sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556623060146APSVIXsergeogr-2358Research ArticleИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВWATER MANAGEMENTОценка энергетической эффективности функционирования водохранилищ Верхневолжского и Камского каскадов в начале XXI столетияEnergy Efficiency Assessment of the Upper Volga and Kama Cascades of Reservoirs at the Beginning of the 21st CenturyЯсинскийС. В.YasinskyS. V.

Москва

Moscow

yasisergej@yandex.ruСобольИ. С.SobolI. S.

Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

ХохловД. Н.KhokhlovD. N.

Нижний Новгород

Nizhny Novgorod

ФасаховМ. А.FasakhovM. A.

Пермь

Perm

ШайдулинаА. А.ShaydulinaA. A.

Пермь

Perm

Институт географии РАНРоссияInstitute of Geography RASRussian FederationНижегородский государственный архитектурно-строительный университетРоссияNizhny Novgorod State University of Architecture and Civil EngineeringRussian FederationПермский государственный национальный исследовательский университетРоссияPerm State UniversityRussian Federation202304022024876Гидроэкологические проблемы в бассейне Волги и их последствия для Каспия835846Copyright © Ясинский С.В., Соболь И.С., Хохлов Д.Н., Фасахов М.А., Шайдулина А.А., 20242024Ясинский С.В., Соболь И.С., Хохлов Д.Н., Фасахов М.А., Шайдулина А.А.Yasinsky S.V., Sobol I.S., Khokhlov D.N., Fasakhov M.A., Shaydulina A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/2358

Гидроэнергетика – важный фактор развития экономического развития страны, особенно учитывая, что она обеспечивает пиковые нагрузки в электрической сети, чего не могут сделать тепловые и атомные электростанции. Вместе с тем создание ГЭС и связанных с ними водохранилищ приводит к целому ряду проблем. В основном экологических (затопление больших площадей, нередко занятых ценными сельскохозяйственными угодьями, ущерб рыбному стаду и др.). Поэтому важно знать, насколько эффективно работают гидроэлектростанции. Попытка решить такую задачу предпринята в данной статье на примере Верхневолжского и Камского каскадов водохранилищ. Представлены основные сведения о них – площади зеркала, полном и полезном объемах, средней проектной выработке электроэнергии. Оценен вклад рассмотренных каскадов в выработку электроэнергии всего Волжско-Камского каскада водохранилищ. Сформированы ряды данных о годовом притоке, сбросе воды через гидроузлы и выработке на них электроэнергии с 2002 по 2021 г., по ряду станций с 2004 по 2022 г. Показана связь площади водохранилищ с их объемом, а также выработки электроэнергии с водностью отдельных лет и периодов. Установлена связь притока воды в водохранилища с ее сбросом через турбины ГЭС. Особое внимание уделено Рыбинскому водохранилищу, осуществляющему многолетнее регулирование стока. Рассчитана выработка электроэнергии в многоводные, средние по водности и маловодные годы. Оценено отклонение фактической выработки электроэнергии от средней проектной, на основании чего сделан вывод об эффективности работы ГЭС. Определена вероятность выработки электроэнергии в зависимости от прогнозных значений речного стока.

Basic information about the Upper Volga and Kama cascades of reservoirs is presented: water surface area, full and useful volume capacity, and average project power generation. The contribution of the considered cascades to the power generation of the entire Volga-Kama cascade of reservoirs is estimated. Data series have been generated on the annual inflow, discharge of water through hydroelectric facilities, and generation of electricity from 2002 to 2021, for several stations from 2004 to 2022. The relationship between the area of reservoirs and their capacity is shown, as well as the generation of electricity with the water content of individual years and periods. A relationship has been established between the inflow of water into the reservoirs and its discharge through the turbines of the hydroelectric power plants. Particular attention is paid to the Rybinsk reservoir, which performs over-year water storage. The generation of electricity in high-water, mediumwater, and low-water years is calculated. The deviation of the actual electricity generation from the average design was estimated, based on which a conclusion was made about the efficiency of the hydroelectric power plants. The probability of electricity generation is determined depending on the predicted values of the river runoff.

водохранилищеГЭСвыработка электроэнергииэффективность функционированиягоды разной водностиВерхневолжский и Камский каскадыreservoirhydroelectric power stationpower generationefficiencyyears of different water contentUpper Volga and Kama cascadesРабота выполнена при финансовой поддержки гранта РНФ 22-17-00224 “Формирование гидролого- геохимических процессов на водосборах каскадов Верхне-Волжских и Камских водохранилищ при раз- личных сценариях землепользования и изменениях климата на их территориях”The work was carried out with financial support of the Russian Science Foundation grant 22-17-00224 “Forma- tion of hydrological and geochemical processes in the catchment areas of the cascades of the Upper Volga and Ka- ma reservoirs under various land use scenarios and climate changes in their territories.”ReferencesАвакян А.Б. Народнохозяйственные и экологические последствия спуска водохранилищ // Гидротехн. стр-во. 1991. № 8. С. 1–8.Avakyan A.B. National economic and environmental consequences of the descent of reservoirs. Gidrotekh. Stroitel., 1991, no. 8, pp. 1–8. (In Russ.).Водохранилища Верхней Волги / рук. В.С. Дементьев. Нижний Новгород: Верхне-Волжское БВУ, 2008. 156 с.Edelshtein K.K. Vodokhranilishcha Rossii: ekologicheskie problemy, puti ikh resheniya [Reservoirs of Russia: Environmental Problems, Ways to Solve Them]. Moscow: GEOS Publ., 1998. 277 p.Евстигнеев В.М. Современный гидроэнергетический потенциал и тенденции его использования // Прогноз климатической ресурсообеспеченности Восточно-Европейской равнины в условиях потепления ХХI века. М.: Макс-Пресс, 2008. С. 175–183.Evstigneev V.M. Modern hydropower potential and trends in its use. In Prognoz klimaticheskoi resursoobespechennosti Vostochno-Evropeiskoi ravniny v usloviyakh potepleniya XXI veka [Forecast of Climatic Resource Availability of the East-European Plain in the Conditions of Warming of the 21st Century]. Moscow: MaxPress Publ., 2008, pp. 175–183. (In Russ.).Захаров А.В., Алексеев И.А. Социально-экологические проблемы Чебоксарского водохранилища // Изв. РАН. Сер. геогр. 2012. № 5. С. 90–101.Levit-Gurevich L.K. Rational management of water resources of reservoirs on the example of the Volga-Kama cascade. Izv. Samar. Nauch. Tsentra RAN, 2012, vol. 9, no. 1, pp. 2343–2354. (In Russ.).Левит-Гуревич Л.К. Рациональное управление водными ресурсами водохранилищ на примере Волжско-Камского каскада // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2012. № 1 (9). С. 2343–2354.Malik L.K. Faktory riska povrezhdeniya gidrotekhnicheskikh sooruzhenii. Problemy bezopasnosti [Risk Factors for Damage to Hydraulic Structures. Security Issues]. Moscow: Nauka Publ., 2005. 354 p.Малик Л.К. Факторы риска повреждения гидротехнических сооружений. Проблемы безопасности. М.: Наука, 2005. 354 с.Mirzoev M.I., Sliva I.V. The project for the construction of Krasnogorsk small hydroelectric power stations on the river. Kuban. Hydrotech., 2019, vol. 56, no. 3, pp. 8–11. (In Russ.).Мирзоев М.И., Слива И.В. Проект строительства Красногорских малых ГЭС на р. Кубань // Гидротехника. 2019. № 3 (56). С. 8–11.Nauchno-prikladnoi spravochnik Mnogoletnie kolebaniya i izmenchivost’ vodnykh resursov i osnovnykh kharakteristik stoka rek Rossiiskoi Federatsii [Scientific and Applied Handbook Long-term Fluctuations and Variability of Water Resources and the Main Characteristics of the Flow of Rivers in the Russian Federation]. Georgievsky V.Yu., Ed. St. Petersburg: Rial Publ., 2021. 190 p.Научно-прикладной справочник Многолетние колебания и изменчивость водных ресурсов и основных характеристик стока рек Российской Федерации / под ред. В.Ю. Георгиевского. СПб.: ООО “РИАЛ”, 2021. 190 с.Nauchno-prikladnoi spravochnik: Mnogoletnie kharakteristiki pritoka vody v krupneishie vodokhranilishcha [Scientific and Applied Handbook: Long-term Characteristics of Water Inflow into the Largest Reservoirs]. Georgievsky V.Yu., Ed. St. Petersburg: “OOO RPTS Ofort” Publ., 2017. 132 p.Научно-прикладной справочник: Многолетние характеристики притока воды в крупнейшие водохранилища / под ред. В.Ю. Георгиевского. СПб.: “ООО РПЦ Офорт”, 2017. 132 с.Orekhov V.F., Krasnov A.N. Problems of the Cheboksary reservoir. Astrakh. Vestn. Ekol. Obraz., 2013, vol. 25, no. 3, pp. 170–184. (In Russ.).Орехов В.Ф., Краснов А.Н. Проблемы Чебоксарского водохранилища // Астраханской вестн. экологического образования. 2013. № 3 (25). С. 170–184.Pravila ispol’zovaniya vodnykh resursov Kamskogo i Votkinskogo vodokhranilishch na r. Kame [Rules for the Use of Water Resources of the Kama and Votkinsk Reservoirs on the Kama River]. Moscow: Fed. Ag. Vodn. Resur. Publ., 2016. 202 p.Правила использования водных ресурсов Камского и Воткинского водохранилищ на р. Каме. М.: Федеральное агентство водных ресурсов, 2016. 202 с.Pravila ispol’zovaniya vodnykh resursov Nizhnekamskogo vodokhranilishcha na r. Kame [Rules for the Use of Water Resources of the Nizhnekamsk Reservoir on the Kama River]. Moscow: Fed. Ag. Vodn. Resur. Publ., 2014. 132 p.Правила использования водных ресурсов Нижнекамского водохранилища на р. Каме. М.: Федеральное агентство водных ресурсов, 2014. 132 с.Resursy poverkhnostnykh i podzemnykh vod, ikh ispol’zovaniye i kachestvo (Ezhegodnoe izdanie) [Resources of Surface and Ground Waters, Their Use and Quality (Annual Edition)]. St. Petersburg, 2021. 153 p.Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество (Справочное издание). СПб., 2021. 153 с.Vodokhranilishcha Verkhnei Volgi [Reservoirs of the Upper Volga]. Dementiev V.S., Ed. Nizhnii Novgorod: Verkhne-Volzhskoe BVU, 2008. 156 p.Эдельштейн К.К. Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения. М.: ГЕОС, 1998. 277 с.Zakharov A.V., Alekseev I.A. Socio-environmental problems of the Cheboksary reservoir. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2012, no. 5, pp. 90–101. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.