Схема регулирования уровня Байкала, созданная в 2001 году, доказала свою полную неработоспособность в условиях, отличных от нормальных. Выдержать метровую «призму» не удавалось несколько раз: во время экстремального маловодья 2014-2017 годов вода в озере опускалась ниже минимальной отметки, а при значительном повышении притока в августе-октябре 2020 года «переливалась» за максимальную планку. Сказался поверхностный подход к разработке нормативной базы и неповоротливость системы задания сбросных расходов Иркутской ГЭС. Правительство России нашло выход из положения, выпустив несколько временных постановлений, последнее из которых перестало действовать с 1 января 2021 года. Институт систем энергетики имени Л. А. Мелентьева совместно с другими институтами Сибирского отделения РАН инициирует масштабное научное исследование, направленное на оценку последствий регулирования уровня Байкала при разных расходах Иркутской ГЭС, улучшение методики прогнозирования и доработку существующей системы управления.

Минимально допустимый уровень воды в Байкале при осуществлении хозяйственной деятельности на берегах озера составляет 456,0 м в Тихоокеанской системе высот (ТО), максимальный – 457,0 м ТО. Такой диапазон регулирования, который правительство России задало двадцать лет назад, действовал с 2001 по 2015 годы. К нему снова вернулись с 1 января 2021 года. В промежутке действовали три временных постановления. Сначала уровень воды регулировали так, чтобы обеспечить «хозяйственную и иную деятельность населения и объектов экономики, расположенных в нижнем бьефе Иркутского гидроузла», затем с 1 июля 2016 года после выполнения расчетов с помощью иркутских ученых были заданы точные предельные границы: 455,54 м ТО в период малой водности, 457,85 м ТО – в период большой.

 «С научной точки зрения эти термины не совсем корректны, поскольку мы исходим из обеспеченности притока воды в озеро - гидрологической характеристики», – отмечает заведующий лабораторией гидроэнергетических и водохозяйственных систем Института систем энергетики имени Л.А. Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН Вячеслав Никитин. Например, обеспеченность притока в 1% означает наводнение, равное которому случается раз в 100 лет, а 99,9% – маловодье, происходящее раз в тысячелетие.

«В 2015 году мы пытались разобрать понятия большой и малой водности, которые есть в действующем законодательстве, – продолжает Никитин. – Оказывается, единой терминологии не существует. Федеральная служба государственной статистики, подведомственная Министерству экономического развития РФ, трактует повышенную водность как обеспеченность в 25% и ниже, а пониженную – в 75% и выше. А Министерство природных ресурсов и экологии РФ в лице Федерального агентства водных ресурсов считает их как 10% и 90%, что бывает раз в 10 лет или реже. В таком случае нормальный диапазон лежит в интервале 10-90% обеспеченности, а это весьма широкое понятие. Режим работы гидроузлов задают именно Росводресурсы, которые руководствуются такой методикой».

Со всех сторон ограничения

Расхождение на уровне терминов обнаружилось, когда 2015 году специалисты ИСЭМ СО РАН и другие учёные институтов Иркутска выполняли под эгидой Института водных проблем РАН работу по оценке связи уровней Байкала с его экологическим состоянием и социально-экономическими требованиями региона в условиях экстремально высокой и экстремально низкой водности. Годом ранее сотрудники ИСЭМ СО РАН, совместно с коллегами из Института динамики систем и теории управления СО РАН, определили и нанесли на карту зоны возможного затопления в нижнем бьефе Иркутской ГЭС в зависимости от расходов. Сбросные расходы станции напрямую влияют на уровень Байкала – неотъемлемой части её водохранилища. По санитарным требованиям они не могут быть ниже 1300 кубометров в секунду (1250, если позволяет ледовая обстановка). В противном случае перестанут работать водозаборы в Ангарске, Свирске, Усолье-Сибирском и Черемхове и без воды тогда останутся более 360 тысяч человек. Чтобы избежать этого, правительство решило расширить диапазон регулирования в 2015 году, когда затяжное мягкое маловодье на Байкале сменилось экстремальным.

Летом 2018 года приток в озеро, напротив, вернулся к нормальным значениям, а осенью значительно их превысил. К 29 октября уровень Байкала достиг 456,95 м ТО, что наглядно продемонстрировало: расширение метровой «призмы» в обе стороны было справедливым. Сбросные расходы Иркутской ГЭС, которые устанавливает Енисейское бассейновое водное управление Росводресурсов, в этот момент составляли 1300 кубометров в секунду. В дальнейшем в течение двух месяцев их последовательно увеличили до 2200 м³/с, чтобы, в соответствии с действующими Правилами, обеспечить свободную ёмкость для приема паводков в следующем водохозяйственном году.

По техническому проекту Иркутской ГЭС максимальные попуски составляют 6000 м³/с. Однако пропускная способность истока Ангары ограничена 4300 м³/с – больше не позволяет подводный хребет («естественная плотина»), одной из вершин которого является знаменитый Шаман-камень. По этой причине более высокие расходы через ГЭС возможны только при повышении отметки озера выше 457,00 м ТО (нормальный подпорный уровень). Расход 6000 м³/с может быть только при уровне Байкала выше 457,70 м ТО. Другое ограничение – застройка в нижнем бьефе Иркутской ГЭС. Её начнёт подтапливать уже при сбросных расходах в 3000 м³/с. В этом случае в зону затопления в Иркутске попадает территория площадью около 150 га, на которой расположены торгово-развлекательный центр «ЯркоМолл», лодочные станции на Верхней Набережной, станция и локомотивно-вагонное депо детской железной дороги на острове Юность, Иркутский речной порт и ремонтно-эксплуатационная база Восточно-Сибирского речного пароходства, а также дачи на Елизовском, Кривом, Комсомольском, Конном и Поповском островах и частные дома в прибрежной зоне Жилкино, Боково и Батарейной. На участке от Иркутской ГЭС до Устья Китоя в зоне затопления оказывается более 2 тыс. га, где среди прочего находятся золоотвал, очистные сооружения и несколько отстойников.

Поскольку в течение последних десяти лет застройка в нижнем бьефе станции продолжалась, в настоящее время угроза возникает и при меньших сбросных расходах. После того, как в августе 2020 года приток в Байкал значительно превысил норму (обеспеченность составила 17%), попуски Иркутской ГЭС в течение десяти дней увеличили с 2400 м³/с до 2700 м³/с, к 2 октября их подняли до 2800 м³/с и месяц держали на этом уровне, а затем начали снижать, под водой оказалось форелевое хозяйство на острове Бабр, который находится в полутора километрах ниже гидроузла по течению Ангары, и ряд других объектов.

«Тогда я предлагал специалистам МЧС: фиксируйте это в протоколах, – рассказывает Никитин. – Потому что к работе 2015 года мы прикладывали фотографии того, что происходило с Юностью и другими островами в августе 2008 года, когда в течение нескольких дней расходы держались на уровне 2800-3000 кубометров в секунду. Но Енисейское бассейновое водное управление как заказчик просило предъявить справку МЧС о том, какой был ущерб».

Задача с двумя известными

В 2020 году средняя обеспеченность полезного притока в озеро Байкал составила 25%. Это граница между нормальной и высокой водностью в том смысле, в каком их трактуют учёные и Росстат. В октябре прошлого года озеро достигло максимальной отметки – 457,12 м ТО. В это время ещё действовало постановление правительства №1667 от 27 декабря 2017 года «О максимальных и минимальных значения уровня воды в озере Байкал в 2018-2020 годах», по которому возможный диапазон регулирования был расширен. На смену этому временному документу постоянный не появился, так что с 1 января 2021 года Енисейское бассейновое водное управление опять руководствуется старой метровым диапазоном регулирования.

При этом ведомство, устанавливая сбросные расходы для Иркутской ГЭС и всего Ангаро-Енисейского каскада, в первую очередь учитывает нужны населения и жилищно-коммунального хозяйства населённых пунктов на реках. Следующие в списке приоритетных отраслей – водный транспорт и рыбное хозяйство.

Энергосистема и эффективность ее работы находятся на последнем месте. «Летняя выработка для энергетиков – это будущие убытки и в конечном счете потери для экономики, – подчёркивает заведующий лабораторией гидроэнергетических и водохозяйственных систем ИСЭМ СО РАН. – Ведь электроэнергия, произведённая зимой - в пик спроса на неё, существенно дороже. Но сбросные расходы повышают летом, чтобы выполнить водохозяйственные требования, обеспечить работу водного транспорта и северный завоз и пропустить тот приток, который приходит в водохранилище».

В условиях нормальной водности, когда приток примерно равен среднемноголетним значениям, система работает. Дисбаланс возникает при отклонениях в ту или иную сторону. Его усугубляет несовершенство действующих методик прогнозирования водности. Задавая режим работы гидроэлектростанций, Росводресурсы обязаны опираться на официальные долгосрочные прогнозы Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. И в третьем квартале 2014 года, который оказался экстремально маловодным, и в третьем квартале 2020 года, когда пришла «большая вода», метеорологи ожидали, что приток в Байкал будет близок к среднемноголетним значениям. С учётом множества переменчивых факторов прогноз не оправдался, что лишний раз наглядно продемонстрировало необходимость совершенствования прогностических методов и моделей.

В числе других задач это прописано в проекте технического задания на новое исследование, которое инициировали сибирские институты - ИСЭМ СО РАН вместе с Лимнологическим институтом СО РАН, Байкальским институтом природопользования СО РАН и другими организациями. Предложение от науки поддержали в правительстве Иркутской области на совещании, состоявшемся в конце февраля. Ранее, в январе, необходимость такой работы поддержало Минприроды России.

Основная цель работы заключается в том, чтобы оценить воздействие разных сбросных расходов на экосистему Байкала с Ангарой и социально-экономическое положение населённых пунктов в нижнем и верхнем бьефах Иркутской ГЭС.

«Мы предлагаем рассмотреть диапазон пропуска расхода от 2800 до 6000 кубометров в секунду с шагом 400 кубометров в секунду, – объясняет Никитин. – И исследовать, как сочетание уровня Байкала и расходов Иркутской ГЭС при обеспеченности притока от 0,1% до 99,9% влияет на верхний и нижний бьеф. Компромисс в итоге неизбежен: нельзя решать все проблемы только за счёт форсирования уровня озера, но нельзя и только за счёт затопления нижнего бьефа».

Масштабное исследование рассчитано на три года. Его результаты могли бы стать отправной точкой для создания новой адаптивной системы управления водными ресурсами озера Байкал (Иркутского водохранилища).

Для выполнения работы такой сложности у ученых-энергетиков есть все возможности: команда из ИСЭМ СО РАН давно разрабатывает методы и инструменты для прогнозирования приточности и гидропотенциала озер и речных бассейнов в условиях глобального изменения климата. При этом применяются самые современные подходы с использованием 3D-моделирования озер, рек и водохранилищ, методов искусственного интеллекта, глобальных климатических моделей, международных стандартов исследований.

«В этой области есть такое понятие – ведение режима в соответствии со складывающимися гидрологическими условиями, – резюмирует заведующий лабораторией гидроэнергетических и водохозяйственных систем ИСЭМ СО РАН. – При искусственном регулировании у вас есть периоды наполнения и «сработки» водохранилища. Вы наполняете его, исходя из Правил и диспетчерского графика, который прописан проектировщиками: есть вилка притока, если он оказывается меньше, вы снижаете сбросные расходы, если больше – увеличиваете».

Такая логика не только позволяет разрешить противоречия между всеми участниками процесса и жителями прилегающих в Байкалу территорий, но и в максимальной мере учесть требования общественных активистов, настаивающих на том, что озером нужно управлять экологично. В конечном итоге эффективность управления водными ресурсами сводится к минимуму экологических и социально-экономических рисков и ущербов для всех участников. Но для того, чтобы эту задачу претворить в жизнь, необходимо изменить существующую нормативно-правовую базу, которая доказала свою неработоспособность в любых гидрологических условиях, отличных от нормальных.

Егор Щербаков
© ИСЭМ СО РАН, 2021
Ссылка на оригинал статьи при использовании материалов обязательна.
Постоянный URL статьи: http://isem.irk.ru/news/article2021-04-30