ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2007, том 34, № 5, с. 626-630
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ -
УДК 551.48 + 626.81:627.81
УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДООХРАННЫМИ ПОПУСКАМИ В БАССЕЙНЕ ВЕРХНЕЙ ВОЛГИ КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ МОСКОВСКОГО РЕГИОНА
© 2007 г. В. И. Клёпов
Институт водных проблем Российской академии наук 119333 Москва, ул. Губкина, 3 Поступила в редакцию 08.06.2006 г.
Представлен анализ формирования величины и обеспеченности природоохранных попусков в водно-ресурсной системе Московского региона.
До недавнего времени при планировании, проектировании и обосновании надежности функционирования водно-ресурсных систем (ВРС), состоящих из водохранилищ, участков речных русел с естественным и зарегулированным стоком, искусственных каналов и т.д., экономические показатели ущерба, нанесенного водопользователям при недостатке водных ресурсов, превалировали над другими показателями. Между тем значимость природоохранных требований к режиму функционирования ВРС в современных условиях резко возросла. Эти требования тесно связаны с общей проблематикой водообеспечения крупных городских агломераций.
Анализ расчетных значений водообеспеченно-сти показывает, что нормативные требования питьевого водоснабжения населения могут быть удовлетворены за счет местных ресурсов поверхностного стока практически по всей стране, кроме Москвы и Санкт-Петербурга. Такой вывод в [8] сделан исходя только из количества поверхностных вод. Однако проблема гарантированного обеспечения населения России и, в частности Московского региона, питьевой водой заключается не только в количестве, но и в качестве поверхностных вод.
Формированию и управлению природоохранными попусками уделено внимание только в [4, 7], а исследованию и анализу качества воды в реках и водохранилищах Московского региона уделено внимание многими исследователями. Значительно реже рассматриваются методы и способы управления процессом улучшения качества природных вод. Поэтому в настоящей статье предлагается к рассмотрению один из возможных сценариев формирования и управления количеством и качеством природоохранных попусков на примере ВРС Московского региона.
Водообеспечение г. Москвы и Московского региона в современных условиях осуществляется
за счет стока р. Волги из Иваньковского водохранилища по каналу им. Москвы, стока рек Вазузы и Москвы из водохранилищ Москворецко-Вазуз-ской системы и из артезианских скважин. Для пополнения водных ресурсов верхней Волги используется сток бассейна р. Мсты, зарегулированный Вышневолоцким водохранилищем и подаваемый в р. Волгу по руслу р. Тверцы [1, 2, 3, 5, 6]. К настоящему времени ВрС Московского региона объединяет восемь водохранилищ различной степени регулирования речного стока, расположенных в смежных речных водосборах, а также участки рек, каналы, насосные станции и т.д. (схема). Параметрическое описание системы водоснабжения г. Москва представлено в табл. 1.
До последнего времени ВРС водообеспечения Московского региона имела значительный запас прочности, так как ее гарантированная водоотдача превышала потребности в воде даже в засушливые годы. Однако дальнейшее развитие региона и возможное увеличение водопотребления, прежде всего в питьевом и коммунально-бытовом водоснабжении, может привести к дефициту водных ресурсов в системе, прежде всего в маловодные годы.
Анализ показывает, что при обосновании надежности функционирования ВРС, предназначенной для водообеспечения крупного региона, кроме наиболее изученных экономических показателей возможного ущерба у водопользователей при недостатке воды, могут быть выделены и другие виды ущерба. К ним могут быть отнесены такие, как социальный, моральный и экологический (природоохранный) ущербы.
Несмотря на высокий уровень надежности гарантированной отдачи системы водообеспечения Московского региона (95-97% по числу бесперебойных лет), необходимо предвидеть возможные последствия срыва этой отдачи, которые могут быть весьма значительными. В табл. 2 приведены
ш о и
д Е
м ч
м
о ^
ч
о
Е
о о о
ВерхнеВолжское водохранилище
^Вышневолоцкая система^
Я
ч >
и
й и X К И
Я ч К ч О и О О X
ч >
X X №
я О
Я
о
я
>
оо
*
Линейно-узловая схема системы водоснабжения г. Москвы. Треугольник - водохранилище, кружок - гидрометрический или водобалансовый створ, цифры в треугольниках и кружках - порядковые номера узлов (водохранилища или створа), все узлы имеют сквозную нумерацию.
к»
Таблица 1. Параметрическое описание системы водоснабжения г. Москвы
Код дуги Переток воды Расход воды, м3/с Гидрометрические створы
из узла к узлу максимальный минимальный
71 21 25 90000 1.5 Можайский гидроузел-пос. Петрово-Дальнее
72 22 25 90000 1.5 Рузский гидроузел-пос. Петрово-Дальнее
73 23 25 90000 1.0 Озернинский гидроузел-пос. Петрово-Дальнее
74 24 25 90000 1.0 Истринский гидроузел-пос. Петрово-Дальнее
61 31 13 90000 5.0 Вазузское водохранилище
62 31 32 90000 1.0 Вазузский гидроузел-Яузский гидроузел
63 32 33 90000 0.35 Яузский гидроузел-Верхне-Рузский гидроузел
64 33 22 90000 0.35 Верхне-Рузский гидроузел-Рузский гидроузел
75 25 43 90000 500 Рублевское водохранилище
76 43 41 2000 0 Западная-Новозападная водопроводные станции
77 43 42 2000 0 Рублевская-Черепковская водопроводные станции
78 43 44 90000 0 Рублевское водохранилище
79 44 45 90000 0 Санитарный попуск в р. Москву
81 11 12 99999 1.0 р. Волга, бейшлот-Ржев
82 12 13 99999 1.0 р. Волга, Ржев-Старица
83 13 14 99999 1.0 р. Волга, Старица-Иваньково
84 15 14 3000 0 Вышневолоцкая система
85 14 50 99999 5.0 р. Волга-Иваньковский гидроузел
86 14 51 10000 0 Канал им. Москвы
87 51 52 600 0 Санитарный попуск в реки Уча и Клязьма
88 51 53 500 0 Лихоборский канал (в Яузу)
89 51 54 1573 0 Восточная водопроводная станция
90 51 55 500 0 г. Королев
91 51 56 500 0 ТЭЦ 21
92 51 57 2157 0 Северная водопроводная станция
93 51 58 500 0 Промышленный водопровод
94 51 46 5000 0 Сходненская ГЭС
95 51 45 5000 0 Шлюз № 8
96 46 45 5000 0 Сходненская ГЭС
97 45 47 99900 0 р. Москва
98 45 49 99900 0 р. Москва
результаты расчета, показывающие степень надежности одной из частей ВРС Московского региона - Вазузской гидротехнической системы (ВГС). В крайне маловодных условиях, при теоретически возможном "срыве" отдачи, т.е. ее сокращении и, как следствие, ущербе в одной из перечисленных выше форм или их сочетаний (уменьшении по сравнению с гарантированной величиной) негативная нагрузка на природу и человека существенно возрастет. Водообеспечение региона может быть подразделено на питьевое, коммунально-бытовое, промышленное и обводнительное. В условиях недостатка воды все эти составляющие в раз-
ной степени будут подвержены сокращению потребляемых водных ресурсов.
Экологический ущерб в основном будет причинен питьевому и обводнительному водоснабжению, в меньшей степени - промышленному и коммунально-бытовому. При водообеспечении крупных промышленных и социально-значимых регионов, таких как Московский - принято считать, что обеспеченность питьевого водоснабжения должна быть практически бесперебойной (близкой к 100%). Следовательно, в маловодных условиях наибольшую экологическую нагрузку будет иметь обводнитель-
УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДООХРАННЫМИ ПОПУСКАМИ
629
ное водоснабжение, а именно обводнение рек, водотоков, прудов в исследуемой ВРС.
В качестве иллюстрации вышеизложенного далее приведен анализ обводнительных попусков в ВРС Московского региона для улучшения экологического состояния бассейна рек в условиях различной водности. В табл. 3 приведена характеристика обводнительных попусков в нижние бьефы для основных гидроузлов системы в естественных и зарегулированных условиях.
Как известно, существенно повысить величину и надежность водообеспечения в Московском регионе позволило регулирование речного стока водохранилищами. Однако, эффект регулирования обнаружил не только положительные, но и отрицательные аспекты. В современных условиях в г. Москве и за его пределами р. Москва в нижнем течении представляет собой зарегулированный водоем, водный режим которого определяется главным образом попусками воды из вышерасположенных водохранилищ. За годы эксплуатации незначительная в целом скорость течения реки, относительно небольшие глубины, концентрация взвешенных в воде примесей органического и неорганического происхождения способствовали накоплению большого количества осадков на дне р. Москвы в черте города.
После создания водохранилищ в верховьях р. Москвы, расходы половодий уменьшились как по высоте, так и по продолжительности. В годы средней и низкой водности половодья формируются лишь за счет стока с неконтролируемой водохранилищами площади водосбора. Если прогнозируемый весенний приток к водохранилищам превышает их свободный объем в начале снеготаяния, можно ожидать появления излишков воды. Причем, при формировании в черте города расхода воды >700 м3/с, возможно разработать режим расходов, который создаст условия для существенной промывки русла реки.
Исследования, результаты которых приведены в работе, были выполнены на модели, разработанной в ИВП РАН [3]. Эта модель является имитационной - предназначенной для анализа функционирования ВРС с несколькими водохранилищами в течение длительных периодов времени. Выполнение имитационного эксперимента основано на исходной информации, которая условно разделена на группы: гидрологическая, о водохранилищах и правилах регулирования стока, о требованиях к заявкам на воду. В табл. 4 представлен один из фрагментов эксперимента, направленного на формирование обводнительного попуска, способного улучшить состояние экологии в бассейне р. Москвы.
Практически во всех работах по оценке и прогнозированию водопотребления в Москве рассматриваются три категории потребителей: жилой сектор, коммунально-бытовые предприятия
Таблица 2. Характеристика надежности гарантированной водоотдачи Вазузской гидротехнической системы
Число перебойных лет при разной
Гарантиро- глубине сокращения гарантированной ванная водо- водоотдачи, % отдача, м3/с-----
1 ,Ц и 1и. 1УХ /V 10 20 30 40 50
15 0 0 0 0 0
1
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.