Автор в своей статье рассматривает проблемы эксплуатации водных ресурсов Алтайского края на малых гидроузлах.

Также рассматриваются вопросы повышения надежности водосбросных сооружений малых гидроузлов: Более половины электроэнергии Алтайский край получает извне. Дефицит электроэнергии и резкие скачки ее стоимости ставят экономику Алтайского края в зависимое положение от колебания цен на электроэнергию. В условиях рынка это уменьшает конкурентоспособность производимой в крае сельскохозяйственной и промышленной продукции.

Кроме этого, слабая энерговооружённость отдельных сельскохозяйственных районов ввиду дороговизны строительства линий электропередач, а зачастую просто невозможность их прокладки, делает невыгодным хозяйственную деятельность в них.

Вместе с тем использование гидроэнергетических ресурсов Алтайского края позволит ликвидировать дефицит электроэнергии.

Алтайский край обладает значительными гидроресурсами малой энергетики. По нашим оценкам и предварительным проработкам, проведенным Красноярскгидропроектом по заказу АО "Алтайэнерго" в 1994 г., только использование гидроэнергетического потенциала малых рек и их притоков, таких например, как Песчаная (экономически целесообразно строительство 8 малых ГЭС), Ануй (7-малых ГЭС), Чарыш (11-малых ГЭС) могло бы дополнительно дать Алтайскому краю ориентировочно 1540 млн. кВт. ч в год, что приблизительно составит 20% от планируемой к использованию в 1999 г. (см. табл. 1, рис.1).

Возведение гидроузлов каскадным методом значительно снизит стоимость их строительства, так как строительные организации, участвующие в этом, накопят за время строительства (2-3 года) необходимые основные фонды и квалификацию рабочих и ИТР и могут участвовать в строительстве следующих гидроузлов. А средства, затраченные на строительство малых ГЭС в результате самоокупаемости, через 3-5 лет могут быть вложены в следующие.

Вместе с тем, строительство вышеуказанных малых гидроузлов требует всесторонней тщательной индивидуальной проработки: экономической, технической, экологической и социальной. Это позволит избежать ошибки при проектировании, строительстве и эксплуатации каждого малого гидроузла.

Например, при проведении АлтГТУ по просьбе Алтайэнергопроекта в 1996г. предварительной экспертизы технического проекта Красногородского гидроузла (см. рис. 2) выявлено, что при пропуске редкого катастрофического паводка возможен перелив потока воды через гребень земляной плотины и как следствие разрушение ее, что связано с недостаточной проработкой водопропускных сооружений, требующих дополнительно модельных испытаний.

Для выбора оптимальных параметров малых ГЭС по всем предполагаемым створам выполнены водноэнергетические расчеты. Максимальные отметки уровней проектируемых водохранилищ определялись, в основном, состоянием верхнего бьефа, условием неподтопления крупных населенных пунктов и сельхозугодий. Основные сооружения гидроузлов малых ГЭС включали: станционный узел, земляную или каменно-набросную плотину, водосбросные сооружения, включающие энергогасящие сооружения в нижнем бьефе. Все они были отнесены ко второму классу капитальности. Строительство лесопропускных, рыбопропускных и судопропускных сооружений не предусматривалось. Варианты ГЭС на притоках в большинстве случаев являются не эффективными, так как стоимость строительства сопоставима с ГЭС на основном русле, а отдача значительно ниже, поскольку сток притока ниже.

На притоках можно рекомендовать сооружение микро-ГЭС мощностью до 20 кВт с использованием универсального оборудования, разрабатываемого кафедрами гидравлики и автоматизированного электропривода АлтГТУ.

С созданием водохранилищ в зоне их влияния возникнут новые микроклиматические условия, которые проявятся в изменении радиационного баланса, температуры и влажности воздуха, ветрового режима и осадков, при этом территории, подверженные влиянию, не превысят площади самих водоемов.

По данным экологов среднегодовая температура воды в реке повысится незначительно, приблизительно на 0,5-5°С, при этом весной вода в реке будет холоднее, а в начале лета прогрев воды в водохранилище будет происходить быстрее, чем до строительства водохранилища в реке. Повышение температуры воды в водохранилище приведет к увеличению среднегодовой температуры воздуха в зоне водохранилища приблизительно на 0,3-5°С.

Повышение влажности в зоне водохранилища произойдет не более чем на 3% от годовой нормы. Так как водохранилища в основном расположены в русловой и пойменной части рек, а их акватории практически не выходят за пределы узких долин, зажатых с боков холмами и горами, трансформации преимущественной розы ветров не произойдет. Количество штилей незначительно уменьшится. Возможно усиление на 10-20% слабых (до 5 м/с ветров). Значительно улучшатся в знойное летнее время в прилежащей к водохранилищу береговой зоне условия обитания животного и растительного мира.

Схемы работы малых ГЭС организованы таким образом, что водохранилища являются сезонными регуляторами стока и сохраняют почти естественное состояние рек за малыми гидроузлами.

Ледовый режим рек изменится незначительно. Водохранилища будут замерзать на две недели раньше, а освобождаться ото льда позже.

В реке, в непосредственной близости за зданием ГЭС, будет расположена незамерзающая полынья. Изменение ледового режима реки будет носить местный характер;

область изменения в реке за водохранилищем будет не более двух километров, а в самом водохранилище в пределах его границ. В самом водохранилище будут откладываться транспортируемые рекой наносы, что приведет к освещению ее воды. За водохранилищем будет наблюдаться незначительное изменение русловых процессов, а именно размыв русла.

Значительных изменений поймы не произойдет. После заполнения наносами мертвого объема водохранилища, они будут транспортироваться через водосбросные сооружения. Таким образом, деформационные процессы в русле реки за водохранилищем стабилизируются и деградации поймы не произойдет. Влияние малых ГЭС на геологические процессы будет ограничено малым в силу малости самих гидроузлов.

Строительство плотин к сожалению не имеющих рыбопропускных сооружений приведет к прерыванию миграционных путей рыб, нерестящихся в верховьях рек, в том числе и лососевых видов. А это в свою очередь вызовет изменение видового состава рыб с речного на озерный. Строительство водохранилищ увеличит рыбопродуктивность рыб второго вида, так как они будут играть роль нагульно-выростных водоемов.

В зоны затопления водохранилищ, а также в зоны их влияния, области произрастания ценных и редких видов лесов и растений и, постоянно охраняемые виды растений Алтая, не попадают. А растительность в зонах подтопления из-за переувлажненности почв претерпит значительные видовые изменения. Изменение флоры в зонах влияния водохранилищ повлечет минимальные изменения фауны. Но в целом существующие экосистемы не будут нарушены,

Малые ГЭС имеют небольшую нагрузку на окружающую среду. При соблюдении соответствующих требований можно добиться минимальных изменений в естественных ландшафтах природы.

Кафедрой теплотехники, гидравлики, водоснабжения и водоотведения АлтГТУ разработана новая конструкция крепления нижнего бьефа за плотиной более надежная и экономичная, которая предотвратит подмыв земляной плотины со стороны нижнего бьефа, но также требующая дополнительных модельных испытаний.

Наряду с проектом строительства малых ГЭС на реках Песчаная, Ануй и Чарыш для реализации гидроэнергетического потенциала необходимо организовать обеспечение населения предгорных и горных районов края автономными микро-ГЭС конструкции АлтГТУ "Алтай-2" мощностью 4 кВт стоимостью в настоящий момент 20 тыс. руб. со сроком окупаемости 2-3 года.