CC BY
13УДК 621.311.212:639.2/.3
С.А. Соколова, А.М. Бакштанин, Т.И. Матвеева
Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева,
Москва, 127550
e-mail: sokolovasvetlana@mail.ru; bakshtanin@mail.ru; ti-matveeva@ail.ru
ВЛИЯНИЕ РАБОТЫ БОГУЧАНСКОЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА РЫБОХОЗЯЙСТВЕННУЮ ОБСТАНОВКУ
Объектом исследований выбрана Богучанская гидроэлектростанция в составе Ангарского каскада. В статье излагаются негативные факторы и неблагоприятные условия для обитания рыб в нижнем бьефе после строительства гидроузлов. Даны ориентировочные параметры нерестилищ основных промысловых рыб Ангарского комплекса. Отмечается, что ограниченность воспроизводства кормовых ресурсов и суровый климат не способствуют большой рыбопродуктивности Ангарских водохранилищ. Полученные результаты дают возможность решить проблему сохранения благоприятных условий жизнедеятельности и воспроизводства рыб в водохранилище Богучанского гидроузла. Из всего многообразия рыбоохранных мероприятий можно выделить одно направление - обеспечение безопасности рыб на водозаборах, которое является важнейшей природоохранной проблемой современной гидротехники, решать которую должны водопользователи, разработчики водозаборных и рыбозащитных сооружений, природоохранные и рыбо-охранные органы и рыбохозяйственные организации.
Ключевые слова: гидроэлектростанция, плотина, водохранилище, водосброс, полупроходные и проходные рыбы, рыбопродуктивность, миграционный цикл.
S.A. Sokolova, A.M. Bakshtanin, T.I. Matveeva
Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy,
Moscow 127550
e-mail: sokolovasvetlana@mail.ru; bakshtanin@mail.ru; ti-matveeva@ail.ru
INFLUENCE OF HYDROELECTRIC PLANT "BOGUCHANSKAYA" OPERATION
ON FISHING SITUATION
The object of research is hydroelectric plant "Boguchanskaya" as part of the Angarsk cascade. The negative factors and unfavorable conditions for fish habitat in the lower reaches after the construction of waterworks are discussed in the article. The approximate parameters of the spawning grounds of the main commercial fish of the Angara complex are given. It is noted that the limited reproduction of feed resources and the harsh climate do not contribute to the high fish productivity of the Angara reservoirs. The obtained results make it possible to solve the problem of preserving favorable living conditions and reproduction of fish in the reservoir of the Boguchansky hydroelectric complex. From the whole variety of fish protection measures, one direction is to ensure the safety of fish at water intakes, which is the most important environmental problem of modern hydraulic engineering, which should be solved by water users, developers of water intake and fish protection structures, environmental and fish protection authorities and fisheries management organizations.
Key words: hydroelectric plant, dam, reservoir, spillway, semi-anadromous and anadromous fish, fish productivity, migration cycle.
Гидротехническое строительство оказывает на водные ресурсы значительно большее воздействие, чем только при осуществлении забора воды. Прежде всего, это нарушение путей миграции и условий нагула и размножения рыб при возведении плотин и создании водохранилищ и т. д. Для предупреждения и устранения негативного воздействия гидротехнического строительства на водные биологические ресурсы отечественной школой рыбозащиты разработан комплекс разнопрофильных мероприятий, направленных на сохранение или восстановление условий естественного воспроизводства рыб [1]. Богучанская ГЭС является четвертой станцией
Природные ресурсы, их современное состояние, охрана., промысловое и техническое использование
в существующем Ангарском каскаде - Иркутская ГЭС, Братская ГЭС, Усть-Илимская ГЭС. Максимальный расход через Богучанский гидроузел при совместной работе ГЭС и водосбросов при форсированном подпертом уровне УФПУ = 209,5 м равен 12 850 м3/с [2].
Работа водосброса № 2 Богучанской ГЭС влияет на рыбную ситуацию в нижнем бьефе гидроузла в нескольких аспектах. При сбросе воды через водосброс скорость воды превосходит 25 м/с и имеет губительные последствия для рыбы, при этом создаются условия ее механического травмирования. По данным служб эксплуатации Усть-Илимского гидроузла, в период прохождения весеннего паводка к нижнему бьефу гидроузла с низовий р. Ангары подходят часть особей хариуса, тайменя и других видов рыбы, не нашедших по тем или иным причинам протоков для нереста. В зоне скопления происходит травмирование рыбы настолько, что она не в состоянии отойти от створа. Другим по значимости фактором воздействия на рыбу следует считать последствия от местных размывов русла в нижнем бьефе гидроузла. В процессе эксплуатации водосброса № 2 в зоне бара скорости потока могут достигать величины порядка 3,5...2,0 м/с, вызывая деформации поверхности бара, при которых зоопланктон и другие микроорганизмы будут смываться потоком вниз по течению, увеличивая тем самым кормовую базу рыб на значительном расстоянии от створа гидроузла, что является положительным фактором работы водосброса № 2 [3-5]. Еще одним из важнейших аспектов работы водосброса № 2 является влияние его работы на воздухосодержание воды в нижнем бьефе гидроузла. Сброс воды происходит из верхних слоев водохранилища, богатых кислородом.
Цель работы состояла в обобщенном анализе рыбохозяйственной ситуации в нижнем бьефе Богучанской ГЭС и в водохранилище на основании многолетних наблюдений и научных публикаций по данной тематике.
Задачей аналитических исследований было выявление негативных факторов влияния, включая создание Богучанского гидроузла, на жизнедеятельность рыбного стада. Необходимо было сформулировать перечень рекомендаций и природоохранных мероприятий для улучшения гидробиологического режима Ангары на рассматриваемом участке в естественных условиях и после строительства гидроузла [5]. Для оценки рыбохозяйственной ситуации в районе возведения гидроузла как в водохранилище, так и в нижнем бьефе плотины очень важны гидрометеорологические, геологические, гидрологические условия, условия формирования ихтиофауны и кормовой базы в естественных условиях и под влиянием регулирования стока. Река Ангара является самым многоводным правобережным притоком р. Енисей. Длина р. Ангары от истока до устья 1 779 км, река вытекает из оз. Байкал и впадает в р. Енисей на 2 091км от его устья, в 334 км ниже г. Красноярска. Площадь водосбора р. Ангары - 1 039 тыс. км2, падение высот от истока до устья - 378 км, среднемноголетний расход в истоке - 1 912 м3/с, среднемноголетний расход в устье - 4 560 м3/с [6]. Многоводность, значительный уклон русла, невысокая изменчивость стока, благоприятное геологическое строение долины - это характерные положительные особенности р. Ангары с точки зрения водной биоты. От створа Богучанской ГЭС до своего устья р. Ангара течет в долине, ширина которой в самых низовьях достигает величины 7-9 км. Однако в районе Мурского порога (с. Мотыгино,118,5 км от устья) и в районе Стрелковского порога (с. Стрелка, 5 км от устья) ширина русла меняется от 0,7-0,8 км до 5-6 км. При такой значительной ширине р. Ангара от створа Богучанской ГЭС до своего устья относительно мелководна, на плесах глубины составляют всего 1,5-3 м, в приплотинной зоне нижнего бьефа глубины несколько больше, порядка 4,5 м. Колебания естественных уровней воды на участке от Богучан-ского гидроузла до устья р. Тасеева невелики по амплитуде. При совпадении периода повышенных навигационных попусков через Богучанский гидроузел (3 100 м3/с) с периодом интенсивного весеннего снеготаяния в р. Ангаре максимальные уровни воды в нижнем бьефе фиксируются в конце мая и могут составить около 150-200 см и держаться на отмеченном уровне 5-6 суток.
Представленные исследования включали в себя следующие вопросы: оценку гидрометеорологических, геологических и гидрологических условий по данным наблюдений в створе гидроузла; оценку рыбопродуктивности водоема по литературным источникам; оценку и предложения по реализации рыбохозяйственных мероприятий.
Район расположения Богучанского гидроузла характеризуется суровыми климатическими условиями. По данным метеостанций (с. Богучаны, с. Мотыгино, с. Стрелка) зафиксированы максимальные и минимальные температуры воздуха соответственно +38°С и -58°С при среднегодовой температуре воздуха -2°С. Продолжительность безморозного периода составляет
95 дней. Осадки в бассейне выпадают равномерно порядка 440-490 мм на востоке и около 550-600 мм в западной части водосбора р. Ангары. Ледовый режим в нижнем течении р. Ангары на всем протяжении характерен для данной климатической зоны: замерзание и вскрытие реки идет при относительно небольших расходах реки. Зимой в связи с попусками в нижний бьеф через Богучанскую ГЭС (по аналогии с вышестоящими станциями, например, Усть-Илимской ГЭС) на ледяном покрове появляются наледи, увеличивающие естественную толщину льда. В теплый период года (май - октябрь) дуют ветры западного и юго-западного румбов (28-33% от всего количества ветров). Для зимы характерен штиль (скорость ветра < 1 м/с, что составляет 45-50% всех наблюдаемых значений за ветром). В мае и октябре зафиксированы ветры наибольшей скорости (20-25 м/с) [3, 4].
Проектная промысловая рыбопродуктивность холодного глубокого руслового Богучанского водохранилища с небольшими площадями мелководий (с глубинами до 2 м всего площадь порядка 1,5 тыс. га) находится в пределах 2,0-1,1 кг/га. Основными промысловыми видами Богу-чанского водохранилища (по аналогии с Усть-Илимским водохранилищем) будут являться: сибирская плотва, лещ, окунь, щука, в небольших количествах налим, язь. Условия обитания животных и растений в водохранилищах в большой степени зависят от уровня воды в водоеме. Весенняя сработка ведет к гибели икры, кладок многих водных организмов (например, хироно-мид и моллюсков), репродуктирование которых осуществляется в прибрежной зоне и составляет одну из основных частей кормовой базы водохранилища. Осенне-зимняя сработка приводит к тому, что в осушаемой зоне вымерзают кормовые организмы, не происходит накопления органических веществ и водорослей. В то же время оставшаяся на осушаемых участках водная растительность при разложении обогащает почву органическими веществами и обеспечивает благоприятные условия для дальнейшего развития кормовой базы [5].
Вследствие расположения Богучанского водохранилища в таежной зоне с мощными запасами леса затопляемая площадь водохранилища сильно залесена, имеет большую неровность дна. В настоящие время действуют санитарные нормы (регламентирующие требования к подготовке зон водохранилищ), которые допускают возможность затопления части древесно-кустарниковой растительности в зоне мертвого объема (ниже отметки УМО) на водохранилищах с объемом более 10 млн м3 и с водообменом воды более шести раз в год. При подготовке ложа Богучанского водохранилища в зоне затопления был сведен только товарный лес и лесоочистка не производилась. Исследования 1985-1996 гг. Красноярского государственного университета показали, что процесс химического и биологического разрушения затопленной древесины в суровых сибирских условиях не отражается на удовлетворительном качестве воды, которая может характеризоваться как вода олиготрофных водоемов. Затопленные деревья и кустарники являются частичными источниками поступления органических веществ при разложении листьев, коры (сама древесина в воде не разлагается).
Увеличение кормовой базы также производится путем вселения в водохранилище кормовых организмов и внесения удобрений в воду. Процессы минерализации в затопленных почвах способствуют поступлению в толщу воды многих биогенных элементов, способствующих развитию планктона и донной растительности [5]. Водные организмы как толщи воды (планктон), так и дна (бентос) определяют рыбопродуктивность водоема в части кормовой базы. В узких русловых холодных водохранилищах зоопланктон не успевает формироваться, кормовая база обедняется. В заливах, на участках затопленного леса может развиваться богатая фитофильная фауна, биомасса бентоса здесь в 2-4 раза больше, чем в открытой части водохранилища. Средняя биомасса бентоса (г/м2) в летне-осенний период на водохранилищах: Братское - 4,8-15; Иркутское -5,4-24,6; Красноярское - 0,2-2,6; Усть-Илимское - 4,6; Хантайское - 0,6-5 [5]. Глубокие холодные водохранилища на р. Ангаре весьма малопродуктивны ввиду суровых климатических условий, расположения их на подзолистых лесных почвах таежной зоны; их рыбопродуктивность не превышает пределов 1-4 кг/га [7]. В холодных водохранилищах Ангарского каскада средняя биомасса фитопланктона (г/м3) составляет: Братское - 2,21; Иркутское - 0,2; Красноярское - 0,8; Усть-Илимское - 2,2 [6, 7]. Распределение рыбных ресурсов водохранилищ неблагоприятно для промышленного рыболовства: непромысловые виды рыб выедают практически столько зоопланктона, сколько его потребляют ценные и малоценные виды. Таким образом, более трети (37,5%) всех планктонных и бентосных беспозвоночных организмов приходится на долю непромысловых видов рыб. Отмеченное обстоятельство при ограниченности воспроизводства кормо-
Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование
вых ресурсов, а также ввиду сурового климата не способствует большой рыбопродуктивности Ангарских водохранилищ нижнего течения реки.
Гидрометеорологические условия на нижних участках рек не всегда благоприятны для полупроходных рыб. К негативным факторам следует отнести также следующие: весенние паводки, низкие и кратковременные; сокращение нерестовой площади вследствие зарегулированности стока верхнего течения; заиление наносами протоков, по которым идут на нерест производители; излишняя растительность в русле в связи со снижением скорости воды ведет к заболачиванию протоков; при сгонных ветровых явлениях на широких пространствах дельт осушаются мелководья, где мечут икру производители; образование завалов из деревьев препятствуют нерестовому ходу и покатной миграции; обмеление протоков, в которые откладывают икру производители, вызывает промерзание гнезд с отложенной икрой лососевых видов; хищные звери (медведи, выдра, водяная крыса ) и птицы наносят вред икрометанию, поедая икру в период нереста; строительство ГТС, спуск сточных вод промпредприятий, лесосплав плотов негативно влияют на воспроизводство ценных видов рыб, требовательных к качеству вод. Из анализируемых данных [7] у семейства рыб и отдельных видов - различные нерестовые, кормовые и зимовальные периоды. Проход производителей к местам нереста обеспечивается следующими рыбо-хозяйственными мероприятиями: уничтожением образовавшихся завалов в русле; расчисткой и углублением протоков; диспетчерским графиком водохранилища, предусматривающим обводнение нерестилищ в соответствии со срокам и нереста ценных рыб промысловых видов. В дополнение к утраченным после возведения гидроузла естественным нерестилищам устраивают стационарные или плавучие искусственные нерестилища. Применяют также акклиматизацию и частичное рыборазведение новых для данного водохранилища видов рыб с целью их заселения в водоем. В связи с последним стоит трудная задача довести акклиматизированные виды рыб до промыслового размера и приспособить их для рыбохозяйственной эксплуатации.
В нижнем бьефе гидроузлов Усть-Илимского и Богучанского на протяжении 5 км от створов гидроузла, а также в верхнем бьефе на расстоянии до 3 км от створа плотины и во всех приустьевых пространствах притоков, впадающих в эти водохранилища, в радиусе 1 км запрещен промысловый лов рыбы с 1 сентября по 25 октября. Рекомендации по промышленному рыболовству в НБ Красноярского гидроузла, заключающиеся в запрете лова в течение всего года вниз по реке Енисей на протяжении 10 км, могут быть своевременны и для НБ Богучанского гидроузла. Любительский вылов рыбы разрешен под наблюдением органов рыбоохраны. Максимально допустимый прилов охраняемых видов непромысловой меры в названных водохранилищах к промысловому улову охраняемых видов рыб и к общему улову (в %) по водоемам допускается: в Братском, Иркутском, Усть-Илимском водохранилищах - не более 8%, в Красноярском водохранилище - не более 20% [7].
Для сохранения благоприятных условий жизнедеятельности, воспроизводства рыб в водохранилище необходимо в период нереста рыб по возможности поддерживать постоянный уровень воды в водохранилище (снижение уровня губительно для кладок икры в прибрежном мелководье, а также для ранней молоди, сосредоточенной на нерестилищах). Весенне-летняя сработка водохранилища в энергетических целях должна быть плавной, не более 2 см/сут, для обеспечения своевременного ухода молоди рыб вместе с водой из мелководий, как и осенне-зимняя сработка водохранилища в энергетических целях также должна быть плавной для ухода рыбы с осушаемых и промерзающих участков, так как ввиду нехватки кислорода остающаяся рыба погибнет от заморов в обмелевших зимовальных ямах или будет придавливаться оседающим льдом; диспетчерский график работы водохранилища должен обеспечить важные периоды жизненного цикла ценных видов рыб [8]. Экологически негативные последствия резкой и глубокой сработки водохранилищ проявляются в снижении процессов самоочищения воды, сокращении площади нерестилищ и ухудшении условий зимовки рыбного стада (обмеление или утрата зимовальных ям).
Для каждого водохранилища массив биологической информации включает обитаемые виды рыб, характеристики нерестового хода видов, их плавательную способность, трассы подхода к нерестилищам, места нагульных концентраций.
Формирование базы данных для дальнейших исследований ставит следующие задачи:
1) уточнение обитаемых видов рыб и их кормовую базу в самом водохранилище и в НБ Бо-гучанского гидроузла в результате специальных натурных исследований;
2) анализ нерестового хода конкретных показателей специальных биологических исследований: численность рыб, подходящих к гидроузлу со стороны НБ; продолжительность периода массового нереста хода в сутки; среднесуточный и часовой поток нерестящихся рыб. За начало и конец нерестового хода принимают значения, соответствующие десяти процентам среднесуточного потока рыб, идущих на нерест.
Из вышеизложенного сделаны следующие выводы:
1. Механизм реализации покатных миграций рыб заключается в невозможности сопротивляться существующим скоростям потока и потере ориентации в потоке вследствие определенной плавательной способности видов.
2. Особенности вертикального и горизонтального распределения молоди, их концентрация в реке в период активно-пассивных миграций имеют немаловажное значение для сохранения рыбного стада не только в рыбопромысловых целях, но и в целях сохранения видов рыб как экологических объектов природы. После периода активного питания молодь осетровых рыб со стрежня перемещается к прибрежной зоне с любой глубиной, идет нагуливание массы. Тенденция распределения карповых рыб в толще воды днем, вечером и ночью в придонных слоях у дна отличается от других видов. Например, концентрация частиковых рыб с увеличением глубины свыше 30 м значительно снижается. На больших глубинах наблюдается скопление сиговых видов рыб, но только в зимнее время.
3. Сложность в реализации рыбохозяйственных мероприятий заключается в том, что происходит взаимодействие с живыми объектами природы, подвергающимися воздействию суровых климатических условий и антропогенному влиянию хозяйственной деятельности в регионе. Расположение зон концентрации и обитания рыб изменчиво, непостоянно во времени и пространстве, не поддается сиюминутной корреляции, требует тщательной предварительной проработки.
Литература
1. Водохозяйственные системы и водопользование: Учебник / А.М. Бакштанин, Э.С. Бег-лярова, А.Л. Бубер, И.Г. Галямина, И.В. Глазунова, А.В. Дмитриева, В.Ф. Жабин, Д.В. Козлов,
B.Н. Маркин, Л.Д. Раткович, С.А. Соколова, С.А. Федоров; под общ. ред. проф. Л.Д. Ратковича и проф. В.Н. Маркина. - М.: ИНФРА-М, 2019. - 452 с.
2. Возобновляемая энергия. Гидроэлектростанции России: Справочник / Под общ. ред. к.т.н., проф. В.В. Берлина. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. - 224 с.: ил.
3. Новикова И.С., Родионов В.Б., Семенков В.М. Гидравлические исследования и выбор конструкции эксплуатационного водосброса № 2 Богучанской ГЭС // Гидротехническое строительство. - 2007. - № 9. - С. 54-60.
4. Результаты предварительных расчётов к выбору параметров водосброса № 2 / ОАО Инженерный центр ЕЭС. Филиал «Институт Гидропроект». - М.: АО «Институт гидропроект», 2006. - 50 с.
5. МихеевП.А. Рыбозащитные сооружения и устройства. - М.: Рома, 2002. - 405 с.
6. Бегляров Д.С., Бакштанин А.М., Костина Е.С. Влияние типов и конструкций рыбоза-щитных сооружений на сохранение рыбных популяций внутренних водоемов страны // Приро-дообустройство. - 2019. - № 5. - С. 64-70.
7. Оценка рыбохозяйственной обстановки в зоне влияния Ангарского каскада / Э.С. Бег-лярова, С.А. Соколова, А.М. Бакштанин, Т.И. Матвеева // Природообустройство. - 2020. - № 1. -
C.111-118.
8. Техническая реализация проекта северной приливной электростанции в Баренцевом море / А.М. Бакштанин, А.П. Крылов, Т.И. Матвеева, Э.С. Беглярова // Природообустройство. -2020. - № 5. - С. 59-67.
