Источник воды и энергии, свободный путь для барж и судов, естественная лаборатория для учёных, дом для тысяч живых организмов и мощный инструмент для управления климатом — это всё о Рыбинском водохранилище, огромном рукотворном водоёме, созданном в 30-40-х годах XX века усилиями десятков инженеров и тысяч рабочих, представить без которого Ярославскую область уже невозможно.
Родившись на месте ледникового озера, которое располагалось здесь около 17-ти тысяч лет назад, для одних оно стало большой трагедий, для других — символом победы человеческого гения. Вместе с «Каскадом Верхневолжских ГЭС» «Черёмуха» запускает цикл материалов о Рыбинском водохранилище: искусственном море, которое навсегда изменило и ландшафт, и судьбу региона. В первом материале говорим о том, как устроен водоём с 25-ю кубическими километрами воды и к чему может привести его потеря.
Как Рыбинское водохранилище могло быть Ярославским
Равнинные реки в центральной части России — один из ключевых источников водоснабжения. До середины XX века их природный режим был крайне нестабильным: из-за паводков вода выходила из берегов, а летняя жара приводила к тому, что реки мелели, появлялись участки стоячей воды. Рыбинское водохранилище, как и многие другие его собратья, создавалось, чтобы регулировать речной сток и предотвращать наводнения.
История рукотворного моря началась ещё в 1932-м. Правительство наметило масштабный план «Большая Волга», который должен был, по замыслу проектировщиков, превратить эту реку в развитую транспортную сеть. Для этого планировалось создать восемь крупных гидроузлов, которые сейчас называют Волжским каскадом.
— Создание Рыбинского водохранилища позволило решить три актуальные на то время задачи. Первая — судоходство на Верхней Волге. Только в период весеннего половодья крупные суда и баржи могли проходить на этом участке, а в остальное время навигационного сезона движение судов даже с малой осадкой здесь прекращалось. Вторая задача — обеспечить выработку энергии. И наконец, третья — борьба с половодьем и паводками, — рассказывает директор «Каскад Верхневолжских ГЭС» Андрей Дережков.
В 30-х годах прошлого века группа специалистов Москваволгостроя и работников института «Гидростройпроект» рассматривала несколько вариантов использования Верхней Волги. Вначале было задумано построить три гидростанции — у Ярославля, Углича и Горького. Но потом возникла и другая идея: вместо Угличской построить две другие ГЭС — близ Мышкина и Калязина. В это время уже начинают строительство Ярославской гидроэлектростанции близ села Норское, и тут специалисты Москваволгостроя выясняют, что Ярославское водохранилище не сможет вместить в себя паводковые весенние воды, да и энергия верхнего течения Волги будет использоваться не полностью.
Столичные волгостроевцы предложили новый вариант: завершить начавшееся строительство и поставить гидроэлектростанцию выше города Рыбинска, а вместо Мышкинского и Калязинского вернуться к Угличскому гидроузлу. Госплан СССР назначил специальную экспертизу. Исследовательские буровые работы провели около Рыбинска, в районе деревни Переборы, выше устья реки Шекны и на самой Шексне, недалеко от впадения её в Волгу. Выводы экспертизы утвердил Госплан СССР, а Совнарком СССР и ЦК ВКП(б) 14-го сентября 1935-го приняли постановление о начале строительства на реке Волге одновременно двух гидроузлов: Рыбинского и Угличского. На них предусматривалось одинаковое оборудование и сходные компоновочные решения зданий ГЭС. Основные работы на строительстве развернулись в 1938-1939 годах.
Читайте также: Приносящие свет. Как строили Рыбинский и Угличский гидроузлы
Огромную естественную чашу Молого-Шекснинского междуречья решили использовать для создания водохранилища, которое бы полностью зарегулировало стоки трёх крупных рек: Волги, Шексны и Мологи. По новому плану в зону затопления попадал и город Молога, и ещё более сотни населённых пунктов. Несмотря на это, проект утвердили.
Непростая математика
Помните, как в школе на уроках математики вычисляли время заполнения бассейна, в котором вода подаётся через одну трубу, а через другую — вытекает? Нужно было учесть и скорость поступающей воды, и габариты самого бассейна — чтобы не затопило всё вокруг. Аналогичные задачи решают те, кто регулирует уровень воды в водохранилище. Разница лишь в том, что объём рукотворного моря — более 25-ти кубических километров воды, и питает его не одна труба, а многочисленные ручьи, реки, подземные источники, талые воды и дожди.
— Вода — это ресурс, принадлежащий государству, поэтому именно государство принимает решение, с какой интенсивностью его расходовать, — объясняет руководитель федерального государственного учреждения «Управление эксплуатации Рыбинского и Шекснинского водохранилищ» Сергей Романов. — У каждого водохранилища в нашей стране есть правила эксплуатации. Для Рыбинского действуют правила, разработанные в 1983-м году: в них содержатся установленные отметки, режимы работы в разные годы водности, которые прогнозирует Росгидромет. Эти планы потом перекладываются в команды по управлению водохранилищем.
Нормальным уровнем для Рыбинского моря считается отметка 101,81 метра — такую высоту могут выдержать подпорные сооружения. В этом состоянии водохранилище считается наполненным. Все остальные показатели — отклонения от нормы, в бόльшую или меньшую стороны. Показатель 96,91 метра — «мёртвый уровень» для водохранилища, отметка наибольшего опорожнения, ниже которой оно уже не может выполнять свои функции. Соответственно, всё, что находится между этими отметками — а это почти 17 кубических километров воды — составляет полезный объём Рыбинского моря.
На территории водохранилища действуют пять гидропостов, ежедневно контролирующих уровень воды.
Режим её расходования — прерогатива Федерального агентства водных ресурсов: его специалисты определяют график нагрузки на гидроагрегаты, который потом исполняет Рыбинская ГЭС.
— Любой водный объект, как живой организм, весьма динамичен. Изменения в водохранилище связаны с ежедневными климатическими условиями: дождь, снег, смена направления ветра, — говорит Сергей Романов. — Сейчас (на момент интервью — 23.08.2018) приток в водохранилище с учётом всех впадающих в него рек и ручьёв — примерно 150 кубических метров в секунду. Это довольно мало. Для обеспечения гидрологического режима в районе Нижнего Новгорода гидроэлектростанция по команде агентства водных ресурсов срабатывает воду с расходом в тысячу кубических метров в секунду. Как в математике: если приток намного меньше, чем расход, значит, уровень воды в водохранилище сейчас снижается — в среднем на два сантиметра в сутки. Это нормальный рабочий режим, который вполне отвечает цели создания водохранилища — обеспечить всех пользователей водой.
Сработка — специальный термин, означающий спуск воды из водохранилища в нижний бьеф. Без этого навигация по Волге была бы затруднена и даже невозможна — особенно в районе Городца и Нижнего Новгорода.
— У нас на Волге ниже по течению есть перекат — там каменная почва, пробить фарватер на ней практически невозможно. Гораздо проще поднять уровень воды и обеспечить пропускную способность — для волжских судов это глубина около 4,5 метров. По Горьковскому водохранилищу (Волге) есть отметки в 2,3 метра — там судоходство крайне затруднено. Поэтому важно регулировать уровень воды, — поясняет руководитель Управления эксплуатации Рыбинского и Шекснинского водохранилищ.
Нижегородский шлюз построен таким образом, что нижний порог остаётся неизменным. Поэтому, если отметка Горьковского водохранилища недостаточна — как было в маловодные 2014-й и 2015-й годы — караваны судов скапливаются у шлюза, ожидая, когда поднимется уровень воды от сработки через Рыбинскую ГЭС.
Водохранилище выступает своеобразным аккумулятором воды: во время паводка накапливает её, не давая рекам выходить из берегов и вызывать подтопление территорий. Рекордный приток зафиксировали 22-го апреля 2013-го: водохранилище наполнялось со скоростью 22 500 кубометров в сутки. Потом эта вода расходовалась в течение всего сезона, обеспечивая разнообразные хозяйственные потребности.
— Интересы экономики и экологии требуют надежного обеспечения необходимым количеством воды в любой ситуации. Если воды слишком много, возникает угроза наводнений, если слишком мало — проблемы с водоснабжением, сельским хозяйством, водным транспортом, энергетикой. Рыбинское водохранилище многолетнего регулирования позволяет накапливать воду в многоводные года и расходовать в маловодные, тем самым предотвращая наводнения и обеспечивая судоходство в маловодные годы, причём не только у нас, но и на Нижней Волге.
Вспомним 2014-й год: экстремальное маловодье поставило под удар несколько отраслей экономики Поволжья. Понимая, что снега мало, что приток будет низкий, мы заблаговременно приняли решение сократить сработку водохранилища перед половодьем. Еще зимой были накоплены необходимые запасы воды, которые обеспечили устойчивое водопользование и позволили во многом избежать негативных последствий маловодья на участке Волги от Углича до Городца. И обратная ситуация 2012-го года: приток в водохранилище тогда достигал 8700 кубометров в секунду, а вниз сбрасывалось лишь 1600 м3/с, так пик паводка был снижен в пять раз. Благодаря полезному объёму Рыбинского водохранилища — почти 17 кубических километров — мы смогли задержать большой приток воды и предотвратить затопление значительных территорий. Так что если представить, что у нас нет ни водохранилища, ни рыбинского гидроузла с системой сооружений, можно ожидать серьёзных затоплений, — рассуждает директор «Каскада Верхневолжских ГЭС» Андрей Дережков. — Подобные явления зафиксированы на старых фотографиях: например, на фото 1900-го года полицейский стоит возле каланчи, а ноги у него полностью в воде. В 1926-м году вода настолько вышла из берегов, что по Соборной площади плавали на лодках.
В наши дни подтопления тоже случаются: в мае 2017-го и в январе 2018-го Волга вышла из берегов и скрыла нижний ярус набережной в районе рыбинского музея.
— Согласно правилам эксплуатации Рыбинского водохранилища, в нижнем бьефе уровень регулирования колеблется от 83-х до 90-та метров. При проектировании городской набережной этот факт не учли. Очевидно, строители ориентировались на среднемноголетние амплитуды колебаний уровня воды, поэтому и набережную расположили ниже. При сработке Рыбинского водохранилища уровень может достигать 87-88 метров, но никогда не превышал отметку 90 метров. Так что, за период работы нарушений правил использования водных ресурсов не зафиксировано, — объясняет Сергей Романов.
Зачем нам море?
Рыбинское водохранилище имеет комплексное назначение, основные направления — борьба с наводнениями, судоходство, энергетика, и водоснабжение. В последние годы наравне с ними развивается и рекреационная функция. Исторически же строительство водохранилища и гидроэлектростанции было необходимо для обеспечения центральной части страны, и, прежде всего, Москвы, электроэнергией.
— Потребление ярославской энергосистемы составляет 8,5 миллиардов киловатт-часов в год. Примерно четверть общего объёма потреблённой электроэнергии выработали наши гидроэлектростанции, Угличская и Рыбинская, — рассуждает Андрей Дережков. — Это довольно большой вклад в энергосистему, и говорить о том, что сейчас наша выработка незначительна, нельзя. И еще, уникальность ГЭС в том, что только она способна дать энергию мгновенно. Утром, когда начинают работать заводы, предприятия, магазины, используется энергия, производимая гидроэлектростанцией, которая включается от нуля до максимума всего за две минуты. Маневренная мощность — неоспоримое преимущество ГЭС.
А ещё ГЭС — самая подходящая для центральной России возможность получать экологически чистую электроэнергию. Сейчас проводятся исследования и по применению альтернативных источников. Например, компания РусГидро, куда входит «Каскад Верхневолжских ГЭС», недавно запустила очередную ветроэнергетическую установку в арктическом посёлке Тикси.
Однако ветряки, столь популярные в Европе, у нас используются не так широко: мощность самого большого ветряка всего два мегаватта, то есть, чтобы заменить Рыбинскую ГЭС, придётся установить ветрогенераторы на территории, в пять раз превышающей площадь Рыбинска.
К тому же ветряк бессмысленно строить на любом свободном месте — нужно учитывать «розу ветров».
Особенность климата с резкими колебаниями температур и относительно небольшим количеством ясных дней в году не позволяет использовать и солнечные батареи — в нашей местности они будут неэффективными.
— В составе РусГидро есть экспериментальные станции, использующие такие источники энергии, как, например, геотермальная или приливная. То есть энергетика развивается, ищет новые возможности. Но без маневренной мощности гидроэлектростанций достичь этого будущего сложно, тем более что ГЭС позволяет получить не только дешёвую энергию, но и решить целый комплекс хозяйственных задач, — резюмирует Андрей Дережков.
Смотрите также: Как работает Рыбинская ГЭС. Фотоистория
А что, если…
Рыбинское море за долгие годы своего существования обросло целым ворохом легенд и теорий. Одни, появившись однажды, тут же забывались, другие упорно продолжают существовать, обрастая подробностями и привлекая новых последователей. Например, слухи о разрушении плотины и износе гидротехнических сооружений, об угрозе затопления Рыбинска.
— Эта информация абсолютно безосновательна, — утверждает Дережков. — Нормативный срок эксплуатации гидротехнических сооружений 1-2 класса 100 лет (гидротехнические сооружения Рыбинской ГЭС относятся к 1 классу). Каждый ремонт, реконструкция, обновление этот срок продлевают. Безопасность гидросооружения складывается из нескольких факторов: надежности сооружения, исправности оборудования, соответствия системы эксплуатации нормативным требованиям. Все эти требования соблюдаются на объектах Рыбинского гидроузла. Регулярно, не реже чем каждые пять лет, проводится комплексное обследование гидротехнических сооружений специализированными организациями, разрабатывается и утверждается Ростехнадзором «Декларация безопасности ГТС» — основной документ, который содержит сведения о соответствии гидротехнического сооружения критериям безопасности. Гидротехнические сооружения Рыбинской ГЭС находятся под постоянным надзором Центрального управления Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, в ходе которого проводятся их регулярные проверки. Более 400 приборов в режиме реального времени отслеживают состояние наших сооружений. Сегодня уровень их безопасности оценивается как нормальный. При этом «нормальный» уровень — это высшая из возможных оценок. Всего их четыре: помимо нормального есть пониженный, удовлетворительный и опасный.
Ещё одна идея фикс — спуск водохранилища с целью «восстановления первоначального природного комплекса бассейна Волги» и возрождения древней Мологи. В 2013-м году в Рыбинске даже проводились общественные слушания. Один из пунктов резолюции — предложить в качестве эксперимента осушить часть водохранилища в районе Югского Дорофеевского монастыря.
— Подобные вопросы возникают часто, — комментирует Сергей Романов. — Но в 2015-м году, в период маловодья, мы пусть и на короткий период смогли увидеть, оценить реальные последствия таких решений. Тогда уровень снизился до отметки 98,46 метра, это понижение на 3,5 метра. Береговая полоса отступила на разных участках от 700 метров до 1,5 километров. В результате ухода воды остался чистый песок. Если понизить водохранилище до отметки 98 метров, мы получим пустыню в центре России: за счёт ветров произойдёт эрозия почвы, песок разнесёт на большие площади. Кроме того, водоросли, микроорганизмы начнут гнить — мы получим ещё экологические проблемы. В настоящий момент водохранилище работает эффективно — не стоит вмешиваться в уже устоявшиеся процессы.
— Бассейн Волги — крупнейший в европейской части России. На его территории проживает более 60-ти миллионов человек. Здесь расположены национальные парки, заповедники, здесь вылавливают около 40.000 тонн рыбы в год, производят около четверти потребляемой электроэнергии в регионе, перевозят около 50 миллионов тонн грузов и до 800 тысяч пассажиров. Все это требует надёжного обеспечения необходимым количеством воды. Но бассейн Волги характеризуется значительной сезонной неравномерностью естественного речного стока — больше половины годового стока приходится на короткий период весеннего половодья. Кроме этого, из-за разного количества осадков сток Волги в разные годы может отличаться в два и более раза. Единственный эффективный способ регулирования речного стока — создание водохранилищ. Сегодня регулирование и использование водных ресурсов в бассейне Волги осуществляется за счёт 11-ти водохранилищ комплексного назначения, которые и составляют единый Волжско-Камский каскад, — заключил Андрей Дережков.
