Обоснование технологии водного транспорта леса минимизацией воздействия на экосистемы водоемов

Актуальность темы

Лесные богатства, которыми наделила Россию природа, являются самыми значительнымиименно они, как никакой другой ресурс способны обеспечить экономическое процветание страны и благосостояние ее населения.

Экономическийпотенциал лесного сектора России оценивается в сумму более 100 млрд. долларов США, однако в настоящее время используется не более 7−10%.

Отставание России от других стран в первую очередь характеризуется низким уровнем дохода с 1 га эксплуатируемых лесов, который в 10−15 раз ниже, чем в странах Европы.

Основными причинами такого положения дел являются: технологическая, экономическая разобщенность комплекса лесохозяйственных, лесозаготовительных и перерабатывающих предприятийотсутствие долговременной национальной лесной политики, основной целью которой должно являться повышение эффективности деятельности всего лесного сектора при условии сохранения окружающей среды.

Существенной проблемой Российского лесного сектора является низкая интенсивность использования лесных ресурсов. В результате заготовка одинакового объема леса у нас производится на территории в 5−7 раз больше, чем, например, в Финляндии.

Другая проблема — односторонний характер использования лесов, направленный на вырубку преимущественно пиловочных ресурсов, что привело в зоне освоенных лесов к истощению высокосортного крупного пиловочника и хвойных высокобонитетных древостоев.

В стране с такими огромными лесными площадями и значительной разобщенностью в лесном комплексе и низкой интенсивностью лесных ресурсов, сезонностью лесозаготовительного производства, обусловленной географическими и природными условиями, и недостаточным количеством лесных дорог круглогодового действия в условиях рыночной экономики, безусловно, возникают проблемы транспортного освоения ресурсов.

Существенно эта проблема обострилась в связи со значительным сокращением поставок лесоматериалов водным путем, в первую очередь за счет необоснованного запрещения в 90-х годах молевого лесосплава, якобы по экологическим условиям не отвечающего современным требованиям.

Одним из основных направлений развития лесной промышленности является повышение эффективности использования сырья и топлива за счет ввода в действие новых ресурсосберегающих технологий посредством внедрения технологий водного транспорта лесоматериалов.

Поэтому тема диссертации, направление на совершенствование технологии водного транспорта и на приведение этого вида транспорта, а также применяемого оборудования к природоохранным требованиям, является своевременной и актуальной.

Цель работы. Совершенствование технологии водного транспорта леса путем разработки и обоснования способов защиты от воздействия гидромашин и древесной массы на экологические системы водоемов. ^ Для достижения поставленной задачи были сформулированы следующие задачи:

— экспериментально установить предельно допустимое содержание древесной массы в воде и разработать нормативно-техническую документациюобеспечивающую минимилизацию воздействия технологии и технических средств водной доставки лесоматериалов на экосистемы водоемов;

— разработать теоретические основы непотопляемости лесотранспорт-ных единиц;

— разработать физическую модель воздействия кавитации и перепада давления в турбинах;

— установить причины гибели молоди рыб и планктона при проходе ее и через турбины ГЭС;

— разработать и обосновать аэрационный способ защиты от воздействия гидромашин и винтов судов водного транспорта на экологические системы водоемов;

— разработать основу и структуру проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия водного транспорта лесоматериалов и гидротурбин) ГЭС на гидробионты.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись существующие технологические процессы водного транспорта леса, гидроэлектростанции: различной: мощности и суда водного транспорта лесоматериалов.

Методы исследований. При выполнении теоретических и экспериментальных исследований был реализован общий методический подход к проблеме, использовались методы математического анализа и моделирования.

В основу экспериментальных исследований положен натуральный активный эксперимент, выполняемый в производственных условиях.

Решение задач осуществлялось с использованием вероятно-статистических методов оценки результатов экспериментов.

Научной новизной обладают:

— научно обоснованная концепция совершенствования водного транспорта леса путем минимизации воздействия гидромашин и древесной массы на экосистемы водоемов;

— обобщенная математическая модель непотопляемости лесотранспорт-ных единиц;

— степень воздействия древесной массы и веществ, экстрагируемых водой (ВЭВ), на гидрохимический режим водоемов, скорости вымывания и скорости окисления;

— установленные закономерности гибели гидробионтов при проходе воды водохранилища через рабочие колеса гидротурбины ГЭС;

— установленная математическая модель гиоели гидрооионтов в потоке гребного винта судна;

— физическая модель и способы аэрационной защиты от разрушительного воздействия гидромашин и гребного винта судна;

— основа и структура проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия гребного винта судна и гидротурбин ГЭС на гидробионты.

Значимость для теории и практики. Совокупность разработанных математических моделей воздействия древесной: массы и гидромашин на экосистемы водоемов, а также процессов увлажнения и непотопляемости ле-сотранспортных единиц углубляют и расширяют теорию взаимодействия водного транспорта леса и гидромашин с окружающей средой.

Разработанные методики расчета и технология водной доставки лесоматериалов, а также способ аэрационной защиты воздействия гидромашин на гидробионтов позволяют:

— минимизировать степень воздействия древесной массы и гидромашин на экосистемы водоемов;

— рассчитывать сроки непотопляемости лесотранспортных единиц в зависимости от породы и периода заготовки;

— осуществлять контроль за выполнением нормативно-технологической документации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Концепция решения проблемы совершенствования водного транспорта леса путем минимизации воздействия гидромашин и древесной массы на экосистемы водоемов.

2. Обобщенная математическая модель непотопляемости лесотранспортных единиц.

3. Закономерности гибели гидробионтов от механического воздействия при соприкосновении их с твердой поверхностью и от кавитационных явлений в результате перепада давлений.

4. Математическая модель гибели гидробиоитов в потоке гребного винта судна и гидротурбин ГЭС.

5. Физическая модель и способ аэрационной защиты от разрушительного воздействия гидромашин.

6. Основы и структура проекта нормативно-технического документа, регламентирующего воздействия водного транспорта леса и гидротурбин ГЭС на гидробионты.

Апробация работыОсновные положения диссертационной работы одобрены ЗАО «Невский», Институтом проблем экологии им. Л. Н. Сверцева РАН, Институтом озероведения РАН, ОАО Центральный котлотурбинный институт, Управлением Невско-Ладожского водного бассейна, Научно-технической конференцией Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии, Научно-технической конференцией Воронежской государственной лесотехнической академии, III Всероссийский съезд гю охране природы (Москва, ноябрь 2003 г.).

Реализация работы. Основные результаты работы внедрены в турбинах ГЭС, эксплуатируемых на реках Невско-Ладожского бассейна в виде проекта нормативного документа предельно допустимых воздействий турбин ГЭС на экосистемы водоемов и приняты к внедрению III Всероссийским съездом по охране природы, ОАО «Архангельский ЦБ К» древесно-биржевое производство.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 3 монографиях, в 24 научной статье, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАКом -9.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников и приложений. Общий объём работы — 305 е., включая 37 рисунков, 55 таблиц, список использованных источников — 204 наименования, в том числе на иностранном языке — 29.

О Б ЩИ Е В Ы В О Д Ы И Р Е К С) М Е Н Д, А Ц И И.

I. Водный транспорт леса относится к специальному водоиользо-ванию, осуществляемому с применением сооружений и технических среде т. Поэтому строительство и ввод в эксплуатацию новых сооружении, технологий влияющих на состояние вод, должны предусматривать мероприятия по охране вод от загрязнения, засорения и истощения, по обеспечению охраны рыбы, условий для их воспроизводства.

2. Основное, воздействие древесной массы на экосистемы водоемов происходит в результате экстрагирования из нее растворимых веществ (ВЭВ). Малое количество ВЭВ в затонувшей древесине и очень медленное их вымывание оказывает незначительное влияние на кислородный режим водоема.

3. Результатыисследований показали, что гидрохимические характеристики-, воды: содержание растворенного кислорода, биологическое потребление кислорода (БПК), окисляемость, концентрация дубильных веществ на участках молевого лесосплава и поперечных запаней, не выходят за пределы установленные требованиями к составу воды для рыбохозяйствен-ных водоемов, при установленном соотношении древесины и воды (1:250) не создаются неблагоприятные условия для обитания и развития водных организмов.

4. С целью исключения воздействия затонувшей и полузатонувшей древесины (голованов) на нерестилища и экосистему водоемов разработаны: теоретические основы непотопляемости лесотранспортных единиц, методика расчета и нормативно-техническая документация для проведения транспортировки лесоматериалов по воде с минимизацией се воздействия на экосистему водоемов.

5. кспериментальная проверка разработанного уравнения увлажнения показала хорошую сходимость опытных и расчетных данных. Отклонения не превышают 2,0%.

6. Анализ воздействия древесной массы при водном транспорте леса на экосистемы водоемов следует проводить с учетом воздействия на них рабочих колес турбин ГЭС, судов водного транспорта и насосных установок, эксплуатируемых на этих водоемах.

7. Установлено, что водоемы на которых интенсивно эксплуатируются гидромашины (ГЭС, насосные установки тепловых и атомных электростанций, суда используемые на водном транспорте) непрерывно деградируют и по этой причине многие водные бассейны, утратившие целостность экосистем и нормальные функции естественного самоочищения отнесены к разряду «больных», а некоторые к зонам экологического бедствия.

8. Причинами, приводящими к деградации экосистем зарегулированных рек являются:

— непрерывная массовая гибель ихтиофауны и планктона реки, проходящей через створы турбин ГЭС;

— подпор плотины реки и, как следствие, уменьшение про точности, падение скорости течения и заграждения пути прохода ценных пород рыб к местам нереста;

— многократное, циклическое изменение в течение года уровневого режима водоема по причине хозяйственных потребителей и технических условий эксплуатации гидроэлектростанций.

9. В проточных каналах низконапорных ГЭС в обычных режимах эксплуатации разрушется, гибнет и травмируется до 75% фитои зоопланктона, в средненапорных — до 80%, в высоконапорных — свыше 80%.

10.В результате теоретических и экспериментальных исследований установлено, что основными факторами разрушения являются резкие перепады давлений воды" и кавитация в створах ГЭС. Незначительная часть гибнет в результате столкновения со стенками проточных элементов. Бактерио-планктон проходит створы ГЭС в основном без повреждений.

1 1. В режиме работы в потоке гребного винта погибает, травмируется и разрушается около 70% зоопланктона, что свидетельствует о сильном воздействии гребных винтов судов на живые организмы водоемов.

12.На основании энергетической диаграммы рабочего процесса в проточных каналах гидромашин установлены закономерности и механизм воздействия на гидробионты. Это позволило составить физическую модель аэра-ционной защиты гидробионтов и разработать систему аэрации потока и методику расчета для турбин ГЭС.

13.Результаты теоретических исследований позволили разработан, алгоритм расчета воздействия потока на гидробионтов в камере рабочего колеса вертикальной поворотно-лопастной и радиально-осевой турбины.

14.Результаты исследований в режимах аэрациоиной защиты (подача воздуха ?=0,2%) показали:

— при полной подаче воздуха гибель составляет 22%, а без подачи воздуха.

80%, т. е. при полной подаче воздуха сохраняется жизнеспособность около 80%о зоопланктона;

— при эксплуатации ГЭС для представителей ихтиофауны, особенно при полной нагрузке отсутствует шанс на выживаниепо результатам исследований на Волжской ГЭС установлено, что без подачи воздуха доля травмированных мальков составляла 88−90%", а с подачей менее 16%.

15.Расчетные давления, интенсивности и скорости перепадов давлений в камерах рабочих колес турбин Волжской и Саратовской ГЭС дали возможность проанализировать воздействия потока на гидробионтов в штатных режимах эксплуатации и при аэрационной защите. Это позволило установить и экспериментально подтвердить, что если система аэрации обеспечивает оптимальное по объему и распределению содержание в потоке свободного воздуха (а<�Ю) рыбы и планктон проходят камеры рабочих колес чтих турбин без повреждений.

1 б. Исследования выполненные на Усть-Илимской ГЭС показали положительное воздействие аэрационной защиты на эксплуатационные характеристики турбины:

— если велйчина максимального вибросмещения вала при штатной нагрузке составляла 2АОТШ-=390 мкм, то при полной подаче воздуха снизилась до 2А=100 мкм по всем диапазонам частот от/=0,25 Гц до 40 Гц;

— увеличение КПД в зависимости от мощности (JV): 140- 160- 180- 240 МВт составило соответственно: 3,6- 0,8- 0,4- 0,3%.

17.Данные испытаний аэрационной защиты планктона в потоке гребного винта свидетельствуют, что более 80% организмов не повреждаются.

18.Если система аэрации обеспечивает оптимальное по объему и распределению содержание в потоке свободного воздуха рыбы и планктон пройдут камеры рабочих колес этих турбин без повреждений.

19.Место прикрепления трубок компрессора, а также концентрация свободного воздуха определяется расчетом.

20.Нормативно-технический документ, формы и показатели которого разработаны в диссертации, позволяет контролировать технологический процесс и вовремя устанавливать опасные для гидробионтов ситуации.

должны состоять из двух частей: часть, Iвид воздействия, норматив, показатель предельно допустимого воздействия, область применения и назначение нормативачасть 2. — пояснительная записка по* обоснованию норматива, приложения, подтверждающие изложенные в пояснительной записке выводы и предложения? заключение: комиссии государственнойэкологической экспертизы.

5² Показатель норматива.

Важными: элементаминормативного документами при установленном виде воздействия! является формулировка: норматива этого воздействия, показатель и его численные значения. В данном случае регламентируется воздействие на гидробионты потока в турбинах, а: именно перепадов давлений и кавитации, как причины, следствием которой: является травмирование и гибель гидробионтов. Поэтому здесь логично рассматривать и устанавливать норматив на причину и следствие во взаимосвязи, с учетом возможности уст ранения, либо минимизации причины. Поэтому принципу в норматива ют по быть два взаимосвязанных показателя, а именно: технический, устраняюмти й (либо ограничивающий) резкие перепады давлений: и кавитацию в турбинах, как причинуэкологическийрегламентирующий травмирование и гибель гидробионтов как следствие причины: В основу технического показателя норматива должньг войти: данные экспериментальных и теоретических исследований эффективности: аэрационной защитьь гидробионтовв зависимости! от параметров принятой: конструкции системы аэрации: и объема подаваемого в: поток воздуха. Результаты этих исследовании: изложены в монографии, из которых следует, что аэрационная защита гидробионтов в про ных каналах поворотно-лопастных и радиально-осевых турбин ГЭС обеспечивается при подаче в систему аэрации (экспериментально апробированную) потока не более 0,2% объема воздуха (приведенного к 1атм.) от объема-воды. проходящего через турбину, но не менее 0,1%. Таким образом, в нормативе задается диапазон объема подаваемого в поток воздуха 0,2−0,1% и в) юм диапазоне для, конкретной турбины, ГЭС водопользователем определяется величинаобъема воздуха, прикотором? достигаетсяминимум гибели зоопланктона вкамере рабочего колеса турбины, но не более 30% по биомассе. Возможно указанные рекомендации следует использовать при разработке норматива на эксплуатацию турбин ГЭС.

Выполнение экологического норматива. по неповреждаемости как минимум 70% зоопланктона по биомассе означает, что гидробионты после прохождения проточных каналов гидротурбин способны функционировать в реке как целостные экологические системы.

Результаты наших экспериментальных и теоретических исследований (главы 2,3 монографии) свидетельствуют о томчто при аэрационной защите, когда в поток подавался воздух в диапазоне объемов 0,2−0,1%, более 75%) ихтиофауны и планктона по биомассе проходили турбины без повреждений. Это означает, что предлагаемые техническийи экологический показатель норматива предельно допустимых воздействий турбин ГЭС на гидробионты научно обоснованы и апробированы на эксплуатируемых ГЭС.

Таким образом, на основании имеющихся экспериментальных и теоретических материалов, норматив части1 ПДВ можно представить состоящим из следующих элементов.

1. Вид предельно допустимых воздействий на водные объекты: воздействие на рыб иг планктон перепадов давлений и кавитации в проточных каналах турбинбиоиндикатор воздействиязоопланктон.

2. Норматив ПДВ: по биомассе зоопланктона в проточном канале гидротурбины в режимах эксплуатации ГЭС с аэрационной защитой.

3. Показатель ПДВ: процент гибели по биомассе зоопланктона в проточном канале турбины ГЭС.

4. Значение показателя и единицы измерения: минимум гибели в проточном канале турбины зоопланктона, но не более 30% по биомассе (мгм/м3), — определяемой при: вариацииобъема подаваемого воздуха (приведенного к I атм-) в систему аэрации в пределах не более 0,2% и не менее 0,1% от расхода воды турбиной ГЭС (м3/сек:). Здесь использую гея технологические возможности реализации норматива.

После согласования и утверждения НТД водопользователь обязан в установленные сроки разработать исогласовать мероприятия по внедрению норматива ПДВ на ГЭС и приступить к их реализации. До оснащения турбин ГЭС системой? аэрационной: защитьг гидробионтовводопользователь, при участии: разработчиков методов защиты, проводит оценку воздействия турбин ГЭС на ихтиофауну и планктон в штатных режимах и с системой защты на одном агрегате (в каждом типе турбин). В результате вариации подачи объемов воздуха в принятый вариант системы аэрации: определяется значения показателей норматива, в соответствии с требованиями части 1 нормативаПДВ, Определяется и устанавливается для: турбины (в каждом типе турбин) в режимах защиты объем воздуха в * процентах подаваемого в систему аэрации и процент гибели зоопланктона при этой норме подачи: воздуха. На" основе этих показателей и норматива ПДВ водопользователь разрабатывает нормы по эксплуатации ГЭС.

Срок действия норматива 5 лет. В случае изменения экологической обстановки в бассейне водного гидроузла, получение новых данных о состоянии водного объекта и получение более высоких показателей неповреждаемости гидробионтов в результате совершенствования систем защиты, установленные нормативы могут быть пересмотрены.

5.3 Обоснование норматива, основные требовании, контроль выполнения норматива и ответственность при нарушении-.'требований.

1 .Общие положения.

Г. 1. Нормативно-технический-документ разработан в соответствии с постановлениями Правительства Российской Федерации от 19.12.96 I. № 1505″ О порядке: разработки-и утверждения-нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты" и закона «Об охране окружающей среды» (одобрен Советом Федерации 26.02.2001 г.).

Г. 2.Выполнение требований НТДспособствует улучшению экологической? обстановки в водных системах рек, озер и морей, на которых эксплуатируются ГЭС, а именно: в связи с массовой гибелью планктона и рыб, проходящих через турбины ГЭС, решается задача сохранения гидробионтов, исключенияфактора органического загрязнения воды погибшими организмами, что позволит приблизить функционирование экосистемы озерорека рю-дохранилище-река) к естественным условиям, при которых одни виды озерного планктона, попадающие в речные условия из водохранилища, будут продолжать развиваться и выполнять функции самоочищения водной системы, а другие будут составлять кормовую базу для рыб планктонофагов. В данном случае водохранилище ГЭС будет служить как бы громадным резервным: водоемом, питающим планктоном и молодью рыб нижележащую реку так же, как служат такими резервными водоемами озера, заливы, старицы, бочаги, в которых организмы размножаются и из которых они поступают’в речной водоток, где, формируя экосистему реки, нормально сущееют в виде разреженных их популяций.

Решение поставленной задачи позволит в конечном итоге повысит, качество воды и улучшить условия для жизнедеятельности и развития флоры и фауны в водоемах, где эксплуатируются ГЭС.

Перевод ГЭС на режимы эксплуатации, при которых гидробионты будут проходить турбину в основном без повреждений, решает эту задачу. В этом главное функциональное назначение нормативного документа.

1.3: Нормативно-технический документ разработан: на основе резульга-тов экспериментальных исследований воздействия турбин на гидробионтов в штатных режимах и с аэрационной защитойна Усть-Илимской, Волжской ГЭС, теоретических разработок по изучению механизмов, воздействия, кави-тационных течений в проточных каналах гидротурбин на гидробионтов и результатов исследований в России и за рубежом покатной миграции молоди рыб через плотины ГЭС.

1.4- Необходимо учитывать следующие особенности о воздействии ГЭС на планктон и молодь рыб, проходящие с водой через проточный канал агрегата: а) в напорный водовод гидробионты засасываются со всех слоев водохранилища — и проходят участок водовода до рабочего колеса почти без поврежденийб) наибольшая часть организмов гибнет в зонах рабочего колеса и отсасывающей трубы, где имеют место резкие перепады давлений воды, образующие кавитационные течения, в которых они могут оказаться ядрами кавитации. По этой причине, при развитии кавитации, основная часть планктона и молоди рыб разрушается, гибнет и травмируетсяв) небольшаячасть, организмов гибнет в результате столкновения с проточными элементами гидротурбины и водоводаг) организмы менее повреждаются в зонах осевого потока рабочего колеса и отсасывающей трубы, где отсутствуют резкие перепады давленийд) в проточных каналах низконапорных ГЭС в обычных режимах эксплуатации гибнет до 75%, в средненапорных до 80%, в высоконапорных свыше 80% планктона и молоди рыб.

1.5. Установлено, что последствия воздействия кавитационного потока на зоопланктон такие же, как для1 рыб. Это-контузия и кровоизлияния, приводящие к летальным исходам. Количественные показатели гибели и повреждаемости зоопланктона и рыб взаимосвязаны.

1.6. Защита организмов от воздействия кавитационного потока обеспечиваетсяпутем аэрацииводы, идущей на турбину. В такой среде резко уменьшаются разрежения и интенсивность, кавитации, и этим самым создаются условия проходимости через турбину гидробионтов без повреждений.

1.7! Экспериментально установлено, что при содержании распределенного в потоке на, турбину свободного воздуха 0,2% (приведенного к 1 агм.) от объема воды, обеспечивается защита рыб и планктона от гибели.

1.8. Испытаниями на Усть-Илимской ГЭС (напор расчетный 85.5 м) показано, что при аэрации потока, исключающем кавитацию на планктонных ядрах, турбинный тракт проходят неповрежденными до 80% зоои фитопланктона (оценка по биомассе и фотосинтезу), тогда как при обычных режимах эксплуатации более 80% планктона разрушается, гибнет и травмируется. В режимах аэрации потока улучшаются эксплуатационные характеристики гидротурбин, а именно: повышается КПД гидротурбины, снижг:-. гся вибрации и шум в производственных помещениях, существенно уменьшается кавитационная эрозия.

Г. 9. При оценках воздействия кавитационных течений и разрази-: режимов по минимизации гибели гидробионтов путем аэрации потока, пробы на зоопланктон могут использоваться как индикаторы (показатели) воздействия потока на рыб.

1.10. Показатель нормы предельно допустимого воздействия на живые организмы перепадов давлений, которые неизбежно формируются в проточных каналах гидротурбин как нормальные физические процессы, определяется: врезультате достижения минимума гибели организмов путем аэрации потока, идущего в камеру рабочего колеса турбины ГЭС.

1.11. Центр экологической безопасности гидромашин (ЦЭБГ) при АО «Невский» совместно с территориальными органами департаментов и комитетов природных ресурсов осуществляет координацию работ в процессе реализации НТД, оказывает гидроэлектростанциям научно-техническую, методическую, консультативную помощь при разработке и выполнении планов работ, связанных с ОВОС установлением показателей норматива и с переводом ГЭС на режимы эксплуатации с защитой от гибели живых организмов.

2 Основные требования регламентирующие воздействие турбин ГЭС на гидробионты.

2Л. Срок ввода ГЭС в режимы защиты планктона и рыб от гибели — три года после вступления в силу нормативно-технического документа ПДВ.

2.2. В работах и исследованиях, выполняемых при внедрении НТД. используются методы и средства измерения, которые удовлетворяют требованиям Российской Федерации: и нормативным документам по обеспечению единства измерений;

2.3. Воздействие турбин ГЭС на планктонные организмы и рыб оценивается по результатам биологического анализа проб воды на планктон, проходящей через турбины ГЭС.

Воздействие на зоопланктон оценивается^ по изменению численности (МмО и биомассы (мг/м?) живых неповрежденных организмов, воздействие на фитопланктон*по изменению первичной продукции фотосинтеза (мгС/м').

2.4. Исходными условиями, при которых допускаются воздействия турбин ГЭС на гидробионты, являются: а) гидротурбины ГЭС должны эксплуатироваться в режимах аэрации потоках подачей в напорную часть водовода воздуха до 0,2% (приведенного к 1 атм.) от объема воды, идущего на турбину и не менее 0,1%. б) Система аэрации потока должна обеспечивать прохождение через турбину без повреждений зоопланктона не менее 70% от его биомассы. в) При аэрации потока, обеспечивающей защиту планктона и рыб от гибели, не должны ухудшаться эксплуатационные характеристики гидротурбин.

2:5. В соответствии с постановлением = Правительства от 19 декабря 1996 г. № 1504 и на основании исходных условий п. 2.4. ГЭС разрабатывает нормы на безопасные режимы работы турбин и вводит их в эксплуатацию.

2.6. При разработке водопользователемшорматива эксплуатации ГЭС в режимах защиты гидробионтов рекомендуется использовать методические указания, прилагаемые к НТД (п. 5.4).

2.7. При невозможности выполненияисходных данных условий п. 2.4. водопользователь представляет в областной комитет природных ресурсов обоснование с расчетами и экспериментами разработками для решения межведомственной комиссией вопроса о продолжении разработок по оптимизации системы защиты, либо корректировки нормативов.

2.8. Через 1,5 года работы ГЭС в режимах защиты планктона и рыб может быть, поставлен вопрос о продолжении экологических исследований на турбинах ГЭС с целью совершенствования системы аэрации потока и корректировки нормативов предельно допустимых вредных воздействий.

5.4 Контроль выполнения требований.

3.1. Контроль за выполнением норм осуществляет ведомственный и производственный: Ведомственный контроль, осуществляемый территориальным органом Комитета природных ресурсов, вступает в силу после пуска ГЭС в режимы эксплуатации с защитой планктона.

3.2. Установленная в системе аэрации аппаратура должна непрерывно регистрировать количество (объем) подаваемого воздуха в общую сеть аэрации и на каждую турбину.

3.3. После ввода ГЭС в режимы защиты, рыб и планктона, гидроэлектростанцией вводится постоянная ежемесячная оценка воздействия турбин ГЭС на зоо и фитопланктон. Данные измерений ОВОС оформляются по форме таблиц 5.9 и 5.10.

3.4. На каждую турбину заводится экологическая карточка, в которой должны содержаться данные ОВОС турбины во всех режимах эксплуатации и, данные о влиянии аэрациина технические параметры турбины. В карточку вносятся все данные по результатам: контроля;

3:5- Разработчикам норм ПДВ В представляется право авторского надзора за ходом работ на ГЭС в подготовительный период и после: ввода 1 «)С в режимы эксплуатации с защитой планктона:.

3:6. После перевода ГЭС на режимы эксплуатации с защитой планктона и рыб, областной комитет природных ресурсов организует постоянное ведомственное наблюдение за динамикой изменения экологического состояния водоема в верхнем бьефе и за плотиной.

5.5 Ответственность за? нарушение требований нормативно-технического документа.

4.1. Невыполнение либо нарушение требований действующего норматива ПДВ означает нарушение законодательства в областиохраны, окружающей) среды ив соответствии г с главой 14 Закона, Российской Федерации «Об охране окружающей среды». За нарушение устанавливается имущественная, дисциплинарная, административная и уголовная ответственность в соответствии с законодательством. Вред окружающей среде, причиненный водопользованием в результате деградации и разрушения естественной экологической системе водоема подлежит возмещению водопользователем (субъектом хозяйственной деятельности).

4.2. В результате гибели гидробионтов: в турбинах ГЭС разрушается экологическая система реки, причиняется: ущерб рыбному хозяйству, нарушаются процессы естественного очищения, река загрязняетсямертвой органикой погибших гидробионтов и в итоге качество воды в водном бассейне снижается.1 Водопользователь (ГЭС) при невыполнении норматива ПДВ несет ответственность за причиненныйущерб рыбному хозяйству, который оценивается по временной методике оценки ущерба, наносимого рыбным запасам, от 1989 т., утвержденный Министерством рыбного хозяйства СССР 18.10.89 г. и Госкомприроды СССР 18.12.89 г. Плата за загрязнение водоема мертвой органикой погибшего планктона, в турбинах ГЭС взимается, с гидроэлектростанций в соответствии с документомМинистерства окружаю щей среды и природных ресурсов Российской Федерации от 27 ноября 1992 года «базовые нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ в. окружающую природную среду и размещение отходов» .

Загрязнение водоема* мертвой органикой погибшего планктона в турбинах ГЭС, видимо эквивалентно выбросу гидроэлектростанцией нефтепродукта в окружающую природную среду ипоэтому, при определении платы, данные за загрязнение нефтепродуктами водоема следует брать из таблицы 2 базовых нормативов, а коэффициент экологической значимости из таблицы 5 этих же нормативов.

4.3. Расчеты выброса турбинами ГЭС биомассы мертвой органики зоо ифитопланктона, биомассы сверхнормативного выброса выполняю! см по методике и формулам (5.1 — 5.3) раздела 5.4.

5.6 Методические указания и рекомендации при разработке нормативов эксплуатации ГЭС в режимах защиты гидробио-нтов.

Гидроэлектростанция, в соответствии: с нормами ПДВ разрабатывает нормы на, эксплуатации ГЭС в режимах защиты гидробионюв, используя предлагаемые методические указания и рекомендации [75, 145, 150, 151]. 1. К разработке норматива эксплуатации турбин ГЭС.

1.1. Для ¿-организации работ связанных с подготовкой и пускомГЭС в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона, гидроэлектростанциям разрабатывается календарный план-график, включающий, следующие этапы работ: а) оценка воздействия-ГЭС на планктон (ОВОС) при штатных режимах эксплуатацииб) установка на одной турбине (каждого типа), разработанной сис! емы аэрации и проведение исследований по определению предельно допустимо го уровня гибели планктона в турбинах ГЭС из условия минимизации гибели при вариации объемов воздуха, подаваемых в поток турбины. в) разработка, согласование и утверждение нормативных материаловг) — инженерно-технические и строительно-монтажные работы, связанные с переводом ГЭС на безопасные режимы эксплуатациид) ввод турбин ГЭС в безопасные режимы эксплуатации.

Сроки выполнения этапов работ могут корректироваться в рамках установленного срока на проведение всех работ.

Календарный план-график согласовываетсяс ЦЭБГ ЗАО «Невский» и территориальным органом МПР Р.Ф.

1.2. В соответствии с календарным планом-графиком разрабатывается методика исследований и программа проведения работ по оценке воздействия ГЭС на планктон’при штатных режимах эксплуатации. Программа и методика согласовывается с ЦЭБГ и территориальным органом МПР Р.Ф.

1.3. Оценка воздействия ГЭС на гидробионты в штатных режимах эксплуатации выполняется по месяцам (один раз в месяц) в течение годового периода. Данные представляются по форме таблиц 5.1, 5.2.

1.4. В соответствии с календарным планом-графиком разрабатывается методика исследований и программа проведения работ по определению предельно допустимого уровня гибели планктона для турбины ГЭС'. Работа, но этому этапу должна проводиться в период активной жизнедеятельности планктона. Программа и методика согласовывается с ЦЭБГ и территориальным органом МПР Р. ФРаботы по первым двум этапам могут совмещаться и иметь единую программу и методику.

1.5. Минимизация гибели планктона, а значит и рыб в проточном канале турбины, достигается путем аэрации потока.

В-результате конструкторских разработок и экспериментальных исследований на турбине, принимается система аэрации и, из условия минимума гибели планктона в турбине, устанавливается оптимальное количество подаваемого в поток воздуха перед рабочим колесом.

1.6. Оптимальное количество воздуха, подаваемого в систему аэрации, определяется из условия минимума гибели планктона в режиме номинально-" мощности турбины (Ыном) и устанавливается единым для всех режимов В режиме работы турбины с подачей воздуха не допускается снижение N110.'.! более чем на 0,5%.

1.7. Если достигнутые минимумы гибели планктона и рыб соогь^-ч вуют значению показания норматива ПДВ, то они устанавливаются как допустимые уровни гибели планктона и рыб для гидротурбины в режимах мощностей №юм, Копт, Кмин, а количество подаваемого при этом в поток воздуха как оптимальное. Данные представляются по форме таблиц 5.3- 5.5.

1.8. При определении допустимого уровня гибели планктона,.оценивается". влияние аэрации потока на эксплуатационные характеристики турбины в режимах холостого хода, номинальной мощности (Мном), оптимальной. (Ыопт), минимальной (Ммин)' и в режиме мощности с гидравлическими возмущениями (Ывоз). На этих режимах определяются, при прочих равных условиях, следующие параметры турбины: а) Кном, Копт, Ымин, Квозб) вертикальные колебания крышки турбины с определением размаха колебаний (2А) и размаха ускорений (2А) — в) производственный шум в шахте турбины в дБ. Данные: представляются-по форме таблиц 5.6, 5.7.

1.9. По результатам работ первых двух этапов, связанных с ОВОС и установлением допустимого уровня гибели планктона и рыб в турбинах ГЭС, оформляется отчет всоответствии с ГОСТ 7.32−91 (методические указания по составлению отчета даны в приложении).

Отчет подписывается руководителем работ, утверждается руководителем: ГЭС и в трехмесячный срок после окончания работ по этим лапам ьы-ф сылается в ЦЭБГ и территориальный орган МПР Р.Ф.

1.10. По результатам работ, связанных с ОВОС и с определением для турбины допустимого уровня? гибели планктона и оптимального количества воздухаподаваемого в принятую' систему аэрации, составляется акт. фиксирующий’эти.-результаты. К акту прилагаются основные итоговые результаты по форме таблиц 1−7,. представленные в> приложении, и эскизные чертежи системы аэрации. Акт подписывается руководителем работ, согласовываете.*: с ЦЭБГ и утверждается руководителем ГЭС и руководителем территориального органа МПР Р.Ф.

1.11. Данные о допускаемом уровне гибели планктона, о системе аэрации, об оптимальном количестве воздуха для защиты планктона, о влиянии.

• воздуха на эксплуатационные характеристики гидротурбины используются как базовые для разработки технической документации и программы работ по оснащению турбин ГЭС системой защиты рыб и планктона от гибели.

1.12. В соответствии с календарным планом, ГЭС осуществляет монтаж основного оборудования системы защиты и составляет график ввода гидроагрегатов в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона, на основании которого разрабатывается программа и график гидробиологических исследований ОВОС вводимых турбин.

1.13. Гидроэлектростанция разрабатывает и устанавливает (при мон таже оборудования) аппаратуру непрерывного контроля подачи воздуха в общую сеть аэрации потока и на каждую турбину. Технические параметр!.! системы контроля подачи воздуха согласовываются с ЦЭБГ и территориальным органом МПР РФ.

1.14. На каждой турбине, вводимой в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона, проводятся исследования ОВОС. В случае превышения уровня гибели планктона базовому значению,-корректируется .оптимальное количество воздуха в системе аэрации для: этой турбины гак, что бы допустимый уровень гибели планктона соответствовал базовому. Исследования проводятся только на режимах номинальной мощности и в период активной жизнедеятельности рыб и планктона. Данные представляются по форме таблицы 5.8.

1.15. Ввод турбины в режимы эксплуатации с защитой планктона оформляется актом, в котором фиксируется допустимый уровень гибели планктона в турбине и соответствующее ему оптимальное количество подаваемого воздуха в систему аэрации. К акту прилагаются итоговые данные исследования по форме таблицы 5.8. Акт подписывается руководителем работ и утверждается руководителем ГЭС и территориального органа МПР Р.Ф.

1.16. Пуск ГЭС в режимы эксплуатации с защитой рыб и планктона оформляется приказом руководителя гидроэлектростанции, о чем за месяц уведомляются ЦЭБГ и территориальный орган МПР Р.Ф.

2. К методике измерений воздействия на планктон в турбине ГЭС.

2.1. Для отбора биологических проб на ГЭС устанавливаю! с я створы: створы 1 — из пьезометрических отверстий перед спиральной камеройстворы 2 — из пьезометрических отверстий в отсасывающей трубестворы 3 — из нижнего бьефа у выходных каналов гидротурбинстворы 4 — из верхнего бьефа у плотиныстворы 5 — из нижнего бьефа на расстоянии 1,5−2 км от плотины. Пробы со створа — I, 2 необходимо отбирать с помощью пробоотборника, в котором компенсируется перепад давлений и этим самым исключается повреждение планктона при отборе пробы.

2.2. Створы 1, 3 — основные, 2, 4, 5 — вспомогательные.

По пробам из основных створов оценивается воздействие турбин ГЭС на планктон и молодь рыб. Данные проб вспомогательных створов используются при анализе проб основных створов. При невозможности по погодным условиям отбора проб со створов 3, используются створы 2.

2.3. При оценке воздействия турбин ГЭС на рыб и планктон в штатных режимах и с защитой рыб и планктона используются створы I и 3 трех агрегатов: два агрегата из числа крайних и один из числа средних. Одновременно (с минимальным разрывом) отбирается 6 проб. Результаты анализа по трем пробам створов 1 и трем пробам створов 3 соответственно осредняются.

2.4. При определении предельно допустимого уровня гибели планктона исследования выполняются на любом агрегате из числа типовых с использованием створов 1 и 3 этого агрегата.

2.5. Пробы на зоопланктон со створов 1, 2, 3 до их анализа выдерживают в воде с температурой равной температуре воды нижнего бьефа определенный период, в течение которого большая часть травмированных нежизнеспособных организмов должна погибнуть. При анализе проб на фитопланктон следует также учитывать, что фотосинтез в воде, прошедшей турбину, продолжает существенно снижаться в реке на первых километрах от плотины из-за травмирования организмов в проточном канале турбины. Поэтому пробу на фитопланктон ео створа 3 также следует выдерживать определенный период в воде с температурой, равной температуре воды нижнего бьефа,.либо-отбор производить со створа 5. Период выдержки проб необходимо определить целевым экспериментом.

2.6- В зоопланктоне при анализе проб должны быть обязательно показаны циклопы, дафнии, науплиусы и коловратки. Остальные группы зоопланктона приводятся в суммарном виде, если их биомасса составляет' не более 5% от всей биомассы зоопланктона.

2.7. При разработке системы аэрации потока для защиты рыб п планктона рассматриваются различные варианты подачи воздуха в водовод агрегата перед рабочим колесом, которые должны обеспечивать—распределение пузырьков воздуха в зоне рабочего колеса с определенной неравномерностью, соответствующей различной интенсивности кавитации в потоке. Эксперименты показывают, что при содержании свободного воздуха (приведенного в одной атмосфере) в размере 0,2%, в потоке воды обеспечивается падежная защита планктона, а значит и рыб, от кавитационного воздействия.

Разработанные варианты аэрации потока испытываются на стадии работ при определении предельно допустимого уровня гибели планктона в турбине и лучший из вариантов по показателям защиты планктона принимается для аэрации потока в режимах работы ГЭС с защитой планктона и рыб.

3. К составлению отчетных документов. Расчеты загрязнений.

3.1. По результатам работ первых двух этапов, связанных с оценкой воздействия турбин ГЭС на планктон и определения предельно допустимой гибели планктона в турбине, составляется в соответствии с ГОСТ 7.32−91 отчет с названием «Оценка воздействия турбин на наименование ГЭС планктонные организмы и определение предельно допустимого уровня гибели планктона в турбинах ГЭС» .

3.2. Содержание отчета: а) цели «И задачи исследованийб) программа исследования по оценке воздействия ГЭС на планктон и программа по определению предельно допустимого уровня гибели планктона (если работы по двум этапам совмещаются, программа представляется общая). в) методика отбора: проб и гидробиологического, химического анализа воды при оценке воздействия турбин ГЭС на планктон и рыбг) методика энергетических и гидромеханических исследований оборудования ГЭС при оценке воздействия на планктон турбин ГЭС в режимах штатной эксплуатации в режимах защиты планктона и рыбд) результаты исследований по оценке воздействия турбин ГЭС на планктон и рыб при штатных режимах эксплуатациие) описание принятой системы аэрации потока, эскизные чертежиж)>результаты исследований по определению предельно: допустимого уровня гибели планктона в турбинах ГЭСз) влияние' способа защиты планктона* и рыб (аэрации потока) на эксплуатационные характеристики турбин ГЭС;