Використання гідрологічного потенціалу річки Смотрич на сьогоднішній день продиктоване розвитком малої енергетики, в рамках програми з використання альтернативних джерел енергії та впровадженням «зеленого» тарифу, який встановлюється НКРЕКП з моменту призначення і до 2030 року. Основним гідротехнічним об’єктом такого виробництва електроенергії виступають гідроелектростанції [23]. Гідроелектростанція – це ландшафтно-інженерна споруда, яка фактично визначає перебіг та модель зв’язків у ПТК, виступає активним гідротехнічним блоком у керуванні гідроенергетичним потенціалом річки. Як уже зазначалось, ГЕС являється блоковою системою, де активна інженерна споруда перебуває під постійним контролем. Будівництво ГЕС в межах річкової долини Смотрича велось ще з середини XX ст., для потреб суспільства, особливо функціонування колгоспів, радгоспів, промислових підприємств [41]. На сьогоднішній день в межах р. Смотрич нараховується 5 функціонуючих ГЕС: Цибулівська, Кам’янець-Подільська, Голосківська, Карачківська, Купинська (додаток А).
Смотрич є лівою притокою р. Дністер загальною довжиною 169 км із площею водозбору 1800 км2. Відповідно гідрологічного районування дана річка відноситься до Західної гідрологічної зони із достатньою водністю. Русло глибоко врізане, утворюючи каньйоноподібну річкову долину на значній відстані. Повне падіння річки становить 163 м, природний гідроенергетичний потенціал р. Смотрич дорівнює 36,06 млн кВт год / рік.
Сучасна кількість ГЕС на р. Смотрич відрізняється від кількості ГЕС, які функціонували раніше. Відновлені ГЕС на сьогоднішній момент являються приватною власністю і продають вироблену електроенергію державі в рамках програми з розвитку альтернативної енергетики [14]. Потужність наявних гідроелектростанцій визначається типом турбіни та їхньою кількістю, які використовуються для вироблення електроенергії (табл. 2.1).
Таблиця 2.1
Перелік діючих гідроелектростанцій в межах р. Смотрич
| № п/п | Назва МГЕС | Місце знаходження | Встановлена потужність МВт | Рік здачі в експлуатацію |
| 1. | Голосківська | с. Голосків Кам’янець-Подільський р-н | 0,210 | 1954 |
| 2. | Кам’янець-Подільська | м. Кам’янець-Подільський | 0,312 | 1935 |
| 3. | Карачківська | с. Карачківці Чемеровецький р-н | 0,20 | - |
| 4. | Купинська | с. Купин Городоцький р-н | 0,075 | - |
| 5. | Цибулівська | с. Цибулівка Кам’янець-Подільський р-н | 0,40 | 1960 |
Відносно сучасної міжнародної класифікації, за критеріями ООН з промислового розвитку, до малих гідроелектростанцій відносять мікро- ГЕС – до 0,1 МВт (в Україні до 0,2 МВт); міні- ГЕС – до 1 МВт; малі ГЕС – до 10 МВт. Отже враховуючи наведені параметри потужності, Кам’янець-Подільська, Голосківська, Карачківська та Цибулівська гідроелектростанції являються міні- ГЕС, а от Купинська – мікро- ГЕС.
За використанням водних ресурсів та розташуванням бетонних споруд ГЕС поділяють на: руслові, пригреблеві, дериваційні, гідроакумулюючі та припливні [22]. Серед перелічених діючих гідроелектростанцій, в межах басейну р. Смотрич наявні тільки руслового та дериваційного типу ГЕС, які в основному являються низьконапірними із максимальною висотою напору до 6 – 7 м.
Руслові ГЕС – це Цибулівська, Голосківська, Карачківська, Купинська гідроелектростанції, які є низьконапірними, де напір води створюється безпосередньо за рахунок побудованої греблі, яка повністю перегороджує річку і піднімає рівень води на потрібну величину. Будівля ГЕС входить до складу греблі і безпосередньо приймає напір води. Також в конструкцію входять спеціальні водоспускні отвори чи шлюзи, що регулюють напір води. Передусім дані ГЕС побудовані у вузькій частині русла Смотрича на твердих силурійських вапняках, які служать фундаментом гідротехнічної конструкції та перешкоджають фільтрації води. Тіло греблі через залізобетонну конструкцію глибоко закріплене в схилах та берегах, чому служить каньйоноподібна долина Смотрича. Даний тип греблі складаються з трьох частин: водозабірної, водопідпірної та водоскидної [39].
Водозабірна частина являється монолітною, суцільною конструкцією кам’яною або бетонною, що безпосередньо побудована на твердому фундаменті. Водопідпірна частина збудована з боків греблі, яка закріплена в межах схилу або заплави, передусім є залізобетонною, продовженням якої може виступати земляний насип. Часто в межах водопідпірної частини насаджують гідрофільні породи дерев: верба плакуча ( Salix babylonica ), верба лозова (Salix viminalis), береза бородавчаста (Betula verrucosa ehrh), тополя пірамідальна ( Populus pyramidalis rozier), осика (Populus tremula). Водоскидна частина буває переливною або щитовою [4]. В конструкції ГЕС, що функціонують на р. Смотрич, водоскидна частина є щитовою, де між залізобетонними «биками» наявні металеві щити, які виступають спусковим елементом надлишку води. Голосківська ГЕС відзначається наявністю дерев’яних щитів, сконструйованих з дерев’яних брусів, де вода вільно проходить через гребінь щита [12].
| б) |
| а) |
| б) |
На усіх гідроелектростанціях цього типу обов’язково побудований залізобетонний міст, над водоскидною частиною греблі (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Руслові ГЕС на р. Смотрич
( а) Цибулівська ГЕС ; б) Голосківська ГЕС )
Дериваційні ГЕС – до даного типу належить Кам’янець-Подільська ГЕС, яка являється найпершою гідроелектростанцією побудованою на р. Смотрич, в рамках державної програми електрифікації УРСР. Схема даного гідротехнічного об’єкту визначає наявність греблі, для утворення водойми, дериваційного каналу станційного та головного вузла. Механізм роботи грунтується на подачі водного потоку по дериваційному каналі за рахунок перепаду висот між водосховищем та станційним вузлом [26]. Через значний перепад висот та достатньої водності, в найтоншому місці меандри р. Смотрич в межах м. Кам’янця-Подільського була побудована дериваційна ГЕС. Для її функціонування спроектували залізо-бетонну переливну греблю. Забір води для гідроелектростанції проводиться головним вузлом, який знаходиться в утвореному водосховищі [14]. Головний вузол представлений залізобетонною конструкцією, через який водний потік спрямовується в дериваційний трубопровід. Для запобігання потрапляння в дериваційний трубопровід сміття та льоду, головний вузол включає: водоприймач, відстійник та захисні сітки. Станційний вузол знаходиться нище за висотою з протилежної сторони перешийку, де безпосередньо водний потік приводить в роботу гідротурбіни і через водовідвідний канал вода потрапляє у русло р. Смотрич [19].
Гідроелектростанції, які функціонують на р. Смотрич являються міні- та мікро-ГЕС. За стандартами ООН такі гідроелектростанції, як правило, не передбачають будівництва дамби та відповідного водосховища, але в той час колу будувались дані ГЕС проектування такого гідротехнічного об’єкту вимагало наявності антропогенної водойми [10].
До водосховища відносять антропогенну водойму з регульованим корисним об’ємом води більше 1 млн м3. Найбільшим водосховищем наявним в межах р. Смотрич виступає Цибулівське водосховище площа водного дзеркала якого при НПР становить 0,37 км2, повний об’єм водосховища складає 1,05 млн м3 , корисний 0,75 млн м3, довжина берегової лінії 12,1 км. Інші наявні водосховища умовно так називають, адже їхні параметри не відповідають даним міркам, площа водного дзеркала: Голосківської ГЕС – 0,01 км2, Купинської ГЕС – близько 0,02 км2, Кам’янець-Подільської ГЕС – менше 0,01 км2, воно являється найменшим серед перелічених водних об’єктів. Через такі невеликі розміри у ландшафтній структурі водосховищ домінує мілководний тип ландшафтів, глибиною до 5 метрів. Згідно класифікації К. К. Едельштейна, усі утворені водосховища в межах річкової долини Смотрича являються заплавно-долинними, тобто затоплюють територію русла, заплави та надзаплавної тераси. Тільки утворене водосховище Купинської та Кам’янець-Подільської ГЕС є русловим, де заливається водою русло та низька заплава річкової долини. За способом заповнення усі водосховища являються загатними, тобто заповнюються водою річки в межах русла де безпосередньо знаходяться підпірна гребля [6].
Через незначну глибину в межах водосховищ водна товща майже повністю прогрівається, це в свою чергу викликає активний розвиток хімічних та фізичних процесів з бурхливим розвитком біоти. Порушення термодинаміки водної товщі водосховища зумовлює значні відмінності у температурному режимі в межах внутрішньоаквальних ландшафтів водосховища. Найглибшим водосховищем являється Цибулівське, із максимальною глибиною близько 6 – 8 метрів, всі інші водосховища є мілководними із глибинами до 4 - 6 метрів.
У своєму розвитку водосховища проходять три стадії розвитку: ранню, зрілу та занепаду. Розвиток ранньої стадії спостерігався від початку здачі гідроелектростанцій в експлуатацію і триває близько 30 років. Даний період відзначається активізацією ерозійних процесів, донна ерозія замінюється на бокову, у прибережній смузі та в межах мілководдя спостерігається накопичення ерозійного матеріалу та органічної речовини. Кінцевим результатом розвитку ерозійних процесів є формування дна з профілем стійкої рівноваги [33]. Перебіг змін викликаних стабілізацією водосховища також корегується рівневим режимом, який в межах даної стадії відзначається значною амплітудою відносно річних та сезонних особливостей. Архівні фото м. Кам’янця-Подільського свідчать про активний перебіг даної стадії в межах водосховища Кам’янець-Подільської ГЕС, майже в 2 рази збільшувалась його площа в період повеней, що викликало підтоплення значної площі сільськогосподарських угідь та селитебних ландшафтів в межах внутрішньоканьйонної частин річкової долини Смотрича (рис. 2.2).
Рання стадія функціонування водосховища відзначається трансформацією рослинного покриву та формуванням нестабільного перехідного геоекотону у прибережних смугах [6].
Зріла стадія розвитку триває приблизно від 70-тих років і до сьогодення, але у зв’язку із занепадом Голосківської, Цибулівської та Карачківської гідроелектростанцій в 90-х роках цей період відзначається зміною режиму їхньої роботи в рамках реконструкції та програми розвитку альтернативної енергетики. Прикладом виступає Цибулівська ГЕС будівництво якої передбачало задоволення енергетичних потреб та джерела водопостачання для функціонування Кам’янець-Подільського цукрового заводу.
В 1960 році було повністю завершено будівництво греблі та досягнуто рівня проектної мітки наповнення водосховища.
Рис. 2.2 Деструктивний вплив греблі на розвиток гідрологічних процесів м. Кам’янець-Подільський
Дане проектування визначалось рядом факторів: визначення оптимальної відстані та механізму транспортування води; проектування система водозабору в межах водосховища; уникнення процесів підтоплення забудови в межах заплави; врахування геоморфологічних та геологічних особливостей території, особливо в межах внутрішньоканьйонної частини. На початку 90-х років робота цукрового заводу припинилась, а разом із ним функціонування Цибулівської ГЕС. Довгий час через відсутність контролю та ремонту гідротехнічна споруда почала занепадати. Водосховище спустили, шлюзи які б регулювали рівень води були відсутні, а водний потік проходив через водозливну греблю висотою близько 3 метрів, досягаючи нижнього б’єфу [7]. Повторна реконструкція Цибулівської ГЕС відбулась підприємством ПП «Маяк» у 2008 році. Після тривалої модернізації приблизно у 2012 році роботу гідроелектростанції знову було відновлено (рис. 2.3).
Під час зрілої стадії розвиток геоморфологічних процесів стабілізувався і знаходиться в межах профільної рівноваги. Коливання амплітуда коливань рівня води в межах водосховищ не перевищує 0,5 – 1 м, сформувався постійний склад тваринного та рослинного світу.
| а) |
| б) |
Рис. 2.3 Супутникові знімки динаміки функціонування Цибулівської ГЕС
( а) 26.10.2011; б) 23.10.2013 )
Хоча в окремих випадках, де пов’язано із роботою гідроелектростанцій, спостерігається розвиток мікроосередкових процесів в межах перехідних геоекотонів. Відновлення роботи Карачківської ГЕС, у 2015 році, зумовило повторне підтоплення території та активні трансформації рослинного покриву в межах заплавних комплексів [51].
Одночасно із зрілою стадією окремі водосховища р. Смотрич перейшли до останньої стадії – занепаду. Така тенденція спостерігається в межах Кам’янець-Подільського умовно названого водосховища. Тут у зв’язку із функціонуванням «глухої» греблі, де не проводилось спусків чи залпових скидів води. Під час даної стадії процеси акумуляції переважають над транспортуванням алювію, внаслідок цього накопичилось значна кількість донних відкладів товщина яких сягає 1 – 1,5 м. Водозабір, який проводиться для Кам’янець-Подільської ГЕС в деякі посушливі місяці, нище греблі, зумовлює часткове пересихання русла в межах меандри. При такому функціонуванні дана водойма перетворюється базисом ерозії із посиленими процесами акумуляції. Берегова лінія захаращена сміттям та заростями гідрофільної рослинності, яка зумовлює накопичення органічної речовини, усе це при невеликих розмірах водойми свідчить про її деградацію та необхідності проведення розчищувальних робіт. В межах Цибулівського водосховища міською владою у 2014 році було розроблено проект з поглиблення і розчищення русла Смотрича, але через брак коштів даний проект не був втілений в реальність.
Цікавий момент прослідковується у наслідок будівництва гребель ГЕС, що зумовили утворення урочищ нижніх б’єфів водосховищ, де палеоландшафтною основою виступає заплава та перекати. Залежно від режиму роботи ГЕС, її параметрів, ці урочища мають різні характеристики, які постійно змінюються. Так, нище за течією від греблі вода йде на скид, в межах урочищ нижніх б’єфів швидкість води є високою, а разом із тим і ерозійна здатність водного потоку, який буквально поглиблює русло з подальшим перевідкладенням річкового алювію [17]. В межах заплави спостерігаються процеси остепніння, які виражаються у зміні травостою з гігрофільних на мезофільні, проективне покриття яких перевищує натуральні ділянки травостою. Із сезонною динамікою та роботою ГЕС водність в урочищах нижніх б’єфів знижується, поперечний профіль річки демонструє дедалі більше процеси трансформації заплави та перехід її у високу заплаву або першу надзаплавну терасу. Дуже часто, ще при будівництві самих гребель територія заплави зазнає докорінного впливу в наслідок штучних насипів на берегах та наявності берегоукріплень. Аквальні ландшафти в межах нижніх б’єфів відзначаються порівняно значними глибинами і на відміну від нище розташованих ділянок русла маю притаманні тільки їм термічні особливості, що проявляються в термінах льодоставу та інтенсивному перемішуванні водної товщі [9]. Внаслідок значної ерозійної діяльності в межах нижнього б’єфу ширина русла є більшою від природньої ширини даного русла, така відмінність пояснюється шириною водозливної частини греблі і чим вона ширша тим більшою стає ширина аквальних урочищ нижнього б’єфу. Дуже часто в таких урочища скупчується велика кількість іхтіофауни, це пов’язано із відсутністю льодового покриву, порівняно значною глибиною, інтенсивним перемішуванням водної товщі і насиченням її киснем, також в піковий період запуск турбін ГЕС зумовлює зниження рівня води в руслі а ось такі штучні поглиблення дозволяють акумулювати значний об’єм води [41].
Важливий момент дослідження РЛТчС становить взаємодія водного та наземного середовищ, що формують перехідні геоекотони. Науковці Вендров та Дьяконов такі комплекси називають ще «смугами дії» й відповідно виділяють:
- смуги геоморфологічної дії;
- смуги гідрологічної дії;
- смуги кліматичного впливу.
Найбільш яскравіше в межах утворених водосховищ, на р. Смотрич, проявляються смуги геоморфологічної та гідрологічної дії. Смуга геоморфологічної дії передусім визначає обриси берегової лінії, особливо це яскраво спостерігається в межах водосховищ до і після реконструкції. Активізація процесів підтоплення, що викликає відмирання деревостану, оглеєння прибережних грунтів, зростання рівня води в колодязях, свідчить про активні зміни в смузі гідрологічної дії водосховища. Це може бути викликане звичайним функціонуванням ГЕС, що призводить до формування водно-болотних угідь або незлагодженої роботи каскаду ГЕС де спостерігається залпове скидання води в нище розташоване водосховище [31]. Прикладом може послугувати залпове скидання води Кам’янець-Подільської ГЕС в Цибулівське водосховище, яке знаходиться 900 м нище за течією. Внаслідок цього спостерігаються утворення зони підтоплення, в межі якої потрапляють близько 60 осель по вулиці Карвасари та Річна.
Смуга кліматичного впливу не є значною і певною мірою це пов’язане із малими розмірами утворених водосховищ. В межах внутрішньої частини каньйону мажуть спостерігатись мікрокліматичні відмінності, але вони передусім зумовлені геоморфологією річкової долини. Найбільш яскраво проявлення кліматичного впливу водосховища в межах прилеглих територій спостерігається у гирловій частині Смотрича, де здійснює свій геоморфологічний, гідрологічний та кліматичний вплив Дністровське водосховище [18].
Дата: 2019-02-02, просмотров: 509.
