научная статья по теме АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОЗЕРА ВЫГОЗЕРО Геология

Текст научной статьи на тему «АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОЗЕРА ВЫГОЗЕРО»

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 4, с. 419-428

УДК 556.55:004.9(470.22)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ

АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОЗЕРА ВЫГОЗЕРО © 2014 г. А. В. Литвиненко, Н. Н. Филатов, М. С. Богданова, В. А. Карпечко,

И. А. Литвинова, |Ю. А. Сало

Институт водных проблем Севера КарНЦРАН 185030 Петрозаводск, просп. А. Невского, 50 E-mail: aleks-litvinenko@mail.ru.; nfilatov@rambler.ru Поступила в редакцию 15.03.2012 г.

Показаны этапы антропогенной трансформации Выгозера. Даны гидрографическая и гидрологическая характеристики Выгозерско-Ондского водохранилища и его водосбора для различных этапов развития. Оценены современное состояние и динамика за 1985—2009 гг. хозяйственного использования водохранилища и водосбора с использованием ГИС-технологий (созданных базы данных и ГИС "Водопотребители Республики Карелия").

Ключевые слова: Выгозерско-Ондское водохранилище, гидрологическая характеристика, антропогенная трансформация, хозяйственное использование, водопотребление, водоотведение, ГИС-технологии.

DOI: 10.7868/S0321059614040105

Гидроэнергетическое освоение водных объектов Карелии имеет длинную и интересную историю. Основу гидроэнергетического комплекса республики составляют четыре каскада ГЭС: Сунский, Выгский, Кемский и Ковдинский. Помимо них, в республике действуют еще несколько небольших (1—3 тыс. кВт) станций на реках Ки-тенйоки, Янисйоки, Тулеме, Шуе. Все они построены до 1940-х гг. и расположены на территориях, отошедших к СССР после второй мировой войны. В пред- и послевоенные годы в республике активно строились так называемые сельские или колхозные ГЭС вблизи многих относительно крупных населенных пунктов [8]. В настоящее время развитие энергетики в Карелии возрождается. Поэтому использование имеющегося опыта строительства и эксплуатации гидроэнергетических комплексов в настоящее время очень актуально. В этом плане очень показателен самый крупный в Карелии каскад ГЭС — Выгский и его основа — Выгозерско-Ондское водохранилище.

Выгозеро — крупнейший водоем в бассейне р. Выг и один из самых больших по площади в Карелии — в естественном состоянии существовало до 1931 г. В результате хозяйственного освоения оно дважды претерпело изменения. Первое крупное преобразование связано со строительством в 1932 г. Беломорско-Балтийского канала (ББК), соединившего Белое море с Онежским оз. Выго-

зерское водохранилище, созданное в 1933 г. на базе Выгозера и ряда других более мелких озер путем повышения их уровня Надвоицкой регулирующей плотиной, стало частью трассы ББК (рис. 1).

В 1954 г. началось энергетическое использование водных ресурсов р. Нижний Выг и дальнейшее преобразование гидрографической сети. На р. Онде (притоке Нижнего Выга), в 9.5 км от устья сооружен Ондский гидроузел (г/у), подперший реку до уровня Выгозерского водохранилища. С использованием русла Тимошкина ручья был создан саморегулирующийся, с изменяющимся направлением течения Майгубский канал, соединивший верхний бьеф Ондской ГЭС с Выгозер-ским водохранилищем. Этот канал работает в двух режимах. В период весеннего половодья на турбины ГЭС поступают воды р. Онды, а воды р. Верхний Выг аккумулируются в Выгозере. В него же по каналу поступают ондские воды, не используемые на Ондской ГЭС. В маловодный период на указанную станцию подаются воды р. Онды и Вы-гозерского водохранилища, поступающие по каналу [5, 9]. Подобная схема — единственная в отечественном гидроэнергетическом строительстве (рис. 2). Таким образом, Выгозерско-Ондское водохранилище регулирует внутригодовой сток воды в створе Ондского г/у.

Рис. 1. Карта-схема водохозяйственного комплекса бассейна ББК: а — Выгозерско-Ондское водохранилище: 1 — Вы-гозеро в естественном состоянии (фрагмент карты северного района Беломорско-Балтийского водного пути, 1930 г., Национальный архив РК. Ф. 563. Оп. 1. Д. 18); 2 — современные очертания Выгозерско-Ондского водохранилища; 3 — отметка уреза воды; 4 — реки; 5 — современные водопотребители (в скобках — их количество в населенном пункте); б — бассейн р. Нижний Выг (ББК): 1 — границы бассейна; 2 — границы водосбора Выгозерско-Ондского водохранилища; 3 — границы Республики Карелии; 4 — гидротехнические сооружения и водохранилища Выгского каскада (ГЭС: 1 — Беломорская, 2 — Выгостровская, 3 — Маткоженская, 4 — Палокоргская, 5 — Ондская; плотины: 6 — На-двоицкая, 7 — Ондозерская, 8 — Сегозерская; водохранилища: 9 — Ондское, 10 — Выгозерское, 11 — Ондозерское, 12 — Сегозерское).

Рис. 2. Гидротехническая схема использования водных ресурсов Выгозерско-Ондского водохранилища.

Одновременно в истоке р. Сегежи, впадающей в Выгозерско-Ондское водохранилище, был сооружен Сегозерский г/у, плотина которого повысила уровень Сегозера на 6.3 м, создано водохранилище многолетнего регулирования стока. Это обеспечило бесперебойную работу каскада ГЭС, построенных в последующие годы на северном склоне ББК.

В результате реконструкции гидрографической сети в бассейне р. Нижний Выг — сооружения девяти гидроузлов — ряд его крупных озер (Выгозеро, Сегозеро, Ондозеро) превращены в водохранилища, образованы новые водоемы — верхние бьефы ГЭС (рис. 1). При этом затоплено

~900 км2 территории, а озерность бассейна увеличилась на 4%. Уменьшились длины и площади водосборных территорий притоков Выгозера. Для озер, ставших водохранилищами, изменились морфометрия и удельный водосбор. Аккумулирующая способность озер увеличилась, а водообмен в результате аккумуляции дополнительных масс воды уменьшился. Практически весь сток поверхностных вод бассейна р. Нижний Выг зарегулирован [7, 10].

Современный гидрологический режим Выго-зерско-Ондского водохранилища установился с 1957 г. Он зависит от режима работы Сегозерско-го, Надвоицкого, Ондозерского и Ондского г/у.

Таблица 1. Основные характеристики водохранилищ [10] с некоторыми уточнениями [4]

Характеристики Водохранилища

Сегозерское Выгозерское Ондский бьеф

Гидроузел Сегозерский Надвоицкий Ондский

Озеро, река оз. Сегозеро оз. Выгозеро р. Онда

Год создания 1957* 1933 1956

Повышение уровня воды (подпор у плотины), м 6.0 6.3 26.0

Затопления территории при создании, км2 63 703 21

Характерные уровни:

НПУ, м БС 120.00 89.30 89.30

УМО, м БС 114.85 88.35 87.40

Площадь зеркала, км2

при НПУ 815 1250 21.21

при УМО 760 1150 15.62

Объем водных масс, км3

полный 23.4 9.26 0.068

полезный 4.1 1.14 0.037

Площадь водосбора, км2 6640 20800 20800

Приток, км3/год 2.3 5.5 6.0

Коэффициент водообмена 0.10 0.59 88.2

* Начало заполнения.

Таблица 2. Основные характеристики Выгозерско-Ондского водохранилища (вдхр) в различные периоды эксплуатации [7]

Название водоема Период Средний уровень, м БС Площадь 2 зеркала, км2 Глубина, м Объем, км3

средняя максимальная

оз. Выгозеро до 1932 г. 82.7 561 6.1 18.0 3.4

вдхр. Выгозерское 1934-1955 гг. 88.8 1196 7.2 25.0 8.7

вдхр. Выгозерско- 1957-1974 гг. 89.1 1270 7.1 25.0 9.1

Ондское

Сегозерский и Ондозерский г/у регулируют при-точность, Надвоицкий и Ондский — сработку полезной емкости. Характеристика водохранилищ и гидроузлов приведена в табл. 1.

На протяжении 73 лет эксплуатации ББК существенно изменился гидрологический режим Выгозера, впадающих в него рек и озер на приустьевых участках.

В табл. 2 приведены основные гидрологические характеристики Выгозера на трех стадиях его существования [7]. График изменений среднего годового уровня Выгозера для указанных периодов приведен на рис. 3. Для периода естественного режима (1914—1932 гг.) средний уровень был равен 82.71 м Балтийской системы (БС), наибольший средний годовой отмечен в 1929 г. (83.01 м БС),

наименьший — в 1925 г. (82.46 м БС). Площадь водной поверхности Выгозера в этот период составляла 561 км2 при средней и максимальной глубине 6.1 и 18.0 м соответственно.

После ввода в эксплуатацию Надвоицкой регулирующей плотины уровень воды в Выгозер-ском водохранилище поднялся в среднем до отметки 88.80 м БС. Площадь зеркала водохранилища возросла до 1196 км2, объем воды в котловине водохранилища увеличился с 3.4 до 8.7 км3. В течение первого периода регулирования (1932— 1955 гг.) средний годовой уровень изменялся в пределах 88.55-89.26 (в среднем - 88.80) м БС. С 1957 г. уровень Выгозерско-Ондского водохранилища поднялся до 88.60-89.35 (в среднем до 89.14) м БС. Площадь водной поверхности и объ-

к, м БС

90

88

86

84

82

1915 1925 1935 1945 1955 1965 1975 1985

1995 2005 Годы

Рис. 3. Изменения среднего годового уровня воды Выгозера — Выгозерско-Ондского водохранилища за 1914—2004 гг.

ем воды в водохранилище увеличились до 1270 км2 и 9.1 км3 соответственно.

Схема регулирования водных ресурсов водохранилища, которая предусматривает обеспечение работы каскада Выгских ГЭС, представлена в [11]. В схеме установлены характеристики и условия регулирования уровня воды Выгозерско-Ондского водохранилища: поддержание уровней в диапазоне 89.30 (нормальный подпорный уровень, НПУ) — 88.35 м БС (уровень наибольшей сработки водохранилища перед половодьем — уровень мертвого объема, УМО), наполнение полезной емкости, обеспечение судоходных отметок (минимальный навигационный уровень — 89.15 м БС).

Внутригодовой ход уровня воды в водохранилище также изменился. Если для естественного режима были характерны два периода повышенных уровней воды (май—июнь и ноябрь), то в настоящее время не наблюдается четко выраженный осенний подъем (рис. 4). Вследствие регулирования горизонты воды в июне—декабре поддерживаются в интервале от минимального навигационного до НПУ.

Таким образом, по сравнению с периодом естественного режима средняя отметка уровня воды в водоеме поднялась с 82.71 до 89.06 м БС (средний годовой уровень за 2000—2004 гг.), или на 6.35 м; объем воды в котловине увеличился в 2.7 раза; изменился внутригодовой уровенный режим водохранилища.

Наибольшее влияние на гидрологический режим приустьевых участков притоков водохранилища, в том числе рек Сегежи и Пезеги, а также Лин-

дозера, оказало существенное изменение площади зеркала объединенного Выгозерско-Ондского во

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком