5.Техногенные изменения геологической среды

Геологические процессы, связанные с устройством водохранилищ, по характеру очень близки к процессам, сопровождающим геологическую деятельность озер: они так же включают в себя переработку берегов и заиление дна.По происхождению водохранилища относятсяк инженерно-геологическим объектам, и специфика их определяется следующими причинами:

а)современные берега и ложа озер образованы в результате длительных процессов геологического масштаба, переработка берегов водохранилищ связана с резким изменением природного гидрологического режима и осуществляется сравнительно быстро (несколько лет, реже десятилетий);

б)сезонный и многолетний гидрологические режимы водохранилищ более изменчивы, чем у озер: сезонные изменения уровней большинства озер не выходят за пределы 1-2 м, у водохранилищ же они нередко превышают 10 м;

в)характер переработки берегов водохранилищ в значительной степени зависит от способа их водохозяйственной эксплуатации, и если уровни изменяются резко, то берега приобретают вид системы террас.

Интенсивность переработки берегов зависит от площади поверхности и глубины водохранилища. Большую роль играют также состав, свойства и условия залегания горных пород береговых склонов и дна, первоначальные (до затопления) план и профиль берегов. В ходе переработки берегов водохранилища береговые склоны уполаживаются и одновременно в зоне колебаний уровня волны образуются прибрежные отмели. Эти процессы постепенно затухают, хотя временно могут усиливаться при наложении на абразию активных склоновых процессов, которые уменьшают полезную площадь земель, прилегающих к водохранилищам.

В результате наполнения водой водохранилища и подпора реки плотиной изменяется режим реки, что может вызывать новые физико-геологические процессы по берегам водохранилища или оживить существующие. После создания водохранилища наблюдаются следующие явления:

1. значительное уменьшение скорости течения реки, т, е. создание водоема по типу промежуточного между речным и озерным;

2. почти полное прекращение переноса равнинными реками наносов, а нередко и заиление чаши водохранилища, особенно на горных реках, которые несут большое количество взвешенного материала;

3. уменьшение размывающего действия реки, что связано с уменьшением скорости течения;

4. довольно частые колебания уровня воды в реке, связанные с изменением режима стока воды в ней и со спуском воды в нижний бьеф для обеспечения судоходства в нижнем течении реки, а также для работы гидростанций; эти колебания уровня воды в водохранилище могут достигать 5-7 м и более; при таких колебаниях вода будет приходить в соприкосновение с породами, слагающими борта водохранилища, в результате чего породы будут периодически смачиваться;

5. возникновение высоких, обладающих большой разрушительной силой волн, которые будут подмывать откосы и способствовать их обрушению.

На р. Кама создано 2 водохранилища – Камское и Воткинское. Границей между водохранилищами является плотина Камской ГЭС, разность уровней воды в них – 18 м. Камским водохранилищем затоплены поймы и низкие террасы рек Камы и Чусовой, подтоплены устья мелких рек. Ширина водохранилища изменяется от 1,3 км в створе Кулигино-Тупица и до 4 км в районе Банной Горы. Средняя глубина водохранилища 6,5 м, максимальная (около плотины) 30 м. Подпор камских вод Воткинской ГЭС в пределах города незначителен. Ширина водохранилища на этом участке почти постоянна: от 700 до 1000 м.

Камская ГЭСрасполагается на севере г.Перми, ниже устья реки Чусовой (левый приток реки Кама).

В состав Камской ГЭС входят:

• здание гидроэлектростанции совмещенного (водосливного) типа;

• русловая земляная плотина;

• пойменная земляная плотина;

• ОРУ 110 - 220 кВ.

В 1933 г. Было начато строительство, пуск первого агрегата был произведен 18 сентября 1954 г. Полностью в промышленную эксплуатацию Камская ГЭС была сдана 20 июня 1958 г. С начала эксплуатации Камской ГЭС было выработано 88806 млн. кВт/ч электроэнергии.

В 1964 г. Камская гидроэлектростанция была принята в постоянную промышленную эксплуатацию Государственной комиссией, образованной распоряжением Госстроя СССР №297 от 2 ноября 1963 г.

Основные технические характеристики Камской ГЭС. Установленная мощность - 483 МВт; число агрегатов – 23.

Водопоток:

• максимальный расход через турбины - 4000м³/с

• максимальный расход через гидроузел - 21000м³/с

• минимальный расход, определенный санитарными пропусками воды в нижний бьеф - 300 м³/с

Надежность и безопасность

Надежность энергоснабжения Камской ГЭС обеспечивается:

• двойной системой шин 110, 220 кВ;

• полуторной схемой присоединения ВЛ 110 кВ;

• двойной схемой присоединения ВЛ 220 кВ;

• резервированием энергообеспечения собственных нужд.

В соответствии с Федеральным законом о безопасности гидротехнических сооружений, на Камской ГЭС разработана Декларация безопасности ГТС. Декларация прошла экспертизу, получено положительное заключение. ГТС Камского гидроузла внесены в государственный реестр.

Мероприятия по охране окружающей среды

Основным источником загрязнения при эксплуатации Камской ГЭС является гидротурбинное оборудование из-за протечек турбинного масла в реку Каму.

Установленные на Камской ГЭС гидротурбины типа ПЛ 510-ВБ-500 морально и физически устарели и не соответствуют современному уровню, значительно уступая по своим энергетическим показателям созданным позднее рабочим колесам на такие же напоры.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды АО "Камская ГЭС" проводит следующие мероприятия:

• с 1996 года на Камской ГЭС начата реконструкция гидротурбинного оборудования, в ходе которой установлено 5 турбин типа "Вертикальная поворотно-лопастная ПЛ20-В-500" производства ОАО "Турбоатом" (г. Харьков) с экологически чистым рабочим колесом, не допускающим протечек масла в турбинный тракт;

• с целью уменьшения протечек масла в нижний бьеф во время капитальных ремонтов гидроагрегатов проводится замена уплотнений лопастей рабочего колеса;

• осуществляется жесткий контроль над использованием турбинного масла;

• регулярно проводится чистка сороудерживающих решеток от топляковой древесины;

• постоянно ведется контроль качества сточных вод предприятия;

• отработанные люминесцентные лампы сдаются на демеркуризацию;

• проведена инвентаризация мест складирования отходов;

твердые бытовые отходы и нетоксичный производственный мусор вывозятся на городской полигон бытовых отходов, где перерабатываются и утилизируются специализированной организацией.

Строительство гидротехнических сооружений на растворимых породах может привести к изменению гидродинамического режима, появлению в массиве пресных вод и, как следствие, созданию условий для развития и активизации карста, что осложняет эксплуатацию сооружения. Для безопасной эксплуатации сооружения необходимо предусмотреть комплекс противофильтрационных мероприятий.

На Камской ГЭС, в основании которой залегают гипсоносные карбонатные породы пермской системы с содержанием гипса до 35%, предусмотрены следующие противофильтрационные мероприятия: водонепроницаемый бетонный понур в вернем бьефе для защиты от фильтрации из водохранилища, цементационная противофильтрационная завеса для снижения скоростей фильтрации подземных вод и вертикальный глубинный дренаж для перехвата опресненных вод и сброса их в нижний бьеф. На ГЭС пробурены скважины, в которых ведется наблюдение за химическим составом и напорами подземных вод, что позволяет судить о развитии процессов растворения гипса.

Хозяйственная деятельность человека (водоснабжение, эксплуатация городских агломерации, обоснование строительства) активно влияет на геологические процессы, происходящие в верхней части земной коры. Техногенное загрязнение подземных и поверхностных вод из атмосферы в виде твердой и жидкой фаз, закачка промышленных стоков, утечки из систем канализации, свалки, нефтепродукты и др. способствуют проникновению токсичных веществ сначала в зону аэрации, а потом и в водоносные горизонты. Чтобы избежать таких пагубных последствий, необходимо устанавливать различные очистительные сооружения на предприятиях, отслеживать правильность очистки и выбросов этих предприятий, не устраивать несанкционированных свалок бытового и промышленного мусора.[2, 3, 5]