Утверждены приказом Минприроды России от ______№_______
Методические указаниями по разработке правил использования водохранилищ
I. Общие положения
Методические указания разработаны в соответствии с пунктом 4 "Положения о разработке, согласовании и утверждении правил использования водохранилищ, в том числе типовых правил использования водохранилищ" утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 22 апреля 2009 г. № 349 «Об утверждении Положения о разработке, согласовании и утверждении правил использования водохранилищ, в том числе типовых правил использования водохранилищ».1
В соответствии с данными методическими указаниями осуществляется разработка правил использования водохранилищ, включенных в перечень водохранилищ, утвержденный распоряжением Правительства Российской Федерации от 14 февраля 2009 г. № 197-р. "Об утверждении перечня водохранилищ, в отношении которых разработка правил использования водохранилищ осуществляется для каждого водохранилища"2, а также для проектируемых и строящихся водохранилищ объемом 10 млн. куб.м и более. Правила использования водохранилищ являются основным нормативным документом, регламентирующим использование водохранилищ.
Правила использования водохранилищ (далее – Правила) состоят из двух основных частей (документов) – правил использования водных ресурсов и правил технической эксплуатации и благоустройства водохранилища (нескольких водохранилищ, каскада водохранилищ или водохозяйственной системы в случае, если режимы их использования исключают раздельное функционирование).
Для водохранилищ многоцелевого (комплексного) назначения разработка, согласование и утверждение Правил осуществляется в два этапа: на первом этапе разрабатываются правила использования водных ресурсов, на втором – правила технической эксплуатации и благоустройства водохранилища.
Правила использования водных ресурсов водохранилищ (далее ПИВР) определяют режим их использования, в том числе режим наполнения и сработки конкретных водохранилищ.
Правила технической эксплуатации и благоустройства водохранилищ (далее ПТЭБ) определяют порядок использования дна и берегов конкретных водохранилищ.
Цель настоящих Методических Указаний состоит в установлении единых методических подходов к разработке и расчетному обоснованию Правил, их формы и содержания.
Основной задачей настоящих Методических Указаний является повышение профессионального уровня разработки Правил. Для этого в документ включены рекомендации по методикам водохозяйственных, водноэнергетических, гидравлических и других расчетов, являющихся основой обоснования проектов Правил.
Настоящие Методические Указания предназначены, прежде всего, для использования при разработке проектов Правил, как существующих, так и проектируемых и строящихся водохранилищ. Они учитывают многолетний опыт разработки и использования основных положений правил использования водных ресурсов, основных правил использования водных ресурсов, правил эксплуатации водохранилищ Российской Федерации, а также современные требования водного законодательства Российской Федерации.
Методические Указания могут также использоваться:
а) уполномоченными органами исполнительной власти при решении вопросов разработки и пересмотра Правил, составления технических требований и подготовки конкурсной (тендерной) документации, а также в процессах согласования и утверждения Правил;
б) проектными организациями при разработке Схем комплексного использования и охраны водных объектов, составлении водохозяйственных разделов обоснований инвестиций, ТЭО и проектов гидроузлов водохранилищ (гидроузел основные подпорные сооружения которого образуют водохранилище) и т.п.;
в) эксплуатационными организациями водохранилищ и гидроузлов при разработке планов и программ деятельности;
г) профессорами, доцентами и преподавателями высших и средних специальных учебных заведений водохозяйственного, гидротехнического и экологического направлений в учебном процессе.
По мере накопления опыта разработки и практического применения правил использования водохранилищ настоящие методические указания могут корректироваться и дополняться отдельными документами в форме изменений и дополнений, утверждаемыми в установленном порядке.
Настоящими методическими указаниями устанавливаются общий порядок и последовательность разработки Правил.
Первым этапом разработки Правил является разработка ПИВР, независимо от того, будут утверждаться Правила в форме единого документа, включающего в себя разделы ПИВР и ПТЭБ, либо поэтапно в виде отдельных документов.
Проект ПТЭБ разрабатывается на втором этапе с учетом выбора основного варианта режимов регулирования использования водных ресурсов водохранилища в проекте (либо в утвержденных в установленном порядке) ПИВР.
При проектировании новых водохранилищ (гидроузлов водохранилищ) ПИВР и ПТЭБ разрабатываются в полном объеме. При этом разрабатываются два варианта правил: временные – на период строительства и первоначального заполнения водохранилища и основные – на период проектной эксплуатации водохранилища.
Проекты временных правил представляются в федеральный орган исполнительной власти, уполномоченный на их утверждение не позже, чем за 4 месяца до начала заполнения водохранилища (перекрытия русла водотока).
Проекты правил на период постоянной эксплуатации водохранилища представляются на утверждение не позже, чем за 4 месяца до приемки водохранилища в постоянную эксплуатацию.
В случае проведения плановой реконструкции водохранилища, порядок разработки и представления проектов правил на утверждение аналогичен случаю строительства новых водохранилищ (см. предыдущий пункт).
В случае проведения срочных восстановительных работ после крупной аварии на основных сооружениях гидроузла водохранилища разрабатываются временные ПИВР (а при длительных сроках восстановительных работ и ПТЭБ) на период проведения этих работ. Указанные временные правила могут представлять собой временные дополнения и ограничения к действовавшим на момент аварии правилам (в случае если не предполагается проведение существенной реконструкции гидроузла и водохранилища), и должны быть разработаны и представлены на утверждение в течение не более двух месяцев после аварии.
При раздельной поэтапной разработке проектов ПИВР и ПТЭБ, первоначально проект последних должен быть разработан в течение не более 3-х лет с момента утверждения ПИВР. В последующем, при плановом пересмотре ПИВР, завершение разработки и утверждение проекта ПТЭБ должны осуществляться в срок, не превышающий одного года с момента утверждения новой редакции ПИВР.
Проекты ПИВР и ПТЭБ не могут содержать противоречащие друг другу положения и требования.
Для каскадов водохранилищ, а также водохозяйственных систем с несколькими водохранилищами устанавливается строгая последовательность разработки и утверждения проектов ПИВР: от вышерасположенных, по направлению основного стока, водохранилищ - к нижерасположенным.
Для систем и групп водохранилищ, в которых нижерасположенные водохранилища не могут выполнять возложенные на них функции (главным образом – осуществления специальных попусков) только за счет собственных ресурсов из-за недостатка регулирующей емкости и должны использовать дополнительную подачу воды из вышерасположенных водохранилищ, проекты ПИВР для всех водохранилищ каждой из таких систем или групп должны разрабатываться одновременно и быть абсолютно увязанными в части режимов регулирования использования водных ресурсов.
Проекты ПИВР, включая расчетное обоснование, для нижерасположенных водохранилищ, во всех случаях, должны полностью учитывать изменения режимов речного стока, осуществляемые в результате регулирования стока на основании ПИВР или проектов ПИВР, вышерасположенных водохранилищ.
Проекты ПИВР и ПТЭБ в обязательном порядке включают в себя:
а) собственно проект нормативного документа (Правил, ПИВР, ПТЭБ);
б) пояснительную записку, обосновывающую все основные положения и требования разработанного документа;
в) подробные приложения, содержащие все исходные данные, использовавшиеся при разработке, а также результаты исследований и расчетов, выполнявшихся в ходе разработки.
После приемки заказчиком проекта Правил (ПИВР, ПТЭБ), они подлежат согласованию с федеральными органами исполнительной власти в соответствии с установленным Правительством Российской Федерации порядком.
Правила подлежат плановому пересмотру каждые 10-12 лет. Рекомендуется увязывать сроки пересмотра Правил для конкретных водохранилищ со сроками действия и этапами реализации Схем комплексного использования и охраны водных объектов речных бассейнов, на территории которых расположены эти водохранилища.
При разработке Правил должен быть обеспечен учет особенностей водохранилищ и водохозяйственных систем, в состав которых они входят.
Водохранилища представляют собой искусственно созданные долинные, котловинные и естественные озерные водоемы с замедленным водообменном, уровенный режим которых постоянно регулируется гидротехническими сооружениями в целях накопления и последующего использования запасов вод для удовлетворения хозяйственных и социальных потребностей.
При разработке правил использования водохранилищ, последние следует рассматривать как природно-технические системы, которые состоят из природной и технической подсистем, непрерывно взаимодействующих между собой. Учет этого взаимодействия для конкретных водохранилищ позволяет существенно увеличить возможности рационального и комплексного их использования, а игнорирование – привести к значительным потерям.
Управляемыми объектами водохранилища можно считать лишь частично. Непосредственно и лишь до определенной степени управлению подлежат только запасы воды, а экосистема и геосистема водохранилища могут управляться лишь частично и косвенно.
При разработке правил следует всегда помнить, что неправильное управление технической подсистемой водохранилищ может вызвать развитие таких процессов, явлений и эффектов в природной подсистеме, которые невозможно будет преодолеть, либо их преодоление потребует значительных затрат трудовых и материальных ресурсов.
Основные параметры водохранилища как объекта управления (объем, площадь, место расположения, назначение, режим регулирования и др.) определяются на стадии проекта. В составе гидроузлов водохранилищ имеются специальные технические системы, сооружения и устройства, позволяющие изменять уровень и объем воды в водохранилище. Только правильный учет индивидуальных и совместных характеристик этих систем, сооружений и устройств для конкретных гидроузлов отдельных водохранилищ и водохозяйственных систем в целом, позволяет разработать корректные правила использования водохранилищ.
Главной особенностью решений, связанных с использованием водохранилищ является неопределенность, обусловливаемая стохастическим (вероятностным) характером направленности и интенсивности гидрометеорологических процессов в водосборном бассейне. Влияние указанной неопределенности различно для различных водохранилищ, а для водохранилищ входящих в каскад или систему водохранилищ оно определяется положением водохранилища в каскаде или в водохозяйственной системе, его относительными характеристиками и выполняемыми задачами, что должно обязательно учитываться при разработке правил.
Водохранилищам присуща особая система внутриводоемных процессов. Свойственные им гидрологические, гидрофизические, гидрохимические и гидробиологические процессы значительно отличаются от тех, которые наблюдаются в других водных объектах – озерах, реках. Основными факторами, определяющими специфику взаимосвязанных и взаимообусловленных внутриводоемных процессов в водохранилищах, подлежащими тщательному учету при разработке правил, являются водообмен и уровенный режим водохранилища.
Период водообмена в течение которого происходит полная смена водной массы в водохранилище для водохранилищ разного типа может составлять от нескольких суток до нескольких лет.
Амплитуда колебаний уровня воды в различных водохранилищах изменяется в широких пределах – от нескольких десятков сантиметров для равнинных водохранилищ до многих десятков метров для горных водохранилищ.
При разработке правил следует учитывать возрастающее экономическое и социальное значение водохранилищ как базовых элементов современных водохозяйственных систем. Даже когда водохранилище первоначально создается в интересах только одного вида водопользования (одной отрасли хозяйства), со временем и другие водопользователи (отрасли хозяйства) оказываются заинтересованными в его использовании.
Принципиальной особенностью водохранилищ, обуславливающих необходимость регулярного обновления правил их использования, является высокая их динамичность как природно-хозяйственных объектов, обусловленная тремя факторами: изменчивостью гидрометеорологических процессов, определяющих гидрологический режим водохранилища; стремительным изменением воздействия хозяйственной деятельности на природную среду, в том числе и на водохранилища; изменением по разным причинам режима использования водохранилища. Из-за воздействия указанных факторов водохранилища крайне редко можно считать стационарными объектами, эволюцию которых можно однозначно определить только на основе прошлой предыстории. В отличие от озер, изменения в которых продолжаются в течение сотен тысяч лет и носят постепенный направленный характер, в водохранилищах изменения происходят на порядки быстрее, часто имеют циклический и скачкообразный характер, определяемый соотношением изменений ведущих факторов.
При разработке правил следует учитывать, что использование водохранилищ связанно как с безвозвратным изъятием воды, так и не только с ним. Для рыбного хозяйства, рекреации, отвода теплоты отработавшего пара агрегатов тепловых и атомных электростанций, поддержания гарантированных судоходных глубин в пределах водохранилища и т.п. нужны акватория и водная масса водохранилища в целом, а не только его используемый запас (полезный объем). Особенности различных видов водопользования (как связанных с изъятием воды из водохранилищ, так и не связанных с ним), подлежат критическому учету.
Требования водоснабжения (питьевого, хозяйственно-бытового, а также промышленного) к режиму использования водных ресурсов водохранилищ заключаются в обеспечении регламентированных уровней воды в водохранилище и/или расходов сбросов из водохранилища для бесперебойной работы водозаборных сооружений, а также в поддержании высокого санитарного качества воды. Прослеживается тенденция к увеличению со временем требуемых расходов воды для бесперебойной работы водозаборных сооружений. В большинстве случаев это связано не с действительным увеличением потребностей в воде, а вызвано состоянием водозаборных сооружений (необходимостью их ремонта, переустройства, ошибками при проектировании и строительстве), поэтому, к таким требованиям необходимо относиться критически.
Современные тепловые электростанции (ТЭС) и атомные электростанции (АЭС) являются крупными водопользователями и относительно небольшими потребителями воды из водоисточника (водохранилища), которая требуется для восполнения безвозвратных отборов.
В зависимости от типа охладителя безвозвратные отборы воды составляют примерно 12,5-25 млн. м3 в год на 1000 МВт установленной мощности.
К безвозвратным отборам воды дополнительно к обычным потерям на испарение, зависящим в основном от метеорологических условий в районе расположения водохранилища и способа охлаждения циркуляционной воды (с использованием прудов-охладителей, градирен, брызгальных устройств и т.п.) относятся также: дополнительное испарение в пруде-охладителе за счет его подогрева в технологическом цикле (около 1% циркуляционного расхода) и восполнение потерь оборотного цикла брызгальных устройств и градирен за счет уноса брызг и утечек.
Около 98% поступающей на электростанцию воды используется для отвода теплоты отработавшего пара из конденсаторов турбин. Для больших современных ТЭС с энергоблоками мощностью 500, 800 и 1200 МВт для отвода теплоты из конденсаторов турбин требуется расход воды, соответственно 17, 28 и 40 м3/с на каждую турбину. Для АЭС на эти же цели удельные расходы воды в 1,5-1,6 раза больше в связи с использованием турбин с низким давлением пара. Учитывая, что на ТЭС и АЭС обычно устанавливается 6-8 таких турбин, обеспечение электростанций охлаждающей водой, суммарный расход которой может достигать 300-400 м3/с, является сложной инженерной задачей.
Требования тепловой и атомной энергетики к режиму использования водных ресурсов водохранилищ в основном сводятся к следующему:
обеспечение необходимого объема и режима водоподачи в суточном, недельном, сезонном и годовом разрезах;
беспрепятственное использование водохранилища в качестве охладителя сбросной теплой воды.
Поверхность водохранилища должна обеспечивать необходимый отвод тепла в зависимости от схемы циркуляции воды в водохранилище, взаимного расположения водосбросных и водоприемных сооружений, площади зеркала водохранилища и метеорологических условий.
При разработке правил следует обращать внимание на отметки водозаборов тепловых и атомных станций, которые могут ограничивать глубину сработки водохранилища из-за угрозы полной остановки или частичного снижения мощности тепловых и атомных электростанций.
Некоторые тепловые электростанции предъявляют требования к минимальным и максимальным расходам и уровням воды в реке в створе водозабора, которые, могут зависеть от режима работы вышележащего водохранилища.
В качестве отдельных компонентов рыбного хозяйства, учитываемых при разработке правил использования водохранилищ, могут рассматриваться:
- естественное воспроизводство рыбы в водохранилище и на устьевых участках рек, впадающих в водохранилище;
- естественное воспроизводство рыбы в реке ниже гидроузла водохранилища, включая устьевые и дельтовые зоны;
- рыбоводство в прудах-охладителях тепловых и атомных электростанций;
- прудовое рыбоводство в отсекаемых частях водохранилища, либо в прудах, обеспечиваемых водой из водохранилища;
- промышленное воспроизводство.
Эффективность функционирования отдельных компонентов рыбного хозяйства, связанных с использованием водохранилищ, зависит не только от режима использования их водных ресурсов, но и от различных гидрометеорологических и биотехнических факторов, а также от проведения рыбоводно-мелиоративных мероприятий.
Различные типы компонентов рыбного хозяйства производят не равнозначную рыбную продукцию. Так, товарные прудовые хозяйства могут производить ограниченное количество видов рыб, тогда как естественное воспроизводство в реках и водохранилищах обеспечивает значительно большее разнообразие рыбной продукции. Промысловая ценность воспроизводимых видов рыб и их урожайность в устьевых и дельтовых участках рек ниже гидроузлов водохранилищ могут значительно превышать соответствующие показатели для собственно водохранилищ.
Для обеспечения эффективного естественного воспроизводства рыб на участках рек ниже гидроузлов водохранилищ необходимо обеспечение системы условий, включая, прежде всего, режим расходов воды в реке (попусков из водохранилищ), обеспечивающий естественный нерест и миграции в реке ценных промысловых рыб, к которым относятся проходные (осетровые, рыбец, шемая, донская сельдь) и полупроходные (судак, лещ, тарань и другие).
Нерестилища осетровых располагаются, как правило, на более низких отметках, чем нерестилища полупроходных, и для их затопления могут оказаться достаточными существенно меньшие попуски.
На рыбопродуктивность водохранилищ значительное влияние оказывает режим использования их водных ресурсов. Глубина зимней сработки водохранилища в условиях наличия ледового покрова влияет на выживаемость зимующей рыбы. Своевременная летняя сработка водохранилища (наряду с сопутствующими рыбно-мелиоративными мероприятиями) способствует развитию на осушенных участках луговой растительности, служащей наилучшим нерестовым субстратом для нереста следующего года, и ограничивает рост зарослей жесткой растительности, снижающей кормовые ресурсы для рыб.
Колебания уровня воды в бьефах гидроузла в период нереста вызывают массовую гибель отложенной икры и вылупившихся личинок.
Эффективность функционирования рыбного хозяйства в значительной мере зависит от суточных и недельных колебаний расходов и уровней воды в нижних бьефах гидроузлов, которые вызваны исключительно нуждами электроэнергетики. Уменьшение таких колебаний возможно лишь за счет снижения участия ГЭС в балансе мощностей энергосистемы.
Требования гидроэнергетики к режиму использования водных ресурсов водохранилищ в основном сводятся к следующему:
- обеспеченность гарантированной мощности крупных ГЭС должна составлять не менее 85-95% по числу бесперебойных лет;
- снижение гарантированной мощности ГЭС за пределами расчетной обеспеченности не должно превышать 20-30%;
- гарантированная мощность ГЭС распределяется внутри года в соответствии с требованиями энергосистемы;
- установленная мощность ГЭС в период прохождения максимума нагрузки энергосистемы должна использоваться без ограничений;
- годовая выработка электроэнергии ГЭС должна быть максимально-возможной в любых по водности условиях;
- колебания энергоотдачи ГЭС внутри суток и недели должны соответствовать требованиям энергосистемы и не превышать значений, установленных в проекте.
Требования водного транспорта и лесосплава к режиму использования водных ресурсов водохранилищ заключаются в следующем:
- обеспечение в период навигации нормируемых глубин по всей трассе судового хода, как в водохранилищах, так и на незарегулированных участках рек, путем поддержания соответствующих расходов воды (навигационных попусков из водохранилищ), и обеспечение расходов (объемов) воды для шлюзования через гидроузел;
- поддержание в межнавигационный период заданных уровней воды (диапазона допустимых колебаний уровня воды) в местах зимнего отстоя судов.
Эффективное функционирование водного транспорта зависит от глубины навигационной сработки водохранилища, размеров специальных навигационных попусков в различное время года, режима пропуска весеннего половодья, влияющего на заносимость землечерпательных прорезей, а также от внутрисуточных и внутринедельных колебаний уровней воды в нижних бьефах гидроузлов ГЭС и др.
Компенсация (полная или частичная) уменьшения объема водных ресурсов, выделяемых водному транспорту, технически возможна за счет дополнительного объема дноуглубительных работ на транзите и в портовых акваториях, изменения осадки используемых судов, а также использования других видов транспорта (железнодорожного, автомобильного).
Следует иметь в виду, что землечерпательные работы влияют на изменение (посадку) уровней воды в нижних бьефах гидроузлов при одних и тех же расходах попусков, что приводит, в свою очередь, к уменьшению глубин на королях судоходных шлюзов. Снижение глубины на пороге судоходного шлюза может быть компенсировано лишь значительными затратами по его переустройству, а также путем изменения режима использования водных ресурсов другими отраслями хозяйства.
В процессе эксплуатации водный транспорт часто увеличивает заявки на воду, т.е. требует увеличения навигационных попусков, их обеспеченностей сверх проектных величин и уменьшения снижения навигационных попусков в крайне маловодных условиях.
Поскольку увеличение навигационных попусков выше проектных величин может привести к уменьшению водообеспеченности других отраслей, для включения в ПИВР новых значений нормальных и сниженных навигационных попусков необходимо их серьезное водохозяйственное и экономическое обоснование.
Вода в сельском хозяйстве расходуется на орошение земель, обводнение пастбищ и пойменных земель, а также на хозяйственно-бытовые нужды. Водопотребление орошения – главная составляющая сельскохозяйственного водопотребления.
Сельское хозяйство обеспечивается водой как из водохранилища, так и из реки в нижнем бьефе. Требования сельскохозяйственных водозаборов к режиму использования водных ресурсов водохранилищ заключаются в бесперебойном обеспечении регламентированных объемов, расходов и уровней воды в водохранилище и нижнем бьефе.
Существенное влияние на продуктивность сельского хозяйства в нижних бьефах гидроузлов водохранилищ оказывает режим пропуска весенних половодий, в частности максимальная высота подъема уровней воды, площадь и продолжительность затопления.
Водохранилища используются для отдыха населения (туризм, водные виды спорта, купание и др.). Рекреация предъявляет определенные требования к режиму расходов и уровней воды в верхнем и нижнем бьефах гидроузлов и на незарегулированных участках рек ниже гидроузлов водохранилищ, а также к качеству воды.
Интересы рекреационного использования зачастую противоречат интересам других компонентов водохозяйственных комплексов. Например, глубокая сработка водохранилища в летний период затрудняет функционирование пляжей и лодочных стоянок, а колебания уровней воды в нижних бьефах гидроузлов в интересах гидроэнергетики могут мешать любительскому рыболовству, нормальным условиям проведения спортивных мероприятий, комфортному отдыху населения.
|
