ЗкологмгескйЗ оценка М кйр^огрйфмровйнме
УДК 504.055
ВОЗДЕЙСТВИЕ ОБЪЕКТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ УВЕЛЬСКОГО РАЙОНА ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ
М. И. Саввин, аспирант Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, geomax02@mail.ru
Проведено исследование воздействия строительства Южноуральской ГРЭС и эксплуатации Южноуральской ГРЭС-2 на геологическую среду. Рассмотрены вопросы взаимодействия золошлако-отвалов Южноуральской ГРЭС с подземными и поверхностными водами, а также строительством ЮГРЭС-2 и режимом подземных вод.
The study has been carried out to assess an impact of the construction of the Yuzhnouralskaya GRES and the operation of the Yuzhnouralskaya GRES-2 on geological environment. The problems of interaction between ash and slag dumps of the Yuzhnouralskaya GRES, ground and surface water, construction of the UGRES-2 and ground water regime have been considered.
Ключевые слова: объекты теплоэнергетики, золошлакоотвалы, воздействие на геологическую среду, землепользование, природосберегающие мероприятия.
Keywords: heat-and-power engineering facilities, impact on geological environment, land-utilization, environment-friendly measures.
Введение. Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на все компоненты природной среды. Воздействию традиционно подвергаются воздушная среда (выбросы в атмосферу окислов серы, азота, углерода, паров воды, твердых частиц), поверхностные воды (забор воды, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод), геологическая среда (извлечение ископаемых топлив на стадии добычи сырья, выбросы на поверхность твердых, жидких и газообразных токсичных веществ, изменение баланса грунтовых вод), изменение ландшафтов (потеря продуктивности, биоразнообразия и т. п.). С ростом числа объектов теплоэнергетики это воздействие существенно повышает экологический риск. Так, например, в Троицке в мае 2013 г. после заполнения емкости зо-лошлакоотвала осветленная вода вместе с золошлаковыми отходами попала в реку Уй и прилегающая к реке территория оказалась на грани экологической катастрофы.
Для предотвращения или снижения неблагоприятного воздействия на природную среду объектов теплоэнергетики постоянно идет разработка природосберегающих технологий. Так, в 2011 г. И. М. Ибрагимовым предложены новые технологии и системы для защиты окружающей среды от неблагоприятного воздействии объектов энергетики (ТЭС и АЭС) [1], а в 2000 г. М. Е. Марченко были разработаны технические мероприятия и устройства для снижения вредного воздействия энергетических установок при сбросах водяного пара в атмосферу [2]. Однако технические решения должны сопровождаться проведением комплексного эколого-географического анализа территории потенциального воздействия, включающего оценку изменений геологического фундамента.
Методологические аспекты проблемы такого анализа и прогнозирования рисков воздействия объектов тепло- и электроэнергетики разработаны в трудах В. В. Абрамова
[3], В. Н. Башкина, А. С. Курбатовой и Д. С. Савина
[4]—[5], А. В. Евсеева [6] и др. Методика проведения изыс-
каний и экологической экспертизы описана в работах И. В. Дудлер, А. В. Дончевой, К. Н. Дьяконова [7]—[8] и др. На основе положений этих исследований была проведена комплексная оценки воздействия объектов теплоэнергетики на геологическую среду в Увель-ском районе Челябинской области. Для ее проведения использовались результаты инженерно-геологических изысканий в районе расположения Южноуральской ГРЭС (ЮГРЭС), выполненные различными отделениями института «Теплоэлектропроект», начиная с 1943 года, а также материалы отчетов по инженерным изысканиям, выполненные ОАО «Инженерный центр энергетики Урала» в 2008—2012 гг.
Постановка проблемы. Геологическая среда, по определению Е. М. Сергеева, представляет собой верхнюю часть литосферы, которая рассматривается как многокомпонентная динамичная система, находящаяся под воздействием инженерной деятельности человека, и, в свою очередь, в известной степени определяет эту деятельность [9]. Одной из наиболее актуальных проблем в рамках изучения воздействия на геологическую среду является анализ загрязнения сточными водами от тепловых электростанций на близлежащие поверхностные водоемы и грунтовые воды.
Подобное воздействие на геологическую среду зависит от системы удаления твердых компонентов продуктов сгорания (шлака и золы) на теплоэлектростанциях и проявляется по-разному. В процессе золоулавливания и гидротранспорта смеси воды и шлака в воду переходят загрязняющие вещества, возрастает минерализация воды, особенно в случае использования оборотных систем гидрозолоудаления (ГЗУ). Осветленная от золошлаковых отходов вода содержит широкий спектр химических элементов. Среди них наиболее характерно присутствие сульфатов, хлоридов, фторидов, Са, М^, Ав, V, Бе, Си, РЬ, 2п, Сг, Мп и др. Концентрация этих элементов зависит, в первую очередь, от типа сжигаемого топлива и получающейся при этом золы, а также системы золоулавливания, наличия прямоточной или оборотной системы ГЗУ. С 2006 г. в соответствии со статьей 60 (часть 4,7) Водного кодекса РФ проектирование прямоточных систем технического водоснабжения не допускается [10].
Территория исследования. Исследование воздействия проходило в Увельском районе Челябинской области, где располагается объект с оборотной системой технического водоснабжения ЮГРЭС, действующая с 1952 г. Район расположен на границе восточного склона Юж-
ного Урала и западной окраины континен-тально-морской аккумулятивной равнины Зауралья, в нижней части бассейна реки Увель-ки (приток реки Уй). Ключевые участки исследования расположены на левом и правом берегу реки Увельки и Южноуральского водохранилища. С восточной стороны водохранилища располагается ЮГРЭС, функционирующая на местном буром угле. С западной стороны водохранилища, напротив существующей ЮГРЭС, в 2,5 км к северо-западу строится новая станция — ГРЭС-2 на природном газе.
В 500 м к югу от плотины и гидроузла ЮГРЭС в пределах первой и второй надпойменной террас правого берега Увельки в наиболее суженной части долины располагаются 4 секции золоотвала ЮГРЭС. В настоящее время I и II секции золоотвала выведены из эксплуатации и законсервированы. Складирование производится в III и IV секциях. Основания чаши и дамб золоотвалов сложены палеогеновыми и неогеновыми отложениями (глин разных консистенций, встречаются опоки) и четвертичными отложениями песча-но-глинистых грунтов с редкими торфяными линзами и локальными гравийно-галечнико-вых грунтами. Чаши золоотвалов заполнены отложениями золы косослоистой структуры (мощностью 8—10 м).
В программе AutoCAD была составлена картосхема ключевого участка исследования воздействия на геологическую среду (рисунок).
Физико-географические особенности размещения ЮГРЭС и ЮГРЭС-2 представлены в виде таблицы.
Схема ключевого участка исследования Увельского района
Физико-географические особенности размещения ЮГРЭС и ЮГРЭС-2
Объект теплоэнергетики Характеристика рельефа Уровень залегания грун. вод
ЮГРЭС Средний уклон в 4° в сторону водохранилища и ограничен горизонталью 201 м (водное зеркало). С противоположной стороны горизонталью 225 м при ширине площадки 600 м Территория приурочена к Тобольскому артезианскому бассейну грунтовых вод. Грунтовые воды в районе главного здания ГРЭС с учетом заполненного водохранилища достигают отметки 201,7 м
ГРЭС-2 Рельеф достаточно ровный, уклон порядка 8—10 % в сторону водохранилища и характеризуется наличием микрорельефа в виде небольших оврагов. Территория свободна от застройки, имеет естественный ненарушенный рельеф. В южной части площадку пересекает ручей, впадающий в водохранилище. Абсолютные отметки рельефа изменяются в пределах 201,о—21о,о м с уклоном в сторону водохранилища Минимальные уровни стояния подземных вод отмечены вблизи водохранилища, максимальные — в центральной, западной и северной частях площадки. Наблюдается тесная гидравлическая связь подземных вод с водотоками района и с Южноуральским водохранилищем. Питание водоносного горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков (интенсивно в случае снеготаяния, проливных дождей), разгрузка — в реку Увелька и Южноуральское водохранилище
Особого внимания требуют вопросы, связанные с гидрогеологическими особенностями золоотвалов ЮГРЭС. Выявлено несколько водоносных горизонтов. Первый — техногенный, имеющий ограниченное распространение в районе действующих золошлакоотвалов. Глубина его залегания определяется режимом сброса пульпы в золоотвал. Тип питания его смешанный — сброс водонасыщенной пульпы и инфильтрации атмосферных осадков. По химическому составу вода сульфатная, магние-во-кальциевая. Второй водоносный горизонт имеет повсеместное распространение и приурочен к аллювиальным террасовым и пойменным отложениям. Горизонт, в основном, безнапорный, нижним водоупором служат опоковые глины палеогена. Водовмещающими породами являются пески различного гранулометрического состава и глины иловатые с линзами песка. Второй горизонт гидравлически связан с первым, питание за счет инфильтрации атмосферных осадков и техногенной воды. Вода от пресной до солоноватой (сумма солей 0,75—1,6 г/л). Третий водоносный горизонт заключен в песках и песчаниках палеогена. Мощность и обводненность его незначительны. По химическому составу подземные воды в районе исследования относятся, преимущественно, к гидрокарбонатно-натриево-магни-евому типу. Также встречаются гидрокарбонат-но-магниево-натриево-кальциевые, гидрокар-бонатно-сульфатно-натриево-магниевые, гидро-карбонатно-сульфатно-натриево-магниево-каль-циевые типы химического состава. Сумма ионов составляет 763,28—1120,50 мг/л.
Результаты инженерно-экологического обследования
Стадия строительства ЮГРЭС-2. Экологический риск загрязнения грунтов и под-
земных водных горизонтов. По результатам инженерно-экологических изысканий, выполненных ДИИЗ ОАО «Инженерный центр энергетики Урала» в 2010 г., категория загрязнения грунта в зоне строительства ЮГРЭС-2 по суммарному индексу загрязнения (7с) относится к категории «допу
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.