Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,757

ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (ПО МАТЕРИАЛАМ ПОЛЕВОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ 2007 Г.)

Китаев А.Б. 1 Носков В.М. 1
1 Пермский государственный национальный исследовательский университет

Тепловое загрязнение возникает вследствие сброса подогретых выше естественной температуры вод, используемых для охлаждения конденсаторов турбин тепловых и атомных электростанций.

Источником теплового загрязнения Камского водохранилища является Пермская ГРЭС, расположенная на левом берегу водохранилища в 5 км выше г. Добрянки и в 65 км от плотины Камской ГЭС. Забор воды осуществляется через подводящий канал в 2,5 км выше по течению, сброс – через отводящий канал в 4 км от промплощадки ниже по течению. Мощность ГРЭС – 2 млн 400 тыс. кВт (3 агрегата). Циркуляционный расход воды, забираемой на охлаждение конденсаторов, будет изменяться в зависимости от сезона от 136 м3/с в осенне-зимний период до 142 м3/с в весенне-летний период. Длина подводящего канала до циркуляционной насосной станции 2,3 км, длина отводящего канала 2,4 км. Водоснабжение ГРЭС осуществляется по прямоточной системе.

После пуска первых агрегатов Пермской ГРЭС в термическом и ледовом режиме как участка водохранилища в зоне ГРЭС, так и всего района вплоть до плотины произошли изменения, которые проявляются круглый год, как в безледоставный, так и в ледоставный период.

В безледоставный период на участке водохранилища в зоне ГРЭС образуются зоны теплового загрязнения и теплового влияния, где температура воды выше естественной на 3 градуса в случае теплового загрязнения и на 0,1 до 2,9 градуса в случае теплового влияния. Анализ материалов показывает, что площади зон теплового влияния и загрязнения в наибольшей степени зависят от направления, скорости и продолжительности действия ветра. Так, по наблюдениям 1986 г. наибольшие площади зоны теплового влияния наблюдались при ветрах северной четверти (5,5 и 8,7 км2). В 1991 г. количество работающих блоков увеличилось до 3, это привело к увеличению площадей теплового загрязнения от 0,10–0,14 км2 до 0,12–2,5 км2. Но в еще большей степени увеличились площади теплового влияния – от 4,8–8,7 до 18,0 км2. Для оценки теплового загрязнения и теплового влияния 30 июля и 14 сентября 1991 г. были проведены специализированные наблюдения на акватории Камского водохранилища в районе ГРЭС. В первом случае ось зон теплового влияния и загрязнения направлена на юг и ЗЮЗ ветер, непродолжительно действовавший, еще не успел сформировать ветровое противотечение. Поэтому зоны теплового загрязнения и влияния направлены вниз к плотине.

Во втором случае зафиксирован случай затока теплых вод в водозаборное сооружение. Это произошло вследствие действия южных и юго-западных ветров, поскольку все сутки 14 сентября и все предыдущие сутки дул ветер южной четверти. Зоны теплового влияния и загрязнения под воздействием ветрового течения распространились вверх по течению и достигли подводящего канала. Попадание теплых вод в водозаборное сооружение – явление нежелательное, поскольку может произойти перегрев конденсаторов турбин и снижение КПД станции.

Еще большие изменения в термическом и ледовом режиме происходят зимой в период ледостава. Наблюдения в канале как при одном, так и при двух работающих блоках показали, что температура воды в нем в течение зимнего периода почти не изменяется (в отличие от летнего периода) и составляет 8-9 °С, что на 2-3 ° выше проектной. Подогретая вода охлаждается до температуры наибольшей плотности и под влиянием проточного течения распространяется вниз к плотине. В распределении температуры по глубине наблюдается обратная стратификация. В марте отмечается воздействие теплых вод на ледовый покров снизу. За месяц толщина льда изменяется на 8 см, причем толщина снежного льда увеличилась на 1 см, а толщина кристаллического льда уменьшилась на 9 см. Наблюдения показывают, что изменения в ледово-термическом режиме вследствие значительного по сравнению с летом проточного течения, прослеживаются до плотины.

Результаты наблюдений за температурой воды на вертикали в 50 км ниже сброса вод ГРЭС показывают, что при ее бесперебойной работе при двух и трех работающих блоках температура воды у дна достигает 0,8–1,4 °С, а до ввода в эксплуатацию ГРЭС температура воды у дна в среднем составляла 0,5–0,6 °С. Это приводит к увеличению температуры сбрасываемой воды через турбины Камской ГЭС и увеличению длины полыньи в нижнем бьефе.

Изменяется и структура и толщина ледового покрова: толщина кристаллического льда при стаивании снизу может уменьшиться до нуля, но это компенсируется за счет нарастания снежного льда сверху.

В районе сброса подогретых вод образуется полынья форма и размеры, которой зависят от таких факторов, как температура воздуха, режим уровня и морфометрия участка. Повышенная проточность водохранилища в период зимней сработки также влияет на форму полыньи – в марте-апреле она ориентирована вниз по течению. При одном работающем энергоблоке площадь полыньи составляла 0,28–5,54 км2, при двух работающих блоках – 0,82–6,58 км2 и при трех – 0,49–8,68 км2.

На всем протяжении от ГРЭС до плотины Камской ГЭС в русловой зоне происходит уменьшение толщины льда за счет стаивания с нижней поверхности и изменение структуры с преобладанием снежного льда.

Таким образом, режим участка Камского водохранилища от Пермской ГРЭС до плотины Камской ГЭС со времени пуска первых блоков к настоящему времени стабилизировался. Влияние, которое оказывает тепловой сброс с ГРЭС, в разные сезоны года проявляется по-разному. В безледоставный период, когда проточность невелика, тепловое влияние распространяется на расстояние до 14 км ниже ГРЭС. В ледоставный период, когда проточность значительна, тепловое влияние распространяется до плотины Камской ГЭС и прослеживается в нижнем бъефе. Наблюдения последних лет подтвердили полученные ранее результаты.

Детальные наблюдения за температурным режимом водохранилища в районе ГРЭС были проведены в летний и осенний периоды 2007 г. В летний период обследование было проведено в период с максимальными температурами поверхности воды, осенью – в период с температурами, близкими к минимальным в безледоставный период.

Анализ летних наблюдений показал, что вследствие высоких температур воздуха (+ 26,0 °), державшихся в течение нескольких дней, а также благодаря слабым ветрам, фоновая температура поверхности воды поднялась до 23,0–25,0 °С, что на 3,0–4,0 °С выше, чем в соответствующие периоды наблюдений прошлых лет. Поэтому и площади теплового загрязнения и влияния оказались наибольшими (7 и 19 км2). Данный факт объясняется исключительно метеорологическими условиями.

В период осенних наблюдений (октябрь) температура воздуха составляла 3 °С. Благодаря большой теплоаккумулирующей способности воды, ее температура была более чем в два раза выше температуры воздуха и ее значения изменялись от 6,0 до 7,0 °С. Как и в наблюдениях прежних лет, проводимых в октябре, разница температур забираемой и сбрасываемой воды была значительна и составила 10,8 °С. Площадь теплового загрязнения под влиянием северо-западного ветра ориентирована на юго-восток и составила 1,5 км2. Зона теплового влияния составила 15 км2. Следовательно, наблюдения 2007 г. подтверждают выводы прежних лет: площади зон теплового загрязнения и влияния определяются количеством сбрасываемых теплых вод. Площадь и распространение указанных зон зависят так же от метеорологического фактора – скорости, направления и продолжительности действия ветра, который определяет на этом участке основной вид течения – ветровой.


Библиографическая ссылка

Китаев А.Б., Носков В.М. ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА (ПО МАТЕРИАЛАМ ПОЛЕВОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ 2007 Г.) // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 7. – С. 173-174;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=7785 (дата обращения: 16.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074