microbik.ru
1




6.6. Влияние глобального потепления климата на водные ресурсы и их использование

Изложенное охватывает лишь часть проблем, связанных с потеплением климата планеты. Изучение причин и последствий ГПК дали толчок к проведению колоссального количества исследований, в том числе по выявлению адаптивных свойств человека, разработке адаптационных мер в различных отраслях экономики и нейтрализации возможных социально-экономических сдвигов в обществе (Круговорот углерода…1999). Этим и многим другим вопросам посвящены специальные исследования и целая серия публикаций.

Важнейшими из них являются прогноз изменений водных ресурсов и гидрологических характеристик рек, озер и водохранилищ. Этот прогноз является наиболее сложным, т.к. необходимо учитывать большое число влияющих факторов и механизмов положительной и отрицательной, прямой и обратной связи. Так, увеличение осадков вызывает обычно рост стока. Но в некоторых регионах из-за потерь на испарение даже значительное увеличение осадков не приведет к увеличению стока.

Наблюдавшиеся в 100-летнем гидрометеорологическом ряду в бассейне Волги потепления на 1 и 2о происходили при существенно различных условиях увлажнения, что привело к разнонаправленным изменениям стока, осложненным также воздействием хозяйственной деятельности (Зайцева, 1996).

Трудно более-менее точно предсказать региональные изменения осадков и, следовательно, стока, т.к. моделирование осадков известно своим невысоким качеством. Следовательно, можно лишь в общих чертах прогнозировать реакцию естественных и управляемых речных систем на различные сценарии изменений климата. Но этому прогнозу уделяется особое внимание, т.к. изменение водных ресурсов отражается на состоянии окружающей среды и условиях жизни людей, функционировании многих отраслей хозяйства, в том числе энергетики. Без знания предстоящих изменений гидрологических характеристик невозможен прогноз состояния водного хозяйства и разработка адаптационных предупредительных мероприятий.

В Международных документах и многих публикациях изменению водных ресурсов и водного хозяйства в условиях ГПК уделяется большое внимание. Но большие исследования проведены и в России. Напомним, что в 1991 году М. И. Будыко разработал ряд усовершенствованных сценариев будущих изменений климата, предусматривающих повышение средней глобальной температуры воздуха на 1 и 2о. Эти сценарии были использованы в ГГИ для приближенных оценок потенциальных изменений годового и сезонного стока основных речных бассейнов бывшего СССР. Расчеты основывались на методах водного баланса (для среднего годового стока) и гидрологических моделях речных бассейнов с 10-суточными интервалами. Они показали, что при сценарии глобального потепления климата на 1о не наблюдается статистически заметных изменений годового стока (до 10%). При сценарии ГПК на 2о сток крупнейших рек бывшего СССР возрастет более существенно — на 5 – 20% в лесной зоне и на 15 – 30% в лесостепи. Особенно это повышение предполагалось в бассейнах Волги, Днестра, Дона, Днепра и бассейнов рек Прибалтики, т.е. бассейнов преимущественно южного склона бывшего СССР. В Сибири и на Дальнем Востоке прогнозировалось увеличение стока на 10-20% (Оценка экологических…, 1993; Шикломанов, Георгиевский, 1995).

Дальнейшие исследования стока крупных рек (как интегрального показателя изменений водных ресурсов на больших территориях) с использованием специальных моделей и палеоаналоговых данных и при разных сценариях повышения температур воздуха показали большой разброс данных.

Так, анализ выполненных в ГГИ численных экспериментов позволил сделать вывод о том, что для большей части территории России в первой половине прошлого столетия следовало ожидать увеличения водных ресурсов. Но для бассейнов Дона и Днепра отмечалась большая неопределенность в оценках возможных изменений стока. Наиболее значительным прогнозировалось увеличение зимнего стока (для регионов высоких широт) в результате увеличения частоты и интенсивности оттепелей (Шикломанов, Георгиевский, 2003). Эти прогнозы оправдались лишь частично.

Оценка возможных изменений речного стока, произведенная в Институте водных проблем РАН, позволила сделать вывод о том, что «парниковые» прогнозы стока для основных речных бассейнов России на ближайшие десятилетия XXI века не свидетельствуют о существенных изменениях стока. Эти прогнозы к середине или концу XXI века ненадежны вследствие ненадежности моделей и неопределенности прогнозов мирового развития (Хубларян и др., 2003).

Однако при различных сценариях изменения климата и применявшихся моделях в середине ХХI века большинством исследователей прогнозируется увеличение стока основных рек мира.

Проведенные в США по модельным данным расчеты изменения стока 22 крупных рек мира для середины XXI века по сравнению с доиндустриальным периодом показали наибольшее его увеличение для рек Северного полушария. У России это увеличение для р. Волги прогнозируется на 25, Оби – на 21, Лены – на 12%, у Амура незначительное снижение на 0,8% (Манабе, Везеролд, 2003). В большинстве случаев эти и другие численные результаты расчетов изменения стока рекомендуется рассматривать лишь как показатель масштаба изменений. Указывается также на прямую зависимость роста водных ресурсов от содержания СО2 — удвоение водных ресурсов соответствует удвоению СО2 в атмосфере (Израэль и др. 1997). Установлена и обратная зависимость – сами водные объекты являются непосредственными поставщиками парниковых газов. Так, Международная комиссия по большим плотинам установила, что на всех водохранилищах, обследованных учеными к настоящему моменту, происходит образование газов, вызывающих парниковый эффект, так же как и на природных озерах вследствие гниения растений и притока углерода из водосборных бассейнов. Величина подобных эмиссий весьма различна. Предварительные данные по гидростанции в Бразилии показали, что общий уровень эмиссии весьма значителен по сравнению с эмиссией от аналогичной теплостанции. Однако, на изученных водохранилищах (особенно расположенных в северных районах) общие эмиссии парниковых газов значительно ниже, чем на теплостанциях (Dams and Development, 2000). Сообщается о наблюдениях в Канаде, зафиксировавших выделения СО2 из водохранилищ с затопленным лесом даже при холодной воде (Горкина, 1996).

Обобщая проведенные в России и других странах исследования по вопросам изменения водных ресурсов и гидрологических характеристик, необходимо отметить следующие основные выявленные закономерности.

  • Наибольшее количество исследований было выполнено применительно к годовому стоку, увеличение суммарного количества которого прогнозировалось к концу ХХ века в размере 7%. В северных широтах и умеренном поясе, где основная часть годового стока формируется в период весеннего половодья, распределение стока в году больше реагирует на изменение температуры, чем на изменения годового количества осадков. Поэтому прогнозы изменений внутригодового распределения стока здесь более надежны, чем абсолютных величин осадков (т.к. прогнозы температур воздуха более надежны, чем осадков). Однако в некоторых регионах это не подтверждается данными наблюдений.

  • Оценки воздействия ГПК на гидрологический режим в аридных и семиаридных районах, выполненные целым рядом стран, очень противоречивы из-за разных методик и сценариев климата. Однако считается очевидным, что в засушливых районах годовой сток более реагирует на изменения осадков, чем температур воздуха.

  • Практически повсюду характеристики стока станут более изменчивы в течение года и в многолетнем ряду, увеличатся их экстремальные показатели при более мощных паводках, участятся наводнения и одновременно засухи, изменится внутригодовое распределение стока. Так, по данным ГГИ, зимний сток на реках России резко возрастет, а весенний заметно сократится в результате смещения, вероятно, периода таяния снегов с весны на конец зимы по мере повышения температуры воздуха. Фактически, при сценарии потепления климата на 2о прогнозировалось формирование двух гидрологических сезонов — зимнего (ноябрь-апрель и летнего (май — октябрь), характеризующихся соответственно высоким стоком и низкой, устойчивой меженью (Шикломанов, Георгиевский, 1995).

  • Изменятся не только количественные показатели водных ресурсов, но и их качественное состояние. Вследствие увеличения растворимости многих загрязняющих веществ с ростом температуры, возможны изменения разбавляющей способности рек и водоемов и их способности к самоочищению.

Многолетние наблюдения за стоком на 168 реках России за химическим составом их вод показали, что изменение стока на 30 – 50 мм (которое возможно при росте температуры на 1 – 2оС) увеличит загрязнение рек, вызовет превышение ПДК загрязняющих веществ и увеличит их растворимость. Повышение температуры воды озер и водохранилищ приведет к развитию микроорганизмов и водорослей. Все это вызовет ухудшение качества поверхностных вод, затруднит работу очистных сооружений, может сделать воду непригодной не только для питься без предварительной обработки, но и для различных хозяйственных нужд, потребует пересмотра возможных объемов сбрасываемых в реки сточных вод (Россия в условиях…, 1993).

Во второй главе обсуждалось, что из-за сбросов в реки и водохранилища недостаточно очищенных или неочищенных стоков промышленных предприятий, коммунального хозяйства и сельскохозяйственного производства состояние водных ресурсов многих регионов не отвечает современным требованиям водного хозяйства, особенно в густонаселенных районах. В условиях глобального потепления положение дел в этих районах усугубится и они могут превратиться в районы бедствия. Качество воды приустьевых участков рек может ухудшиться вследствие прогнозируемого повышения уровня Мирового океана и вторжения соленых вод.

  • Вследствие увеличения водности рек и эрозии на водосборах возможен рост мутности, стока наносов и интенсивности русловых процессов, определяющих глубины русел рек, что особенно важно – на лимитирующих судоходство перекатах. Активизация русловых процессов может привести к углублению русел малых рек, создаст условия для возрастания их транспортных возможностей (Чалов, 2003).

  • Уменьшится площадь снежного покрова, увеличится продолжительность безморозного периода, изменятся сроки вскрытия и замерзания рек, искусственных и естественных водоемов, а также мощность ледостава, характер формирования полыньи в нижних бьефах гидроузлов и т.д. В условиях ГПК увеличится повторяемость и масштабы заторных наводнений, зависящих в значительной степени от гидроклиматических факторов, а также от морфометрических характеристик русел рек.

  • Прогнозируемые изменения водных ресурсов и характеристик водного режима отразятся на условиях использования водных объектов, навигационной обстановке, затруднят эксплуатацию гидротехнических сооружений — дамб, плотин, водозаборов, портов, причалов, мостовых и подводных переходов, дюкеров, рыбохозяйственных сооружений, снизят надежность дренажных, ливневых и канализационных систем (Израэль и др., 1997).

  • Важной составной частью водных ресурсов являются подземные воды, долгосрочным прогнозам изменения которых в связи с ГПК не уделяется должного внимания. В России прогнозные эксплуатационные запасы подземных вод состявляют более 360 км3, их доля в общем балансе хозяйственно-питьевого водоснабжения достигает 45%. Выполненные вероятностные и воднобалансовые прогнозы состояния уровней и ресурсов подземных вод показали их существенную изменчивость при изменении климата, что отразится на решении целого ряда практических задач – установлении площадей подтопления городов и сельскохозяйственных земель, анализе возможной активизации геодинамических и геологических процессов (карста, оползней, просадок и др.). Прогнозы необходимы для оценок изменения меженнего стока, определяемого разгрузкой подземных вод, для предсказания изменений экологических условий связанных с подземными водами наземных экосистем , для изучения изменений медико-биологической обстановки и др. (Ковалевский, Семенов, 2003).

  • ГПК может увеличить вероятность, повторяемость и распространение стихийных явлений, штормов, тропических циклонов, мощных ливневых осадков практически на всех широтах, что увеличит повторяемость и мощность наводнений и создаст дополнительную проблему защиты от них, активизирует неблагоприятные геодинамические процессы. Прогнозируется изменение режима муссонов, усиление засух и эрозии почв, абразия берегов Северного ледовитого океана из-за оттаивания морских льдов, ограничивающих ныне штормовые волнения и т.д. (Мягков, 1990). Усиление стихийных бедствий и учащение экстремальных ситуаций может дестабилизировать экологическую обстановку и экономику крупных регионов и целых государств, создать угрозу разрушения объектов водного хозяйства и энергетики на реках.

По данным МЧС, в России в условиях ГПК наибольшие изменения опасностей в сторону увеличения из-за паводков, лесных пожаров и деградации вечной мерзлоты возможны в Приволжско-Уральском, Сибирском и Дальневосточном федеральных округах. Рост природных опасностей инициирует в свою очередь чрезвычайные техногенные ситуации (Шойгу, 2003).

  • Климатические изменения скажутся на размерах, структуре и характере водопотребления и водопользования, с которыми тесно связаны проблемы управления водными ресурсами, экономические и экологические последствия. Возможны усиления конкурентных столкновений в борьбе за воду различных отраслей хозяйства и отдельных потребителей.

  • Изменения стока отразятся в промышленности, в первую очередь на водоемких производствах, в сельском хозяйстве — на возможностях удовлетворения запросов на ирригацию. В связи с этим должны быть изменены параметры всех проектируемых и функционирующих сооружений, базирующихся на экстремальных значениях температуры воздуха, осадков и стока, изменены ирригационные графики.

  • Сложный вопрос — управление водными ресурсами в условиях ГПК. Известно, что создание управляемого водного режима рек с помощью водохранилищ предназначено в числе многих других задач, для смягчения последствий экстремальных климатических колебаний. Известно также, что бассейны рек с регулируемым стоком (с контролем за потреблением и распределением воды) способны более мягко реагировать на климатические изменения по сравнению с теми, где регулирования стока нет. Так, исследования водно-ресурсной системы бассейна реки Волги, имеющей в своем составе большие объемы водохранилищ, показали, что при изменениях климата, нормы речного стока и его внутригодовых колебаний система будет работать устойчиво. Аналогичные выводы полагается возможным распространить и на другие крупные зарегулированные бассейны (Великанов, 2003). Поэтому прогнозируемые величины ГПК стимулируют во многих странах изменения в управлении водными ресурсами, т.к. речные бассейны с более высоким контролированием стока будут иметь значительные преимущества в условиях ГПК при перераспределении имеющихся запасов воды и обеспечении контроля в период паводков по сравнению с речными бассейнами с естественным незарегулированным режимом стока (Оценки экологических…, 1993; Россия в условиях…, 1996 г.) Т.е. неблагоприятные последствия от ГПК должны быть тем меньше, чем выше степень зарегулированности водных ресурсов.

Каким же образом потепление климата может отразиться непосредственно на функционировании объектов энергетики?
6.7. Изменения климата и проблемы энергетики

Изучение довольно обширных, нередко разноречивых материалов по этому вопросу позволяет осветить важнейшие стороны воздействия ГПК на различные отрасли энергетики с преимущественным вниманием к гидроэнергетике в соответствии с тематикой книги и профессиональными интересами автора.

Климатические условия (наряду со многими другими факторами) определяют специфику функционирования и технико-экономические показатели электростанций (ТЭС, АЭС, ГЭС, ТЭЦ). Потепление климата может повлиять на эффективность их работы и отразиться на технико-экономических показателях, что потребует изменения правил и режима их эксплуатации (Влияние глобальных изменений..., 1998).

Изменения климата и водных ресурсов могут непосредственно повлиять на работу тепловых и атомных станций, т.к. они уязвимы при снижении и перераспределении стока и, следовательно, запасов воды для охлаждения при повышении температуры воздуха и воды (в зависимости от типа системы охлаждения). Перерывы в водоснабжении и загрязнение воды в прудах-охладителях могут вызвать остановку работы этих источников энергии.

Электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, таких как солнце, ветер, энергия геотермальных источников и биомассы, также зависят от изменений климата. Солнечные термоэлектрические станции и многие геотермальные системы, так же, как ТЭС, нуждаются в охлаждении и зависят от наличия водных ресурсов, их качества и температуры.

Зависимость энергоустановок, работающих на биомассе, от изменений климата аналогична чувствительности к колебаниям климата сельского и лесного хозяйств. Но биоустановки быстрей адаптируются к возможным изменениям климата. (Оценка экологических…, 1993).

Важным аспектом влияния изменений климата на энергетику является сокращение потребностей в тепловой энергии, особенно в зимний период. Для России это имеет особое значение, т.к. большая часть ее территории расположена в зонах с суровым климатом, где электро- и теплоснабжение осуществляется преимущественно за счет привозного органического топлива. Изучение этого вопроса по четырем регионам России — Север, Центр, Урал, Восток позволило сделать следующий вывод. При повышении глобальной температуры воздуха к 2020 году на 2о уменьшение потребностей в органическом топливе для производства тепловой энергии в России составит приблизительно 2,8% от суммарных затрат этого вида топлива в электро- и теплоэнергетике (Россия в условиях…1993). Изменение потребностей в теплоснабжении (самой энергоемкой отрасли экономики – до 40% общего энергопотребления) ставит задачу обязательного предвидения этого обстоятельства в планах развития топливно-энергетического комплекса.

Прогнозируемые в связи с потеплением рост стока (как указывалось выше по данным ГГИ в Европейской части России при потеплении на 1о в пределах 10% от нормы, а при 2о — на 5-20%) и еще более значительные изменения в его внутригодовом распределении существенным образом отразятся на водно-энергетических показателях эксплуатируемых и проектируемых ГЭС. Из них важнейшими являются нормальный подпорный уровень, полезный объем водохранилища, установленная мощность и выработка энергии, характеристики водопропускных сооружений и др. По разным оценкам при росте стока следует ожидать прирост выработки энергии на ГЭС России и стран СНГ к 2020 г в целом на 12-16%.

Основные направления изменений режима работы ГЭС и их водно-энергетических показателей в условиях потепления климата исследовались в ряде организаций, в том числе в АО “Энергосетьпроект” (Резниковский, Рубинштейн, 1995), Энергетическом институте им. Г.М.Кржижановского (Бусаров, 1997; Влияние глобальных изменений…, 1998) и др. Согласно этим проработкам на рис. 34 показано возможное увеличение выработки энергии гидроэлектростанциями при допущении, что водноэнергетические показатели ГЭС изменятся в условиях ГПК в той же степени, что и средний многолетний сток, т.е. пропорционально изменению стока. Эти данные рекомендуется рассматривать, как предварительные. Однако они представляют интерес с точки зрения тенденций изменения стока и производства энергии на ГЭС.

Подтверждением прогнозов возможного роста производительности ГЭС при потеплении климата является рост выработки энергии на ГЭС Волжско-Камского каскада в аномально теплую зиму 1990-1991 гг., когда сверх нормы было выработано 10 млрд. квт. ч и сэкономлено 300 тыс. т органического топлива (Россия в условиях …, 1993). Высокая водность в некоторые годы не только Волги, но и Дона, Днепра и других рек также способствует дополнительной выработке энергии и экономии органического топлива. Последнее оказывает влияние на снижение нагрузки на транспортную сеть и уменьшение социальной напряженности в связи с нехваткой топлива для ТЭС в ряде регионов России.

Дополнительная экономия топлива по странам бывшего СССР за счет увеличения производства энергии на ГЭС может составить на уровне 2020 г. 20 млн. т условного топлива, а по экономическим районам России — до 15 млн. т (рис. 34). Выбросы углекислого газа могут сократиться за счет этого в странах СНГ на 50, а в России — на 35 млн. т. Эти данные подтверждают точку зрения сторонников сокращения ТЭС и расширения использования альтернативных источников энергии, имея также в виду, что ТЭС могут остановиться из-за перерывов в водоснабжении в районах со сниженными из-за потепления климата величинами стока.

В условиях потепления климата и изменений речного стока потребуется корректировка в использовании увеличивающегося зимнего стока ряда рек (а значит, выработки энергии на ГЭС), наряду с проблемами снижения летних расходов. Т.е. потребуется изменение принципов регулирования стока водохранилищами, особенно функционирующими в каскаде плотин, и диспетчерских правил управления режимом водохранилщ.

По материалам ГГИ, прогнозируемые изменения внутригодового стока р. Волги дали основание предположить, что за пределами 2000 г. эффект глобального потепления в отношении перераспределения стока в году может быть сравним с эффектом регулирования стока каскадом крупных водохранилищ (Шикломанов, Линз, 1991).

Трансформация стока рек может привести к изменению функции ГЭС и возможностям удовлетворения требований неэнергетических потребителей водных ресурсов. Так, при повышении температуры воздуха увеличится расход воды на водоснабжение, при увеличении стока уменьшатся его затраты на ирригацию, при уменьшении стока могут возникнуть проблемы с удовлетворением запросов водного гидроузлов и отразится на использовании ГЭС в энергосистемах.

В конечном итоге трансформация водного режима рек может привести к изменению функций ГЭС в каскаде и эффективности их объединения по территории, а неодинаковые изменения стока на реках потребовать оптимизации их совместной работы, в том числе многоступенчатых каскадов ГЭС в энерго- и водохозяйственных системах.
6.8. Безопасность ГЭС в условиях глобального потепления климата

Наиболее важный аспект влияния ГПК на гидроэнергетику — это проблема сохранности гидротехнических сооружений в связи с ростом максимальных расходов и объемов экстремальных половодий и паводков, для которых будет недостаточна пропускная способность действующих и запроектированных гидроузлов (Malik, Koronkevich, Barabanova, 1996; Malik, 2000; Малик, 2002б). Дело в том, что наиболее сложен прогноз экстремальных характеристик стока, надежность установления которых особенно важна при перерасчете размеров водосбросов. Это связано с тем, что величина максимального стока определяется интенсивностью и продолжительностью выпадения осадков за отдельные сильные дожди или интенсивностью снеготаяния в период половодий. Также и минимальные величины стока, зависящие от наступления периодов без осадков. Эти события затруднительно прогнозировать методом палеоклиматических аналогий, как, впрочем, и с использованием современных моделей общей циркуляции атмосферы. Поэтому их региональные изменения оценить практически невозможно (Шикломанов, Бабкин, 1992). Т.е. в условиях потепления климата снижается безопасность гидроузлов и повышается риск повреждения и разрушения гидротехнических сооружений. Конечно, будут предприняты необходимые меры — изменены режимы работы гидроузлов (более раннее открывание затворов водопропускных сооружений, снижение предполоводной отметки сработки водохранилища и т.д.). Однако, как показывает исторический опыт эксплуатации гидротехнических сооружений, перелив через гребень плотин и их разрушение, особенно, если они земляные, вследствие недостаточного размера водосбросов или, в меньшей степени, неисправности подъемных механизмов и затворов водопропускных сооружений составляет более 30% от общего числа аварий.

Наиболее опасно повреждение больших плотин. По данным Международной комиссии по большим плотинам, основной причиной прорыва больших плотин является именно недостаточная пропускная способность водосбросов*. В связи с этим среди факторов риска, которые должны быть оценены в условиях ГПК, обязательным является переоценка водопропускной способности сооружений. Однако, учитывая неточность в условиях глобальных климатических изменений прогнозируемых гидрологических характеристик, особенно их экстремальных значений, эта оценка затруднена. Высказываются также опасения о возможности создания избыточного запаса прочности и удорожания стоимости энергетических объектов.

ГПК является важным фактором, оказывающим влияние на устойчивость и некоторые эксплуатационные особенности энергетических сооружений в зоне распространения многолетнемерзлых пород (ММП), занимающих в России 60% территории. Состояние этих пород требует особого внимания, т.к. область многолетней мерзлоты обладает высокой чувствительностью к изменениям климата и прежде всего термической составляющей (Величко, Нечаев, 1992).

Данные наблюдений метеорологических и геокриологических станций и численное моделирование свидетельствуют о наличии уже в настоящее время в большинстве северных регионов изменений температурных профилей и деградаций вечномерзлых пород, связанных с антропогенным изменением климата (Израэль и др., 2002а). Прогнозируемое увеличение температур воздуха может привести к частичному разрушению ММП, смещению южной границы их сплошного и островного распространения к северу и северо-востоку, увеличению глубины сезонного протаивания. Это будет способствовать, в свою очередь, высвобождению углекислого газа и метана из мха, торфа и почвенно-растительной подстилки и увеличению его концентрации в атмосфере.

В связи с тем, что геокриологические условия на территории России крайне неоднородны, исключительный интерес для прогноза последствий ГПК в зоне ММП представляет карта «Динамика границ геотемпературных зон на территории криогенной области России при возможном потеплении климата», составленная в Институте криосферы Земли СО РАН и опубликованная в журнале «Гидротехническое строительство» (Фотиев, 2000). Карта дает возможность для двух сценариев потепления климата (на 2 и 40) установить динамику границ современных геотемпературных зон и оценить возможные изменения мерзлых пород и их геотехнических свойств, отражающихся на надежности и долговечности инженерных сооружений.

Картину возможных последствий влияния ГПК на ММП продемонстрировал 1989 год с экстремально высокими температурами, что вызвало на полуострове Ямал сползание оттаявших и отслоившихся горизонтов почвы, запруживание водных потоков, увеличение твердого стока, дальнейшее таяние и оползание склонов (Оценка экологических…1993).

Изменение прочности вечномерзлых пород, их несущей способности, водопроницаемости в условиях потепления климата могут сопровождаться такими деструктивными криогенными процессами, как пучение и просадка грунтов, явлениями термоэрозии, солифлюкции и другими термомеханическими деформациями, осложняющими строительство и эксплуатацию хозяйственных сооружений, в том числе объектов энергетики. Так, в связи с большой долей газа в топливном балансе российского ТЭКа, чрезвычайно опасно при деформациях ММП и изменениях водности рек повреждение газопроводов, газоперекачивающих установок и т.д. Все это потребует принятия дополнительных мер и капиталовложений для предотвращения аварий и ущербов. (Хрусталев, 1995). Стоит напомнить, что и сами энергообъекты взаимодействуют с мерзлыми породами (см. главу 3).

Организация Институтом мерзлотоведения СО РАН геокриолого-геофизического стационара в районе водохранилища Вилюйской ГЭС-3 в западной Якутии помогает оценить с помощью режимных наблюдений возможные изменения геокриологических характеристик и прогнозировать их трансформацию при росте температур воздуха. Институтом ведутся, кроме Вилюйской ГЭС, наблюдения за состоянием и динамикой Колымской и Хантайской ГЭС (Анисимов и др., 1999).

Очевидно, что неблагоприятное взаимовлияние гидротехнических сооружений и многолетнемерзлых пород в условиях ГПК будет усилено.

В настоящее время в связи с глобальными климатическими изменениями повышенное внимание уделяется сейсмичности, наряду с другими геофизическими процессами. Сейсмичность в данном случае рекомендуется рассматривать в качестве одного из главных проявлений глобальных изменений природной среды, отражающих характер протекания геодинамических процессов, физической и химической эволюции верхних оболочек Земли (Россия в условиях…, 1996). Тесная связь безопасности хозяйственных объектов с сейсмическим фактором делает чрезвычайно актуальным изучение и прогноз воздействия землетрясений на подпорные гидротехнические сооружения в условиях меняющегося климата. Эта проблема требует специального обсуждения.

Выполненный автором анализ основных результатов исследований влияния ГПК на водные ресурсы и гидроэнергетику позволяет подвести некоторые итоги.

Воздействие на водные ресурсы является наиболее важным последствием климатических изменений. Но прогноз этого воздействия наиболее труден, можно лишь в общих чертах судить о том, как управляемые и естественные водные системы могут реагировать на тот или иной сценарий потепления климата. Связано это с тем, что, как было показано выше, воздействие на водные ресурсы определяется многими разнонаправленными процессами и их итог практически невозможно прогнозировать. Во многих странах выполнялась оценка влияния глобальных изменений климата на гидрологические ситуации, но полученные выводы очень противоречивы из-за различий применявшихся методик прогноза, разных сценариев климатических изменений, разнонаправленности влияющих на водные ресурсы процессов, различной их изученности и т.д.

Автор попытался выделить важнейшие направления воздействия глобального потепления климата на водные ресурсы, сформулировать главные последствия этого воздействия и мероприятия, необходимые при разработке стратегии ведения водного хозяйства в условиях меняющегося климата (Malik, 2000, 2003; Малик, 2002б, 2003г). На рис. 35 помещена приближенная многофункциональная модель изменения водных ресурсов в условиях ГПК, представленная причинно-следственными графами связи различного рода воздействий. Наполнить эту модель конкретными фактическими данными пока не представляется возможным вследствие слабой изученности условий возникновения, развития и особенностей проявления указанных воздействий и реакции водных ресурсов на эти воздействия. Однако эта функциональная модель свидетельствует о необходимости изменения стратегии использования водных ресурсов в условиях ГПК и осуществления ряда технических мероприятий в увязке с экологическими и социально-экономическими проблемами.

Рассмотренные факторы риска повреждения гидротехнических сооружений (на примере ГЭС) в условиях ГПК позволяют также построить приближенную функциональную модель, представленную графами связи различных воздействий на ГЭС и возможных последствий, которую еще сложней заполнить конкретными данными (рис. 36).

Разносторонние исследования по проблеме ГПК, проводящиеся в различных странах и России, имеют конечной целью установление влияния природно-климатических изменений на социально-экономическую и в определенной степени политическую ситуацию. Итоговыми результатами этих исследований должно быть установление ущербов или возможных выигрышей для различных отраслей хозяйства, регионов и страны в целом, разработка рекомендаций по смягчению негативных и наиболее полному использованию позитивных эффектов проявления ГПК (Пегов и др., 2000).

В итоговых документах Межправительственной группы экспертов отмечается, что в большинстве случаев негативные последствия ГПК будут проявляться в тех регионах, где уже в настоящее время существуют критические ситуации. Глобальное потепление будет усиливать негативные воздействия естественных факторов. Поэтому особо важное значение имеют региональные оценки и учет возникающих на региональном уровне неблагоприятных экстремальных ситуаций (Израэль и др., 2001).

Большинство исследователей проблемы ГПК считает, что опасность нежелательных изменений климата нельзя рассматривать в качестве главного аспекта проблемы “общество и природа” (Кондратьев, 2000; Кондратьев, Демирчян, 2001 и др.). Поэтому выбор международным сообществом мер технологического характера — снижение выбросов СО2 (протокол Киото) не играет ведущей роли в устойчивом развитии биосферы и не является приоритетным направлением исследований и мер в условиях развивающегося глобального экологического кризиса.

Однако важность изучения проблемы ГПК и ее прикладных аспектов совершенно очевидна, также, как необходимость их обсуждения и освещения в печати, в том числе, возможные неблагоприятные последствия для экономики, энергетики, а особенно демоэкологические последствия, связанные с изменением водных ресурсов, ростом опасных стихийных явлений и т.д.



* Бюллетень № 82 Международной комиссии по большим плотинам за 1992 г. (по материалам Симпозиума «Плотины экстремальные паводки»).