О ПОНИЖЕНИИ УРОВНЯ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Статья поступила в редакцию 18.02.13. Ред. рег. № 1542

The article has entered in publishing office 18.02.13. Ed. reg. No. 1542

УДК 621.311.213:627.8

О ПОНИЖЕНИИ УРОВНЯ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

И.Э. Шкрадюк

Центр охраны дикой природы 117312, Москва, ул. Вавилова, д. 41, оф.2 Тел./факс: +7 (499) 1247178, e-mail: igorshkraduk@mail.ru

Заключение совета рецензентов: 21.03.13 Заключение совета экспертов: 24.03.13 Принято к публикации: 27.03.13

В статье рассмотрены причины постановки проблемы понижения уровня водохранилища. Описаны последствия сохранения статус-кво. Сравниваются удельные доходы бюджета от гидроузла и территории окрестных регионов. Рассмотрены последствия понижения уровня для судоходства, выработки электроэнергии и др. Перечислены важнейшие исследовательские задачи, которые необходимо решить для реализации проекта.

Ключевые слова: Волго-Камский каскад, Рыбинское водохранилище, понижение уровня, жизненный цикл гидросооружений.

TO A DECLINE IN THE RYBINSK RESERVOIR I.E. Shkradyuk

Biodiversity Conservation Center 41 Vavilova str., Moscow, 117312, Russia Tel/fax: +7 (499) 1247178, e-mail: igorshkraduk@mail.ru

Referred: 21.03.13 Expertise: 24.03.13 Accepted: 27.03.13

The article describes the causes of the problem lowering the reservoir. The consequences of maintaining the status quo are described. Budget revenues from hydroelectric and territories surrounding regions are compared. The implications of lowering the level for navigation, power generation and other specific problems are described. The article lists important research problems that must be addressed for the project.

Keywords: Rybinsk reservoir, lowering, Volga-Kama cascade, life cycle of dams and reservoirs.

Введение

В среднем в мире на 1 гектар зеркала водохранилищ приходится 56,7 тыс. кВтч выработанной на ГЭС электроэнергии в год. В бывшем СССР в три с лишним раза меньше - 16,6 кВтч/га в год. Среди рекордсменов по неэффективности использования затопленной территории Рыбинское и Цимлянское водохранилища - 2-2,5 тыс. кВтч/га (в разные годы). Это всего 20-25 киловатт-часов на сотку.

В СССР ГЭС 1920-х годов (ДнепроГЭС, Волхов-строй) имели узкие водохранилища долинного типа. Планирование затопления огромных территорий началось с 1933 года, когда проекты трех ГЭС на верхней Волге (Ярославской, Мышкинской и Калязин-ской) с узкими водохранилищами заменили двумя (Угличское и огромное Рыбинское). Такое отношение к затоплению населенных земель и насильственному переселению людей стало возможным после

«окончательной победы социализма», сопровождавшейся раскулачиванием и коллективизацией, голо-домором, чисткой ВКП(б).

Согласно первоначальному проекту, утвержденному ЦК ВКП(б) и СНК СССР 14 сентября 1935 г., НПУ (нормативный подпорный уровень) верхнего бьефа Рыбинского водохранилища должен быть +98 м. При таком подпорном уровне город Молога и большая часть территории Мологского уезда остались бы неза-топленными.

В 1937 г. проектный напор ГЭС был увеличен на четверть (на 4 м), а площадь водохранилища - почти вдвое.

При образовании Рыбинского водохранилища было насильственно переселено 114 тыс. человек, затоплен уездный город Молога, затоплены 3 монастыря и 70 храмов, разобрана железная дорога через г. Молога. Многие потомки переселенцев воспринимают освобождение родных могил из-под воды как моральный долг.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 03/2 (122) 2013 q«i © Научно-технический центр «TATA», 2013 ■* '

Неудивительно, что под давлением общественного мнения вопрос понижения уровня водохранилища уже поднимался. Но до сих пор изучались только последствия понижения уровня менее чем на 2,5 м, при котором город Молога и православные святыни остались бы под водой.

Следует рассмотреть все варианты, в том числе понижения уровня как минимум на 4 м.

Кроме моральных, в этом деле есть аргументы экономические и технические. Рассмотрим их подробнее.

Жизненный цикл водохранилища

Важнейший вопрос: можно ли оставить все как есть? Или что будет, если оставить ГЭС и водохранилище без изменений?

В отличие от египетских пирамид и китайской стены разрушение плотины приведет к трагическим последствиям и для живущих ниже по Волге людей, и для природы.

Затраты на содержание и ремонт стареющей плотины растут. В 2010 г. ОАО «Русгидро» потратило на модернизацию Рыбинской ГЭС 2 миллиарда рублей - вдвое больше годовой выручки от продажи электроэнергии.

Само водохранилище не вечно. С периода заполнения из-за размыва берегов его площадь увеличилась более чем на 60 квадратных километров, а максимальная глубина, наоборот, уменьшилась на 3 метра. Через несколько сотен лет водохранилище превратится в болото. Тогда плотины все равно придется разбирать, водохранилище - спускать, а русла рек придется расчищать и восстанавливать в первозданном виде. Тогда нашим потомкам придется тратить на это астрономические суммы.

Электрическая энергия, получаемая на ГЭС, только условно считается дешевой. Гидроэнергетики не считают прошлые затраты на затопление ложа водохранилищ, переселение людей, защиту берегов и будущие затраты на разборку плотин, расчистку водохранилищ и восстановление русла рек.

Оставлять решение наших проблем (в том числе ликвидацию того, что мы построили) будушцм поколениям противоречит принципам устойчивого развития.

ОАО «Русгидро» имеет десятки внутренних стандартов по процедурам проектирования, строительства и эксплуатации ГЭС. Документов по ликвидации ГЭС среди них нет. То есть полным жизненным циклом технологии компания не управляет.

Сторонники понижения уровня Рыбинского водохранилища не требуют спустить его полностью до русел рек. Они предлагают понизить уровень настолько, чтобы освободить из-под воды город Мологу, монастыри, большинство затопленных сел, то есть до НПУ 98 метров (с вариациями в пределах 0,5 м). Более двух тысяч квадратных километров превратятся в леса и луга.

Экономика использования территории

Из всех вариантов использования возобновляемых ресурсов для выработки электроэнергии Рыбинский гидроузел - самый расточительный с точки зрения использования земли.

Что эта территория принесет экономике? В 2011 г. гидроэнергетики получили с одной сотки Рыбинского водохранилища около 25 киловатт-часов, продали их примерно по рублю и заплатили налогов менее 7 копеек с киловатт-часа.

На рис. 1 показано, сколько собирают налогов (без ЕСН) с каждой сотки зеркала водохранилища и в соседних областях. Конечно, это средний показатель, ведь территория области - это и земля под заводами и магазинами, и поля, и леса, и болота. С учетом ЕСН и роли подсобных хозяйств контраст будет еще сильнее.

Р^бли

200

100

195,4

27,6 45,2

- ■ : 1,6

и

О CD I— с

р (3 1°

й -о

||

£ о

т

л О-

X

а i

Рис. 1. Налоги на единицу площади Рыбинского водохранилища и окружающих областей (без ЕСН), рублей на 100 м2 в год Fig. 1. Taxes collected per unit area of the Rybinsk Reservoir and surrounding regions (without social payments), rubles per 100 m2 per year

Даже с учетом налогов от энергосбытовых компаний, а также рыбаков, речников, водохранилище дает экономике в десятки раз меньше, чем суша.

Паводки, судоходство, водоснабжение, использование осушенной территории

Большие плотины сами по себе не снижают ущерба от наводнений. «Обоснование инвестиций завершения строительства Чебоксарского гидроузла» [1] прямо указывает на то, что повышение уровня Чебоксарской ГЭС сохранит угрозу наводнений для Нижнего Новгорода. При действующих правилах использования водных ресурсов энергетики большую часть года держат водохранилища заполненными «до краев», в результате летние и осенние паводки некуда аккумулировать, а последствия возможного разрушения плотины катастрофичны. Жители

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 03/2 (122) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

И.Э. Шкрадюк. О понижении уровня Рыбинского водохранилища

Рыбинска видели осенний паводок 2012 г. Росгидромет предсказал увеличение частоты осенних паводков [2], но ОАО «Русгидро» и Волжское бассейновое управление на прогноз не отреагировали.

Сейчас уровень Рыбинского водохранилища в течение года изменяется более чем на 4 метра. Глубины для крупнотоннажного судоходства поддерживаются при понижении уровня на 2,5 м, до НПУ 99,3 м. Дальнейшая сработка водохранилища производится зимой до УМО (уровня мертвого объема) 97,1 м.

Понижение уровня до 98 м и ниже потребует устройства и поддержания судоходного канала. Объем землечерпания для строительства канала составит 810 млн куб. м. Для сравнения, столько грунта ежегодно вычерпывали со дна Волги в начале 30-х годов и вычерпывают сейчас из канала от Астрахани до Каспийского моря или на нижнем Дону.

Для поддержания судоходства по Волге, Шексне и Суде, глубин у водозаборов и портовых сооружений Череповца и Углича целесообразно построить низконапорные плотины со шлюзами в верховьях водохранилища плотины на Волге (на участке от станции Волга до Мышкина) и Шексне ниже Череповца (возможно, и на Мологе) [3]. Разработанные в «Русгидро» сверхнизконапорные ортогональные турбины [4] позволят вырабатывать электроэнергию.

За счет сброса воды из Рыбинского водохранилища осуществляется сброс Нижегородской ГЭС и поддерживаются судоходные глубины на участке Городец-Нижний Новгород. Для поддержания судоходных глубин необходимо строительство низконапорной плотины между нижним Новгородом и Ба-лахной либо третья нитка Городецкого шлюза. Причем вопрос о необходимой глубине Единой глубоководной системы Европейской части России (ЕГС) сейчас является дискуссионным [5].

Водозаборы Рыбинска, Череповца, Углича, Весь-егонска рассчитаны на нормальную работу при таких колебаниях уровня и допускают понижение воды до УМО 97,1 м. По данным ОАО «Поволжская электроэнергетическая инжиниринговая компания «Волга-энергопроект-Самара» [1], общий забор воды водопользователями составляет 6 куб. м/с, что в 2,5 раза ниже расчетной фильтрации воды через плотину. Расчетный суточный забор воды МУП «Рыбинский водоканал» составляет 110 541 куб. м., или 1,3 кубометра в секунду. Модернизация оголовка водозабора стоит денег в десятки раз меньших, чем ежегодный ремонт плотины.

В некоторых селах потребуется углубить колодцы. В других, наоборот, высохнут подвалы.

Вопреки распространенному мнению, освобожденные от воды мелководья не превратятся в пустыню. Опыты показали, что песчаные отмели быстро зарастают, а если посеять смесь трав, то за 2 года восстанавливается луговая растительность [6]. Затем будут расти деревья.

Значительную часть освобожденной земли (от четверти до половины) надо будет отдать под запо-

ведник. Совершенно необходимо защитить новую береговую линию от бесконтрольной на данный момент застройки.

Водный режим водохранилища следует сделать более благоприятным для рыбы. Для этого надо поддерживать паводковый уровень воды («рыбную полку») на заливных лугах столько времени, сколько надо для выклева и выгула мальков, а не до зимы. Часть весеннего стока Волги очень ждут на нерестилищах Волго-Ахтубинской поймы. Там не хватает 15 куб. км.

Ущерб рыбному хозяйству усиливают волны попуска. Недельные волны доходят до плотины Нижегородской ГЭС. Следует изучить вопрос от строительстве контррегуляторов либо перевод ГЭС в режим следования за естественным гидрографом.

Выработка электроэнергии

Насколько при понижении уровня пострадают интересы ОАО «Русгидро»? Насколько сократится выработка электроэнергии? На Рыбинской ГЭС установлены 6 гидроагрегатов. На рис. 2 показаны расход воды через турбину и мощность генератора в зависимости от напора. Водоводы и турбины сконструированы так, что расход воды максимален при напоре 12,5 м. Видно, что при понижении уровня водохранилища даже на 5 м мощность Рыбинской ГЭС не изменится. Ортогональные турбины на низконапорных плотинах дадут еще 40-60 МВт.

Рис. 2. Зависимость расхода воды (линия с ромбами) и мощности (столбики) гидроагрегата Рыбинской ГЭС (до реконструкции) от уровня верхнего бьефа Fig. 2. The dependence of the flow of water (line with rhombus, right scale, m3/s) and hydroelectric power of each turbine (before reconstruction) of Rybinsk power plant (bar chart, left scale, MW) on the level of the upper pool (m)

Для того чтобы использовать энергию падающей воды с высоким КПД при уровне верхнего бьефа ниже 97 м, целесообразно поставить дополнительные гидроагрегаты, оптимизированные для напоров ниже 13 м. В этом случае общая мощность Рыбинской и новых низконапорных ГЭС увеличится наполовину и составит 520-610 мегаватт. Вырастут и возможности ГЭС по регулированию частоты, сглаживанию су-

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 03/2 (122) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013

точных пиков потребления электроэнергии. Годовая выработка электроэнергии даже вырастет. Сейчас Рыбинская ГЭС перерабатывает в электроэнергию только 60% энергии падающей воды. Значительная часть воды сбрасывается мимо турбин в весенние и осенние паводки.

Понижение уровня водохранилища ниже 97 м нужно гидроэнергетикам, чтобы больше вырабатывать электроэнергии зимой. Уровень зимней сработ-ки водохранилища, новый размер полезной емкости водохранилища должны стать предметом переговоров с энергетиками и другими заинтересованными сторонами.

Дополнительную электроэнергию в зимний период можно получить за счет модернизации газовых ТЭЦ и надстройки котельных газотурбинными установками [7].

Сама технология выработки электроэнергии на ГЭС не вечна. Рано или поздно она будет вытеснена другим технологиями. Через десять лет выработка электроэнергии в мире будет прирастать в первую очередь за счет стремительно дешевеющих солнечных батарей. Поэтому необходимость в водохранилищах и ГЭС неизбежно будет сокращаться.

Заключение

При заполнении Рыбинского водохранилища была затронута территория трех областей: Вологодской, Тверской и Ярославской. Территория водохранилища находится в федеральной собственности. Понижение уровня потребует изменения границ трех субъектов Федерации и восьми муниципальных образований. Поэтому изменение уровня водохранилища потребует соответствующих решений муниципальных и региональных органов законодательной власти, возможно, местных референдумов, федерального закона, федеральной целевой программы, распоряжений Правительства РФ. Вопрос требует фундаментального научного обеспечения и большой разъяснительной и политической работы.

Среди научных задач важнейшими представляются следующие:

1. Гидрологическое моделирование режимов Рыбинского водохранилища и Волжско-Камского каскада при разных водных режимах - от существующего уровня до полного спуска.

2. Возможные угрозы экосистеме. Проектирование экологического каркаса при разных НПУ.

3. Территориальное планирование расселения, использования земли, строительства инфраструктуры.

На территории бывшего Мологского уезда инициаторы проекта считают необходимым создать национальный парк. Предлагаемая формула развития: «Села и малые города для комфортной и качественной жизни населения на основе русской культуры».

Список литературы

1. Обоснование инвестиций завершения строительства Чебоксарского гидроузла. 0272-ОИ Этап 1. Том 14: Гидрологические, гидравлические, водохозяйственные и водно-энергетические расчеты. Самара: ОАО «Поволжская электроэнергетическая инжиниринговая компания «Волгаэнергопроект-Самара», 2006.

2. Георгиевский В.Ю., Шалыгин А.Л. Гидрологический режим и водные ресурсы / Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем / ред. Семенов С.М. М.: НИЦ «Планета», 2012. С. 53-86.

http://downloads.igce.ru/publications/metodi_ocenki/ 02.pdf (дата проверки 18.02.2013).

3. Шкрадюк И. Э. Спуск Рыбинского водохранилища: за и против. Мологский край и Рыбинское водохранилище. Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы Рыбинского водохранилища и прибрежных территорий». М.: МГУ, 2011. С. 229-232.

4. Патент РФ № 2391554. Низконапорная ортогональная турбина. // Б. Л. Историк, Ю. Б. Шполянский // Бюлл. № 16. 10.06.2010; Историк Б.Л., Усачев И.Н., Шполянский Ю.В. Новый ортогональный гидроагрегат для приливных электростанций // Гидротехническое строительство. 2007. № 4.

5. Кривошей В.А. О речном транспорте и его проблемах // Природно-ресурсные ведомости. 2007. № 7 (358). http://www.vil21.ru/1282290566.php (дата проверки 18.02.2013).

6. Замана С.П., Соколов А.В., Федоровский Т.Г., Соколов С.А. О возможном способе восстановления

та

лугов и пастбищ на территории осушаемых мелководий Рыбинского водохранилища. Мологский край и Рыбинское водохранилище. Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы Рыбинского водохранилища и прибрежных территорий». М.: МГУ, 2011. С. 94-99.

7. Бабанин И.В., Чупров В.А. Обоснование выгодности реновации газовых ТЭС // ЭСКО. Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы». 2007. № 10. http://esco-ecosys.narod.ru/2007_10/art20.htm (дата проверки 18.02.2013.

ГхГ)

— TATA —

оо

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 03/2 (122) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013