
- •Раздел 3
- •3.1.4. Должна быть обеспечена надежная работа уплотнений деформационных швов.
- •3.1.6. На участках откосов грунтовых плотин и дамб при высоком уровне фильтрационных вол в низовом клине во избежание промерзания и разрушения должен быть устроен дренаж или утепление.
- •3.1.7. Дренажные системы для отвода профильтровавшейся воды должны быть в исправном состоянии; они должны быть снабжены водомерными устройствами.
- •3.1.9. Суглинистые ядра и экраны грунтовых плотин должны предохраняться от морозного пучения и промерзания, а дренажные устройства и переходные фильтры - от промерзания.
- •3.1.11. При эксплуатации подземных зданий гидроэлектростанций необходимо обеспечивать:
- •3.1.14. При эксплуатации напорных водоводов должна быть:
- •3.1.15. При останове гидроагрегатов в морозный период должны быть приняты меры к предотвращению опасного для эксплуатации образования льда на внутренних стенках водоводов.
- •3.1.17. Производство взрывных работ в районе сооружений электростанций допускается при условии обеспечения безопасности сооружений и оборудования.
- •3.1.20. Повреждения гидротехнических сооружений, создающие опасность для людей, оборудования и других сооружений, должны устраняться немедленно.
- •3.1.21. Противоаварийные устройства, водоотливные и спасательные средства должны быть исправными и постоянно находиться в состоянии готовности к действию.
- •3.1.24. Капитальный ремонт гидротехнических сооружений должен проводиться в зависимости от их состояния без создания по возможности помех в работе электростанции.
- •Надзор за состоянием гидротехнических сооружений
- •3.1.25. Надзор за безопасностью гидротехнических сооружений должен осуществляться в соответствии с действующим законодательством и нормативной документацией.
- •3.1.26. При сдаче гидротехнических сооружений в эксплуатацию передаются следующие документы:
- •3.1.28. Объем наблюдений и состав киа, устанавливаемой на гидротехнических сооружениях, должны определяться проектом.
- •3.1.29. В сроки, установленные местной инструкцией, и в предусмотренном ею объеме на всех гидротехнических сооружениях должны вестись наблюдения за:
- •3.1.30. На бетонных гидротехнических сооружениях первого класса в зависимости от их конструкции и условий эксплуатации следует проводить специальные натурные наблюдения за:
- •3.1.31. При эксплуатации подземных зданий электростанций должен проводиться контроль за:
- •3.1.34. Контрольно-измерительная аппаратура должна быть зашишена от повреждений и промерзаний и иметь четкую маркировку. Откачка воды из пьезометров без достаточного обоснования не допускается.
- •3.1.38. Механическое оборудование гидротехнических сооружений должно периодически осматриваться и проверяться в соответствии с утвержденным графиком.
- •3.1.39. Основные затворы должны быть оборудованы указателями высоты открытия. Индивидуальные подъемные механизмы и закладные части затворов должны иметь привязку к базисным реперам.
- •3.1.40. При маневрировании затворами их движение должно происходить беспрепятственно, без рывков и вибрации, при правильном положении ходовых и отсутствии деформации опорных частей.
- •3.1.41. Грузоподъемное оборудование, не подведомственное органам государственного контроля и надзора, периодически, не реже 1 раза в 5 лет, подлежит техническому освидетельствованию.
- •3.1.42. Полное закрытие затворов, установленных на напорных водоводах, может проводиться лишь при исправном состоянии аэрационных устройств.
- •3.1.44. Сороудерживающие конструкции (решетки, сетки, запани) должны регулярно очищаться от сора.
- •3.1.45. Сороудерживающие решетки не должны испытывать вибрацию ни при каких эксплуатационных режимах работы.
- •3.1.46. Механическое оборудование и металлические части гидротехнических сооружений должны защищаться от коррозии и обрастания дрейсеной.
- •Список использованной литературы к главе 3.1
- •Глава 3.2 водное хозяйство электростанций, гидрологическое и метеорологическое обеспечение
- •3.2.3. Режим сработки водохранилища перед половодьем и его последующего наполнения должен обеспечивать:
- •Расход воды, яр/с
- •Гидросооружения в морозный период
- •3.2.12. Режим работы каналов гидроэлектростанций в период шугохода должен обеспечивать непрерывное течение воды без образования зажоров, перекрывающих полностью живое сечение канала.
- •Водохранилища
- •3.2.16. Для интенсивно заиляемого водохранилища, бассейна или канала должна быть составлена местная инструкция по борьбе с наносами.
- •3.2.18. Для уменьшения заиления водохранилищ, бьефов, бассейнов, каналов необходимо:
- •3.2.20. В случае возможности попадания в водоприемные сооружения наносов, скопившихся перед порогом водоприемника необходимо удалить отложения наносов путем их промывки.
- •Список использованной литературы к главе 3.2
- •Глава 3.3
- •3.3.5. Гидроагрегаты, работающие в режиме синхронного компенсатора, должны быть готовы к немедленному автоматическому переводу в генераторный режим.
- •3.3.7. При эксплуатации автоматического регулирования гидроагрегата должны быть обеспечены:
3.2.20. В случае возможности попадания в водоприемные сооружения наносов, скопившихся перед порогом водоприемника необходимо удалить отложения наносов путем их промывки.
При невозможности или неэффективности промывки удаление наносов может быть произведено с помощью механизмов.
Промывку водозаборных сооружений электростанций при бесплотинном водозаборе можно осуществлять устройством местных стеснений потока с тем, чтобы отложения наносов размывались под действием повышенных скоростей воды.
Рекомендуемый в п. 3.2.18 режим смыва наносов при сохранении высокого подпорного уровня в верхнем бьефе, как правило, способствует лишь частичной стабилизации объема скопившихся отложений, а его размывающее действие обычно затрагивает лишь небольшую площадь перед промывным отверстием. Поэтому рекомендуется дополнительно через определенные интервалы времени, подобранные опытным путем (от 1 — 2 раз в неделю до 1—2 раз в год), производить интенсивные промывки бьефов и порогов с сокращением подачи воды на электростанцию и понижением уровня воды перед промывными сооружениями. При такой промывке существенно уменьшается подпор перед сооружениями, скорости потока и его размывающая способность резко возрастают. Наибольший эффект достигается при полном устранении подпора, когда вода движется к сооружениям с естественным (бытовым) уклоном свободной поверхности; это достигается в тех случаях, когда расход реки равен расходу через промывные отверстия, работающие без подпора (свободное истечение) или с минимальным подпором. Продолжительность промыва определяется местными условиями; при промыве верхних бьефов горных гидроузлов с подпором до 10 м и длиной до 0,5— 1 км она составляет от одного до нескольких часов в зависимости от естественного уклона и бытовых скоростей реки.
В последние годы выявилась необходимость организации глубоких промывов заиленных средних водохранилищ с полезным объемом, измеряемым миллионами кубических метров, типа Чирюртского на р. Сулак или Головного на р. Вахш (рисунок 3.2.6). Промывы таких водохранилищ производятся с интервалом в несколько лет и продолжаются по нескольку дней. При правильно выбранном режиме промыва из водохранилища могут быть удалены несколько миллионов кубометров отложений [11]. Поскольку при глубоком промыве требуется остановка электростанции, то сроки его проведения и продолжительность должны быть выбраны так, чтобы материальные расходы, связанные с этим, и ущерб у других водопотребителей были минимальными.
Время промыва определяется в зависимости от местных условий, главное из которых — пропускная способность отверстий гидротехнических сооружений, используемых в процессе промыва при пониженном уровне воды в подпертом бьефе: если пропускная способность этих отверстий небольшая, промыв организуется в маловодное время года — зимой и осенью, при большой пропускной способности — в период паводка.
1 — водосбросное отверстие, через которое ведется промыв;
— поверхность промывного потока в начале промыва;
— граница отложений наносов перед промывом;
— поверхность промывного потока в конце промыва;
— граница отложений наносов в конце промыва;
Н — слой смытых отложений
Рисунок 3.2.6 - Схема глубокого промыва водохранилища
Оптимальные промывные расходы, а также целесообразная глубина понижения уровня воды при промыве могут быть определены расчетом. Предварительно можно считать целесообразным понижение напора при промыве через поверхностные отверстия на 50%, а через глубинные отверстия — на 75% нормального эксплуатационного напора, при этом промывной расход составит около 50% пропускной способности отверстия при полном напоре. При наличии промываемого ниже бьефа или водохранилища других гидроузлов, водоемы которых могут быть заилены промывным потоком, применение промыва ограничено. Вопрос о целесообразности гидравлической расчистки верхнего водоема в каждом конкретном случае должен решаться на основании технико-экономических расчетов. Сроки и продолжительность промывов следует согласовать со всеми водопользователями.
Механические способы удаления наносов значительно более трудоемки и дороги, чем промывы. Опыт показывает возможность их применения в тех случаях, когда промыв невозможен, например при:
расчистке бассейнов суточного регулирования с помощью землесосных снарядов в отвал;
расчистке энергетических каналов с помощью землесосных снарядов или экскаватором-драглайном в отвал;
расчистке отстойника непрерывного действия экскаватором с вывозом грунта на автотранспорте.
Выполненные технико-экономические расчеты показывают, что стоимость удаления 1 м3 наносов механическим способом в 10-100 раз выше, чем при гидравлическом промыве. Известны случаи, когда механизмы (бульдозеры, гидромониторы) использовались во время промывов для перемещения грунта с периферийных участков в промывной поток, что повышало эффективность промыва.
При бесплотинных водозаборах удаление наносов может быть осуществлено только механическими средствами. Устройством шпор, направляющих дамб и т.п. можно добиться уменьшения интенсивности отложения наносов на участке водозабора.
3.2.21. Наблюдение за состоянием интенсивно заиляемого водохранилища и удаление наносов должны быть организованы в соответствии с действующими правилами эксплуатации заиляемых водохранилищ малой и средней емкости и с учетом природоохранных требований.
Эксплуатационные наблюдения за состоянием и работой водохранилища должны обеспечивать: получение систематических достоверных данных о техническом состоянии водохранилища; своевременное принятие мер к уменьшению интенсивности заиления и сохранению на более длительный срок регулирующей емкости; получение технических данных для обоснования мероприятий по расчистке от наносов; выбор оптимальных эксплуатационных режимов работы водохранилища, обеспечивающих требования водопотребителей; получение данных для разработки мероприятий по охране окружающей природной среды [10].
Наблюдения за водохранилищем должны начинаться с момента заполнения его и продолжаться в течение всего периода эксплуатации.
В состав эксплуатационных наблюдений за состоянием заиляемых водохранилищ входят наблюдения за: уровнем водохранилища; жидким и твердым стоками; переработкой берегов; отложениями наносов и зарастанием мелководий, образованных в результате заиления полными и регулирующими емкостями водохранилища; заилением нижнего бьефа.
Периодичность каждого вида наблюдений устанавливается местной инструкцией в зависимости от условий эксплуатации и состояния водохранилища.
Уровень воды в водохранилище определяется непосредственно в районе подпорных сооружений гидроузла водомерными рейками или самописцами уровня. При значительных суточных изменениях уровня установка самописца обязательна. При этом самописцы необходимо оборудовать дистанционной передачей показаний непосредственно на пульт дежурного инженера гидроузла, регулирующего режим работы водохранилища.
Наблюдения за расходом и стоком воды осуществляется по расходомерам, а при их отсутствии — по характеристикам протарированного эксплуатационного оборудования в соответствии с действующими инструкциями. Наблюдения за твердым стоком организуются на входе в водохранилище и выходе из него путем взятия проб воды на мутность.
В местах интенсивного размыва и обрушения берегов выполняются наблюдения за их состоянием путем установки реперов и регулярных инструментальных съемок в нескольких контрольных створах.
Механические способы удаления наносов значительно более трудоемки и дороги, чем промывы. Опыт показывает возможность их применения в тех случаях, когда промыв невозможен, например при:
расчистке бассейнов суточного регулирования с помощью землесосных снарядов в отвал;
расчистке энергетических каналов с помощью землесосных снарядов или экскаватором-драглайном в отвал;
расчистке отстойника непрерывного действия экскаватором с вывозом грунта на автотранспорте.
Выполненные технико-экономические расчеты показывают, что стоимость удаления 1 м3 наносов механическим способом в 10-100 раз выше, чем при гидравлическом промыве. Известны случаи, когда механизмы (бульдозеры, гидромониторы) использовались во время промывов для перемещения грунта с периферийных участков в промывной поток, что повышало эффективность промыва.
При бесплотинных водозаборах удаление наносов может быть осуществлено только механическими средствами. Устройством шпор, направляющих дамб и т.п. можно добиться уменьшения интенсивности отложения наносов на участке водозабора.
3.2.21. Наблюдение за состоянием интенсивно заиляемого водохранилища и удаление наносов должны быть организованы в соответствии с действующими правилами эксплуатации заиляемых водохранилищ малой и средней емкости и с учетом природоохранных требований.
Эксплуатационные наблюдения за состоянием и работой водохранилища должны обеспечивать: получение систематических достоверных данных о техническом состоянии водохранилища; своевременное принятие мер к уменьшению интенсивности заиления и сохранению на более длительный срок регулирующей емкости; получение технических данных для обоснования мероприятий до расчистке от наносов; выбор оптимальных эксплуатационных режимов работы водохранилища, обеспечивающих требования водопотребителей; получение данных для разработки мероприятий по охране окружающей природной среды [10].
Наблюдения за водохранилищем должны начинаться с момента заполнения его и продолжаться в течение всего периода эксплуатации.
В состав эксплуатационных наблюдений за состоянием заиляемых водохранилищ входят наблюдения за: уровнем водохранилища; жидким и твердым стоками; переработкой берегов; отложениями наносов и зарастанием мелководий, образованных в результате заиления полными и регулирующими емкостями водохранилища; заилением нижнего бьефа.
Периодичность каждого вида наблюдений устанавливается местной инструкцией в зависимости от условий эксплуатации и состояния водохранилища.
Уровень воды в водохранилище определяется непосредственно в районе подпорных сооружений гидроузла водомерными рейками или самописцами уровня. При значительных суточных изменениях уровня установка самописца обязательна. При этом самописцы необходимо оборудовать дистанционной передачей показаний непосредственно на пульт дежурного инженера гидроузла, регулирующего режим работы водохранилища.
Наблюдения за расходом и стоком воды осуществляется по расходомерам, а при их отсутствии — по характеристикам протарированного эксплуатационного оборудования в соответствии с действующими инструкциями. Наблюдения за твердым стоком организуются на входе в водохранилище и выходе из него путем взятия проб воды на мутность.
В местах интенсивного размыва и обрушения берегов выполняются наблюдения за их состоянием путем установки реперов и регулярных инструментальных съемок в нескольких контрольных створах.
Наблюдения за характером заиления верхнего бьефа, полным и регулирующим объемами водохранилища производятся в меженный период путем промеров глубин на постоянных поперечниках (створах). При необходимости определяется гранулометрический состав отложений взятием проб. В случае затруднений в проведении наблюдений собственными силами к исследованию привлекаются специализированные организации.
Систематическими наблюдениями за динамической регулирующей емкостью водохранилища определяются фактические эксплуатационные возможности по перерегулированию стока при различных условиях работы водохранилища.
Контроль за состоянием водохранилища производится персоналом предприятия, эксплуатирующего водохранилище и ответственного за его техническое состояние.
Методы и организация работ по борьбе с заилением изложены в пп, 3.2.18 и 3.2.19.
3.2.22. Отстойники электростанций должны постоянно использоваться для осветления воды. Отключение отстойников или их отдельных камер для ремонта допускается только в период, когда вода несет незначительное количество наносов и свободна от фракций, опасных в отношении истирания турбин и другого оборудования.
Отстойники на гидроэлектростанциях играют важную роль в задержании фракций наносов, опасных в отношении истирания гидротурбин, поэтому постоянное использование отстойника позволяет сократить ремонтные затраты по гидроэлектростанции. Как правило, отключение камер отстойников для ремонта осуществляется в зимний период, когда уменьшается сток реки и сокращается в несколько раз объем поступающих к гидроузлу взвешенных наносов.
В ряде случаев производятся работы по повышению эффективности отстоя наносов в отстойниках. С этой целью применяются распределительные решетки и стенки, выравнивающие скорости по сечению отстойника. Иногда одновременно выполняется наращивание стенок камер отстойника с целью увеличения площади его живого сечения и снижения скоростей воды. Для повышения эффективности работы отстойников важен правильный выбор режима их промыва от отложившихся наносов: значительный слой отложившихся наносов приводит к увеличению скоростей в камере, в то же время частый промыв с отключением отдельных камер ухудшает условия отстоя наносов в работающих камерах, нагрузка которых увеличивается. Режим промыва должен быть выбран на основании практического опыта с обоснованием технико-экономическим расчетом.
При промыве отстойника необходимо следить за отложением смываемых наносов в русле и не допускать создания от них подпора, ухудшающего условия последующих промывов.
3.2.23. На каждой электростанции, в водохранилище которой имеются залежи торфа, должен быть организован перехват всплывающих масс торфа выше створа водозаборных и водосбросных сооружений, преимущественно в местах всплывания. Перехваченный торф должен быть отбуксирован в бухты и на отмели и надежно закреплен.
Всплывание торфа со дна водохранилищ вызывается различными причинами: накоплением в слое торфа газов при разложении растительных остатков микроорганизмами, промерзанием торфа и смерзанием его с ледяным покровом (в этом случае его всплывание происходит весной при повышении уровня воды в водохранилище). Особенно интенсивно торф всплывает в прудах-охладителях тепловых электростанции на путях циркуляционного потока, где повышенная температура воды способствует интенсификации микробиологических процессов и образованию газов.
Плавающие торфяные острова (сплавины) на тепловых электростанциях забивают решетки и сетки водоприемников насосных станций, а на гидроэлектростанциях — турбинные решетки. В некоторых случаях вследствие гниения растительных остатков всплывшего торфа вода обогащается сероводородом, что при его большой концентрации может вызвать коррозию оборудования.
Наибольший эффект в борьбе со всплыванием торфа могут дать предупредительные меры, осуществляемые при подготовке водохранилища к затоплению. К ним относятся пригрузка торфа, его разработка (и удаление) или выжигание.
Ликвидационные меры после всплывания торфа в водохранилище включают: разведку сплавин, их разрезку (размельчение) и удаление путем отбуксировки катерами в бухты и на отмели, где торф надежно закрепляется или уничтожается. Дробление крупных сплавин торфа производится взрывами, гидромониторами, разрезкой тросами или дисковыми ножами.
Большой опыт борьбы с торфом накоплен на каскаде Свирских ГЭС [12]. В результате разработан комплекс мероприятий по борьбе с торфом, который включает:
— обследование состояния торфяных площадей в рай оне их всплывания, организацию учета и наблюдения за всеми всплывшими торфяниками; задержание торфяни ков на месте всплывания;
приобретение и оборудование плавучих средств, необходимых для буксировки и крепления дрейфующих островов;
установку легкой запани для перехвата торфяников на подходе к гидроэлектростанции в зоне малых скоростей;
установку плоскочелюстного грейфера на гидроэлектростанции для чистки решеток от торфа.
3.2.24. Водохранилища обособленного пользования, находящиеся на балансе электростанций, должны поддерживаться в надлежащем техническом и санитарном состоянии силами эксплуатационного персонала электростанций.
Санитарное и техническое состояние водохранилищ обеспечивается созданием водоохранных зон и прибрежных защитных полос, в пределах которых вводятся дополнительные ограничения природопользования.
Границы водоохранных зон и прибрежных защитных полос уточняются в проектах водоохранных зон в соответствии с нормативными документами.
На этих водохранилищах должны проводиться наблюдения за:
заилением и зарастанием;
переработкой берегов;
качеством воды;
температурным и ледовым режимами;
всплыванием торфа;
соблюдением природоохранных требований в пределах водоохранных зон этих водохранилищ.
При необходимости для организации и проведения наблюдений, анализа результатов и разработки природоохранных мероприятий следует привлекать специализированные организации.
Организацию водоохранных зон и прибрежных защитных полос водохранилищ комплексного пользования осуществляют местные природоохранные органы.
Поддержание водохранилища в надлежащем техническом и санитарном состоянии предполагает проведение комплекса мероприятий, обеспечивающих безаварийное и эффективное выполнение водохранилищем всех предусмотренных для него функций. Такими функциями могут быть, например: аккумулирование воды в паводочный период; перераспределение стока для обеспечения пиковых режимов работы ГЭС; охлаждение воды, если она используется как пруд-охладитель на тепловых электростанциях; создание условий для обеспечения водозаборов; использование акватории водохранилища и прибрежной полосы как зоны отдыха; обеспечение надлежащего качества воды и т.п.
Поддержание водохранилища в надлежащем техническом состоянии требует обеспечения надежной работы водозаборов и водосбросов, выполнения берегоукрепительных и дноуглубительных работ, проведения технических мероприятий по защите водной фауны (особо — рыбозащите), безопасности судовождения и отдыха населения. Часть этих работ должна осуществляться заинтересованными предприятиями и организациями, а также частными лицами, которые являются подотчетными электростанции в этой части своей деятельности.
Поддержание водохранилища в надлежащем санитарном состоянии требует регулярного контроля качества воды в различных зонах водохранилища, контроля за сбрасываемыми сточными водами, соответствием установленным санитарным нормам, развитием и гибелью водной растительности, водной фауны, а также за такими явлениями, как засорение водохранилища топляками и плавающим лесом, состояние затопленных торфяных месторождений и т.п. Если водохранилищем затоплены вероятные выходы вредных природных химических соединений, это должно быть предметом особого внимания собственника водохранилища. Это же касается затопленных кладбищ, скотомогильников и т.п.
Разработка и реализация мероприятий по поддержанию водохранилища в надлежащем техническом и санитарном состоянии осуществляются на основании эксплуатационных наблюдений за ним, перечень которых приведен в данном пункте. Организация наблюдений, методика их производства, периодичность изложены в п. 3.2.21,
Некоторые виды наблюдений, а также обобщение результатов наблюдений иногда затруднительно осуществлять только силами эксплуатационного персонала ввиду сложности или специфичности самих работ. В этом случае для их выполнения привлекаются специализированные организации. К таким видам работ могут относиться, например, наблюдения за заилением и переработкой берегов, что связано с разбивкой и закреплением на местности створов измерений, закреплением реперов, плановой и высотной съемкой ложа водохранилища и берегов. При обработке результатов наблюдений обычно уточняются прогнозы, данные ранее проектной организацией, как правило, на 10 и 25 лет и на конечный период (условно на 100 лет) и корректируются защитные мероприятия.
Не всегда возможно силами эксплуатации организовать наблюдение за уровнем загрязнения водоема, особенно в зонах выпусков сточных вод и в устьях притоков, соответствием его ПДК и санитарным нормам.
Для соблюдения природоохранных требований в водоохранных зонах режим землепользования в пределах этих зон фиксируется специальными соглашениями (актами) между дирекцией электростанции, на балансе которой находится водохранилище, и организациями или лицами, получающими в пользование земли водоохранной зоны. В этих соглашениях должны четко формулироваться санкции (экономические и административные) при нарушении правил землепользования.
Юридической основой взаимоотношений электростанции и иных водопользователей является Закон Российской Федерации «О предприятиях и предпринимательской деятельности», устанавливающий ответственность за ущерб, наносимый другим юридическим и физическим лицом вследствие ненадлежащего исполнения своих обязанностей.
3.2.25. На водохранилищах, расположенных в криолитозонах, должны проводиться наблюдения за криогенными процессами и деформациями в ложе водохранилища, зоне сработки, береговой и прибрежной зонах, а также за изменением вместимости водохранилища. Для определения состава, объема и периодичности наблюдения следует привлекать специализированную организацию.
Через
5 лет после начала наполнения водохранилища
и затем через каждые последующие 10 лет
его эксплуатации
с привлечением специализированной
организации
по результатам наблюдений должен
проводиться анализ
состояния водохранилища и при
необходимости
разрабатываться мероприятия,
обеспечивающие надежность
и безопасность эксплуатации гидроузла.
Криолитозона — это часть земной коры, в которой горные породы имеют минусовую температуру вне зависимости от наличия и фазового состояния воды в ней, и которая включает в себя мерзлые, морозные и охлажденные породы. Мерзлые породы имеют минусовую температуру и содержат в своем составе лед; морозные, обладая минусовой температурой, не содержат воды в жидкой и твердой фазах; охлажденные породы, имеющие температуру ниже 0°, насыщены минерализованными водами. Породы, находящиеся при температуре ниже точки замерзания воды в течение нескольких лет, считаются многолетнемерзлыми.
Многолетнемерзлые породы занимают почти половину территории нашей страны, имеют островное, прерывистое и сплошное распространение по площади. Мощность криолитозоны меняется от 3 — 4 до 1200—1500 м. Многолетнемерзлые породы сезонно протаивают сверху, образуя сезонноталый слой.
Гидротехническое освоение области распространения многолетнемерзлых пород в нашей стране имеет длительную историю и продолжается по настоящее время.
Опыт эксплуатации северных водохранилищ указывает на удлинение проектного срока их наполнения и снижение рабочего интервала глубин сработки, расхождение проектных и фактических кривых связи объемов и уровней воды, понижение расчетных уровней верхнего бьефа, снижение проектных водноэнергетических показателей.
На функционирование ГЭС в криолитозоне оказывает влияние процесс оттаивания многолетнемерзлых пород в районах водохранилищ, не учитывавшихся ранее в проектах из-за отсутствия достаточного опыта эксплуатации северных гидроузлов, неизученности мерзлотных условий осваиваемой территории, отсутствия в расчетах энергетического использования водотока учета изменений начальных параметров водохранилищ в пространственно-временном отношении.
Районы водохранилищ в криолитозоне характеризуются потеплением климата, проявляющимся в повышении средней годовой температуры воздуха, появлении ряда теплых лет со средней годовой температурой воздуха и амплитудой температур воздуха, значительно превышающих среднестатистические значения тех же климатических показателей.
Водохранилища оказывают отепляющее воздействие на многолетнемерзлые породы. Изменение мерзлотных условий определяются геологоструктурными условиями территории.
Формирование водохранилища на платформе (в равнинных условиях) с преимущественным развитием рыхлых образований четвертичного периода, отличающихся высоким содержанием (от 20 до 80%) высокотемпературной льдистости (-0,5 ÷ -1,5°С), сопровождается криогенными (оттаивание мерзлых пород в ложе и бортах водохранилища, термоабразия, активизация термокарста на участках развития в естественных условиях, термоэрозия), экзогенными (карстообразование, суффозия), гидрогеологическими (изменение соотношений уровней поверхностных и подземных вод, подъем уровней грунтовых вод) и другими (аккумуляция воды на пониженных участках переформировавшейся поверхности, всплытие талых торфяников) процессами, что приводит к явлениям деформации ложа, берегов, прибрежной зоны, а также дополнительной фильтрации, не учтенной проектом, подтоплению территории, образованию «озер-ловушек». Деформация берегов и прибрежной зоны, а также подтопление территории приводят к увеличению площади зеркала; деформация ложа, берегов, прибрежной зоны — к увеличению полного и полезного объемов водохранилища, фильтрация — к фильтрационным потерям; образование «озер-ловушек» — к формированию «нерабочей воды», т.е. объема воды, не участвующей в работе ГЭС.
Формирование водохранилищ в горно-складчатой области с преобладанием многолетнемерзлых скальных и полускальных пород, характеризующихся высоким содержанием в трещинах льдообразований и подземных льдов различного типа, сопровождается их оттаиванием, что приводит к деформации ложа и берегов прибрежной зоны водохранилища, дополнительной фильтрации из него. Деформация ложа, берегов и прибрежной территории увеличивает площадь и объем водохранилища, нарушает устойчивость скальных массивов, формирует постоянные фильтрационные потери из водохранилища.
Таким образом, изменения мерзлотных условий водохранилищ во всех случаях снижают установленную мощность, планируемую выработку электроэнергии ГЭС и устойчивость, а также вызывают критические деформации зданий, сооружений и коммуникаций в прибрежной зоне водохранилища, включая водораздел, уменьшают площади земель, пригодных к хозяйственному использованию. Известен ряд случаев аварий гидросооружений в криолитозоне, вызванных недоучетом процессов, связанных с воздействием водохранилищ [13].
Эффективная эксплуатация водохранилищ в криолитозоне требует специфического подхода к оценке энергетического использования водотока, учитывающего прогнозы изменений мерзлотных условий, создаваемых водохранилищем, на стадии проектирования и в период наполнения и эксплуатации водохранилища, а также организации мониторинга за криогенными процессами на водохранилищах, температурным режимом пород и гидрогеологическим режимом подземных под, выявления непредвиденных ситуаций, их предупреждения и ликвидации негативных последствий. Последнее требует специального научного и проектного обоснования, проведения геофизических работ, инженерных изысканий, устройства дополнительных гидрологических, гидрогеологических и других постов. Особо важно иметь возможность корректировки параметров водохранилища в период его наполнения и начальной эксплуатации. В этот период разрабатываются рекомендации по оптимальному режиму водохранилища, учитывающие фактические и прогнозируемые изменения геокриологических условий. Для корректировки водохозяйственных и водноэнергетических показателей водохранилища и ГЭС производится проверка прогнозов геокриологических условий, температурного режима мерзлых пород, а также подземных и поверхностных вод. С привлечением специализированной организации через 5 лет от начала наполнения водохранилища и затем через каждые последующие 10 лет эксплуатации по результатам систематических наблюдений должен быть выполнен тщательный анализ всех произошедших изменений, разработан прогноз развития процессов, выявлены неблагоприятные ситуации, влияющие на режим использования водохранилища, безопасность и надежность сооружений гидроузлов, состояние прилегающих территорий, разработаны практические рекомендации по эксплуатации водохранилища, сооружений на нем и на прилегающих территориях.