Предотвращение загрязнения окружающей среды при гидротехническом строительстве

Введение

Гидротехнические сооружения - плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений, разрушений берегов и дна водохранилищ, рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, здания, устройства и иные объекты, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения негативного воздействия вод и жидких отходов, за исключением объектов централизованных систем горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и (или) водоотведения, предусмотренных Федеральным законом от 7 декабря 2011 года N 416-ФЗ "О водоснабжении и водоотведении".
В РФ Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» делит гидротехнические сооружения на две категории: 1) повреждения которых не могут привести к возникновению чрезвычайной ситуации и на которые не распространяется действие этого закона; 2) повреждения которых могут привести к возникновению чрезвычайной ситуации и на которые распространяется действие этого закона.
Строительство гидротехнических сооружений оказывает влияние на окружающую среду, характер которой во многом зависит от правильности инженерных решений, от глубины комплексного изучения разнообразных сторон взаимодействия гидротехнических объектов с окружающей средой.

1. Общая характеристика гидротехнических сооружений
Интенсивное строительство крупных гидротехнических сооружений, осуществлявшееся на протяжении XX в., рассматривается сейчас как один из наиболее значимых факторов деградации водных объектов. Вместе с тем, как ни парадоксально это звучит, в настоящее время гидротехнические системы представляют собой, по сути, единственный механизм, способный реально улучшить экологическое состояние многих водных объектов, так как общий уровень антропогенного воздействия на биосферу достиг величины, при которой естественные процессы, поддерживающие в ней относительное постоянство условий, не справляются с данной задачей.
Непрекращающийся рост народонаселения и еще более стремительный рост его потребностей не дает сколько-нибудь обоснованных надежд на изменение этой тенденции в обозримом будущем. Поэтому улучшить или хотя бы сохранить существующее экологическое состояние большинства водных объектов в настоящее время можно, только используя специальные технические системы, работа которых снижала бы уровень оказываемых на водоемы негативных воздействий. В отношении сравнительно небольших по своим размерам водотоков и водоемов данная проблема может быть решена путем их инженерно-экологического обустройства, т.е. создания специальных технических систем по кондиционированию и очистке вод.
Однако для более крупных водных объектов такой подход нереален: создание систем инженерно-экологического обустройства такого масштаба, несомненно, потребовало бы много времени и очень больших финансовых вложений. В современных социально-экономических и политических реалиях пи тем, ни другим наше общество не располагает. Решить данную задачу можно только на основе использования потенциальных возможностей, соответствующих по своим масштабам уже существующим крупным гидротехническим системам, состоящим из комплексов гидротехнических сооружений, объединенных общими эксплуатационными целями.
Под экологической оптимизацией гидротехнических сооружений понимаем разработку и осуществление программ, включающих комплекс мероприятий по повышению результативности позитивных воздействий при одновременном снижении негативных. Данная задача уже сейчас рассматривается как одна из основных при разработке систем корпоративного экологического менеджмента. Однако эти попытки носят в большинстве своем декларативный характер. Основная трудность для внедрения их на практике заключается в отсутствии концептуальных основ методологии этой деятельности, позволяющих сформулировать конкретные задачи (а не расплывчатые пожелания), реализация которых принесла бы ощутимый эффект.
Разработка концепции экологической оптимизации производственных объектов требует отказа от ряда сложившихся стереотипов. Прежде всего, это относится к прочно укоренившемуся постулату о том, что любая производственная деятельность влечет за собой ухудшение состояния окружающей среды. Очевидно, что подобный взгляд не лишен оснований.
Так, существуют и позитивные воздействия работы технических систем, но, как правило, они выпадают из поля зрения специалистов, ищущих пути сохранения и улучшения состояния окружающей среды. Неизученность этих эффектов, отсутствие к ним интереса со стороны экологов, в свою очередь, обусловливают и невозможность их использования для практического решения экологических проблем. Такая односторонность методологическою подхода связана, прежде всего, с тем, что в предшествующий исторический период воздействие человека на окружающую среду носило локальный характер. В соответствии с этим эффективные меры борьбы с негативными явлениями также могли быть сугубо местными и заключались в запрещении каких-то конкретных действий или технологических решений, вызывающих ухудшение состояния окружающей среды. На современном этапе ситуация принципиально изменилась — антропогенное воздействие приводит к кардинальным изменениям в гидрологическом, гидрохимическом и гидробиологическом режимах целых водных систем. Деградация отдельного водного объекта в большинстве случаев является лишь одним из частных проявлений деградации водного бассейна. Соответствующим должен быть и масштаб природоохранных мероприятий. Поэтому в новом Водном кодексе РФ провозглашен бассейновый принцип охраны водных ресурсов.
В настоящее время большинство водных систем уже зарегулировано. Почти все крупные водоемы и водотоки, по сути, уже являются не природными объектами, а природно-техногенными системами, состояние которых определяется комплексом как природных, так и техногенных факторов. Следовательно, на современном этапе экологическая оптимизация гидротехнических сооружений представляет собой ничто иное, как разумное управление уже сложившимися природно-техногенными системами, позволяющее в условиях избыточного и все возрастающего антропогенного прессинга обеспечить их хорошее экологическое состояние. Кроме того, особое внимание следует обратить на то, что вывод из эксплуатации ГТС в настоящее время, как правило, неминуемо влечет за собой лишь ухудшение экологических условий и социальной обстановки. При этом восстановление исходного состояния водных систем (существовавшего до их зарегулирования) уже принципиально невозможно.
2. Предупреждение загрязнения окружающей среды при гидротехническом строительстве
Как свидетельствует анализ имеющихся к настоящему времени материалов, экологическая оптимизация гидротехнических сооружений может одновременно проводиться в нескольких различных направлениях, соответствующих основным потенциально позитивным эффектам их эксплуатации:
1.Регулирование потока загрязнителей

. В настоящее время многочисленные водохранилища, возникшие в результате строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений, являются депозитариями, в которых задерживается значительная часть потока загрязнителей, поступающих в гидросферу. Существование гидротехнических сооружений дает возможность контролировать этот процесс, предотвращать распространение поллютантов и позволяет осуществлять очистку локализованных загрязненных вод, например, путем изъятия и переработки донных отложений или создания биомелиоративных барьеров.
Очевидно, что создание сопоставимых по своим масштабам природоохранных систем нереально даже в наиболее экономически развитых странах. Поэтому, если бы гидротехнические сооружения в современном мире отсутствовали, то уровень глобального загрязнения водной среды был бы, несомненно, существенно выше. Значительно худшими были бы и экологические последствия. Например, если бы не существовало такой гидротехнической системы, как Волжско-Камский каскад (ВКК), интенсивность процесса эвтрофирования Каспийского моря повысилась бы более чем в 2 раза. Кроме того, тысячи тонн тяжелых металлов (ТМ), которые в настоящее время аккумулируются в донных отложениях, частично осаждались бы в биологически доступной форме на пойменных участках и включались затем в наземный биохимический цикл микроэлементов с прогрессирующим их накоплением в луговых травах, молоке и мясе скота. Остальная часть стока тяжелых металлов в меженные периоды поступала бы в водные объекты Волжской дельты и ее мелководное приустьевое взморье с концентрацией, превышающей ПДК.
Рассматривая вопросы регулирования потока загрязнителей, следует обратить внимание и на тот факт, что в последние десятилетия количество природных и техногенных катастроф возросло в несколько раз. По прогнозам специалистов, эта тенденция, скорее всего, сохранится и в ближайшем будущем. Независимо от природы катастроф, практически все они сопровождаются поступлением в окружающую среду огромных количеств различных загрязнителей. Их последующее распространение в окружающей среде осуществляется главным образом с водными потоками. Даже загрязнители, выбрасываемые во время катастроф в атмосферу, по большей части достаточно быстро осаждаются на земную поверхность и с поверхностным смывом также поступают в водные объекты. Единственный реальный путь локализации таких потоков — это эффективное использование существующих ГТС, что, собственно, и делается при возникновении многих чрезвычайных ситуаций.
2.Интенсификация процессов самоочищения. Некоторые воздействия, обусловленные эксплуатацией различных ГТС (аэрация, турбулентное перемешивание, искусственный подогрев вод), интенсифицируют процессы самоочищения и способствуют значительному улучшению экологического состояния водных объектов, поэтому качество вод, сбрасываемых из водохранилищ ГЭС, часто существенно выше, чем в источниках их подпитки.
Интенсификация процессов самоочищения свойственна и таким «экологически опасным» гидротехническим системам, как водоемы-охладители АЭС и ТЭС. Известны даже случаи, когда эксплуатация таких систем предотвращала полную гибель организмов на участках водных объектов, подверженных интенсивному загрязнению стоками с других производственных объектов.
Вместе с тем следует отметить, что эксплуатация ГТС может как повысить, так и снизить интенсивность процессов самоочищения. К числу негативных факторов относятся такие, как замедление водообмена, создание застойных зон и как следствие — ухудшение кислородного режима, что в значительной мере тормозит скорость биохимического распада загрязнителей. Во многих случаях подобные явления в совокупности с эвтрофированием водных объектов порождают мощное вторичное загрязнение водной среды, приводящее к деградации этих водных объектов.
Таким образом, данное направление экологической оптимизации ГТС должно заключаться как в разработке мер, направленных на интенсификацию процессов самоочищения, так и в выработке проектных и эксплутационно-технических решений, позволяющих избежать искусственного замедления этих процессов. В современной России данная проблема особенно актуальна. Развитие многоукладной экономики привело к тому, что совокупный негативный эффект, оказываемый мелкими хозяйствующими субъектами на водные объекты, может быть весьма значителен и достигать уровня, сопоставимого с промышленным загрязнением. Кроме того, ранее построенные системы отведения поверхностного стока и его очистки постепенно выходят из строя, а многочисленные мелкие хозяйства очисткой вод не занимаются, поскольку не располагают ни достаточными для этого средствами, ни техническими возможностями.
Результатом является закономерно возрастающий уровень загрязнения большинства российских водных бассейнов. Этот процесс хорошо иллюстрируется динамикой загрязнения ряда волжских водохранилищ в последние 15 лет. В начале 90-х годов в них отмечалось некоторое снижение уровня загрязнения вод, что объяснялось спадом промышленного производства. Однако в последующий период наблюдается повышение антропогенной нагрузки на экосистемы водохранилищ, что может быть связано с изношенностью основных хозяйственных фондов в промышленном и коммунальном секторах. Реальное решение данной проблемы также лежит в области экологической оптимизации крупных ГТС. Их собственники как водопользователи потенциально заинтересованы в хорошем качестве водной среды и в случае его ухудшения часто несут ощутимый экономический ущерб, поскольку биопомехи, затрудняющие работу гидротехнических систем, как правило, возникают именно вследствие загрязнения водных объектов.
3.Внедрение природоохранного оборудования и технологий, т.е. использование на практике инженерно-технических решений, способствующих улучшению состояния природной среды или предотвращению нанесения ей вреда. В настоящее время эта деятельность уже осуществляется на многих гидротехнических объектах. Однако прежде чем перейти к рассмотрению основных направлений этой деятельности, необходимо уточнить некоторые термины. Согласно общепринятому определению, «технология» — это «совокупность методов обработки, изготовления, переработки сырья, материалов или полуфабрикатов в сочетании с приборно-аппаратным оформлением, применяемая в процессе производства для получения готовой продукции». В свою очередь, «ГТС — это любое сооружение, предназначенное для использования водных ресурсов, а также для борьбы с вредным воздействием вод».
Следовательно, в качестве природоохранной технологии может рассматриваться любое мероприятие, осуществляемое в ходе эксплуатации ГТС, целью которого является улучшение или сохранение состояния окружающей среды в зоне его влияния (т.е