31 Октября 2017

Ликбез №3: Властелины затворов

Автор книги «История гидроэнергетики России» Иван Слива специально для «Кислород.ЛАЙФ» на пальцах объясняет, кто и как регулирует режимы работы водохранилищ в России. Спойлер – это не владельцы ГЭС.

Поделиться в социальных сетях

На многих российских реках построены водохранилища, а нередко – целые каскады ГЭС, которые существенно изменяют естественный режим стока воды. При этом механизм принятия решений о том, когда и сколько воды накапливать в водохранилище либо сбрасывать вниз по течению, для подавляющего большинства людей, тем более далеких от энергетики, не очень понятен. Печально и то, что зачастую искажают факты и те, кто все прекрасно знает – например, экологи. В целом же бытует мнение, что все решения принимает собственник гидроузла (если это гидроэлектростанция – то собственник ГЭС), который бодро шурует «заслонками» в своих собственных интересах. А интересы это, понятное дело, исключительно в плоскости максимальной наживы.

Реальность же гораздо, гораздо сложнее (и разнообразнее).

Правила и приоритеты

Начнем с того, что жизнь любого гидротехнического сооружения зарождается в проектном институте. Именно на этапе проектирования определяются его ключевые характеристики, которые в дальнейшем оказывают ключевое влияние на режим его эксплуатации. Важнейшими из них являются параметры водохранилища, режим его работы, а также конструктивные особенности водопропускных сооружений (водосбросных плотин, донных водосбросов и т.п.). Особое значение имеет выбор отметок нормального подпорного уровня (НПУ), форсированного подпорного уровня (ФПУ) и уровня мертвого объема (УМО). Отметка НПУ – это уровень водохранилища при его полном заполнении (в условиях обычной эксплуатации), ФПУ – максимально возможный уровень заполнения водохранилища (достигается только в случае сильных наводнений), а УМО – наибольший уровень сработки водохранилища.

Важно понимать, что после того, как гидроузел будет построен, изменить базовые моменты сложно и дорого, ибо разные его параметры находятся во взаимосвязи. Например, водопропускные сооружения проектируются с расчетом на удержание части стока в водохранилище. И если вдруг ни с того, ни с сего кто-то решит отказаться от ежегодного цикла наполнения и сработки водохранилища и перевести его в режим постоянной работы на одном уровне воды, ему придется строить дополнительный водосброс, причем очень серьезной пропускной способности.

Конструктивные особенности гидроузла и режимы его эксплуатации прописаны в ряде документов, среди которых особое значение имеет декларация безопасности. Этот документ разрабатывается специализированными организациями в области гидротехники (для крупных гидроузлов – как правило, с привлечением ученых), с обязательным проведением обследования, и утверждается Ростехнадзором. Декларация выдается максимум на пять лет, каждый гидроузел находится под постоянным внешним контролем (который стал намного сильнее после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС в 2009 году). Чем важна декларация безопасности с точки зрения регулирования? Тем, что в ней устанавливаются определенные параметры состояния ГТС, которые не должны нарушаться по соображениям безопасности.

Первый приоритет эксплуатации любого ГТС – обеспечение его собственной безопасности. Ни в коем случае нельзя допустить возникновения риска разрушения плотины, ибо последствия этого могут быть катастрофичны. Необходимость экстренных мер по обеспечению безопасности сооружения – это единственная ситуация, когда собственник сооружения может (и должен!) изменить режим его работы без согласования с кем бы то ни было. Такое может происходить в случае аварии или внезапно обнаруженной угрозы ее возникновения.

Большинство гидроузлов являются комплексными, то есть несут сразу несколько функций. Чаще всего это совсем не только выработка электроэнергии на ГЭС, но, прежде всего, водоснабжение, защита от наводнений, обеспечение работы водного транспорта. Дополнительно могут накладываться экологические ограничения – по минимально допустимому количеству сбрасываемой воды (так называемый санитарный сток), по определенному режиму работы в период нереста рыбы и т.п. Эти (зачастую противоречивые) требования увязываются в документе под названием Правила использования водных ресурсов (ПИВР). Они также разрабатываются для каждого водохранилища (или каскада водохранилищ) специализированными организациями и утверждаются Федеральным агентством водных ресурсов (Росводресурсы).

Функция установления режимов работы водохранилищ возложена по закону на Росводресурсы, в лице его территориальных подразделений – бассейновых водных управлений (БВУ). Это важно запомнить раз и навсегда: не собственник гидроузла устанавливает текущие режимы пропуска воды, этим занимается специально уполномоченный государственный орган.

Большинство гидроузлов являются комплексными, и чаще всего их главная функция - совсем не только выработка электроэнергии на ГЭС, но, например, водоснабжение, защита от наводнений и т.д.
Регулирование водохранилищ.jpg

Нужен Нострадамус

Казалось бы, все просто – есть ПИВР, согласно им Росводресурсы выдают указания, собственник гидроузла их исполняет. И все счастливы. Проблема в том, ПИВР должны пересматриваться каждые 20 лет, но на практике большинство водохранилищ до сих пор руководствуется правилами, разработанными и утвержденными еще в советское время (зачастую 40-50 лет назад). Сейчас Росводресурсы ведут большую работу по разработке и утверждению новых ПИВР, которая по ряду причин идет не так быстро, как хотелось бы. Кроме того, каждый год водность рек различается по причине изменяющихся погодных условий, и ПИВР (чаще всего изрядно устаревшие), какими бы идеальными они не были, не дают рекомендаций на все случаи жизни.

В этой ситуации Росводресурсы управляют водохранилищами в ручном режиме, оперативно изменяя режим пропуска воды в соответствии с фактически складывающейся ситуацией. Зайдите на сайт агентства, и вы увидите ежедневные сводки о режимах и пропусках. Что бы при этом по возможности учесть интересы всех водопользователей, при БВУ созданы межведомственные рабочие группы (МРГ). Кто входит в их состав? Вот для примера состав МРГ по регулированию режимов Цимлянского водохранилища на реке Дон – всего 18 человек, из которых компанию-собственника Цимлянской ГЭС представляет 1 (один) человек. Примерно так же дело обстоит и со всеми остальными МРГ. Их задача – выдача рекомендаций по установлению режимов работы водохранилищ. Как правило, Росводресурсы с ними соглашаются (хотя формально и не обязаны этого делать). Решения МРГ принимаются большинством голосов.

Каковы приоритеты МРГ при регулировании? Первый и безусловный приоритет – это, как мы уже отметили, обеспечение безопасности самого гидротехнического сооружения. Второй – защита от наводнений, это вопрос безопасности людей. Третий приоритет – обеспечение водоснабжения. Нельзя допустить, чтобы население и промышленные предприятия остались без воды. Четвертый – обеспечение работы водного транспорта.

Потребности гидроэнергетики 

идут в самом низу списка приоритетов.

Схема приоритетов может несколько изменяться в зависимости от конкретных условий. Есть водохранилища, которые не имеют резервной емкости для борьбы с наводнениями, в других случаях очень важна работа водного транспорта для обеспечения северного завоза и т.п. Но общий посыл в целом такой. Принятые Росводресурсами на основании рекомендаций МРГ решения направляются собственнику гидроузла, а если на гидроузле есть ГЭС, то также АО «Системный оператор» – независимому диспетчеру единой энергосистемы России. Именно «Системный оператор» задает режим работы ГЭС, учитывая как потребности энергосистемы, так и режимы, установленные Росводресурсами.

Работа МРГ сложна и ответственна, ведь ее решения могут влиять на жизнь миллионов людей. Главная сложность заключается в том, что для принятия оптимального решения хорошо бы иметь в составе МРГ Нострадамуса – ведь только он может сказать, сколько воды прибудет в водохранилище через неделю, месяц или год. Почему это так важно? Поясню на примере регулирования водохранилищ на Волге. Важной задачей для них является обеспечение сброса определенного количества воды в низовья реки, в интересах создания максимально благоприятных условий для нереста рыбы, а также для сельского хозяйства. В идеале воды нужно сбрасывать много, делать это долго и равномерно. Проблема состоит в том, что природные объемы весеннего половодья могут варьироваться в очень широких пределах. Предположим, мы решаем сбросить наиболее оптимальное (большое!) количество воды в низовья Волги. А половодье оказывается слабым, и мы не можем наполнить водохранилища. В результате останавливается речной транспорт, осушаются водозаборы – чего допустить никак нельзя.

Роль штатного Нострадамуса в теории исполняет Росгидромет. Увы, современная метеорологическая наука не способна давать точные прогнозы на период, превышающий несколько дней. Паводки, вызываемые дождями, вообще прогнозируются очень плохо. С поступлением воды в результате таяния снега ситуация несколько лучше, но не сильно – неоднократно наблюдались ситуации, когда вроде бы большие запасы снега в буквальном смысле этого слова испарялись, не давая ожидаемой приточности. И наоборот, вроде бы не очень большие сугробы могут стаять быстро и резко, дав мощный всплеск притока воды, быстро забивающий водохранилища и вынуждающий экстренно увеличивать сбросы в нижний бьеф.

В такой ситуации МРГ принимают решения, которые в любом случае обеспечит жизненно важные приоритеты, исходя из консервативных оценок ситуации. Иногда это приводит к решениям, которые постфактум не кажутся оптимальными – но оценивать их нужно исходя из информации, имевшейся на момент принятия решения, а не с позиций послезнания. Дополнительную сложность для регулирования составляют разного рода особые ситуации. Например, очень осложняет жизнь Росводресурсам застройка зон затопления. Разными правдами и неправдами как частные лица, так и организации застраивают как территории в зоне паводкового затопления ниже гидроузлов, так и территории на берегах водохранилища между отметками НПУ и ФПУ. Это несет в себе серьезные риски – когда крупное наводнение все же приходит, ущерб от него оказывается значительно большим, чем мог бы быть. Кроме того, пытаясь минимизировать риски затопления этой застройки, приходится принимать решения по режимам водохранилищ, не оптимальные для решения других задач.

Итак, установление режимов работы водохранилищ и пропуска воды через ГТС – сложная задача, решаемая Росводресурсами на основании документов и с учетом интересов всех пользователей, причем потребности гидроэнергетиков стоят далеко не на первом месте. Невозможность точного прогнозирования приточности приводит к тому, что постфактум не все принятые решения по регулированию оказываются наиболее оптимальными, но такие ситуации объективно неизбежны.

Неоднократно наблюдались ситуации, когда вроде бы большие запасы снега в буквальном смысле этого слова испарялись, не давая ожидаемой приточности в водохранилища
Иван Слива Автор книги «История гидроэнергетики России»