Учитывая высокую изменчивость природной среды и возможность некоторых непредвиденных последствий реализации инженерных мероприятий, необходимо предусматривать контроль за ходом их осуществления и, в случае необходимости, внесение корректив в соответствие с получаемыми результатами. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, для этого необходима организация мониторинга, в процессе которого оценивается состояние природно-техногенной и социальной среды и, если оно не соответствует требованиям нормативов, то исследуются причины этого и подготавливаются соответствующие рекомендации.

Однако разногласия между специалистами, придерживающимися различных концепций охраны окружающей среды, настолько значительны, что, например, Верховный суд США рекомендовал судьям и экспертам при решении экологических споров в административных органах и судах руководствоваться общепринятыми, юридически закрепленными понятиями.

Экологический мониторинг это комплекс выполняемых по научно-обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов решений, необходимых для обеспечения управления состоянием окружающей среды и экологической безопасности.

Экологический мониторинг может быть как пассивным, так и активным. Пассивный требует длительного времени для оценки результатов измерения и составления прогнозов. Активный мониторинг позволяет осуществлять оперативное вмешательство в хозяйственную деятельность на наблюдаемом объекте. Он, в отличие от пассивного, нацелен не на констатацию, а на недопущение возникновения экстремальных экологических ситуаций.

В ходе мониторинга производятся наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды.

Наблюдение (слежение) состоит в сборе информации об источниках антропогенного воздействия, о реакции на них окружающей среды, о состоянии здоровья и условий жизни населения.

Оценка предполагает выявление трех групп сведений:

- возможного ущерба от антропогенных и естественных факторов воздействия на окружающую среду;

- природных резервов для использования их в интересах человека;

- оптимальных способов человеческой деятельности как с экологических, так и с экономических позиций.

Прогноз заключается в определении оптимальных способов устранения причин и условий возможных негативных изменений в окружающей среде.

Однако недопустимо доведение до средств массовой информации и населения регионов вероятностных экологических выводов, которые, как правило, основываются, на неоднозначных экологических прогнозах и оказывают психологическое давление на органы власти различных уровней и, как следствие, вызывают с их стороны необоснованные действия.

Исследовательский Совет Академии наук США выделяет три основные причины неоднозначности экологических прогнозов:

- малое число наблюдений, соединенное с вариабельностью самих природных процессов, что не позволяет выделить антропогенную составляющую результатов;

- опасность экстраполяций для неидентичных ситуаций;

- ошибочность базовых концепций.

Знания о ситуации формируются на основании анализа результатов наблюдений за процессами в природной, техногенной и социальной сферах и их взаимодействии, что и составляет единый техно-природно-социальный объект (ТПС-объект) мониторинга. В природной сфере наблюдения ведутся за различными компонентами наземных и водных экосистем, геосферы, атмосферы и т.д., в техногенной - объектами наблюдения являются здания и сооружения, культурные и археологические памятники, коммуникации и другие элементы материальной культуры, в качестве компонентов социальной среды могут рассматриваться состояние здоровья, уровень и условия жизни населения, особенности хозяйственной деятельности, уровень образования и т.д.

Наблюдения ведутся за параметрами-индикаторами состояния среды, выбор которых составляет специальную задачу и осуществляется на основе соответствующих знаний о наблюдаемой части объекта, методами и средствами, разработанными в конкретной области знаний.

Принципиально схема оценки состояния ТПС-объекта заключается в отслеживании изменений его параметров во времени для своевременной фиксации отклонений значений того или иного индикатора от нормативной величины. Другими словами, выявляются те или иные тенденции в развитии какого-либо процесса или процессов.

Своевременная фиксация непрогнозируемых процессов в любом элементе окружающей среды и сведение к минимуму или предотвращение неблагоприятных последствий этих процессов есть главная задача, решаемая при мониторинге и управлении.

В Республике Северная Осетия - Алания Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов в конце 1993 г. были разработаны и согласованы с заинтересованными надзорными организациями и промышленными предприятиями программы мониторинга качества поверхностных вод и источников их загрязнения, качества атмосферного воздуха и источников загрязнения атмосферы, источников сбросов сточных вод в системы коммунальной канализации, источников бытовых и промышленных отходов, а также программы мониторинга лесов и диких животных.

По первым трем программам практическая работа осуществляется по совместным графикам, когда непрерывность ряда текущих аналитических данных обеспечивается включением в него как данных самого контролируемого объекта, так и данных контролирующей организации - Минприроды РСО-А, что дает возможность объективной оценки экологической обстановки на предприятии и оперативного принятия корректирующих решений в случае ее ухудшения.

В рассматриваемом случае общей целью управления является обеспечение экологической безопасности при достижении нормируемого уровня эффективности гидроэлектростанций, а частной - бесперебойное, надежное и безопасное энергоснабжение потребителей.

Факторы техногенного воздействия гидроэнергетических объектов можно условно разделить на две группы: эволюционные (долговременные и маломеняющиеся воздействия) и революционные (разовые воздействия высокой интенсивности).

Эволюционными факторами являются:

- изменение гидрологического режима поверхностных и грунтовых вод (колебания уровней воды, изменение скоростей течения, заиление водохранилищ и др.);

- изменение качества воды, ее гидрохимических, гидробиологических и других показателей (повышение уровня минерализации, увеличение концентрации взвешенных веществ, снижение содержания кислорода, эвтрофикация водоема, повышение химической окисляемости и др.);

- изменение климата (повышение влажности воздуха, изменение ледотермического и температурного режимов и др.);

- изменение флоры и фауны (смена видового состава, изменение биоценозов и др.).

Революционными являются те факторы, воздействие которых имеет разовый характер, но приводит к недопустимым изменениям условий жизни, что может повлечь за собой гибель экосистемы. Как правило, воздействие революционных факторов обусловлено неэнергетическими участниками энерговодохозяйственного комплекса.

По классификации Санкт-Петербургского технического университета различается, с позиций экологической безопасности, три основные эксплуатационные ситуации:

1. квазиустановившаяся или медленно изменяющаяся, когда нагрузка на окружающую среду не превышает ее восстановительного потенциала;

2. предаварийная, когда нагрузка приводит к исчерпанию потенциала экосистемы, но существует возможность его восстановления за счет компенсационных мероприятий;

3. аварийная, когда нагрузка превышает потенциал и экоситема деградирует.

На этой основе разработана методика по изменению структуры критериев и ограничений режимов работы энерговодохозяйственных комплексов в зависимости от характеристики региона:

- в густонаселенных районах с большим дефицитом воды, с напряженной экологической обстановкой следует вести управление водно-энергетическими режимами с постулатом - природная среда является приоритетным участником ЭВХК. Экологические критерии должны быть жестко соблюдены, иначе экосистема деградирует и гибнет;

- в районах с небольшой антропогенной нагрузкой необходимо выявлять основные отрицательные показатели, которые не позволяют системе прийти к состоянию равновесия. Нет необходимости жесткого соблюдения экологических критериев, но значимость их довольно высокая;

- в малонаселенных районах с малой антропогенной нагрузкой, где не происходит деградация экосистемы, достаточно соблюдать ограничения по установленным показателям.

Предусмотренная в проекте автоматизированная система управления технологическим процессом выработки электроэнергии кроме обеспечивания надежной и высокоэффективной работы оборудования гидроузлов будет обеспечивать передачу необходимого объема телеинформации как на диспетчерский пульт Дирекции Ардонского каскада ГЭС для оперативного управления, так и в информационную систему Единого экологического мониторинга Республики Северная Осетия - Алания, что позволит, в зависимости от эксплуатационной ситуации, обеспечивать экологическую безопасность.

Предложения Росэнергоэкспертизы, надзорных органов и общественных объединений РСО-А по осуществлению мониторинга за воздействием ГЭС на окружающую среду, в том числе и на минеральные воды Зарамагского месторождения, будут учтены при разработке “Правил эксплуатации водохранилища”.

Следует иметь ввиду, что воздействия на окружающую среду существуют в объективной реальности, в отличие от последствий намечаемой деятельности, которые определяются, прежде всего, в процессе мыслительной деятельности.

Необходимо понимать, что у местных жителей, заказчика, проектировщиков и профессионалов различного рода, у каждого - свой мир, где проектируемый объект рассматривается по-разному.

Для местных жителей это прежде всего фрагмент среды обитания; для заказчика это промышленный объект, который предстоит эксплуатировать долгие годы; для проектировщиков - инженерные сооружения и технологии; для финансистов - возможность привлечения потенциальных инвесторов как отечественных, так и зарубежных; для специалистов-экологов - объект, функционирование которого должно соответствовать концепции рационального природопользования.

По всем вопросам, будь то сохранение исчезающих видов растений и животных или обеспечение чистоты воздуха и питьевой воды, сторонники защиты окружающей среды занимают уже не наступательную, а оборонительную позицию. С 1990 г. отмечается падение популярности и снижение массовости экологического движения.

Принимая во внимание кризисную ситуацию в экономике, можно предположить, что подобное произойдет и в Российской Федерации и СНГ.

Ленгидропроект еще до принятия законодательства об общественной экспертизе, считал, что при создании крупных промышленных объектов, в частности - гидроэнергетических, интерес общественности к принимаемым проектным решениям правомерен, оправдан и безусловно полезен для дела и, следовательно, в создании гидроэлектростанций должны участвовать не только высококвалифицированные представители различных специальностей, но и население, ради блага которого они и строятся, в данном случае - Зарамагские ГЭС Ардонского каскада.

Проблемами, вызывающими наибольшее беспокойство как у представителей властных структур и научных кругов, так и у общественности Республики СО-А, являются:

1. Сейсмичность площадок строительства и влияние водохранилища на ее увеличение;

2. Пропуск максимальных паводковых расходов через сооружения Головной ГЭС и ГЭС-1 с учетом их трансформации водохранилищем;

3. Влияние водохранилища на изменение гидрогеологических условий формирования минеральных вод Тибского и Зарамагского месторождений;

4. Активизация опасных геологических явлений - оползни, сели и т.д в связи со строительством и последующей эксплуатацией Зарамагских ГЭС;

5. Нарушение статуса охраняемых территорий, отвалы грунта в долине руч.Госса, затопление горных пастбищ и т.д.

В любом обществе имеются активисты экологического движения и специалисты компетентные в той или иной области, с мнением которых считается населене. Именно они должны принимать участие в принятии решений по вопросам, касающимся охраны окружающей среды. Задача состоит в том, чтобы в доступной форме объяснить им суть намечаемой деятельности и тех мероприятий, которые будут проведены для предоствращения ее возможных негативных последствий.

1. Сейсмичность площадок строительства и влияние водохранилища на ее увеличение.

В техническом проекте, разработанном институтом “Армгидропроект” в 1976 г., сейсмичность участков основных сооружений Зарамагских ГЭС Ардонского каскада была оценена в 8 баллов по принятой в Восточной Европе шкале интенсивности землетрясений МSК-64.

После Рачинского землетрясения (1991 г., М=7.1) представления о сейсмичности Северного Кавказа претерпели существенные изменения и возникла необходимость уточнения расчетных параметров сейсмических воздействий прежде всего для плотины Головной ГЭС, так как другие сооружения, преимущественно подземные, находятся в более предпочтительном положении. Для АО “Ленгидропроект” было принципиально важно установить может ли рассчетная сейсмичность района строительства превышать 9 баллов, поскольку в этом случае создание надежной плотины пока представляется трудноосуществимым, в связи с тем, что переход от 9 к 10 баллам означает удвоение силы сейсмического удара.

Для уточнения сейсмических условий и получения окончательных оценок расчетных параметров сейсмических воздействий были проведены следующие полевые исследования:

- обследование предполагаемых палеосейсмодислокаций, в ходе которого выполнено примерно 50 км маршрутов по долинам рек Цмиакомдон, Лядон, Закка, Адайкомдон, Мамисондон, Ардон и их водоразделам;

- сейсмическое микрорайонирование участка плотины Головной ГЭС с целью изучения влияния рельефа на интенсивность сейсмических воздействий;

- сейсморазведочные работы непосредственно в створе плотины и на участке опытной насыпи для определения скоростного разреза залегающей в основании толщи рыхлых отложений.

По результатам проведенных работ установлено, что при возникновении в зонах разломов максимально возможных землетрясений фоновая сейсмичность составит 9 баллов на средних грунтах, а расчетная интенсивность сейсмических воздействий на скальном основании будет равна 8 баллам.

Выполненная оценка сейсмической опасности рассматриваемого района соответствует рекомендациям постановления Министерства строительства Российской Федерации N 18-76 от 26.07.95 г. (изменение N3 СНиП II-7-81 “Строительство в сейсмических районах”).

2. Пропуск максимальных паводковых расходов притока через сооружения Головной ГЭС и ГЭС-1 с учетом их трансформации водохранилищем.

В техническом проекте, разработанном в 1976 г., водопропускная способность сооружений Головной ГЭС была рассчитана на расчетный максимальный паводковый расход р.Ардон основного расчетного случая. При этом грунтовая плотина, имевшая максимальную высоту 79 м, была отнесена к I классу капитальности, а прочие сооружения - ко II классу.

В переработанном техническом проекте (без водохранилища сезонного регулирования) институтом “Армгидропроект” было принято решение о снижении класса капитальности в связи с уменьшением высоты плотины и, как следствие, уменьшении величин максимальных паводковых расходов, пропускаемых через сооружения Головной ГЭС: для основного расчетного случая - Q_р=1%=277 м³/с, для поверочного - Q_р=0.1%=435 м³/с.

Расчетные максимальные расходы воды, подлежащие пропуску через сооружения гидроузла в нижний бьеф в период паводка устанавливаются:

- для основного случая - из условий безаварийной работы сооружений гидроузла в период пропука паводка;

- для поверочного случая - из условий предотвращения (весьма малой повторяемости проявления) недопустимого по величине энергетического ущерба (из-за остановки ГЭС на длительный период вследствие разрушения плотины и опрожнения водохранилища) или иного ущерба в зависимости от назначения гидроузла, а также предотвращения вероятных катастрофических последствий, которые могут возникнуть вследствие разрушения плотины при переливе воды через ее гребень.

В соответствие с пунктом 5.1 СНиП 2.06.01-86 водосбросные сооружения должны обеспечивать пропуск расходов половодья и дождевых паводков и других неиспользуемых расходов воды без превышения установленных проектом уровней воды в водохранилище (верхнем бьефе).

Поскольку плотина Головной ГЭС, отсыпаемая из гравийно-галечниково грунта, в случае перелива воды через ее гребень, будет неизбежно размыта через достаточно короткий промежуток времени на всю высоту и произойдет полное опорожнение водохранилища с образованием волны прорыва, что приведет к катастрофическим последствиям для объектов народного хозяйства и инфраструктуры, населенных пунктов и сельхозугодий, расположенных в дилине р.Ардон ниже по течению, АО “Ленгидропроект” принял решение о восстановлении размеров максимальных расходов воды р.Ардон, утвержденных в техническом проекте 1976 г.

Результаты выполненных Армгидропроектом расчетов были тщательно проанализированы с учетом рекомендаций Росэнергоэкспертизы.

К сожалению не удалось установить величину и обеспеченность трехсуточных сумм осадков и их связь с максимальными расходами, а также период непревышения максимальных осадков во время прохождения выдающегося максимума 1937 г. (конц первой декады августа). Эта неудача объясняется малым количеством метеостанций в бассейне р.Ардон и короткими отрывочными рядами наблюдений.

Вполне естественно, что, вследствие значительной освоенности долины р.Ардон, жителей Республики СО-А интересует режим работы Зарамагских ГЭС, поскольку населенные пункты, объект промышленного, сельскохозяйственного, транспортного и иного назначения могут оказаться в зоне непосредственного воздействия потока воды при прохождении паводков редкой повторяемости и, как следствие, неизбежно понесут убытки. Однако представление о том, что владельцы Ардонского каскада должны будут их компенсировать, ошибочно.

Министерства и ведомства при осуществлении хозяйственной деятельности на прибрежных территориях должны были руководствоваться действующими нормативными документами. Так, например, в соответствии со СНиП 2.06.01-86 “...защитные сооружения следует проектировать в зависимости от назначения и характера использования защищаемого участка с учетом регулирования речного стока, прогноза переработки береговой полосы или русла реки... Должны быть учтены требования охраны окружающей среды, а также перспективы развития населенных пунктов и объектов народного хозяйства”.

Для территорий застроенных и подлежащих застройке жилыми и общественными зланиями, согласно СНиП 2.07.01-89, за расчетный горизонт высоких вод следует принимать отметку наивысшего уровня воды повторяемостью раз в 100 лет, а расчетные значения уровня грунтовых вод должны быть не менее 2 м от проектной отметки поверхности.

Кроме указанных, существует много других норм и правил, регламентирующих условия проектирования и строительства объектов различных отраслей хозяйства, расположенных на берегах водотоков.

Все изложенное свидетельствует о том, что для решения поднятого вопроса должен быть выполнен комплекс специальных проектно-изыскательских и научно-исследовательских работ.

3. Влияние водохранилища на изменение гидрогеологических условий формирования минеральных вод Тибского и Зарамагского месторождений.

Редколлегия журнала “Дарьял” в резюме к помещеной в N 2 за 1996 г. статье, являющейся ответом Ленгидропроекта на публикацию “Зарамагское столпотворение” (“Дарьял” N 4, 1995 г.), полностью согласилась с разъяснениями всех поставленных ранее вопросов за исключением прогноза маловероятного разбавления вод минеральных источников.

Отметим, что процессы формирования на Кавказе минеральных вод неоднократно обсуждались в литературе, многие вопросы решены, но некоторые положения, особенно касающиеся генезиса углекислых хлоридно-гидрокарбонатных натриевых вод, а также гидродинамики глубинных зон складчатых областей и, в частности, факторов, обеспечивающих их миграцию к поверхности земли, остаются дискуссионными.

По поводу наличия в углекислых водах хлора существуют две основные гипотезы.

Согласно первой из них его накопление происходит в результате взаимодействия инфильтрационных вод атмосферного питания с метаморфизованными (до стадии фации зеленых сланцев) терригенными и карбонатными породами первично морского происхождения (Врублевский М.И. и др. - 1962 г.). Таким образом, формирование углекислых вод, обогащенных хлором, происходит по следующей схеме: верхние маломинерализованные гидрокарбонатные кальциевые воды при постепенном просачивании вниз, в результате процессов катионного обмена, превращаются с начала в гидрокарбонатные натриевые, а при дальнейшей циркуляции, оказавшись в обстановке наименьшей промытости пород, обогащаются хлоридами натрия, вытесняя морской солевой комплекс и преобразуясь в хлоридно-гидрокарбонатные натриевые воды.

Как отмечалось в разделе 5.2., проектируемое водохранилище Зарамагских ГЭС Ардонского каскада не окажет влияния на Тибское месторождение минеральных вод и источники Кудзахта и Нарской группы, а изменение гидрогеологических условий в пределах Зарамагского месторождения маловероятно.

В тоже время Дз.М.Пхалагова в одной из своих монографий отмечает: “К великому сожалению, такие популярные минеральные воды как Зарамаг и Кармадон страдают высоким содержанием такого элемента как бор. Физическая роль бора в организме недостаточно изучена. Однако есть данные, согласно которым содержание этого микроэлемента в воде в количестве более 100 мг/л снижает газовый обмен. В воде названных источников содержание этого элемента настораживает и вызывает законный вопрос о целесообразности его приема вовнутрь продолжительное время”.

4. Активизация опасных геологических явлений - оползни, сели и т.д. в связи со строительством и последующей эксплуатацией Зарамагских ГЭС.

По статистическим данным после или во время строительства различного рода сооружений оползни на склонах возникали по следующим причинам:

- вырубка лесов и нарушение почвенно-растительного покрова; подрезка и нарушение целостности горных пород траншеями, котлованами, устройствами под различные коммуникации; обводнение земельных масс при утечке воды из водопроводов, канализации и т.д. - 85 %;

- сейсмическое воздействие, речная эрозия, интенсивное выветривание горных пород и т.д. - 15%.

Возобновление (активизация) ранее образовавшихся оползней на участках, где были осуществлены противооползневые мероприятия, происходит вследствие:

- плохого текущего содержания противооползневых сооружений (отсутствие надзора, ремонта и т.д.) - 50%;

- недостаточности (некомплектности) противооползневых мероприятий или их проведения с большими временными разрывами, а также несоблюдения определенной последовательности в выполнении отдельных стадий работ - 35%;

- недостаточной эффективности противооползневых сооружений, несмотря на их грамотное использование и хорошее содержание - 15%.

Таким образом, борьба с оползнями может быть успешной, и противооползневые мероприятия - эффективными и рациональными в техническом и экологическом отношении лищь в том случае, если они осуществляются с учетом природы оползневых явления и факторов, влияющих на их образование и развитие.

В рассматриваемом районе РСО-А наблюдается активизация старых оползней - Даллагкауских, Нарского, Калм, Мсита, Нижнецейского и Луарского, а также селей, особенно в Цейском и Кассарском ущельях, и лавин в пределах всего высокогорья и образование новых очагов их развития.

Склоновым процессам большое внимание было уделено при проектировании железной дороги Дарг-Кох - Гори, которая должна была пройти через районный центр Алагир, далее - по долинам рек Ардон, включая Кассарское ущелье, Нардон и Закадон, а Главный Кавказский хребет пересечь в районе Рокского перевала. Однако она не была построена и в настоящее время по этой трассе проходит транскавказская автомобильная магистраль - трансКАМ, при прокладке которой применявшиеся методы взрывных работ и необоснованная подрезка склонов обусловили их крайнюю неустойчивость и проявление так называемых техногенных оползней и селей.

Интенсивный выпас скота и систематическое сенокошение привели к деградации субальпийских и альпийских лугов. Сокращение дерного покрова и видового состава фитомассы повлекло за собой разрушение структуры и смыв почв. Таким образом, нерациональное сельскохозяйственное использование земель и вырубка лесов лишили склоны естественной защиты от эрозионно-денудационных процессов, а бессистемные защитные мероприятия только активизировали опасные геологические явления.

В ходе ландшафтного анализа стихийных природных явлений Северного Кавказа на примере бассейна р.Ардон, выполненного Р.М.Хациевой (СПбГУ, 1992 г.), по трасса трансКАМа кроме природных были выделены и техногенные оползни, приведены причины их образования, дан прогноз развития, а также предложения по стабилизации.

Активизации экзогенных процессов в горных условиях вследствие влияния техногенных факторов посвящена и работа А.А.Махорина (Известия РАН, геология/инженерная геология, геокреология, N 3, 1996 г.).