуживания и передвижения под линией. I I Водоохранная и нерестовая зона р. Лены. Пересечение ЛЭП линии связи и автодороги, зона электромагнитного воздействия.
II II
Сосново-лиственничные леса и заболоченные луга. Нарушенность высокая. Устойчивость средняя. Высокая экологическая и средняя ресурсная значимость. Очаговое распространение ММП. Техногенный термокарст, возможна активизация, заболачивание.
Уг.6-Уг.7 Переход через р. Лену. Речная и склоновая эрозия. Возможна активизация. Размещение опор выше уровня затопления, ледохода, в стороне от береговых уступов (верхней бровки террас). Габариты (с учетом кривой провисания провода), обеспечивающие безопасность судоходства. Усиленная конструкция проводов и тросов, установка гасителей. I I Основное направление пролета перелетных птиц. Ветровые и гололедные нагрузки.
Уг.7-Уг. 10 Сосново-лиственничные леса. Нарушенность средняя. Высокая экологическая и ресурсная значимость. Очаговое распространение ММП. Термокарст. При оттаивании возможна активизация. Размещение опор с учетом морозного пучения и термокарстовых форм. II II Водохранная и нерестовая зона рек Лена и Олек-ма.
Уг. 10-Уг.11 Переход через р. Олекму. Пойменно-долинные экосистемы на левобережье. Нарушенность высокая и средняя. Устойчивость средняя. Высокая экологическая и средняя ресурсная значимость. Склоновая и речная боковая эрозия. Возможна активизация. Размещение опор выше уровня затопления ледохода, вне карстовых форм и в стороне от бровки берегового уступа. Габариты (с учетом кривой провисания провода), обеспечивающие безопасность судоходства. Установка птицезащитных устройств. I I Зеленая зона с. Троицк. Водоохранная и нерестовая зона р. Олекмы. Ценные охотничье-промысловые угодья. Основное направление пролета перелетных
Высокий скальный уступ правого берега р. Олекмы. Обвально-осыпные и оползневые процессы. Речная боковая эрозия. I I птиц. Судоходство.
Лиственничные леса с елью и кедром на правобережье р. Олекма. Нарушенность низкая. Высокая устойчивость, высокая экологическая и ресурсная значимость. На карбонатных породах возможно развитие карста. III II
Уг. 11-Уг.12 Лиственничные леса с елью и кедром. Нарушенность низкая. Высокая устойчивость, высокая экологическая и ресурсная значимость. На карбонат- Расчет длины пролета при переходе через долины малых рек. Строительство просеки и проезд транспорта с учетом развития термокарста и солифлюк- III II Пересечение трассы магистрального нефтепровода ВСТО. Угодья ценных охотничье-
ных породах возможно развитие карста. ции. Строительство гати на дне долин небольших рек. промысловых видов животных.
Ерниковые и сфагновые лиственничники на дне и северных склонах речных долин. Устойчивость низкая. Высокая экологическая и средняя ресурсная значимость. ММП. Солифлюк-ция, термокарст. При оттаивании мерзлоты возможна техногенная активизация криогенных процессов. I-II I
Уг.12-Уг. 13 Лиственничные леса с елью и кедром. Нарушенность низкая. Высокая устойчивость, высокая экологическая и ресурсная значимость. На карбонатных породах возможно развитие карста. Строительство опор с учетом закарстованности пород. I-II II-III Подстанция на площадке НПС-14, зона электромагнитного воздействия. Экологическое влияние электрических полей. Угодья ценных охотничье-промысловых видов.
Воздушный промежуток между проводом линии электропередачи и землей является промежутком безопасности, обеспечивающим передвижение людей, животных, а также машин и транспортных средств под линией электропередачи. Одним из путей обеспечения безопасности является ограничение напряженности поля под линией. Наиболее простым конструктивным способом ограничения напряженности поля является установка заземленных тросов под проводами линий.
Таким образом, техническая и экологическая безопасность зависит от характера социально-хозяйственных объектов в районе строительства, развития геодинамических процессов, устойчивости экосистем к антропогенному воздействию, применения специальных инженерных защитных мероприятий.
Оценка нарушенности экосистем, прогнозы и рекомендации. Показателем современного состояния экосистем является их нарушенность. Под нарушен-ностью понимается техногенно (антропогенно) обусловленное изменение исходной (фоновой) структуры и состава компонентов окружающей среды, связанное с образованием природно-техногенных комплексов. Кроме того, нарушенность могут определять такие факторы, как пожары, сильные ветры, экзогенные геологические процессы и другие неблагоприятные природные явления.
Экосистемы в районе проектируемой линии электропередачи по степени антропогенной нарушенности подразделяются на пять категорий: 1 - наиболее сильно нарушенные и необратимо преобразованные, 2 - сильно нарушенные, 3 - средненарушенные, 4 -
слабонарушенные, 5 - практически ненарушенные. Характеристика нарушенности дана в легенде карты.
В районе прохождения трассы ВЛ выделены следующие участки по характеристикам нарушенности, значениям техногенного и экологического риска (см. таблицу).
На участке Уг.1-Уг.2 представлены наиболее нарушенные хозяйственной деятельностью экосистемы. Это техногенные пустоши и выбитые скотом луга. На склонах активно развита эрозия в виде промоин и оврагов, почвы в значительной мере смыты. Устойчивость к техногенному воздействию низкая. Проезд техники и строительство опор необходимо планировать с учетом повышенной эрозионной опасности. Следует избегать участков размыва. На опасных участках рекомендуется устройство противоэрозион-ных дамб и укрепление грунтов [4].
На открытой местности воздушная линия подвержена воздействиям более высоких скоростных напоров ветра. Вследствие этого здесь возможно возникновение различных видов колебаний воздушной линии, шумовых эффектов. Для подавления вибрационных колебаний проводов и тросов должны быть установлены гасители вибрации.
Усиливается опасность поражения опоры и провода линии электропередачи молнией. Для предотвращения резкого увеличения напряжения следует предусмотреть создание грозозащитных тросов, выполняемых в идее тросового молниеотвода. Высокий уровень грозоупорности линии ВЛ может быть обеспечен без тросов при увеличении длины изоляционных конструкций относительно земли.
В начале хода трасса ВЛ 220 кВ на участке Уг.2-Уг.3 проходит по эродированному склону, где представлены вырубки и пустоши. Экологическое состояние характеризуется меньшей нарушенностью, прогнозируемые изменения и защитные мероприятия аналогичны предыдущему отрезку.
Далее трасса проходит по массиву лиственничных и вторичных березовых лесов, местами нарушенных хозяйственной деятельностью, старыми пожарами. Их устойчивость высокая. Ресурсная и экологическая значимость средняя. Развитие неблагоприятных ЭГП не прогнозируется.
В урочище Мунду-Кюель расположено озеро термокарстового происхождения в окружении заболоченных и закустаренных лугов. Нарушенность экосистем средняя, устойчивость к техногенному воздействию низкая. Экологическая значимость высокая, ресурсная -средняя. При оттаивании многолетней мерзлоты возможно развитие термокарста. Озеро является местом обитания водоплавающих птиц, преимущественно куликов и уток. Однако оно находится на расстоянии более 400 м от трассы. Техногенное воздействие на него оказываться не будет.
Охотничье-промысловые животные в связи с близостью территории к г. Олекминску и аэропорту малочисленны, возможны эпизодические появления копытных.
При строительстве опор необходимо избегать заложения фундаментов на участках неустойчивых мерзлых грунтов, где возможны оттаивание и просадки, развитие термокарста.
На участке Уг.3-Уг.5 под просеку будут вырубаться ненарушенные лиственничные леса. Их устойчивость, экологическая и ресурсная значимость высокая. При строительстве возникновение неблагоприятных ЭГП маловероятно. Охотничье-промысловое значение угодий невелико.
От Уг.5 до Уг.6 трасса пересекает лесные массивы в сочетании с заболоченными лугами. На отрезке до урочища Мамонтовых озер среди лиственничных лесов встречаются участки старых зарастающих вторичными березовыми лесами гарей и вырубок. Нарушенность средняя и низкая. Устойчивость высокая. Экологическая и ресурсная значимость средняя и низкая. Встречаются заболоченные участки. Строительство опор должно вестись с учетом неблагоприятной геокриологической обстановки, длительной сезонной и местами многолетней мерзлоты.
В районе урочища Мамонтовых озер и до берега р. Лена широко представлены заболоченные и заку-старенные луга в окружении сосново-лиственничных средненарушенных лесов. Местами встречается многолетняя мерзлота. В результате ее оттаивания вдоль ВЛ 04 кВ возникла термокарстовая просадка, заполненная водой. Длина озера около 300 м, ширина 60 м, глубина до 1,5 м. На других участках возможно возникновение подобных форм. При строительстве следует исключать размещение опор в пределах заболоченных понижений с развитием ММП. На этом участке трасса ВЛ 220 кВ пересекает ВЛ 6 кВ, линии связи и автомобильную дорогу. При выборе габаритов необ-
ходимо обеспечить возможность проезда транспорта.
Между Уг.6-Уг.7 - переход через р. Лену. Длина большого двухцепного пролета 1950 м. Левый берег р. Лены пологий, правый крутой. Высота береговых склонов 18 и 31 м соответственно. Углы наклона верхней части правого склона - 8-120, нижней -15-170. При размещении опор на склонах и в зоне их влияния необходимо предусмотреть защиту фундаментов от оползней, отседания склонов и обвально-осыпных процессов.
По данным инженерно-геологических и гидрологических изысканий наиболее активно подмывается левый берег со средней скоростью 1,8 м/год. Переходную опору рекомендуется ставить не ближе 90 м от левого берега. На правом берегу опору рекомендуется ставить не ближе 30 м от уреза воды.
После затора возможны навалы льда на расстоянии 15-25 м от берега. Переходные опоры на берегах р. Лены проектируются вне затопления и ледохода на участках, по высоте значительно превышающих уровень высоких вод (УВВ) 2% дождевых паводков 131,13 БС (11 м), УВВ 2% свободного русла половодья 133, 24 м БС (9 м) и уровень высоких вод ледохода (УВВЛ) 2% 134,2 м БС (9 м). Строительство переходных опор необходимо осуществлять выше уровня затопления и ледохода.
При проектировании следует провести расчеты габаритов. Высота проводов в акватории р. Лены не должна создавать помех судоходству. Необходимо учитывать сильные ветровые напоры и гололедные явления на проводах.
На участке Уг.7-Уг. 10 трасса проходит по высокой террасе р. Лены, сложенной рыхлыми аллювиальными отложениями песчаного и суглинистого состава. Произрастают сосново-лиственничные леса, умеренно и слабо нарушенные хозяйственной деятельностью. Устойчивость высокая и средняя, местами низкая. Экологическая и ресурсная значимость средняя. Встречаются термокарстовые просадки. При строительстве возможно оттаивание мерзлоты, просадка грунтов, развитие термокарста. При размещении опор следует исключить заложение фундаментов на неустойчивых мерзлых грунтах.
Большой переход через р. Олекму длиной 2050 м наиболее сложный. Здесь выделяется зеленая зона с. Троицк, водоохранная и нерестовая зона рек Лена и Олекма шириной 1000 м. На левом берегу представлены ценные в экологическом отношении и ранимые пойменно-долинные экосистемы. Они попадают в зону паводков и ледоходных явлений.
Переходная опора находится в зоне подтопления и воздействия ледохода. Размер льдин в месте перехода весной 2009 года - 70*70 м2. Такие опоры рекомендуется устанавливать на безопасном расстоянии от русла реки с интенсивным размывом берегов с учетом прогнозируемых перемещений русла и затопляемости поймы, а также вне мест, где могут быть потоки дождевых и других вод, ледоходы. При обоснованной невозможности установки опор в безопасных местах необходимо выполнять мероприятия по защите опор от повреждений: специальные фундаменты, укрепле-
ние берегов, откосов, склонов, устройство водоотвода, струенаправляющих дамб, ледорезов и иных сооружений [3].
На правом обрывистом берегу реки высотой 52 м и крутизной более 50о развиваются обвально-осыпные и оползневые процессы. Их высокая активность поддерживается подмывом берега, достигающим 1,5 м/год. Переходная опора должна размещаться на прочных грунтах на безопасном расстоянии от берегового уступа.
Над долинами рек Лена и Олекма проходит основное направление пролета перелетных птиц. Сооружение сети воздушных линий электропередачи и распределительных устройств на этих участках необходимо проводить с учетом взаимодействия орнитофауны с энергообъектами. Международные обязательства России в сфере предотвращения угроз животному миру подтверждены при ратификации "Конвенции о биологическом разнообразии" Программы ООН по окружающей среде (ШЕР) (Рио-де-Жанейро, 5 июня 1992 года).
На переходе рек Лена и Олекма габариты на опоре - 36 м, на середине реки минимальные габариты -15 м. Полет перелетных птиц проходит на большей высоте.
На переходе трассы ВЛ 220 кВ через р. Лену вероятность гибели птиц от соударения с проводами и опорами итого меньше, так как они ориентированы вдоль направления пролета перелетных птиц. На переходе ВЛ через р. Олекму риск столкновения возрастает, так как линия электропередачи ориентирована поперек направления пролета птиц. Гибель птиц от соударения с проводами обычно происходит в ночное время и периоды тумана. Эффективным птицезащит-ным средством для ВЛ 220 кВ в этой ситуации на сегодняшний день является применение самонесущего изолированного провода.
Вдоль проектируемой трассы расположен район расселения крупных птиц. Наибольший ущерб орнитофауне причиняется в результате электрозамыканий на воздушных линиях электропередачи мощностью 610 кВ на железобетонных опорах со штыревыми изоляторами на металлических траверсах, где отсутствуют птицезашитные устройства [5]. Для ВЛ 220 кВ возможно поражение электрическим током неперелетных птиц лишь в период гнездования. При устройстве своих гнезд на опорах высоковольтных линий электропередачи птицы в качестве строительного материала нередко используют различные предметы антропогенного происхождения. Вплетаемая птицей в гнездо проволока или плохо закрепленное гнездо перекрывает изоляционные промежутки и вызывает замыкание, которое соответственно сопровождается гибелью птицы. Вероятность поражения птиц значительно выше в открытых ландшафтах (с максимумом в послегнездо-вой летне-осенний период) [6].
От правого берега до Уг.11 представлены лиственничные леса с участием ели и кедра. Их нарушен-ность низкая. Устойчивость, экологическая и ресурсная значимость высокая. Это ценные охотничье-промысловые угодья. На карбонатных породах воз-
можно развитие карста, что следует принимать во внимание при проектировании опор.
На отрезке Уг. 11 -Уг. 13 трасса пересекает расчлененный долинами малых рек участок таежного плато. Междуречья покрыты слабонарушенными лиственничными лесами с участием кедра и ели. Устойчивость, экологическая и ресурсная значимость высокая. На карбонатных породах возможно развитие карста. Вероятность возникновения других ЭГП низкая. Проведения защитных мероприятий не требуется.
В долинах малых рек растительный покров представлен ерниковыми и кустарничково-моховыми лиственничниками с участием ели. Почвы перегнойно-торфянистые. Распространена многолетняя мерзлота, на склонах выявлены формы линейной солифлюкции, на дне долин - бугры морозного пучения и термокарст. При техногенном воздействии произойдет оттаивание мерзлоты, появится опасность активизации криогенных процессов. Рекомендуется проезд через долины малых рек и строительство осуществлять в зимнее время.
Интерпретация материалов инженерно-экологических изысканий для проектной документации по трассе ВЛ 220 кВ Олекминск - НПС-14 позволила сделать следующие выводы.
Исходное состояние окружающей среды характеризуется разной степенью нарушенности. Наиболее затронуты предшествующим строительству антропогенным воздействием экосистемы к северу от г. Олекминск, а также на левом берегу р. Лены в районе перехода. Здесь проходят автомобильная дорога, ВЛ 6 кВ и линии связи. Выявлены эрозионные и криогенные процессы, велика вероятность их активизации при строительстве ВЛ 220 кВ.
Состоянием сильной и средней нарушенности характеризуются участки с лугово-болотными экосистемами на плато и высоких террасах левобережья р. Лены. При техногенном воздействии может произойти оттаивание мерзлых пород, вторичное заболачивание, развитие морозного пучения, активизация термокарста.
Практически не нарушены экосистемы на правобережье р. Олекмы. Они представлены коренными лиственничными лесами с участием сосны, кедра и ели. Это наиболее устойчивые к техногенному воздействию ландшафты. Вместе с тем, в долинах небольших рек, которые пересекает трасса на этом участке, развита многолетняя мерзлота, вследствие чего такие экосистемы чрезвычайно чувствительны к техногенному воздействию.
К проблемным территориям отнесены большие переходы через реки Лена и Олекма. Возможно повреждение переходных опор в результате затопления и ледохода. Над долиной р. Олекмы проходит основное направления пролета перелетных птиц. Для минимизации негативных последствий даны необходимые рекомендации.
К неблагоприятным климатическим факторам, влияющим на линии электропередачи, относятся низкие температуры воздуха, резкие их колебания, ветровые нагрузки, гололедные явления, туманы, дожди
и молнии. В свою очередь, электрические поля, создаваемые воздушными линиями электропередачи, оказывают неблагоприятное воздействие на живые организмы. К зонам электромагнитного воздействия отнесены участки пересечения ВЛ 220 кВ автомобильной дороги, участки вблизи подстанций Олек-минск и НПС-14.
К основным рекомендациям по охране окружающей среды от воздействия объекта и объекта от неблагоприятных процессов является размещение опор на прочных грунтах, исключая закарстованные, переувлажненные и многолетнемерзлые породы. Здесь существует высокая вероятность развития процессов морозного пучения грунтов, при оттаивании мерзлоты - термокарста, солифлюкции, при обводнении карбонатных пород - карста. Особые требования предъявляются к размещению переходных опор на берегах рек Лена и Олекма; их следует устанавливать на прочных и устойчивых породах, выше уровня затопле-
ния и ледохода. Это участки наиболее высокого техногенного и экологического риска.
Таким образом, в ходе проведенных работ дана оценка инженерных сооружений как источников воздействия на окружающую природную среду, определено современное состояние экосистем, выявлены участки повышенных техногенных и экологических рисков. Даны рекомендации по размещению инженерных объектов, выполнен прогноз экологических последствий и предложены природоохранные мероприятия. Результаты проведенных исследований являются экологическим обоснованием проектных технических решений по строительству линии электропередачи. Представляется, что при соблюдении технических регламентов и экологических условий проектирования влияние строительства и эксплуатации ВЛ 220 кВ на окружающую природную среду не выйдет за пределы допустимых воздействий.
Библиографический список
1. Александров Г.Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды. Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. отд-ние, 1989. 300 с.
2. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Специальная инженерная геология. Л.: Недра, 1978. 496 с.
3. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М.: Росэлектромонтаж, 2002. 312 с.
4. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. Л.: Недра, 1984. 511 с.
5. Мацына А.И. Оценка и прогнозирование масштабов
гибели хищных птиц на ЛЭП в Нижегородской области (лесная и лесостепная зона Европейской части России) //Пернатые хищники и их охрана. 2005. № 2. С. 33-41. 6. Солодовников А.Ю. Физическое воздействие нефтегазодобычи на животный мир: состояние проблемы // Охрана и рациональное использование животных и растительных ресурсов: мат-лы междунар. научно-практ. конф., посвященной 60-летию факультета охотоведения им. В.Н. Скалона. 27-30 мая 2010 г. Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2010. С. 134137.
УДК 621.311.181
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ АЗЕЙСКОГО УГЛЯ В КОТЛЕ КВ-ТСВ-20
В.А.Бочкарев1, А.Г.Фролов2, К.А.Морозов3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приводятся результаты сравнительных испытаний котла КВ-ТСВ-20 до внедрения подачи воздуха над слоем топлива и после. Подача воздуха над слоем топлива и замена короткого поворотного экрана на удлиненный позволили повысить КПД котельного агрегата и увеличить его теплопроизводительность до номинального значения. Приводятся данные по оценке годовой экономии топлива и снижению платежей за выбросы вредных веществ в окружающую среду в котельных агрегатах со слоевым сжиганием топлива в случае подачи воздуха над слоем топлива.
Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: котельные агрегаты со слоевым сжиганием; вихревое движение дымовых газов над слоем топлива; эффективность сжигания; тепловые потери в котельном агрегате; воздушные сопла; вредные выбросы; экономия топлива.
IMPROVING THE BURNING EFFICIENCY OF AZEISKY COAL IN THE BOILER КВ-ТСВ-20 V.A. Bochkarev, A.G. Frolov, K.A. Morozov
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Irkutsk.
1Бочкарев Виктор Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетики, тел.:(3952) 405393. Bochkarev Victor, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Heat-and - Power Engineering, tel. (3952) 405393.
Фролов Александр Геннадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры теплоэнергетики, тел.:(3952) 405393. Frolov Alexander, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Heat -and - Power Engineering, tel.: (3952) 405393.
Морозов Кирилл Алексеевич, аспирант, тел.: 89246065965. Morozov Kirill, Postgraduate, tel.: 89246065965.
