1 of 36

УПРАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИЕЙ О

ВОЗДЕЙСТВИЯХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА РЕЧНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСНАЯ

ОЦЕНКА РИСКОВ РАЗВИТИЯ ГИДРОЭНЕРГОКОМПЛЕКСА В КРУПНОМ БАССЕЙНЕ: ОПЫТ РАБОТ В

БАССЕЙНЕ Р.АМУР

Евгений Егидарев

2 of 36

2

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Бассейн Амура: Крупнейшая трансграничная геосистема, признанная территория экологических ценностей международного ранга.

Главной проблемой современного и будущего природопользования в бассейне Амур являются вопросы водопользования, что требует геоэкологических оценок и комплексной водохозяйственной политики.

Среднегодовые осадки

Пресноводные экорегионы

Растительность

Население

Водохранилища

Землепользование

Охраняемые природные территории

Водно-болотные угодья

3 of 36

3

Объект исследования: трансграничный бассейн реки Амур с комплексом существующих и потенциальных ГЭС

Предмет исследования: стратегический геоэкологический анализ воздействий ГЭС на геосистемы рек в условиях бассейна Амура

4 of 36

4

Основная цель разработать и применить систему сценарных геоэкологических оценок различных потенциально реализуемых комбинаций крупных и средних ГЭС с учетом географической специфики бассейна р.Амур. Результаты оценки, реализованные средствами математико-картографического моделирования (МКМ) и геоинформационных систем (ГИС), должны быть сравнимы как для отдельных плотин, так и для их комбинаций в рамках целостного речного бассейна.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

  1. Определить набор объектов для анализа на основе обзора разнородных фактических данных по проектным предложениям и характеристикам существующих ГЭС, на Российской, Китайской и Монгольской частях бассейна Амура;
  2. Разработать и создать ГИС:

а) существующих и планируемых ГЭС с их характеристиками;

б) Природных объектов и явлений на которые воздействуют ГЭС в бассейне р. Амур;

  1. Выявить и оценить главные измеряемые факторы геоэкологических воздействий ГЭС на речные системы и определить зоны влияния каждого потенциального гидроузла или их комбинаций в бассейне р. Амур;
  2. Разработать и реализовать систему оценок геоэкологического воздействия новых гидроузлов и их комбинаций в условиях бассейна р. Амур;
  3. С учетом результатов геоэкологической оценки выполнить ранжирование всего набора вероятных ГЭС а также некоторых сценариев развития гидроэнергетики в бассейне Амура по степени возможного геоэкологического воздействий и ущерба;
  4. Выполнить анализ геоэкологической и экономической целесообразности каскадного размещения ГЭС в бассейне р. Амур в сравнении с различными вариантами расположения гидроузлов;
  5. Показать возможности совершенствования методов планирования и управления гидроэнергетическими ресурсами в речных системах с применением ГИС.

5 of 36

5

Исходные материалы:

​

Статистические и нормативные документы, фондовые материалы различных ведомств, в т.ч. Водного кадастра; Материалы Схемы комплексного использования водных ресурсов (СКИВР) пограничных участков рек Аргунь и Амур тома: I, II, IV – XIII (СКИВР, 1986-2000); Схема комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО) (Схема…, 2009), цифровая модель рельефа (SRTM и GDEM), космические снимки (Landsat-7 и Aster), мировые базы данных (Worldclimate, Fao, GRanD, GDEM, CIESIN, SWBD), векторные топографические карты 1:500000, 1:200000 и 1:100000 масштабов.

​

В процессе исследования авторы опирались на:

Методологические разработки исследователей: Авакян А.Б., Малик Л.К., Дубинина В. Г., Шикломанов И.А., Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И., Корытный Л.М., Кононова М.Ю, Асарин А.Е., Чалов, Г.В, Сапаев В.М., Кононова М.Ю., Тикунов B.C., Лурье И.К., Калинин В.Г., Пьянков С.В., Яковченко, С.Г., Глухов В.А., Кравцова В.И., Abell R.A., Sindorf N., Nilsson C., Jansson R., Vörösmarty C. J., Ledec G., Liermann C.R., Opperman J.J., Poff N., Lehner B., Meijerink A.M.J., Jarvis, A., Reuter H.I., Richter, B.D. и др.

​

Нормативные и обзорные материалы:

Методические указания по оценке влияния ГТС на ОС (2003), Консолидированный обзор «Эффективность строительства и эксплуатации крупных ГЭС — сравнение выгод и ущербов», опубликованные международные отчеты по трансграничным рекам: Hydropower Sustainability Assessment Protocol (International Hydropower Association (IHA) 2010), World Commission on Dams (2000), Strategic Environmental Assessment (SEA) of hydropower on the Mekong mainstream (Mekong River Commission (MRC), 2010).

​

Материалы исследователей геоэкологических проблем Амура: Махинова А. Н., Гусева М.Н., Вознесенского А.Н., Клопова С.В., Звонкова В.В., Готванского В.И., Ермошина В.В., Каракина В.П., Бакланова П.Я., Мандыча А.Ф., Крюкова В.Г., Воронова А.В., Подольского С.А., Симонова Е.А., Ганзея С.С., Никольской В.В.

6 of 36

6

Бассейн Амура сегодня - это 2 крупных ГЭС в России, а также 17 крупных и средних ГЭС в Китае.

ГЭС в Амурском бассейне в 2023 г.

Номер на карте

Водоток

*Цель создания (назначение)

Год создания

Высота плотины (м)

1

Зея

1,3,6

1975

99

2

Бурея

1

2003

124

3

Гунбелахэ

1

-

20

4

Иминьхэ

1,2,5

2009

45

5

Нен

1,2,3,5,7

2006

41

6

Нэмэр

1,2,3,5

1999

20

7

Чаорхэ

1,3,5

2008

30

8

Taoer

1,3

1996

20

9

Сунгари

1,2,4,7

2008

10

10

Наолихэ

1,3,5

2001

-

11

Вокэньхэ

1,2

2005

6

12

Муданьцзян

1

1998

72

13

Иньма

1,2,3,5

1965

7

14

Вторя Сунгари

1,2,3,4,5

1937

91

15

Муданьцзян

1

1941

20

16

Вторя Сунгари

1

1990

46

17

Вторая Сунгари

1,3,5

1986

150

18

Эрдаоцзян

1

1992

15

19

Сунцзянхэ

1

2004

70

*1 - выработка гидроэлектроэнергии;

2- водообеспечение;

3- борьба с наводнениями;

4- рекреация; 5- ирригация; 6 - навигация; 7 -накопление осадков

К настоящему времени, зарегулированы три крупных полноводных притоков Амура: Зея, Бурея, Сунгари.

Задача 1

🙢

7 of 36

Основные источники данных по проектным предложениям строительства ГЭС в бассейне р. Амур

  • Гидроэнергетические ресурсы СССР / Под редакцией А.Н. Вознесенского. - М. : Наука, 1967. - 312с.
  • Огнев А. Перспективы строительства ГЭС в бассейне Амура // РАО ЕЭС. Зея–Бурея – Амур. Храм природы. Информационный бюллетень. Амурский Социально-экологический Союз. Май 2003г. С. 25–28.
  • Схема комплексного использования водных ресурсов пограничных участков рек Аргунь и Амур. Тома I, II, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII.. М.: Совинтервод. 1996–1999.
  • Схема комплексного использования водных ресурсов пограничных участков рек Аргунь и Амур. Конспект. Совинтервод. Москва-Чанчунь: 2000. -95с.
  • Схема комплексного использования водных ресурсов пограничных участков рек Аргунь и Амур / Сост. В.А. Папонов Москва-Чанчун,1993. Том Х. Защита от наводнений Книга 1 Пояснительная записка. 67с.
  • China MWR, hydroconsultants, Plan for hydro in XXI century (20 years). 2002.
  • Atlas of Heilongjiang province, Harbin Map Publishers.2003. P. 33-35.
  • Xinqiu Map Publishers, Map of Jilin province.2003.
  • ADB. 2006. Technical Assistance Completion Report Songhua River Basin Water Quality and Pollution Control Management. Manila. Technical Assistance. 2006.
  • Shen Guo Fang, et al. On Some Strategic Questions in water and land resource allocation, environment and sustainable development in North East China. Summary Report. Chinese Academy of Engineering Publishing, Beijing. 2007. Volume: Water Resources pp 7-8.

7

Задача 1

8 of 36

8

Количество проектных предложений по строительству ГЭС в бассейне р. Амур на 2023г.

Створы ГЭС (рассматриваемые)

В РФ - 86 шт. ( 46)

РФ – Китай: - 16шт. (11)

Китай - 47шт. (25)

Монголия - 2шт. (2)

Всего - 151шт. (84)

(В том числе с геоэкологическими оценками)

Годовая выработка ГЭС

Установленная мощность

Высота плотины

Регулируемая ёмкость водохранилища (LV)

Сток 50% обеспеченности (W_50)

Площадь водохранилища (R_A)

Площадь вводных объектов на месте водохранилища до его строительства (SWO)

Площадь всех водных объектов речного бассейна выше данного створа (SWR)

Площадь водосбора выше створа (SB_up)

Параметры створов

Задача 1

🙢

9 of 36

ГИС природных объектов и речных систем на которые воздействуют существующие и потенциальные ГЭС

9

Задача 2

Поймы всех крупных водотоков;

ЦМР;

Водосборные бассейны;

Водные объекты;

Водотоки с данными о речном стоке.

ООПТ, ключевые участки биразноообразия, и пр.�

🙢

10 of 36

Разработка методических подходов к оценки воздействий ГЭС на речные экосистемы

При оценке совокупного влияния нескольких ГЭС на экологическое состояние бассейна, в первую очередь необходимо и возможно учитывать 5 факторов воздействия:

​

Основные рассматриваемые факторы:

1) Изменение гидрологического режима и экосистем поймы в нижних бьефах плотин, вплоть до устья: расчет площади и доли измененных воздействием плотины пойменных экосистем ниже створа плотины от всех пойм крупных водотоков речного бассейна;

2) Трансформация местообитаний в районе водохранилищ (или процент измененных водных экосистем выше рассчитываемого створа плотины);

3) Блокирование речного бассейна в т.ч. путей миграции биологических видов (как процент длины или площади бассейна реки отрезанной от устья).

​

Дополнительные факторы:

4) Фрагментация бассейна - степень расчленения бассейна плотинами (выраженная как % утраченных путей передвижения по речной сети);

5) Изменение естественного стока наносов, выраженное как доля (%) стока прошедшая через плотины и не доставившая наносы на нижележащие участки.

​

​

10

Результирующая оценка по сценарию отображена в виде интегрального и удельного воздействия - среднегеометрического всех рассматриваемых показателей воздействия

Задача 3

11 of 36

Изменение в пойме до и после строительства Зейской ГЭС �(~110км ниже по течению)

11

Снимки июль-август

Задача 3

🙢

12 of 36

Изменение гидрологического режима и экосистем поймы в нижних бьефах плотин

12

 

Просуммировав полученные значения по всем отрезкам от плотины до устья получаем оценку площади пойменных экосистем с измененным гидрорежимом за счет влияния конкретной ГЭС.

Поделив полученный результат на сумму (S_fl) по всем отрезкам получаем показатель среднего изменения гидрорежима реки ниже конкретной плотины за счет её влияния.

Задача 3

🙢

13 of 36

Трансформация водных экосистем

13

Задача 3

🙢

14 of 36

Блокирование бассейна (ситуация 2013г.)

14

Задача 3

🙢

15 of 36

15

Набор данных состоит из 214 расчетных участков

Проведена оценка как для 84 индивидуальных створов ГЭС, так и для 50 сценариев объединяющих каскады ГЭС

Все рассмотренные ГЭС и участки рек

Задача 3

🙢

16 of 36

16

ПОКАЗАТЕЛЬ

Индекс , код показателя

Единицы измерения

Формула или источник

Исходные данные

ИЗМЕНЕНИЯ ГИДРОРЕЖИМА И ПОЙМ

Полезный объем водохранилищ

LV

куб.км

-

С документов по�водохранилищам

Суммарный полезный объем водохранилищ выше створа (в сценарии)

LV_acc_n

куб.км

∑LV

Расчет

Сток 50% обеспеченности (среднегодовой сток)

W_50

куб.км

-

С постов наблюдений (литер. справоч.)

Степень регулирования (изменения) стока

ALT

усл %

100* Lv_acc/ W_50

Расчет

ТРАНСФОРМАЦИИ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ

Максимальная площадь водохранилищ

R_А

кв.км

​

ГИС расчет

С документов по водохранилищам, Г ИС моделирование

Сумма площади водохранилищ выше створа в данном сценарии

R_A_acc

кв.км

∑ R_А

Расчет

Площадь воды (в межень) внутри контура водохранилища до его строительства

SWO

кв.км

ГИС расчет

Старые карты, космоснимки.

Изменение площади водных экосистем на месте водохранилищ(а)% для индивидуальных водохранилищ и как отношение сумм обеих величин аккумулированных в сценарии

Ch_loc

%

100*Res_А_Max/ S-Wat-old

Расчет

Площадь воды выше створа после создания водохранилищ

SWR

кв.км

ГИС – Моделирование

ГИС расчет

Топокарты, ЦМР(SRTM), Космоснимки.

Отношение площади водохранилища к площади неподпертым водным экосистемам выше створа в %reservoirs/unaltered water habitats

IMP_res

%

100*Acc_RESERVE/ (S_wat_res - Res_А_Max)

Расчет

БЛОКИРОВАНИЯ БАССЕЙНА

Площадь участков бассейна реки выше данного створа, заблокированных выше построенных по сценарию плотин

SB _dam_up

кв.км.

ГИС – Моделирование

ГИС расчет

Операция watershed на основе ЦМР(SRTM)

Площадь бассейна выше данного створа

SB_up

кв.км.

ГИС – Моделирование

ГИС расчет

Операция watershed на основе ЦМР(SRTM)

Процент водосбора блокированный плотинами выше створа

B_block

%

100*SB _dam_up/SB_up

Расчет

🙢

17 of 36

Показатели воздействия индивидуальных ГЭС

17

Задача 4

Годовая выработка ГЭС

18 of 36

18

По результатам геоэкологических оценок все анализируемые ГЭС разделены на 4 качественно разных классов с использованием средних удельных показателей воздействий:

​

Непоказательные (не участвуют в расчетах)

​

ГЭС с слабым воздействием (ниже среднего)

​

ГЭС с повышенным воздействием (выше среднего)

​

ГЭС с большим удельным воздействием (максимальные значения)

​

Ранжирование всего набора вероятных ГЭС

Задача 5

19 of 36

19

Задача 5

🙢

20 of 36

20

Задача 5

🙢

21 of 36

21

Задача 5

🙢

22 of 36

22

Задача 5

🙢

23 of 36

Воздействие существующих ГЭС

23

ГЭС

Процент изменения пойменных экосистем нижнего бьефа, %

Трансформированные водные экосистемы (водохранилище), %

Блокированный бассейн, %

Интегральное воздействие, %

Интегральное удельное воздействие, % / млн-квтч/год

(умножено на 10000)

Категория воздействия ГЭС

Хунхуаэрцзи

0.3

0

0.1

0.1

36.7

Непоказательная

Зейская

12.2

3.9

4.1

5.8

11.8

Сильное

Бурейская

2.0

1.2

3.2

2.0

2.8

Слабое 

Ниэрцзи

3.8

0.7

3.3

2.1

32.7

Сильное 

Шанькоуху

1.1

0.1

0.2

0.3

73.9

Непоказательная

Веньдегень

0.6

0

0.6

0.3

16.6

Повышенное

Чаэрсен

0.8

0.1

0.1

0.2

84.0

Непоказательная

Сыхугоу

0.4

0

0.4

0.2

2.1

Слабое 

Байшань

2.4

0.2

0.9

0.8

3.2

Слабое 

Феньмань

2.5

0.6

2.1

1.4

7.1

Слабое

Дадинзишань

0.1

0.7

21.8

1.1

34.3

Непоказательная

Цзиньбоху

0.2

0.2

0.6

0.3

9.3

Непоказательная

Ляньхуаху

0.4

0.2

1.5

0.5

6.5

Слабое  

Лунтоуцяо

0.5

0.1

0.1

0.2

390

Непоказательная

Примечание: Курсивом выделены непоказательные плотины по удельным показателям, т.к. выработка гидроэнергии не является основной целью создания гидротехнического сооружения.

Задача 4

🙢

24 of 36

Серия сценарных эколого-оценочных картосхем

На основе предложенных геоэкологических оценок приведены некоторые сценарии эколого-оценочных карт, на которых отражено:

  • Процент зарегулирования стока,
  • Процент блокирования бассейна,
  • Трансформация водных экосистем (изменение площади водных объектов в верхнем бьефе ГЭС).

24

🙢

25 of 36

25

ГЭС в истоках (верховьях) рек

5108 млн кВт∙ч

Местоположение ГЭС, от истока к устью рек - где лучше?

Состав: Shilong, Xihe, Shihugou, Bilahekou, Умалтинская, Хорские, Экимчанская

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

0.71 / 39%

Критерием расположения в «верховьях-низовьях»

Мы приняли площадь блокируемого плотиной бассейна:

чем она больше тем «ниже» по течению расположена ГЭС.

Следующие 4 сценария имеют сходную годовую выработку

🙢

26 of 36

26

Существующая ГЭС с большим воздействием

4900 млн кВт∙ч

Зейская ГЭС хоть и находится в верховьях оказывает очень большое воздействие на бассейн

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

3.89 / 160.2%

Местоположение ГЭС, от истока к устью рек - где лучше?

Состав: Зейская

🙢

27 of 36

27

ГЭС в среднем течении рек

5401 млн кВт∙ч

Местоположение ГЭС, от истока к устью рек - где лучше?

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

3.57 / 55.8%

Состав: Онон, Стойбинская, Baishan, Liujiatun, Гилюйская

🙢

28 of 36

28

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

9.95 / 16.2%

Местоположение ГЭС, от истока к устью рек - где лучше?

5010 млн кВт∙ч

Состав: Шилкинская, Кузнецовская

ГЭС в нижнем течении рек

🙢

29 of 36

Пути оптимизации�гидростроительства в сравнении с ГЭС на главном русле

29

🙢

30 of 36

30

19015млн кВт∙ч

Минимизация воздействий на бассейн

за счет каскадного размещения на уже освоенных притоках

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

6.47 / 114.6%

Пути оптимизации №1

Состав: Зейская, Бурейская, Н-зейский каскад,

Н-Бурейская, Н-Hиманская, Умалтинская

🙢

31 of 36

31

15850млн кВт∙ч

Минимизация воздействий за счет каскадов и ГЭС с низким удельным воздействием

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

5.68 / 90.1%

Пути оптимизации №2

Состав: Зейская, Бурейская, Н-Бурейская, Умалтинская, Guguhe

🙢

32 of 36

32

20262млн кВт∙ч

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

5.9 / 85.6%

Пути оптимизации №3

Состав: Зейская, Бурейская, Н-Бурейская, Умалтинская, Guguhe, Shilong, Sihugou, Baishan

Минимизация воздействий за счет каскадов и ГЭС с низким удельным воздействием

🙢

33 of 36

33

18900млн кВт∙ч

Трансформация водных экосистем по бассейну в целом и выше плотин ГЭС

12 / 27.9%

Состав: Зейская, Бурейская, Хинганская-Тайпингоу

Размещение ГЭС на главном русле

ведет к большим воздействиям

🙢

34 of 36

Результаты и выводы

34

Разработана и создана ГИС существующих и планируемых ГЭС с их объектами воздействий, которая позволяет создавать сравнимые сценарные геоэкологические оценки.

Разработана система оценок геоэкологических воздействий при создании гидроузлов в условиях Амурского региона. Для каждого «сценария освоения», то есть комбинации ГЭС в бассейне, определены изменения ключевых параметров воздействия на экологические процессы.

Сделан анализ зависимости воздействий от места расположения ГЭС. И подтверждена гипотеза о больших экологических ущербах при использовании главных русел рек при гидростроительстве.

🙢

35 of 36

Результаты и выводы

35

Предложены некоторые правила оптимизации в уже освоенных бассейнах. На «экологически приемлемых ГЭС» можно изъять только определенную небольшую часть от гидроэнергетического потенциала бассейна, а далее выбор будет между «плохими» и «очень плохими» вариантами.

В средней долгосрочной перспективе социально-экономического развития региона, несомненно потребует развития гидроэнергетического строительства, которое должно опираться на комплексные сравнительные оценки выгод и экологических рисков, в этом случае наши предложения будут востребованы и должны быть учтены.

Сумма индивидуальных оценок экологического воздействия отдельных объектов, не заменяет сценарные геоэкологические оценки по бассейну в целом, которые должны быть непременной частью расчетов чтобы добиться минимального экологического ущерба от ГЭС.

🙢

36 of 36

36

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Simonov, E.A.; Nikitina, O.I.; Egidarev, E.G. Freshwater Ecosystems versus Hydropower Development: Environmental Assessments and Conservation Measures in the Transboundary Amur River Basin. Water 2019, 11, 1570. https://doi.org/10.3390/w11081570

https://www.mdpi.com/505544

🙢