CC BY
51
УДК: 504.05/06; 556.18 ГРНТИ: 70.17.31
К ВОПРОСУ О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВОЗОБНОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА КРАПИВИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Л. Д. Раткович1, Т. И. Матвеева1, Д. В. Гаврилов2
1 Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева Россия, 127550 г. Москва, ул. Тимирязевская, 49
2 Московско-Окское бассейновое водное управление Россия, 107140 г. Москва, ул. Верхняя Красносельская, 17А
El Раткович Лев Данилович - [email protected]
Промышленно-коммунальное загрязнение реки Томь и дефицит водных ресурсов в маловодные годы способствовало формированию экологической и водохозяйственной напряженности речного бассейна. Актуальность проблемы связана с тем, что Томь является основным источником промышленно-коммунального водоснабжения городов и прилегающих промышленных районов и одновременно водоприёмником сточных вод. В числе комплексных мероприятий по улучшению экологической обстановке в бассейне Томи было принято решение о строительстве Крапивинского гидроузла, начатого в 1975 году и брошено без завершения в 1989 году. Анализируются вопросы целесообразности возобновления строительства с точки зрения водохозяйственной эффективности и проведения комплексных водохозяйственных и водоохранных мероприятий. Отмечается необходимость разработки бассейновой схемы реки Томь для обоснования проектных решений по рациональному водопользованию с учетом правил регулирования стока и распределения энергетических мощностей.
Ключевые слова: Крапивинский гидроузел, источники водоснабжения, водохозяйственная эффективность, рациональное водопользование, водохозяйственные и водоохранные мероприятия, улучшение качества водных ресурсов, схема комплексного использования водных объектов, многолетнее регулирование стока, системы оборотного водоснабжения, повторное использование сточных вод, возобновляемые источники энергии, гидроэлектростанции.
TO THE QUESTION OF THE FEASIBILITY OF THE CONSTRUCTION RENEWAL OF THE KRAPIVINSKY WATER STORAGE
L. D. Ratkovich1, T. I. Matveeva1, D. V. Gavrilov2
1 Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy 49 Timiryazevskaya St., 127550 Moscow, Russia
2 Moscow-Oka Basin Water Administration
17A Verkhnyaya Krasnoselskaya St., 107140 Moscow, Russia
El Ratkovich Lev - [email protected]
Industrial and municipal pollution of the Tom river alongside water scarcity in dry years contributed to unsatisfactory situation of the river basin. The urgency of the problem stems from the fact that Tom is the main source of industrial and municipal water supply of cities and at the same time it bears functions of the wastewater receiver. To improve ecological situation in the basin of the Tom river, it was decided to construct the Krapivinsk hydro-system, started in 1975 and abandoned without a completion in 1989. The questions of expediency of the construction renewal from the point of water management efficiency and carrying out complex water management and water security measures are analyzed. The need to develop a basin scheme for the Tom River is noted to justify design decisions for rational water use, taking into account the regulation of flow and the distribution of energy capacity.
Keywords: Krapivinsk Hydrosystem, water supply sources, water efficiency, sound water management, water management and protection activities, improving the quality of water resources, scheme of complex use of water objects, perennial flow regulation, water recycle system, reuse waste water, renewable energy, hydroelectric power.
Общие сведения. Напряженная эколого-водохозяйствен-ная обстановка в бассейне реки Томь связана с промышленно-коммунальным загрязнением в совокупности с дефицитом гарантированных водных ресурсов. На территории бассейна проживает около трех миллионов человек, примерно две третьих которых проживает в Новокузнецке, Кемерово и Томске. При этом река Томь одновременно является практически основным источником водоснабжения для городов и прилегающих промышленных районов и единственным приёмником огромного количества загрязнённых сточных вод [1, 2].
Высокая концентрация промышленных предприятий в верхнем и среднем течении реки привела к сильному загрязнению вод, и как следствие в Томске пришлось закрыть водозабор из реки и перейти на водоснабжение из подземных вод [3]. В числе комплексных мероприятий по улучшению экологи-
ческой обстановке в бассейне Томи было принято решение о строительстве Крапивинского гидроузла.
Строительство Крапивинского гидроузла, начатое в 1975 году в среднем течении Томи, было законсервировано, а точнее брошено без завершения, в 1989 году. Основной целью создания водохранилища была ликвидация дефицита воды, связанная с работой тяжелой промышленности Кузбасса. Параллельно решались проблемы улучшения качества воды в реке Томь и защиты населения от неочищенных сбросов промышленных стоков. Выработка электроэнергии была при этом второстепенна, хотя и значительна (Ы ст = 300 тыс. кВт) с годовой выработкой электроэнергии 1,9 млрд. кВт*час [4].
Причины остановки строительства вполне объективны: возмущение общественности и официальный акт экологической экспертизы. Готовность сооружений гидроузла составляет
8
Juvenis scientia 2017 № 6 | Технические науки
60-70 %, переселено более 3000 человек.
По характеру водного режима река Томь относится к алтайскому типу, обусловленному смешанным питанием с выраженным весенним половодьем, сопровождающимся резкими колебаниями расходов и уровней. Весеннее половодье продолжается со второй декады апреля до конца июня. Высота подъёма уровня в период весеннего половодья достигает 3-5 м в районе г. Новокузнецка, а в нижнем течении иногда до 8 м. В период весеннего половодья (апрель-июнь) проходит до 70 % годового стока. Зимняя межень устойчива, питание реки в этот период происходит за счёт подземных вод. Средне-многолетний сток реки в створе гидроузла превышает 30 км3. Распределение стока крайне неравномерно, многолетняя изменчивость умеренная, характеризуется коэффициентом вариации С = 0,2
Ресурсы подземных вод в пределах территории бассейна (Кемеровская область) оцениваются в 1,1 км3, разведенные запасы составляют 21,6 % от прогнозных. В бассейне р. Томи насчитывается 169 месторождений подземных вод, из которых 144 - в Кемеровской обл., 25 - в Томской области. Большая часть подземных вод на рассматриваемой территории отбирается на участках с неутвержденными запасами [5].
В связи с намечаемым ростом водопотребления на перспективу потребность крупных городов в хозяйственно питьевой воде не может быть удовлетворена за счёт прогнозных эксплуатационных запасов подземных вод. Региональная оценка эксплуатационных ресурсов подземных вод в субъектах РФ бассейна р. Томь была проведена в 1996-2001 гг. При этом установлено, что ущерб поверхностному стоку проявляется только для береговых (инфильтрационных) водозаборов подземных вод. В расчетах ДП он принят равным 25% от объема изъятия. Эксплуатация подземных вод вне долин водотоков практически не сказывается на меженном речном стоке. В целом по бассейну Томи прогнозные эксплуатационные ресурсы подземных вод с минерализацией 1,5-3,0 г/л составляют 1,1 км3/год, при утвержденных запасах 0,56 км3/год.
Водохозяйственные и экологические проблемы. Неравномерность речного стока в течение года и низкие меженные расходы воды в русле, особенно в маловодные годы, обостряют водохозяйственную ситуацию в бассейне реки Томи. При этом регионы бассейна, не имея резервов пресной воды, не смогут воспрепятствовать проявлению возможных негативных процессов ухудшения водохозяйственной ситуации.
Река Томь с её притоками для расположенных на них городов и населённых пунктов являются основными источниками питьевого и промышленного водоснабжения. Одновременно, протекая по центру Кузбасса, р. Томь и её притоки служат единственными приёмниками для промышленных и коммунальных стоков разнообразных по составу, минерализации и уровню токсичности и исчисляющихся миллионами кубометров в сутки. Преобладают нефтепродукты, фенолы, соединения меди, железа. В бассейне Томи расположено восемь крупных промышленных районов, сбросные воды которых определяют санитарную обстановку в бассейне.
Наибольшая загрязнённость реки наблюдается ниже крупных городов Кемеровской и Томской областей: Междуреченск, Новокузнецк, Кемерово, Юрга, Томск. По основным загрязнителям в реке ниже промышленных центров содержание загрязняющих веществ превышает ПДК в несколько десятков раз [3]. Ниже г. Кемерово содержание загрязняющих веществ превышает ПДК в сотни раз (масла по нормам рыбоохраны -228 ПДК, фенолы - 200 ПДК), по некоторым веществам (анилин) в тысячи раз.
Значительную опасность представляют пестициды групп ДДТ и ГХЦГ, применение которых запрещено в стране более 20 лет назад. По российским нормативам в воде водоемов этих веществ не должно быть, по рекомендациям ВОЗ допустимо их содержание до 0,01 мкг/л. Максимальное содержание ДДТ превышает рекомендованные концентрации ВОЗ в 6-7 раз, а содержание ГХЦГ - до 10 раз.
В последние годы на качество реки Томь значительное влияние оказывают загрязненность водосборной территории, в особенности, водоохранные зоны и прибрежные полосы: несанкционированные свалки мусора и отходов производства, аварии на нефте- и газопроводах.
Как рыбохозяйственный водоём, река Томь в настоящее время потеряла своё значение, в значительной мере ограничено и использование водоёма для культурно-оздоровительных целей.
Рекомендуемые водоохранные и водохозяйственные мероприятия в бассейне Томи в зоне влияния гидроузла и водохранилища. В результате анализа обстановки в целом по бассейну и с целью рационализации водопользования необходимы комплексные водохозяйственные и водоохранные мероприятия. Река Томь по степени загрязнённости может быть условно разделена на четыре участка:
- первый - от верховьев до впадения р. Усы - малозагряз-нённый. Здесь требуется лишь проведение мероприятий по очистке стоков предприятий угольной промышленности;
- второй - от устья р. Усы (г. Междуреченск) до г. Новокузнецка протяженностью более 70 км - подвергается значительному загрязнению. Для приведения реки на участке в нормальное санитарное состояние необходимо развитие систем очистных сооружений и осуществление мероприятий по доочистке;
- третий - от г. Новокузнецка до г. Кемерово (створ плотины) - находится в благоприятных гидрологических условиях. Неочищенные или недостаточно очищенные промышленные стоки в значительной мере подвергаются смешению с чистыми водами многоводных притоков: Верхняя, Средняя, Нижняя Терсь, Тайдон. Однако, несмотря на это, в районе основного водопотребителя - г. Кемерово - река не удовлетворяет требованиям ГОСТа. В городах, территориально тяготеющих к этому участку реки, требуется развитие максимально возможного водооборота, повторное использование вод, совершенствование технологии очистки;
- четвёртый - протяженностью 273 км от г. Кемерово до самого устья - наиболее загрязнён сбросами огромного количества промышленных (главным образом отходов химической промышленности) и хозяйственно - бытовых вод Кемеровского промышленного узла. Загрязнения, вносимые в реку в районе Кемерово, прослеживаются на всём протяжении реки у пунктов водопользования (гг. Юрга, Томск и др.), которые также вносят дополнительные загрязнения.
- Планирование мероприятий, тем более актуально, поскольку планируется дальнейшее развитие промышленности, рост городов. Соответственно, загрязнение речных вод промышленными и хозяйственно - бытовыми стоками будет оставаться высоким.
Завершение строительства Крапивинского водохранилища направлено, как известно, на реальное улучшение качества водных ресурсов Томи и, соответственно, питьевой воды для городов Кемерово, Юрга и Томск даже в условиях существенной техногенной нагрузки на поверхностные воды бассейна. Одновременно создаются необходимые резервы для устойчивого водоснабжения населения, промышленности и сельского
хозяйства Кемеровской и Томской областей в меженные периоды, особенно в маловодные годы, уменьшение объемов вторичного использования и доли безвозвратного отбора воды из реки Томи в критические для неё гидрологические периоды. В связи с наблюдаемой деградацией лесов в правобережной части Томи, при высоких паводках повышается вероятность наводнений в зонах речных пойм. Сооружение же Крапивинского гидроузла должно защитить жилища и промышленные сооружения, сократить вероятные социально-экономические ущербы. Крапивинской ГЭС включена в проект программы развития гидроэнергетики России на период до 2020 г. и на перспективу до 2030 г. Также ГЭС включена в Генеральную схему размещения объектов электрорэнергетики до 2020 г., утвержденную правительством РФ. Согласно этому документу, ввод ГЭС в эксплуатацию был запланирован на период 2011-2015 гг., но до сих пор вопрос остаётся не решенным.
Крапивинская ГЭС положит начало использованию в промышленных масштабах возобновляемых источников в дополнение к тепловым угольным электростанциям, потребляющим невосполнимые природные ресурсы и далеко неблагополучным в экологическом отношении.
Заключение. Несоответствие объемов и режимов водопо-требления естественному водному режиму ставит практическую задачу регулирования стока. Обоснованные параметры и режим работы водохранилища должны обеспечить наибольший экономический эффект в условиях многоцелевого водопользования. Тем не менее, центральной задачей является улучшение качества вод. Создание крупного водохранилища позволит значительно увеличить расходы в русле реки в меженные периоды и снизить концентрацию вредных загрязняющих веществ. При этом учитываются возможности энергетического использования гидроузла, решение вопросов речного транспорта, лесного, рыбного и сельского хозяйства.
Создание масштабных гидротехнических сооружений, оказывающих влияние на качество и эффективность водопользования речных бассейнов и крупных регионов сопровождается как правило столкновением ведомственных интересов и кардинально различающимися взглядами на целесообразность проекта. Очевидно, что в данном случае имеются убедительные аргументы как у сторонников строительства, так и у их оппонентов. Бесспорным является тот факт, что оставлять недостроенный объект в существующем состоянии нельзя. В то
же время требуется серьезное водохозяйственное обоснование эффективности проекта и оценка последствий реализации строительства.
Крапивинский гидроузел определяет водообеспеченность практически всех отраслевых водопотребителей, поэтому он не может рассматриваться изолировано от проблем всего бассейнового водохозяйственного комплекса. Соответственно и режим функционирования водохранилища многолетнего регулирования стока должен определяться непосредственно из Схемы комплексного использования водных объектов бассейна Томи. Реализация проекта имеет смысл только при условии выполнения всего комплекса мероприятий по экономии водных ресурсов и регулированию качества вод, включая интенсивное развитие систем оборотного и комбинированного водоснабжения, повторного использования сточных вод, эффективного использования местного стока на водосборе. В противном случае доминирующая проблема улучшения качества водных ресурсов сведется к банальному разбавлению грязной воды, а не к желаемому результату.
Параметры водохранилища и режим его функционирования (по сравнению с существующим проектом) также нуждаются в уточнении с учетом мероприятий по рациональному водопользованию, перспектив развития водопотребления в бассейне и решений о распределении получаемых энергетических мощностей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Атавин А.А. Современная и перспективная водно-ресурсная ситуация на р. Томи и ее водосборном бассейне // Обский вестник. 1999. №3-4. С. 62-68.
2. Савичев О.Г. Водные ресурсы Томской области. Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та, 2010. 247 с.
3. Герасимова Н.Н. Анализ загрязнения поверхностных вод Кемеровской области на примере р. Томи // Вестник Томского государственного университета. 2012. №355. С. 157-160.
4. Вершинина И.П. Оценка энергетического потенциала малых рек бассейна Томи // Известия ТПУ. 2016. Т.327. №3. С. 111-118.
5. Попов В.К. Эколого-экономические аспекты эксплуатации подземных вод Обь-Томского Междуречья. Томск: Изд-во ТГАСУ, 2003. 174 с.
Поступила в редакцию 26.05.2017
