Анализ изменения мезоклиматических условий районов расположения АЭС при нормальной эксплуатации (Ленинградская и Белоярская АЭС)

Васильев Даниил Кириллович

Анализ изменения мезоклиматических условий районов расположения АЭС при нормальной эксплуатации (Ленинградская и Белоярская АЭС)

Атомные электростанции (АЭС), будучи крупными промышленными объектами, являются источником повышенной опасности для окружающей среды. Воздействие объектов ядерной энергетики, как и электростанций других типов, на окружающую среду имеет много аспектов. Один из них связан с необходимостью использования большого количества воды для охлаждения конденсаторов. С этой целью создаются водоёмы-охладители, строятся градирни и другие системы охлаждения. АЭС забирают из водных объектов значительные массы воды, которые затем, пройдя через системы охлаждения станции, сбрасываются обратно в подогретом состоянии, внося большие количества дополнительного тепла, что неизбежно ведет к изменению экологических условий водоёмов-охладителей АЭС, изменению климатических условий районов расположения станций. В ходе написания работы были проведены комплексные полевые, лабораторные исследованиия – инженерно-экологические исследования наземных и водных экосистем регионов Ленинградской и Белоярской атомных электростанций, исследованы данные фондовых и литературных источников, результаты математического моделирования. Диссертация посвящена влиянию тепловых выбросов на окружающую среду. В работе были исследованы основные моменты влияния теплового загрязнения на мезоклимат районов расположения АЭС. Математическое моделирование оказалось удобным инструментом для детального описания температурных изменений среды, поскольку позволило проводить отсчёт от ненарушенного («фонового») режима, восстановленного посредством численного решения соответствующих краевых задач математической физики.

Охрана окружающей среды. Экология человека

Диссертации

Вуз: Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ)

ID: 587d36745f1be77c40d58f9a

UUID: 2ca1cccb-c284-4f2d-98bb-1ee204945aef

Язык: Русский

Опубликовано: почти 8 лет назад

Просмотры: 15

Васильев Даниил Кириллович

Источник: Санкт-Петербургский государственный университет

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 6900769 bytes

Поделиться работой

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ........................................................................................................................................ 4 1. Природоохранные мероприятия при строительстве и проектировании атомных электростанций .................................................................................................................... 10 1.1 Мероприятия по сохранению природного ландшафта ........................................... 10 1.2 Структура экологического мониторинга .................................................................. 10 1.3 Инженерно-гидрометеорологические изыскания .......................................................... 11 2 Общая характеристика Ленинградской атомной электростанции и района её размещения ........................................................................................................................... 14 2.1 Географическое положение. ...................................................................................... 14 Ландшафтно-геоморфологические и климатические условия .............................. 14 2.2 3 Метеорологические характеристики района ............................................................ 18 2.2.1 Температура воздуха .............................................................................................. 19 2.2.2 Влажность воздуха.................................................................................................. 20 2.2.3 Осадки ...................................................................................................................... 21 2.2.4 Снежный покров ..................................................................................................... 21 2.2.5 Метели, туманы, грозы ........................................................................................... 22 2.2.6 Ветер......................................................................................................................... 22 Общая характеристика Белоярской АЭС и района её размещения ............................... 24 3.1 Географическое положение. ...................................................................................... 24 Ландшафтно-геоморфологические условия ............................................................ 24 3.2 Климатические условия района................................................................................. 25 3.3 Метеорологические характеристики района ............................................................ 27 3.3.1 Температура воздуха .............................................................................................. 28 3.3.2 Влажность воздуха.................................................................................................. 30 3.3.3 Атмосферные осадки .............................................................................................. 30 3.3.4 Снежный покров ..................................................................................................... 32 3.3.5 Ветровой режим ...................................................................................................... 33 3.3.6 Атмосферные явления ............................................................................................ 34 3.3.6.1 Туманы ............................................................................................................. 34 3.3.6.2 Метели.............................................................................................................. 34 3.3.6.3 Грозы ................................................................................................................ 35 3.3.6.4 Град .................................................................................................................. 35 2

3.3.6.5 Гололедно-изморозевые явления .................................................................. 35 3.3.6.6 Пыльные бури ................................................................................................. 35 3.3.7 Особо опасные метеорологические явления ........................................................ 35 3.3.8 Аэрологические условия ........................................................................................ 36 3.4 Гидрологические условия .......................................................................................... 37 3.5 Белоярское водохранилище ....................................................................................... 38 3.5.1 Уровенный режим ................................................................................................... 39 3.5.2 Режим течений ........................................................................................................ 40 3.5.3 Термический и ледовый режимы .......................................................................... 40 3.5.4 Влияние теплого сброса АЭС на термический режим Белоярского водохранилища ...................................................................................................... 41 4 Подспутниковые эксперименты и моделирование гидрофизических процессов ........ 43 4.1 Гидрофизические исследования района размещения Ленинградской АЭС ......... 44 4.2 Гидрофизические исследования района размещения Белоярской АЭС ............... 51 Заключение .................................................................................................................................. 61 Список литературы и источников ............................................................................................. 63 3

ВВЕДЕНИЕ Ядерная энергетика в настоящее время может рассматриваться как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и с щадящим воздействием на среду. Однако, при строительстве атомных электростанций (АЭС) значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Также, при эксплуатации АЭС происходит изъятие значительных объемов вод и сброс подогретых вод в водоемы-охладители. Сегодня электроэнергетика – основной движущий фактор развития всех отраслей промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Энергетика является наиболее значимой среди отраслей промышленности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Это обусловлено тем, что развитие общества и рост населения постоянно требуют все большего количества энергии. В России, на долю энергетики приходится более четверти всех промышленных выбросов от стационарных источников. Среди них две трети выбросов оксидов азота, около половины выбросов твердых веществ, две трети объемов свежей воды, используемой промышленностью России также задествовано в энергетике (Никиенко, 1999). Так как человечеству требуется, и будет требоваться все большее количество энергии, то должно увеличиваться и воздействие на окружающую среду. Изучение характера этиго воздействия на элементы окружающей среды – является одной из актуальных задач современной прикладной экологии. Структура такого воздействия зависит от технологической схемы получения того или иного вида энергии, мощности и расположения энергетических объектов по отношению к экологически значимым зонам. Анализ перспектив развития мировой энергетики свидетельствует о заметном смещении приоритетных проблем в сторону всесторонней оценки возможных последствий влияния способов выработки электроэнергии на окружающую среду. Недостаточно проработаны вопросы распространения тепловых выбросов и сбросов и их воздействие на экологические системы. Наиболее успешно дело обстоит с оценкой воздействия тепловых выбросов и сбросов на тепловой режим, гидрологический режим рек и водоемов. Однако, исследование тепловых выбросов и, связанные с ним эффекты изменения микро- и мезоклиматических условий, воздействие на наземные экологические системы, требуют дальнейших уточнеий с учетом концепций устойчивого экологического развития экосистем, систем мониторинга и экологической безопасности. (Основы государственной политики.., 2012) Основными источниками тепловых выбросов, как правило, являются системы охлаждения энергетических установок ТЭС и АЭС. Эти источники по виду можно 4

разделить на два основных типа: высотные и наземные. К высотным источникам тепловых выбросов относятся градирни, в качестве наземных рассматриваются пруды-охладители и брызгальные бассейны. Имея различные конструктивные особенности, системы охлаждения по разному могут воздействовать на окружающую среду. Башенные градирни – один из давно известных типов промышленных охладителей. Несмотря на низкую эффективность этого типа охладителей, башенные градирни имеют ряд достоинств, которые вполне оправдывают их эксплуатацию: они просты в эксплуатации, не требуют большого объема строительных материалов, срок их возведения примерно в 1,5 - 2 раза меньше, чем для аналогичных по производительности капельных или пленочных градирен. Кроме этого, они предпочтительней с экологической точки зрения, так как являются оборотными системами водоснабжения и не связаны с водоемамиохладителями (Тепловые выбросы.., 1975; Комплексное исследование.., 1968). По влиянию на климат районов размещения электростанции, в том числе на туманообразование в приземном слое атмосферы, на состояние дорог, сооружений, почвы и растительности, башенные (мокрые) градирни имеют значительные преимущества по сравнению с другими охладителями. При оборудовании эффективными водоулавителями они мало уступают «сухим» градирням в отношении охраны окружающей среды. Другой вид охладительных систем – брызгальный бассейн. Его можно использовать как в качестве основного единственного охладителя циркуляционной воды, так и в комбинации с традиционными башенными градирнями или водохранилищами. Использование брызгальных бассейнов для оборотных систем водоснабжения мощных ТЭС и АЭС возможно лишь при выполнении широких исследований всего комплекса задач, связанных с тепло- и массоотдачей и аэродинамикой бассейна в сочетании с анализом результатов теоретических и экспериментальных исследований (Быкова, 1980; Васильев, 1976) Наиболее используемым способом охлаждения служат водоемы-охладители. Водоёмохладитель – это естественный или искусственный открытый водоем, служащий для понижения температуры воды, отводящей тепло от теплообменных аппаратов, компрессоров и другого оборудования в системах оборотного водоснабжения АЭС, ТЭС и ряда промышленных предприятий. Охлаждение происходит главным образом вследствие испарения и конвективной теплоотдачи (вода — воздух). Температура воды в таком водоёме зависит от метеорологических условий (температуры и влажности атмосферного воздуха, скорости ветра) и температуры поступающей нагретой воды. Водоёмы-охладители могут быть естественными и искусственными. В настоящее время для водоснабжения существующих ТЭС и АЭС используется порядка сотни 5

водохранилищ. Из них около сорока создано специально в связи со строительством электростанций. Основная задача при проектировании таких водохранилищ – обеспечение максимальной охлаждающей способности. При этом, с точки зрения экологии, требования сводятся к ограничениям на термический режим только тех водоемов, которые помимо нужд электростанций используются в другой хозяйственной деятельности (Пособие..,1989). Актуальной проблемой представляется оценка состояния и изменений экосистемы подобных водоёмов. Воздействие различных систем охлаждения на окружающую среду в настоящее время является предметом особого внимания в связи с тем, что тепловые выбросы ТЭС и АЭС становятся соизмеримыми с энергией некоторых процессов, происходящих в атмосфере. Такое воздействие рассматривалось рядом исследователей, но эти исследования, в основном, касались естественных тепловых источников, обладающих сравнительно небольшой мощностью. Были предложены различные модели теплового и влажностного взаимодействия воздушного потока с водокапельными брызгами: модель МатвееваБыковой, Берлянда-Киселева, Качурина-Бекряева (Никиенко, 1999). Экологическое обоснование проектирования, строительства и эксплуатации атомных станций Российской Федерации в настоящее время включает, наряду с выполнением требований отечественного экологического законодательства, стандартов и требований МАГАТЭ, также и соблюдение ратифицированных РФ международных природоохранных Конвенций. В соответствии с этими соглашениями, Россия обеспечивает предусмотренную национальным законодательством процедуру экологической оценки проектируемого объекта и гласности процесса оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС). Предусмотрено принятие мер для ограничения любых возможных экологических последствий строительства новых объектов. Санкт-Петербургское отделение института геоэкологии РАН (СПбО ИГЭ РАН) ведет комплексный мониторинг экологического состояния окружающей среды в районах расположения Ленинградской и Белоярской атомных станций (ЛАЭС и БАЭС) с 2007 года. Мониторинг проводится в зоне наблюдения (30 км) каждой станции. По результатам рекогносцировочных исследований наземных экосистем регионов АЭС, в соответствии с Программой инженерно-экологических исследований были выбраны экосистемы, представительно характеризующие природное окружение региона в целом. В отчетах института представлены результаты полевых исследований, включающие описание ландшафтов, описание почвенного покрова, описание растительного покрова; дана оценка экологического состояния как наземных, так и водных экосистем. 6

Материалы включают оценку состояния окружающей среды, характера имеющейся антропогенной (в том числе, тепловой) нагрузки по факторам радиационной и нерадиационной природы. Описан характер и масштабы возможного неблагоприятного воздействия деятельности атомных электростанций (АЭС) на окружающую среду с выделением наиболее уязвимых компонентов. На рассматриваемых территориях расположены водоемы и водотоки – ручьи, реки, временные и постоянные водоемы со слабым стоком прудового и болотного типа, озера, а также наиболее крупные и значимые для экологического состояния регионов водоемы – Финский залив Балтийского моря и Белоярское водохранилище. Для прогноза последствий для экосистем Копорской губы и Белоярского водохранилища сбросов химических веществ и тепла в прибрежные воды при нормальной эксплуатации ЛАЭС и БАЭС были проведены гидробиологические и гидрохимические исследования экосистем Копорской губы Финского залива и Белоярского водохранилища. Изучались организмы зообентоса, фитопланктона, зоопланктона и перифитона, макрофиты, проводились ихтиологические, гидрохимические и гидрологические исследования. Определены видовой состав, показатели обилия и трофическая структура гидробионтов. По результатам оценки продукционных характеристик, индексов видового разнообразия, сапробиологического анализа проведено определение качества воды и оценка воздействия работы АЭС на биоту прудов-охладителей. Инженерно-экологические исследования состояния водных экосистем регионов АЭС включали: • изучение пространственно-временных особенностей гидрохимического режима водных объектов; • изучение гидробиологического режима водных объектов. • Изучение гидрохимического и гидробиологического режима водных объектов регионов АЭС проводилось на основе гидрохимических и гидробиологических съемок в основные фазы водного режима. Водозаборные сооружения являются своеобразным и значительным по степени воздействия на водную биоту антропогенным фактором. Например, морская вода в прибрежной зоне Копорской губы, необходимая для охлаждения, забирается насосными станциями ЛАЭС, характеризуюется высокой плотностью гидробионтов, что приводит к потерям биологических ресурсов. Результаты систематических исследований показали, что в охладительных системах станции происходит механическое травмирование зоопланктона. 7

Мощным фактором антропогенного воздействия на экосистемы этих водоемов является поступление теплых сбросов с действующих АЭС. В качестве примера, можно привести некоторые данные; в настоящее время на охлаждение конденсаторов турбин ЛАЭС в расчете на один энергоблок расходуется примерно 0,10-0,12 км3 морской воды в месяц. Годовой расход охлаждающей воды в расчёте на один энергоблок, соизмерим с условным объемом Копорской губы (0,30 км3). Это указывает на мощную роль ЛАЭС в формировании гидродинамического, химического и биологического режимов прибрежных вод. Теплые воды сбрасываются в залив без очистки как "нормативно чистые". В условиях мелководья сильный подогрев воды отмечается на большом удалении от станции: от 25 до 40 км2 площади залива имеют повышенную относительно фона температуру в поверхностном слое. В зависимости от направления и скорости ветра конфигурация и площадь теплого «пятна» варьируют. Вследствие сброса теплых вод и поступления биогенных элементов наблюдается эвтрофирование прибрежных вод (Румынин, Макушенко, 2010). В число данных, получаемых в рамках мониторинга, включена метеорологическая информация, необходимая для прогнозов состояния экосистемы. По накопленным рядам метеорологических данных можно проанализировать, как изменились климатические характеристики районов расположения Ленинградской и Белоярской АЭС за период эксплуатации станций. В рамках научно-исследовательской практики получены были получены метеорологические данные по рассматриваемым районам. На данный момент можно говорить о качественных изменнениях климатов районов, таких как наблюдаемые полыньи в областях выхода сбросных каналов, заселение и развитие более теплолюбивых гидробионтов, участившееся наблюдение опасных метеорологических явлений, например гололед. В рамках магистерской работы намечено оценить эти климатические изменения количественно. Целью настоящей работы является оценка изменения мезоклиматических условий районов расположения атомных электростанций в условиях нормальной эксплуатации (Ленинградская и Белоярская АЭС) Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: • изучены данные фондовых и литературных источников; • проведены комплексные полевые, лабораторные инженерно-экологические исследования наземных и водных экосистем регионов Ленинградской и Белоярской атомных электростанций; 8

• построены численные математические модели для акватории Копорской губы Финского залива и Белоярского водохранилища; • проведены специальные подспутниковые эксперименты для уточнения результатов моделирования; • изучены результаты других математических моделей водоёмов-охладителей изучаемых АЭС; • проанализированы данные по изменению мезоклимата (температура, осадки, влажность) районов расположения АЭС. В заключении работы делаются выводы на основании проведенного анализа данных. Приводятся наиболее заметные изменениня мезоклиматических характеристик районов расположения атомных электростанций. 9

1. ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ПРОЕКТИРОВАНИИ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В настоящей главе приводятся основные мероприятия, проводимые для предотвращения и снижения возможного негативного воздействия АЭС на окружающую среду и рационального использования природных ресурсов. 1.1 МЕРОПРИЯТИЯ ПО СОХРАНЕНИЮ ПРИРОДНОГО ЛАНДШАФТА Инженерная подготовка участка размещения станции включает освобождение территории от растительности, планировку, устройство нагорных канав. В соответствии с рельефом предполагается подсыпка и выемка объемов грунта в пределах планировочных работ. Предполагается использование и вывоз дебалансных масс грунта в предусмотренные места для отвалов, проведение мелиоративных работ и рекультивация нарушенных земель. Более того, предполагается и благоустройство вновь застраиваемой территории посевом трав и декоративных кустарников и деревьев. В целом, после строительства АЭС экологическая обстановка на территории площадки не претерпевает значительных изменений. Окружающая природная среда за пределами промплощадки затрагивается минимально. 1.2 СТРУКТУРА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА Экологический мониторинг района расположения АЭС имеет два направления: • мониторинг загрязняющих веществ, основной задачей которого является наблюдение, оценка и прогноз уровней загрязнения по радиационным и нерадиационным параметрам (химические вещества, тепло, шум и т.д.); • мониторинг отклика биоты (биологический мониторинг), в задачу которого входит выяснение ответных реакций компонентов наземных и водных экосистем на внешние воздействия. В санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения АЭС должны быть организованы пункты постоянного наблюдения за содержанием радионуклидов и химических веществ в природных средах (воздухе, природных водах (поверхностных и подземных), целинных и пахотных почвах), компонентах наземных (включая аграрные (сельхозпродукты и корма местного производства) и лесные (ягоды, грибы, лесная подстилка, мох)) и водных (гидробионты, донные отложения) экосистем. Одновременное измерение метеорологических параметров (направление и скорость ветра, температура воздуха, 10

влажность, атмосферное давление) осуществляется на посту контроля, расположенного в пределах промплощадки. При выборе мест размещения постов наблюдений учитывается необходимость получения репрезентативной информации об уровнях загрязнения атмосферного воздуха в зоне максимально возможного воздействия на население и окружающую среду: на промплощадках, в населенных пунктах и местах производства сельхозпродукции (сады, огороды, пастбища, сельхозугодья). Полученные результаты измерений должны передаваться в центр сбора и анализа информации в составе АЭС. Наблюдения за загрязнением компонентов наземных экосистем целесообразно проводить в пунктах постоянного наблюдения за состоянием атмосферного воздуха. Необходимо организовать получение представительной метеорологической информации для идентификации источника вероятного загрязнения приземной атмосферы радионуклидами и оценки рассеяния газо-аэрозольных выбросов от АЭС, расположенных вблизи радиационных объектов, и влияния градирен. 1.3 ИНЖЕНЕРНО-ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ Инженерно-гидрометеорологические изыскания должны обеспечивать решение следующих задач: • уточнение инженерно-гидрометеорологических условий в районе выбранной площадки, повышение достоверности характеристик гидрологического режима водных объектов и климатических условий территории; • детальные исследования на участках, подверженных воздействию опасных гидрометеорологических процессов, с определением их характеристик для обоснования проектирования защитных сооружений и мероприятий (в случаях, когда отсутствуют другие варианты размещения АЭС); • прогноз изменения микро- и мезоклиматических характеристик, связанных с эксплуатацией АЭС (изменение влажности и температуры на площадке размещения АЭС за счет испарения водоемов-накопителей, градирен, тепловых выбросов вентиляционных труб, дополнительные образования туманов, росы, дымки летом, обледенение в зимний период); • анализ функционирования системы гидрометеорологического мониторинга, организованного на предыдущей стадии изысканий, и предложения по его развитию в районе строительства АЭС (РБ-046-08). Инженерно-гидрометеорологические изыскания и исследования на площадке размещения АЭС на этапе разработки проектной документации продолжают 11

гидрометеорологические исследования, проводившиеся при выборе пункта и площадки, но отличаются расширенным составом определяемых характеристик. На выбранной площадке исследования проводятся по трем основным направлениям: 1) проверка и уточнение результатов инженерно-гидрометеорологических изысканий в составе комплексных инженерных изысканий предыдущего этапа (выбор площадки размещения АЭС); 2) развитие системы мониторинга гидрометеорологического режима в районе площадки размещения АЭС; 3) организация специальных гидрометеорологических исследований. Цель работ по первому направлению – выдача исходных параметров, необходимых и достаточных для обоснования проектных решений с учетом гидрометеорологических условий. Цель второго направления – совершенствование и развитие системы мониторинга, ее дополнительное техническое оснащение для анализа и контроля гидрометеорологических условий в период строительства и эксплуатации объекта. Цель третьего направления – обеспечение необходимых дополнительных данных для проектирования по результатам специальных исследований в сложных условиях. Состав инженерно-гидрометеорологических изысканий и исследований на площадке размещения АЭС на этапе проектирования устанавливается программой работ, составляемой на основе технического задания, учитывающего специфику проекта АЭС. Программа изысканий и исследований определяет состав, объемы, методы выполнения работ, состав характеристик гидрометеорологического режима, необходимых для проектирования. Инженерно-гидрометеорологические изыскания включают гидрологические, метеорологические и аэрологические работы. По каждому виду работ проводятся: • анализ и обобщение материалов инженерных изысканий, полученных на стадии выбора площадки; • сбор необходимых дополнительных данных; • дополнительные полевые гидрологические, метеорологические и аэрологические работы; • гидрометеорологический мониторинг. Полевые работы включают метеорологические и аэрологические наблюдения на временных метеорологических и аэрологических станциях, синхронные с наблюдениями на сетевых станциях Росгидромета или иных ведомств (опорных метеостанциях). На 12

основании собранных метеорологических и аэрологических материалов по репрезентативным опорным метеорологическим и аэрологическим станциям и материалов наблюдений на площадке размещения АЭС проводится анализ и обобщение метеорологических и аэрологических условий площадки, выявляются неблагоприятные для размещения и строительства АЭС метеорологические и аэрологические факторы и составляется климатическая характеристика площадки размещения АЭС. 13

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕНИНГРАДСКОЙ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И РАЙОНА ЕЁ РАЗМЕЩЕНИЯ Ленинградская атомная станция расположена в 80 км западнее Санкт-Петербурга на южном берегу Финского залива Балтийского моря. Станция включает в себя четыре энергоблока электрической мощностью 1000 МВт каждый. На Ленинградской атомной станции установлены водографитовые реакторы РБМК-1000 канального типа на тепловых нейтронах. Первый и второй энергоблоки (первая очередь,) расположены примерно в 5 км к юго-западу от города Сосновый Бор, третий и четвёртый энергоблоки (вторая очередь,) находятся на два километра западнее. Первый энергоблок введён в эксплуатацию 21.12.1973г., второй – 30.08.1975г., третий – 30.12.1979г., четвёртый – 08.02.1981г. Проектная годовая выработка электроэнергии – 28 млрд. кВт.ч. 1.3 ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ. ЛАНДШАФТНО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Исследуемая территория включает в себя восточную часть Копорской губы от мыса Долгой и устья р. Систа до мыса Устинский с полуостровом к северу от г. Сосновый Бор. Восточная граница проходит вдоль системы рек и болот оз. Лубенское, с юга территория ограничена глинтом. Рассматриваемый район схематически представлен на рисунке (Рис. 1) Рис. 1. Расположение исследуемого района Согласно физико-географическому районированию Северо-Запада европейской части России (Исаченко и др., 1965), рассматриваемая территория относится к двум предглинтовым ландшафтным районам Балтийско-Ладожского округа южнотаежной 14

подпровинции Северо-Западной ландшафтной области Русской равнины. Практически вся территория занимает часть Приморского Южнобережного (Предглинтового) ландшафтного района. Граница с Нижне-Лужским ландшафтом проходит от устья р. Воронки на юго-запад в 3 км восточнее нижнего течения р. Систы. В рельефе территории четко выражено ярусное строение, характерное для всего южного побережья Финского залива. Ярусность обусловлена особенностями дочетвертичного рельефа, обработанного плейстоценовыми оледенениями и окончательно «отшлифованного» послеледниковыми водоемами. Абсолютные отметки поверхности снижаются с востока на запад (в сторону Финского залива) от 30 до 0 м. В целом, для района, характерно сочетание низких и преимущественно заболоченных равнин с приподнятыми плато, где преимущественно расположены верховые торфяники. Лесистость территории составляет 50-60 %, заболоченность – 3 %. На климатические условия западной части Ленинградской области влияет, прежде всего, ее географическое положение, от которого зависят угол наклона солнечных лучей к поверхности и продолжительность дня, а следовательно, приход и расход солнечного тепла. В целом за год разница между поступлениями солнечного тепла и его расходом (на нагревание земной поверхности и воздуха, на испарение воды и таяние снега) – положительная. Однако поступление солнечного тепла на протяжении года неравномерное, что обусловлено большими изменениями высоты стояния солнца над горизонтом (от 6 град. в декабре до 53 град. в июне) и продолжительности дня (от 5 часов 30 минут в декабре до 18 часов 30 минут в июне). С апреля по октябрь приход солнечного тепла превышает его расход, а с ноября по март расход тепла больше его прихода. С изменениями в соотношении прихода и расхода солнечного тепла в течении года связаны сезонные изменения температуры, воздействующие на все другие элементы климата. Огромное влияние на климат оказывают также движение воздушных масс разного происхождения. Климат в районе размещения Ленинградской АЭС относится к Атлантикоконтинентальной области умеренного климата. По классификации ГОСТ 16350-80 климатический район – умеренно-тёплый, влажный (индекс llg). По классификации ГОСТ 15150-69 – макроклиматический район с умеренным климатом. При взаимодействии всех климатообразующих факторов решающее значение приобретают условия атмосферной циркуляции, т.е. воздействие морских (атлантических) и континентальных воздушных масс, арктические вхождения и интенсивная циклоническая деятельность. Активная циклоническая деятельность и частая смена воздушных масс определяют в рассматриваемом районе неустойчивый характер погоды во все сезоны года. 15

Число дней в году с преобладанием морских и континентальных воздушных масс примерно одинаково, что характеризует климат как переходный от континентального к морскому. С запада, со стороны Атлантического океана, на территорию поступает влажный морской воздух умеренных широт. Зимой он теплый и восполняет недостаток солнечного тепла, вызывая оттепель, дождь и мокрый снег. Летом приход этого воздуха вызывает дождь и прохладную погоду. Континентальный воздух умеренных широт входит на территорию области чаще всего с востока, но иногда с юга и юго-востока. Он приносит сухую и ясную погоду: летом – теплую, зимой – очень холодную. С севера и северо-востока, главным образом со стороны Карского моря, приходит сухой и всегда холодный арктический воздух, формирующийся над льдом. Вторжения этого воздуха сопровождаются наступлением ясной погоды и резким снижением температуры. С северо-запада поступает морской арктический воздух. По сравнению с воздухом, поступающим с северо-востока, он менее холодный, но более влажный. Летом на территорию изредка вторгаются массы тропического воздуха, влажного морского с югозапада и очень сухого, запыленного – с юго-востока; они приносят жаркую погоду. Воздушные массы часто сменяются, что связано с частой циклонической деятельностью (примерно 40% всех дней года с циклонами). Следствием этого является характерная неустойчивая погода. Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха выше 5ºС в западной части Ленинградской области составляет около 170 дней. В течении года здесь бывает только 30 безоблачных дней. Зимой наблюдается значительная облачность. Это замедляет падение температуры воздуха, так как облака препятствуют оттоку тепла из нижнего слоя атмосферы. Наименьшая облачность – весной и в начале лета, наибольшая – осенью. Вся территория находится в зоне избыточного увлажнения. Относительная влажность воздуха всегда высокая (от 60% летом до 85% зимой). Среднегодовая сумма осадков, составляющая 550-650 мм, на 200-250 мм больше количества испаряющейся влаги. Это способствует заболачиванию почв. Основная масса осадков выпадает в период с апреля по октябрь. Наибольшее количество осадков (750-850 мм в год) выпадает на возвышенных частях. Для первой половины зимы характерна неустойчивая циклоническая погода с частыми оттепелями. Вследствие малой высоты стояния солнца, короткого дня и отсутствия снежного покрова суша в начале зимы сильно охлаждается. Морской воздух, поступающий с циклонами, также быстро охлаждается и достигает состояния насыщения, содержащийся в нем водяной пар конденсируется, что вызывает облачность и частые 16

туманы. В течение декабря бывает 18-20 пасмурных дней и лишь 2 ясных дня. Вторая половина зимы почти всегда значительно холоднее первой. Поступающий с запада морской воздух становиться более холодным и менее влажным, ослабляется циклоничность. Вследствие этого уменьшается облачность, туманы редки. Вместе с тем чаще вторгается арктический воздух, резко понижающий температуру. Весна наступает в области в конце марта, когда начинает таять снег. В западной части области снежный покров сходит обычно в последних числах марта, на востоке – в первой половине апреля. В начале весны прилетают первые птицы, зацветают деревья. Весна развивается медленно, так как оказывает влияние охлажденных за зиму крупных водоемов. Средняя суточная температура выше 0ºС устанавливается в изучаемом районе в первых числах апреля, но достигает +5ºС лишь в конце апреля, а +10ºС в середине мая. Циклоны весной редки, поэтому погода сравнительно устойчивая. Число дней с осадками невелико, а облачность меньше, чем в другие времена года. Нередко в пределы Ленинградской области вторгаются арктические воздушные массы. С ним связаны похолодания, а иногда длительные, а также поздние, главным образом ночные, заморозки, которые случаются в мае и даже в июне. Конец весны совпадает с прекращением заморозков. Лето умеренно теплое. В связи с преобладанием континентальных воздушных масс облачность в большинстве случаев небольшая, особенно в начале лета. Во второй половине лета ясную и теплую погоду все чаще прерывают циклоны. Они приносят пасмурную, ветреную и дождливую погоду. В годы с сильной циклонической деятельностью такая погода преобладает в течение всего лета. В начале сентября уже наступает осень, заморозки учащаются, начинается листопад, однако погода еще напоминает позднее лето. Это так называемое «бабье лето», довольно теплое и сухое. С октября температура быстро понижается, усиливаются циклоны, преобладающей становиться пасмурная, прохладная, ветреная погода с моросящими дождями и туманами, которая сохраняется и в ноябре. Облачность и влажность в это время года самые высокие. С конца октября и в течение всего ноября снег неоднократно выпадает и тает. В последние дни ноября среднесуточная температура падает ниже 0ºС. Более детальная информация о климатическом режиме района ЛАЭС по результатам обработки ряда стандартных метеорологических наблюдений представлена в следующем разделе. 17

1.4 МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЙОНА Рассматриваемый район в соответствии со СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» относится ко II В климатическому району и характеризуется следующим образом: среднемесячная температура воздуха в январе -7,6 оС, средняя скорость ветра за три зимних месяца 4,3 м/с, среднемесячная температура воздуха в июле составляет +17,1 оС, среднемесячная относительная влажность воздуха в июле 75 %. Сумма осадков за год 570 мм. Снежный покров устанавливается во 2-й половине ноября и держится до середины апреля. Зима умеренно мягкая, с преобладанием умеренно морозной, преимущественно облачной погоды. Для нее характерны: резкие колебания температуры воздуха вплоть до оттепелей, преобладание пасмурной погоды, большое количество выпадающих осадков и частые туманы. Весна прохладная, затяжная, сопровождается частыми возвратами холодов, а иногда и установлением снежного покрова. Часто отмечаются туманы. Лето нежаркое, со значительным количеством осадков. Осенью температура воздуха понижается, увеличивается облачность, чаще возникают туманы. Скорости ветра возрастают, повторяемость штормов также увеличивается. В окрестностях г. Сосновый Бор и в районе ЛАЭС отсутствует постоянно действующая метеорологическая станция (по состоянию на середину 2007 г.). Ближайшие метеостанции находятся в нескольких десятках километров восточнее: в пос. Лебяжье и в г. Ломоносов (Рис. 2). На обеих станциях проводятся лишь стандартные метеорологические наблюдения в приземном слое. Рис. 2. Схема расположения ближайших метеостанций относительно ЛАЭС 18

Совершенно очевидно, что вследствие географических различий в местоположении площадки ЛАЭС и метеостанций могут возникнуть серьезные сомнения в репрезентативности данных этих метеостанций для проведения расчетов применительно к территории в окрестностях ЛАЭС. Различия касаются, в первую очередь, конфигурации береговой линии. Действительно, при господствующих в Ленинградской области ветрах в секторе юго-запад – северо-запад, площадка ЛАЭС находится с подветренной стороны от Финского залива, так что поток воздуха с моря на сушу может разгоняться над морем до значительных скоростей. Метеорологические наблюдения непосредственно на территории промплощадки ЛАЭС проводились в краткий период с апреля 1999г. по март 2001г. Специальное исследование изменчивости метеовеличин, представленное в отчете (Производство работ 2007) по сопоставлению результатов статистической обработки метеорологических наблюдений, выполненных на площадке ЛАЭС и в г. Ломоносов, показало, в целом, их достаточно хорошее совпадение. Таким образом, имеющиеся ряды наблюдений допустимо использовать в качестве исходных данных для оценки мезоклиматических условий района. 1.4.1 Температура воздуха Среднегодовая температура воздуха по данным метеостанции Лебяжье (дальше м/с Лебяжье) равна +4,0 оС. Самым теплым месяцем является июль со среднемесячной температурой воздуха +17,1 оС; самым холодным – февраль – минус 8,2 оС. Абсолютный максимум составляет +32 оС (июнь-июль). Абсолютный минимум – минус 42 оС (январь). В среднем, дата первого заморозка приходится на 28 сентября, а дата последнего заморозка – на 19 мая. Средняя продолжительность безморозного периода – 131 день. Среднемесячная температура воздуха представлена на графике (Рис. 3). ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА, ºС 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год -5.0 -10.0 МЕСЯЦ Рис. 3. Среднемесячная температура воздуха по данным м/с Лебяжье 19

Влияние такого большого водного объекта, как Финский залив, на температуру воздуха прилегающей территории проявляется в изменении суточного и даже годового ее хода. Это выражается в: сдвиге минимальной температуры с января на февраль; сглаживании различий в температуре между июлем и августом. Особенно большое значение получается на изменении суточного хода температуры, в следствии ее спада в дневные часы и роста в ночные. Однако влияние данного фактора на режим побережий распространяется сравнительно на узкую полосу, шириной 8-10 км, быстро ослабевающую по мере удаления от берега. 1.4.2 Влажность воздуха Вследствие преобладания морских воздушных масс влажность воздуха на рассматриваемой территории велика в течение всего года. Средняя годовая относительная влажность воздуха в районе равна 80 %. Наиболее высока влажность воздуха в холодный период, с ноября по январь. Начиная с февраля-марта значения влажности в дневные часы довольно интенсивно уменьшаются. Однако даже в мае-июне, когда влажность принимает свое минимальное годовое значение, значения ее превышают 60 %. Среднемесячная ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА, % относительная влажность воздуха представлена на графике (Рис. 4). 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год МЕСЯЦ Рис. 4. Среднемесячная относительная влажность воздуха по данным м/с Лебяжье Из-за большой изменчивости циркуляционных процессов и частой смены воздушных масс различного происхождения в отдельные дни относительная влажность может сильно отличаться от средних значений. 20

В пределах рассматриваемой территории расположено 26 озер, общей площадью 0,6 км2. В целом площадь озер составляет менее 1 %, заболоченность — 3 %, лесов — 78 %, пашен и лугов — 18 %. 1.4.3 Осадки Территория данного региона относится к зоне избыточного увлажнения. В течении всего года выпадение атмосферных осадков обусловливается интенсивной циклонической деятельностью. Среднегодовое количество осадков составляет 570 мм. На рис. 5 приведено КОЛИЧЕСТВО АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ, ММ среднемесячное количество осадков. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII МЕСЯЦ Рис. 5. Среднемесячное количество осадков по данным м/с Лебяжье В годовом ходе осадков минимум наблюдается в марте. Максимум осадков падает на август. Суммарное количество осадков за холодный период (XI-III) составляет 177 мм, за теплый (IV-X) – 293 мм. 1.4.4 Снежный покров Средняя дата появления снежного покрова в рассматриваемом районе приходится на 8 ноября, образование устойчивого снежного покрова приходится на 11 декабря, дата разрушения снежного покрова приходится на 12 апреля. Среднее количество дней со снежным покровом – 132 дня. Максимальная высота снежного покрова достигает 50 см. 21

1.4.5 Метели, туманы, грозы В холодное время года в данном районе наблюдаются метели, связанные с прохождением атмосферных фронтов, преимущественно теплых и среднее число дней с метелью за зиму – 20-23 дня. Среднее количество дней с туманом за год в Лебяжьем – 28. Грозовая деятельность наиболее развита в теплый период – с мая по август и в среднем за год наблюдается 19 подобных дней. 1.4.6 Ветер В течение всего года преобладают ветры южного, юго-западного и западного направлений. Повторяемость ветров этих направлений достигает 50 %. В летние месяцы повторяемость ветров юго-западной четверти несколько уменьшается, северной – увеличивается. по данным многолетних наблюдений м/с Лебяжье составлены розы ветров и представлены на рис.6. Год СЗ З 25 20 15 10 5 0 С З 20 СВ СЗ С 15 СВ 10 5 В ЮЗ СЗ Июль З ЮВ 0 В ЮЗ ЮВ Ю Ю Октябрь Февраль 25 20 15 10 5 0 С 20 СЗ СВ С 15 СВ 10 5 В ЮЗ ЮВ Ю З 0 В ЮЗ ЮВ Ю Рис. 6. Розы ветров по данным многолетних наблюдений м/с Лебяжье 22

Средняя годовая скорость ветра в районе г. Сосновый Бор равна 4,4 м/с. Наибольшие средние месячные скорости ветра наблюдаются в октябре и ноябре и декабре – 5,2 м/с, а наименьшие среднемесячные скорости ветра наблюдаются в апреле и июле – 4,0 м/с и 4,1 м/с, соответственно. Среднемесячная скорость ветра на рис.7. СКОРОСТЬ ВЕТРА, М/С 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год МЕСЯЦ Рис. 7. Среднемесячная скорость ветра по данным м/с Лебяжье Повторяемость штормовых ветров 14-20 м/с составляет 1,33-1,21 %. Повторяемость штилевой погоды в течение года составляет 6,7 %. За год в районе Лебяжьего в среднем наблюдается 18 дней с сильным ветром (15м/с и более). 23

3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛОЯРСКОЙ АЭС И РАЙОНА ЕЁ РАЗМЕЩЕНИЯ Белоярская АЭС расположена на территории Белоярского района Свердловской области, в 12 км к северу от райцентра Белоярский, в 17 км к юго-западу от г. Асбест и в 45 восточнее г. Екатеринбург. Схема района размещения Белоярской АЭС представлена на рисунке (Рис. 8). Рис.8. Район размещения Белоярской АЭС 1.5 ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ. ЛАНДШАФТНО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Район размещения энергоблоков Белоярской АЭС находится на восточных отрогах горной цепи Среднего Урала и расположен на холмистом рельефе с чередованием плоских возвышенностей и низин, низины часто заболочены. Отметки рельефа колеблются в пределах от 169 до 329 м БС. Геоморфологические особенности района обусловлены его геологическим строением. Обширные площади водораздельных пространств представляют собой денудационную холмисто-увалистую поверхность выравнивания. Относительные превышения отдельных форм рельефа достигают 30–50 м. Вдоль развитой речной сети выделяется холмистоувалистая поверхность придолинных склонов, а также современная пойменная терраса и 2– 3 поверхности выравнивания. Значительная часть поверхности выравнивания, и особенно поверхность пойменной и надпойменной террас заболочены. Площадка энергоблоков БАЭС расположена на юго-западном берегу водохранилища, образованного на р. Пышма. В геоморфологическом отношении площадка располагается в пределах эрозионно-аккумулятивной холмистой равнины. Рельеф площадки 24

слаборасчлененный, с небольшими пологими возвышенностями и с общим понижением с востока на запад в сторону Белоярского водохранилища. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 214 до 228 м БС. Рельеф на юге площадки изменен планировочными и строительными работами: проложены автомобильные дороги и дренажный канал. На участке имеется отвал крупноглыбового грунта площадью 106000 м2, высота отвала достигает 14–17 м (абсолютная отметка 244 м БС). Речная сеть представлена речными системами рек Исеть и Пышма. На реке Пышма создано Белоярское водохранилище протяженностью 25 км, а на её притоке реке Рефт создано Рефтинское водохранилище. Растительность: хвойные и смешанные леса. Основными лесообразующими породами района размещения БАЭС в естественных насаждениях являются сосна и береза (в среднем, по 50 % лесопокрытой площади). На небольших площадях встречаются насаждения ели обыкновенной, лиственницы, осины, ольхи и липы. В искусственных насаждениях (лесные культуры) преобладает сосна. В составе этих насаждений присутствует также ель обыкновенная и лиственница. Средний возраст насаждений 70 лет. Фитокомплексы имеют мозаичную структуру – отмечается присутствие луговых, кустарничковых, лесных видов растений в различных сочетаниях. Коренными типами леса являются сосняки ягодниковые и травяные, реже – сфагновые и орляковые, а также березняки осоково-травяные. В подлеске встречаются: шиповник, рябина, можжевельник, ракитник русский и др. В напочвенном покрове преобладает черника, вейник и др. Редкими куртинами встречаются зеленые мхи. К заболоченным участкам чаще всего приурочены березняки, осоко-травяные; они являются низкобонитетными древостоями со слабой возобновляемостью. Таким образом, леса в окрестностях БАЭС можно отнести к ассоциациям березовососновых злаково-разнотравных и березово-сосновых осочково-злаково-разнотравных лесов. 1.6 КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА Климат рассматриваемого района умеренно континентальный с характерной резкой изменчивостью погодных условий, хорошо выраженными сезонами года. Территория открыта для вторжения холодного арктического воздуха и сильно выхоложенного континентального воздуха Западно-Сибирской равнины. В то же время с юга сюда могут беспрепятственно проникать тёплые воздушные массы Прикаспия и пустынь Средней Азии. Поэтому для района характерны резкие колебания температур и 25

формирование погодных аномалий: зимой, быстрые переходы от суровых морозов до оттепелей, а в теплое время года – от жаркой погоды к резкому похолоданию. Зима в исследуемом районе продолжительная, многоснежная, характеризуется преобладанием антициклонической погоды. Зимний тип погоды устанавливается обычно с момента образования устойчивого снежного покрова (начало ноября) и продолжается до его разрушения (начало апреля). Наиболее низкие температуры воздуха наблюдаются в январе, среднемесячная температура января минус 15,4°С, абсолютные годовые минимумы достигают значений минус 46-48°С. Весна в рассматриваемом районе короткая, ясная, с частыми возвратами холодов, вызываемыми вторжениями арктических воздушных масс, продолжается около двух месяцев. Началом весны можно считать первые числа апреля, когда среднесуточная температура воздуха переходит через 0°С, а концом – последние числа мая, когда заканчиваются заморозки на поверхности почвы. В апреле отмечается наименьшее в году число дней с осадками. Лето в районе – короткое, но довольно теплое. В среднем, оно начинается с конца мая и продолжается до второй декады сентября, когда отмечаются первые заморозки на почве. Продолжительность летнего сезона составляет немногим более трех месяцев. Погода летом, в основном, обуславливается западным переносом воздушных масс. Самый теплый месяц сезона – июль, средняя месячная температура воздуха июля составляет 17,2°С, максимальная температура в этот период может достигать 39°С. Осень в исследуемом районе затяжная, с ранними заморозками. Начинается, обычно, во второй декаде сентября, когда среднесуточная температура воздуха опускается ниже 10°С и продолжается до образования устойчивого снежного покрова (первая декада ноября). Осадков за теплый период года (апрель – октябрь) выпадает 413 мм. Наибольше число дней с дождем за теплый сезон (около 15 дней) отмечается в июле, причем преобладают осадки ливневого характера. Во все сезоны года на рассматриваемой территории преобладают ветры западных и южных направлений, нередки ветры северные, реже восточные. Район размещения площадки энергоблока No 4 Белоярской АЭС по классификации ГОСТ16350-80 относится к климатическому району – умеренно-холодному, по классификации ГОСТ 15150-69 – макроклиматический район с умеренно-холодным климатом. 26

1.7 МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЙОНА В районе размещения Белоярской АЭС (в радиусе 60 км) находятся несколько метеорологических станций и постов стационарной сети Росгидромета. Ближайшими к площадке размещения Белоярской АЭС метеостанциями Росгидромета (Рис.9), имеющими многолетние данные наблюдений, являются Верхнее Дуброво (в 20 км к юго-западу от площадки) и Екатеринбург (42 км). Рис.9. Схема расположения ближайших метеостанций БАЭС Наиболее продолжительные ряды метеорологических наблюдений в рассматриваемом районе имеет метеостанция Екатеринбург (с 1835 года по настоящее время). Метеостанция Верхнее Дуброво ведет наблюдения с 1936 года. Аэрологические наблюдения ведутся на аэрологической станции Верхнее Дуброво с 1944 года. Результаты однородности сравнительного основных анализа климатических свидетельствуют характеристик о района, пространственной что обусловлено расположением рассматриваемых метеостанций в одном мезоклиматическом районе (Систематизация и анализ.., 2012). Основные показатели климата приведены по данным многолетних наблюдений на опорных метеостанциях Верхнее Дуброво и Екатеринбург с учетом последних лет наблюдений (до 2010 года). 27

1.7.1 Температура воздуха Средняя годовая температура воздуха в районе расположения площадки, приведенная к многолетнему периоду (1881-2010 гг.) составляет 1,3°С. Среднемесячная температура наиболее холодного месяца (январь) – минус 15,2°С, наиболее теплого месяца (июль) – 17,3°С. Абсолютный наблюденный (1881-2010 гг.) минимум температуры воздуха минус 46°С (декабрь 1968 г.), абсолютный максимум 37°С (июль 1952 г.). среднемесячная температура воздуха и за многолетний период приведены на графике (Рис.10) 20 ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА, ℃ 15 10 5 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год -5 -10 -15 -20 МЕСЯЦ Рис. 10. Среднемесячная температура воздуха по данным м/с Верхнее Дуброво Чтобы оценить, как изменились мезоклиматические характеристики района был проанализировал ряд данных за 30 лет. Данные были разделены на >0 и <0, и, как видно на графике (Рис.11), среднемесячная температура повышается. Далее ряд был разделен на 2 периода (15 до и 15 лет с момента введения энергоблока БН-600 в работу), и построена обеспеченность для каждого из периодов, для разных сезонов. На графике (Рис.12) показаны значения для отрицательных температур: видно, что для первых 15 лет обеспеченность более низких температур выше, т.е. зимы были холоднее. Кстати говоря, увеличилось количество значений (месяцев) с температурой выше нуля во втором периоде. 28

0.0 Температура воздуха, ℃ -5.0 -10.0 -15.0 -20.0 -25.0 y = 0.0001x - 14.191 -30.0 Месяц Температура воздуха, ℃ Рис. 11. Среднемесячная температура ниже 0℃ (65-94 гг.) по данным м/с Верхнее Дуброво 0.0 -5.0 -10.0 -15.0 -20.0 -25.0 -30.0 0 20 40 60 80 100 Обеспеченность, % Зимы 65-79 гг. Зимы 80-94 гг. Линейная (Зимы 65-79 гг.) Линейная (Зимы 80-94 гг.) Рис. 12. Обеспеченность среднемесячной температуры воздуха зимой (декабрь, январь, февраль) в разные периоды 29

1.7.2 Влажность воздуха Основные многолетние характеристики влажности воздуха приняты по опорной метеостанции Верхнее Дуброво (1936-2010 гг.), среднемесячная относительная влажность ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА, % воздуха на графике (Рис.13). 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год МЕСЯЦ Рис. 13. Среднемесячная относительная влажность воздуха по данным м/с Верхнее Дуброво Относительная влажность воздуха на исследуемой территории во все месяцы высокая – от 59 % в мае до 80 % в ноябре-декабре. Число дней с относительной влажностью больше или равно 80 % составило за год 83 дня, с относительной влажностью меньше или равно 30 % – 30 дней (за период 1937-2010 гг.). 1.7.3 Атмосферные осадки Рассматриваемый район относится к зоне достаточного увлажнения. Годовая норма осадков составляет 540 мм, из них 410 мм (76 %) приходится на теплый период года (апрель-октябрь). Средние многолетние месячные суммы осадков (с учетом поправки на смачивание), полученные по данным м/ст. Верхнее Дуброво, приведенные к многолетнему периоду (1891-2010 гг.), среднемесячные суммы осадков представлены на графике (Рис.14). 30

КОЛИЧЕСТВО АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ, ММ 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII МЕСЯЦ Рис. 14. Среднемесячные суммы осадков по данным м/с Верхнее Дуброво Наблюденный суточный максимум осадков по многолетним данным метеорологических станций района расположения Белоярской АЭС составляет: 82 мм (м/п. Монетный, 1945, 1947 г.); 94 мм (м/ст. Верхнее Дуброво, 1950 г.); 83 мм (м/ст. Артемовский, 1974 г.); 68 мм (м/ст. Богдановичи, 1974 г.); 71 мм (м/ст. Сысерть, 1937 г.); 101 мм (м/ст. Каменск-Уральск, 1913 г.). Общая продолжительность выпадения осадков за год в среднем составляет 1796 часов. В летний период преобладают осадки ливневого характера. Как в случае с температурой воздуха, для количества осадков был проанализировал ряд данных за 30 лет. Данные были разделены на 2 периода (15 до и 15 лет с момента введения энергоблока БН-600 в работу), и построена обеспеченность для каждого из периодов. На графике (Рис.15) видно, что для периода с 81 по 95 года повышается обеспеченность большего кол-ва осадков. 31

200 180 Кол-во осадком, мм 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Обеспеченность, % 66-80 гг. 81-95 гг. Логарифмическая (66-80 гг.) Логарифмическая (81-95 гг.) Рис. 15. Обеспеченность среднемесячного количества осадков в разные периоды 1.7.4 Снежный покров Многолетние характеристики снежного покрова для района Белоярской АЭС приведены по данным м/ст. Верхнее Дуброво за период 1939-2010 гг. Снежный покров появляется в среднем в середине октября (13.10), ранние даты его появления относятся к середине сентября, а в годы с теплой затяжной осенью снега не бывает до середины ноября. В первой декаде ноября обычно образуется устойчивый снежный покров (06.11). Снежный покров держится в среднем 167 дней. В третьей декаде апреля происходит полный сход снега (26.04). Отличительной особенностью зим в рассматриваемом районе является высокий и устойчивый снежный покров, высота которого составляет в среднем 50 см. Под кронами деревьев она выше, чем на открытых местах (поле). Наблюденная ежедневная максимальная высота снежного покрова составляет 95 см. 32

1.7.5 Ветровой режим Ветровой режим рассматриваемого района формируется под влиянием общей циркуляции атмосферы, характеризующейся преобладанием воздушных потоков западного переноса. В целом, повторяемость этого направления за год составляет 21 %. Характеристики ветра приведены по данным наблюдений м/ст. Верхнее Дуброво за 1951-2010 гг. Роза ветров для района площадки приведена на рисунке 16. Количество штилевых дней, как по сезонам, так и в целом в году, составляет 4-6 %. Лето Год ССЗ 25 20 СЗ 15 10 ЗСЗ 5 З 0 С ССЗ ССВ ЗЮЗ ЮЗ ВСВ ЗСЗ В З ВЮВ ЗЮЗ Ю 20 С 0 ЮВ ССЗ ССВ ЮЮВ ВСВ 25 С ССВ 20 СЗ СВ СВ 15 10 ЗСЗ ВСВ 5 0 ЗЮЗ ЮЗ ЮВ ЮЮЗ Ю Зима 5 З В ВЮВ ЮЮЗ 10 ЗСЗ ВСВ 5 ЮЮВ 15 СЗ СВ 10 Весна ССЗ ССВ ЮЗ ЮВ ЮЮЗ С 15 СЗ СВ 20 Ю ЮЮВ В З ВЮВ ЗЮЗ 0 В ВЮВ ЮЗ ЮВ ЮЮЗ Ю ЮЮВ Рис. 16. Повторяемость направлений ветра (%) по сезонам и за год по данным м/ст Верхнее Дуброво 33

Среднемесячная и годовая скорость ветра и приведены на графике (Рис.17). 3.5 СКОРОСТЬ ВЕТРА, М/С 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год МЕСЯЦ Рис. 17. Средняя месячная и годовая скорость ветра по данным м/ст Верхнее Дуброво Средняя повторяемость штилей и скоростей ветра, равных и менее 2 м/с, для холодного периода для района площадки составляет – 40 %, для года – 46 %. Для рассматриваемого района Зауралья при определенных синоптических ситуациях характерно увеличение барических градиентов, вызывающих сильные шквалистые ветры. Скорости ветра при шквалах могут достигать 26 м/с (10-ти минутное осреднение) и 3040 м/с при порывах. 1.7.6 Атмосферные явления Характеристика атмосферных явлений (туманов, метелей, града, гроз, гололедноизморозевых явлений и пыльных бурь) в районе площадки приводится по данным метеостанции Верхнее Дуброво за период 1936-2010 годы. 1.7.6.1 Туманы В рассматриваемом районе туманы образуются в течение всего года. Повторяемость туманов в районе невысокая. За год отмечается, в среднем, 14 дней с туманами. Повторяемость туманов за год составляет 4 %, за холодный период года (октябрь-апрель) – 3 %. Суммарная продолжительность туманов за год составляет 48 часов. 1.7.6.2 Метели В рассматриваемом районе метели в большинстве случаев вызываются циклонами, приходящими с запада и юга. Наблюдаются метели с октября по май, но возможны и в 34

июне. Средняя продолжительность метелей в день с метелью составляет 7,8 часа. Чаще всего метели наблюдаются при скоростях ветра 6-9 м/с. 1.7.6.3 Грозы На рассматриваемой территории преобладают грозы фронтального происхождения. Средняя продолжительность грозы в дни с грозой 1,7 часа. Грозы часто сопровождаются шквалистыми усилениями ветра и интенсивными ливневыми осадками. 1.7.6.4 Град Для рассматриваемого района град редкое явление, наблюдается не ежегодно. Чаще всего град выпадает при грозах, связанных либо с прохождением холодных атмосферных фронтов, либо с внутримассовыми процессами. Продолжительность выпадения града составляет в большинстве случаев от нескольких до 15 минут. Размер градин, в основном, небольшой. Выпадение особо опасного града диаметром 20 мм и более в рассматриваемом районе бывает крайне редко. 1.7.6.5 Гололедно-изморозевые явления В рассматриваемом районе процессы обледенения наблюдаются в период с сентября по май. В среднем за сезон наблюдается 54 дня с обледенением всех видов. Из всех видов обледенения наиболее часто отмечается кристаллическая изморозь и мокрый снег. В последние годы (период с 2001 по 2010 год) изморозь в среднем наблюдалась 27-28 дней в году, гололед – 3 дня, что мало отличается от средней многолетней. Наибольшая продолжительность изморози составила 260 часов. 1.7.6.6 Пыльные бури Пыльные бури в рассматриваемом районе довольно редкое явление, за весь период наблюдений зарегистрировано 2 случая. 1.7.7 Особо опасные метеорологические явления К стихийным или особо опасным гидрометеорологическим явлениям (ООЯ) относятся такие, которые по своей интенсивности, району распространения и продолжительности могут нанести ущерб народному хозяйству, населению и вызвать стихийные бедствия. 35

Согласно приложения (СП 11-103-97) метеорологические явления считаются стихийными при достижении следующих значений или характеристик: • ветер, в том числе шквалы и смерчи – средняя скорость 30 м/с и более, порывы 40 м/с и более; • сильный снегопад – количество осадков 20 мм и более за 12 часов и менее; • сильная метель – продолжительность 12 часов и более при преобладающих скоростях ветра 15 м/с и более; • сильный дождь – количество осадков 50 мм и более за 12 часов и менее; • сильные ливни – количество осадков 30 мм за 1 час и менее; • крупный град – диаметр градин 20 мм и более; • сильный гололед – диаметр отложений на проводах гололедного станка 20 мм и более; • сложные отложения – диаметр 35–мм и более; • сильный туман – видимость 100 м и менее. Согласно, РБ-022-01, рассматриваемый район является смерчеопасным. Рассматриваемая территория относятся к району VB, для которого годовая вероятность прохождения смерчей через территорию площадью 1000 км2 составляет 1,4·10-4 сл/год. Класс интенсивности смерчей по шкале Фуджиты – 1,47. 1.7.8 Аэрологические условия Аэроклиматические данные по пограничному слою атмосферы приняты по ближайшей к району размещения Белоярской АЭС (20 км) аэрологической станции Верхнее Дуброво за период 1971-2000 гг. Ветровой режим на высотах для слоя атмосферы до 500 м над поверхностью земли в течение всего года характеризуется преобладанием ветров западного направления. Скорость ветра возрастает с высотой, причем, наиболее быстрый рост происходит в нижнем 100-метровом слое. Средняя скорость ветра на высоте выброса составляет 6-7 м/c. Повторяемость приземных инверсий в рассматриваемом районе не высока, в среднем за год она составляет 34 %, причем наиболее частые приземные инверсии наблюдаются в ночные часы. Мощность слоя приземной инверсии в среднем за год составляет 306 м, достигая утром 410 м, вечером – 240 м, интенсивность приземной инверсии 3,5°С. Повторяемость мощности приземной инверсии с верхней границей в слое 0-300 м составляет 18 % от всех наблюдений и 53 % от всех случаев приземной инверсии, средняя продолжительность ее в нижнем слое 0-300 м – 9 часов, наибольшая – 42 часа. 36

В среднем за год приподнятые инверсии наблюдаются в 70 % по всему 2000метровому слою атмосферы. Наибольшую повторяемость имеют приподнятые инверсии с нижней границей в слоях 0-300 м и 301-600 м (соответственно, в 45 % и 41 % случаев приподнятых инверсий), что составляет 32 % и 28 % от всех наблюдений. Средняя мощность приподнятой инверсии за год составляет 340 м, ее интенсивность 2,3°С. Средняя продолжительность приподнятой инверсии в слоях 0-300 м и 301-600 м – 11-12 часов, наибольшая – 117 часов. Средняя мощность приземного штиля за год при скорость ветра менее 1 м/с составляет 410 м, при скорости ветра менее 2 м/с – 149 м. Приземный штиль при обеих скоростях ветра имеет наибольшую повторяемость в слое 0-100 м. Повторяемость приземного штиля при скорости ветра менее 1 м/с составляет 31 %, непрерывная продолжительность в слое 0-100 м – средняя – 11 часов, наибольшая – 141 час. Категории устойчивости атмосферы зависят от времени года и суток, облачности, направления и скорости ветра, наличия туманов, осадков и снежного покрова. Наибольшую повторяемость за год имеют безразличная (D) и слабо неустойчивая (С) стратификация. В суточном ходе категорий устойчивости преобладает устойчивая и слабо неустойчивая стратификация. Устойчивая стратификация преобладает в ночные и вечерние часы. Днем и утром наибольшую повторяемость имеет слабо неустойчивая стратификация. Сопоставление повторяемости при различных погодных условиях свидетельствует о том, что при дожде и тумане преобладают в основном нейтральная и слабо неустойчивая стратификации. При этом нейтральная стратификация наиболее сильно выражена при тумане. Анализ категорий устойчивости и ветрового режима в пограничном слое показывает, что нейтральная и слабо неустойчивая стратификация наблюдается, в основном, при западных направлениях ветра. Скорость ветра оказывает определяющее влияние на условия устойчивости атмосферной стратификации и характер турбулентного перемешивания. Совместная повторяемость скорости ветра 0-2 м/с при условии устойчивой стратификации (E и F) для района Белоярской АЭС на уровне 100 м не превышает 4 %, в целом, в 300метровом слое – не более 8 %. 1.8 ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ Площадка размещения энергоблоков Белоярской АЭС расположена на водосборе р. Пышма на побережье Белоярского водохранилища. Гидрографическая сеть района размещения принадлежит бассейну Карского моря (р. Тобол). Река Пышма является притоком третьего порядка реки Тобол (рр. Пышма – Тура – Тобол). 37

Реки рассматриваемого района относятся к типу рек с четко выраженным весенним половодьем, летне-осенними дождевыми паводками и длительной устойчивой зимней меженью. В питании рек преимущественное значение имеют снеговые воды. Доля талых вод в суммарном стоке рек достигает 50 %, дождевых – 22 %, подземный сток составляет 28 %. Территория 30-км зоны вокруг Белоярской АЭС почти полностью расположена на водосборе р. Пышма и частично на водосборе р. Исеть (у юго-западной границы зоны). Рассматриваемая территория находится в ведении Уральского территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС). Действующих на настоящий момент гидрологических постов в 30-км зоне Белоярской АЭС нет, кроме озерного гидрологического поста на Белоярском водохранилище. 1.9 БЕЛОЯРСКОЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ Белоярское водохранилище – крупнейшее в Свердловской области. Находится в 60 км к востоку от г. Екатеринбург. Создано в 1959–1963 гг. путем зарегулирования стока р. Пышма в 75 км от истока как водоем-охладитель Белоярской АЭС. Белоярское водохранилище расположено вблизи г. Заречный. Общая площадь водосбора до плотины 944 км2. При образовании водохранилища были затоплены пахотные земли, луговые угодья, часть березово-сосновых прибрежных лесов. Берега Белоярского водохранилища сильно изрезаны, покрыты сосново-березовым лесом и кустарниками, местами заболочены. Протяженность водоема составляет 20 км, ширина напротив Белоярской АЭС – 3 км Глубина водоема по фарватеру р. Пышма достигает от 15 до 20 м. В водохранилище впадают реки Пушкариха, Черемшанка, Черная, Марья, Липовка (Систематизация и анализ.., 2012). Основные параметры водохранилища представлены в таблице 1. Таблица 1 – Основные параметры Белоярского водохранилища Параметр Значение Отметка нормального подпорного уровня (НПУ), м БС 212,00 Отметка уровня мертвого объема (УМО), м БС 209,00 Объем водохранилища при НПУ, млн.м3 265,00 Объем водохранилища при УМО, млн.м3 165,00 Полезный объем, млн.м 3 100,00 2 Площадь зеркала при НПУ, км 38,60 Площадь зеркала при УМО, км2 28,40 38

Параметр Значение Отметка обязательной предполоводной сработки перед прохождением весеннего паводка, обеспеченность свыше 50 %, м БС 211,50 Форсированный уровень в половодье обеспеченностью 0,01 %, м БС 212,29 Форсированный уровень в половодье обеспеченностью 0,1 %, м БС 212,00 В состав Белоярского гидроузла входит насыпная плотина, выполненная из суглинков, и бетонный водослив, оборудованный сегментными затворами (Рис. 18). Гребень водослива имеет отметку 207,00 м БС. Отметка гребня плотины 214,00 м БС. Рис. 18. Белоярский гидроузел (фото СПбО ИГЭ РАН, апрель 2012 г.) На Белоярском водохранилище силами персонала Белоярской АЭС ведутся наблюдения за: • расходом воды через гидроузел; • температурой воды в подводящем канале; • качеством воды. Кроме того, Уральским управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в последние годы на Белоярском водохранилище, в 0,5 км выше створа плотины проводятся систематические наблюдения за химическим составом воды и химическим загрязнением. 1.9.1 Уровенный режим Уровенный режим Белоярского водохранилища обусловлен, в основном, характером его эксплуатации. Отметка нормального подпорного уровня воды 212,0 м БС, рабочий эксплуатационный уровень с учетом непрогнозируемых летних дождевых паводков 211,5 м БС. Кроме санитарных попусков из водохранилища в нижний бьеф, перед весенним паводком осуществляется сброс воды через бетонный водослив. Отметка обязательной 39

предпаводковой сработки 211,5 м БС. Наивысший форсированный уровень воды, до которого допускается заполнение водохранилища при попуске многоводных паводков имеет значение 212,29 м БС. 1.9.2 Режим Режим течений течений в Белоярском водохранилище в районе существующих гидротехнических сооружений АЭС определяется, в основном, циркуляцией водных масс между подводящим и сбросным каналами, ветровым режимом и в меньшей степени речным стоком. Под воздействием ветра на рассматриваемой акватории возникают дрейфовые течения, которые значительно влияют на поверхностные течения, изменяя их направление и скорость. При устойчивом ветре до 5 м/с скорость течения в районе существующих гидротехнических сооружений увеличивалась до 0,20–0,25 м/с. При штиле и незначительных скоростях ветра режим течений характеризуется малыми скоростями в направлении от водовыпуска к существующему водозабору АЭС (энергоблок БН-600) 1.9.3 Термический и ледовый режимы Естественный термический режим Белоярского водохранилища в значительной мере определяется его морфометрическими характеристиками и климатом района. Сравнительно небольшая глубина (средняя глубина 6,6 м) обуславливает хороший прогрев водных масс в летний период. Переход температуры воды через 0,2 °С наблюдается в середине апреля и в начале ноября. Средняя продолжительность периода с температурой более 0,2 °С составляет 196 дней. Наибольшие температуры воды наблюдаются, как правило, в июле, иногда в июне и августе. В зимний период (ноябрь-апрель) наблюдается обратная температурная стратификация водных масс, температура воды у поверхности близка к 0 °С, в придонном слое – около 4 °С. В мае весенний нагрев воды, ветровое перемешивание нарушают обратную термическую стратификацию, и в течение 1 – 2 недель после очищения водохранилища ото льда температура воды выравнивается по всей глубине. В водохранилище устанавливается весенняя гомотермия при температуре воды близкой к 4 °С. В летний период (июнь-август) на водохранилище наблюдается прямая температурная стратификация. Наибольшая разность между поверхностной и придонной температурой на глубоких вертикалях составляет от 7 до 8 °С, величина вертикального градиента температуры – от 1 до 3 °С/м, наибольшие температуры придонных слоев на глубоких вертикалях не превышают от 13 до 14 °С. К концу лета с понижением 40

температуры воздуха начинается охлаждение поверхностного слоя воды, постепенно устанавливается осенняя гомотермия. К концу октября температура воды у поверхности понижается до 0 °С. Ледовые явления на водохранилище начинаются в конце октября – начале ноября. Устойчивый ледяной покров образуется, в среднем, к концу первой декады ноября. Средняя продолжительность ледоставного периода 177 дней. Наибольших значений толщина льда достигает в марте (110 см). Разрушение ледяного покрова начинается с середины апреля и в течение 4-9 дней водохранилище освобождается ото льда. Ледовый режим Белоярского водохранилища существенно нарушен тепловыми сбросами Белоярской АЭС. На участке между существующими сбросным и подводящим каналами в течение всей зимы сохраняется полынья, размеры и очертания которой зависят от нагрузки станции, температуры окружающего воздуха, скорости и направления ветра. 1.9.4 Влияние теплого сброса АЭС на термический режим Белоярского водохранилища В настоящее время Белоярское водохранилище используется как первичный поглотитель тепла энергоблоков Белоярской АЭС. Влияние подогретого теплого сброса циркуляционных вод Белоярской АЭС (энергоблок БН-600) на естественный термический режим, по данным натурных исследований, сказывается в основном в нижней части водохранилища. Наибольшие наблюденные значения температуры воды у водовыпуска в жаркие летние дни при полной нагрузке энергоблока 3 достигали 28-30°С, зимой – 10-15°С. Температурный перепад между заборной и сбросной водой составляет от 9 до 12 ºС. В таблице 2. приведены среднемесячные температуры воды Белоярского водохранилища за 2010 г. Таблица 2 – Термический режим Белоярского водохранилища в 2010 г. Подводящий Отводящий канал БН-600, °С Контрольный канал, °С (выход с ТГ) (у авто моста) створ*, °С Январь 4,9 16,2 12,1 5,0 Февраль 5,1 17,1 14,6 2,5 Март 5,3 17,4 14,8 6,2 Апрель 5,5 э/блок на 5,0 6,4 Май 13,7 ремонте 15,4 18,4 Июнь 19,9 28,7 16,0 18,7 Месяц 41

Подводящий Отводящий канал БН-600, °С Контрольный канал, °С (выход с ТГ) (у авто моста) створ*, °С Июль 22,2 31,2 25,1 22,7 Август 22,4 31,5 31,5 28,5 Сентябрь 14,9 24,3 21,2 15,7 Октябрь 10,4 20,7 17,7 14,3 Ноябрь 3,9 15,8 15,8 11,0 Декабрь 3,8 15,6 12,0 1,6 Месяц Примечание: * – 500 м выше плотины Температурный режим водохранилища довольно хорошо изучен по материалам натурных исследований и данным дешифрирования космоснимков. В летний период отмечается резкая температурная стратификация потока и теплая вода занимает лишь верхний слой толщиной до 1,5 м, ниже этого слоя температура воды резко падает на 4–5 ºС и у дна водоема разница достигает от 8 до 10 ºС. При работе БН-600 площадь водоема, занимаемая теплым водным потоком, температура которого превышает естественную на 5 ºС, составляет всего до 1 км2 или 3 % от площади водохранилища и соответственно по объему 1 млн.м3 или 0,4 %. Область теплового воздействия БАЭС можно условно разделить на 2 зоны: • ближнюю зону, расположенную непосредственно у водовыпуска отводящего канала, где в основном происходит перемешивание подогретой воды с окружающими массами воды более низкой температуры; • дальнюю зону: остальную часть акватории, где на процессы перемешивания оказывают влияние ветер и теплоотдача от водной поверхности в атмосферу. Подробно об изучениии влияния сброса тепла с атомной электростанции рассказано в следующей главе. 42

4. ПОДСПУТНИКОВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Районы расположения АЭС подвергаются разнообразному воздействию на природные системы. Можно выделить три основных фактора воздействия: температурный, химический и радиационный. Разогрев природных вод может нарушать жизненный цикл живых организмов, нанося серьезный ущерб водным биоресурсам, влиять на климатические условия района. Чаще всего от такого воздействия страдают экосистема поверхностных водных объектов и геологическая среда: воды рек, водоемов и прибрежных морских акваторий, подземные воды (подвижная компонента геологической среды), почвы, донные отложения водотоков и водоемов, а также биологические объекты (гидробионты и ихтиофауна). В этой связи проектирование, строительство и эксплуатация АЭС должны сопровождаться разнообразными инженерно-экологическими оценками и прогнозами. Их основу на современном этапе составляет математическое (в данном контексте, численное) моделирование физических процессов и явлений, отражающих особенности природных систем. Основные приложения вычислительных методов могут быть сформулированы следующим образом: • математическое моделирование последствий для экосистем поверхностных водоемов и водотоков сбросов в них химических веществ и тепла с последующей оценкой ущерба, наносимого таким сбросом водным биоресурсам; • прогнозирование на математических моделях последствий запроектных аварий. К гидрофизическим факторам водных экосистем относится, прежде всего, сама вода как жизненная среда, а также ее термический режим, определяющий растворимость элементов в воде и, следовательно, доступность их для биоты. В настоящей главе рассматриваются особенности построения математических моделей различных сред и систем, а также приводятся результаты моделирования применительно к конкретным атомно-энергетическим комплексам – проектируемым и действующим АЭС: Ленинградской и Белоярской. Нельзя построить математическую модель, адекватную реальной системе, только на основе теоретического изучения явления – сформулированная таким путем расчетная модель обычно значительно отличается от реальной системы. Поэтому при создании и развитии математических моделей происходит уточнение модели, в частности определение ее параметров, на основе данных эксперимента (идентификация системы). В связи с этим 43

математическое моделирование процесса в наиболее общем случае включает следующие основные этапы: • изучение на основе имеющейся информации (теоретической, экспериментальной) физики явления и выделение основных факторов, определяющих процесс; • построение математической модели явления в виде соответствующей системы уравнений (дифференциальных, интегральных и т.п.) с необходимыми граничными и начальными условиями или в виде эквивалентной этой системе вариационной формулировки задачи; • построение численной модели (например, на основе методов конечных разностей, элементов и т.п.) и разработка вычислительной программы; • проведение вычислительных экспериментов, истолкование полученных результатов, сравнение с решениями известных задач и т.п.; • идентификация модели (с использованием данных экспериментов на физических моделях и натурных объектах), новые вычислительные эксперименты и т.д.; • прогноз (и оптимизация) процесса на основе уточненной (идентифицированной) математической модели. 1.10 ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЙОНА РАЗМЕЩЕНИЯ ЛЕНИНГРАДСКОЙ АЭС Температура воды – важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Влияние такого большого водного объекта, как Финский залив, на температуру воздуха прилегающей территории проявляется в изменении суточного и даже годового ее хода. Это выражается в: • сдвиге минимальной температуры с января на февраль; • сглаживании различий в температуре между июлем и августом. Особенно большое значение проявляется в изменении суточного хода температуры, в следствии ее спада в дневные часы и роста в ночные. Однако влияние данного фактора на режим побережий распространяется сравнительно на узкую полосу, шириной 8-10 км, быстро ослабевающую по мере удаления от берега. Формирование гидротермического режима в водоемах-охладителях во многом определяется процессами, возникающими в ближней зоне у водовыпуска. 44

Гидротермический режим ближней зоны в значительной степени зависит от выбора условий водовыпуска, которые в свою очередь зависят от условий поставленной инженерной задачи. Сосредоточенный водовыпуск активизирует процесс перемешивания, тем самым уменьшая поверхностную температуру в зоне охлаждения, что создает минимальные по размерам зоны с повышенными по условиям обеспечения санитарных норм температурами. Выпуск подогретой воды широким фронтом с небольшими скоростями истечения ведет к уменьшению перемешивания. Теплая вода распространяется сравнительно тонким поверхностным слоем со значительно более высокой температурой, способствуя увеличению теплоотдачи в атмосферу и снижению температуры воды на водозаборе. Снижение температуры воды в ближней зоне происходит главным образом за счет турбулентного перемешивания сбрасываемой подогретой воды с более холодной водой водоема-охладителя, т.е. имеет место вовлечение дополнительного расхода холодной воды в струю теплой. В зоне ЛАЭС выпуск воды осуществляется с большими скоростями, вследствие чего происходит интенсивное перемешивание сбрасываемой воды с массами воды водоема. СПбО ИГЭ РАН в период с 2011 по 2015 гг. были проведены съемки акватории Копорской губы с целью определения пространственного распределения температуры и кислорода в воде. В 2014 г. температурная съемка планировалась таким образом, чтобы дата проведения физических измерений температуры воды совпадала с временем пролета над акваторией спутника LANDSAT–8, который на своем борту имеет инфракрасные сенсоры разрешением 100 м/пикс. Данные по спутнику LANDSAT–8 были получены из открытого интернетисточника (Сайт научной организации USGS (США) http://earthexplorer.usgs.gov/). Интерпретация данных дистанционного зондирования и их соотнесение с фактическими измерениями в точках позволяют провести калибровку рассчитанных значений температуры (Рис. 19). 45

Рис. 19. График калибровки расчетных и фактических измерений температуры воды (на 24.05.2014 с 13:00 по 14:00) Итогом калибровки послужила схема распределения тепловых ореолов на поверхности Копорской губы (Рис. 20). Из рисунка видно, что на момент проведения съемки работает лишь одна очередь ЛАЭС. Площадь теплового воздействия составляет от 5 до 8 км2. Теплая вода идет вдоль берега залива до мыса Устинский. Далее ореол разделяется на две части: один рукав направляется в сторону открытой акватории, а второй возвращается во внутренние воды Копорской губы. В предыдущих работах СПбО ИГЭ РАН (Технический отчет.., 2010) было отмечено, что конфигурация теплового ореола не стабильна во времени и контролируется, в первую очередь, ветровой нагрузкой. 46

Примечание: Черными точками на рисунке отмечены пункты фактических измерений. Рис. 20. Распределение тепловых ореолов на поверхности Копорской губы (13:00, 24.05.2014 г.) В 2015 г. автором в составе коллектива СПбО ИГЭ РАН проведены более детальные термические съемки акватории Копорской губы (09.06.2015 г. и 02.07.2015 г.) с целью определения пространственного распределения температуры в ближайшей зоне от устья сбросного канала 2 очереди действующей ЛАЭС. На момент проведения съемок 2015 г.: • в июне 2015 г. площадь теплового воздействия составляла менее 1 км2. Теплая вода идет вдоль берега залива до мыса Устинский. • в начале июля 2015 г. тепловое воздействие также относительно невелико и не превышает 2 км2. Многогранность подходов, используемых в современном моделировании в рамках платформ программных продуктов, позволяет оценить погрешности и чувствительность того или иного метода применимо к конкретным водным объектам и гидродинамическим условиям. Программный комплекс The Surface-water Modeling System (SMS), который представляет собой графический интерфейс и, одновременно, инструмент анализа, позволяющий обрабатывать и визуализировать численные данные был использован для моделирования термического режима вод Копорской губы. 47

Интерфейс SMS разработан по модульному принципу. Для моделирования динамики вод Копорской губы используется RMA2 – двухмерная гидродинамическая численная конечно-элементная модель, позволяющая рассчитывает уровень воды и горизонтальные компоненты скорости течений, осредненные по глубине. При условии, что горизонтальный масштаб много больше вертикального, интегрируя по глубине уравнения Навье-Стокса получается уравнения мелкой воды – система гиперболических дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая поток жидкости. RMA2 рассчитывает конечно-элементное решение уравнения Навье-Стокса для турбулентного потока. Моделирование включает в себя также геометрическое определение предметной области (сетки) модели и ряд числовых параметров, которые определяют граничные условия и некоторые другие характеристики модели. Также RMA2 производит анализ как стационарных, так и нестационарных (динамических) задач. RMA2 является моделью общего назначения, созданной для различных задач, описываемых уравнением мелкой воды. Принимается, что вертикальные ускорения незначительны и векторы скорости сонаправлены по всей глубине водной толщи в любой момент времени. Жидкость считается баротропной со свободной поверхностью. Принимается также условие гидростатики. Для моделирования термического режима Копорской губы был использован следующий модуль программного комплекса SMS – RMA4: конечно-элементная численная модель переноса консервативных и неконсервативных примесей в водных объектах. Для расчета переноса RMA4 принимает распределение поля скоростей течений из решения предыдущей задачи (RMA2). Результаты моделирования термического режима Копорской губы представлены в виде карт-схем, с нанесёнными изолиниями приращений температуры относительно среднемноголетних среднемесячных значений температуры вод Копорской губы. Картысхемы представлены по сезонам. Значительный расход сбросных вод резко меняет картину распространения течений и других характеристик по акватории Копорской губы. Сброс больших объемов вод приводит к возникновению сильных течений в прибрежной зоне Копорской губы. На рисунках ниже (Рис. 21 и Рис. 22) приведены результаты моделирования термического режима акватории Копорской губы (слева). Справа на схеме видна область распространения теплового пятна около устьев сбросных каналов ЛАЭС. Расчёт производился в течение одного месяца, представлены карты-схемы на середину расчётных периодов. 48

Рис. 21. Картина распространения тепла в весенний период года средней водности на середину расчетного периода. Рис. 22. Картина распространения тепла в летне-осенний период для года средней водности на середину расчетного периода. В весенний период при разной обеспеченности расходов рек (в много-, средне- и малообеспеченные годы) размер и конфигурация теплового пятна практически совпадают. Такая картина наблюдается под влиянием следующих факторов: • принятые расходы рек (Дипломная работа, 2013) в среднем в несколько раз больше проектных расходов сбросных каналов; • между сбросными водами ЛАЭС и фоновыми значениями существует большой градиент температуры; под влиянием внешних факторов (низкая температура воздуха, низкая температура воды) происходит быстрое конвективное перемешивание. 49

В летний перод, когда расходы рек относительно малы, а температура атмосферного воздуха высока, тепловое пятно от сбросных каналов ЛАЭС распространяется дальше. Следует учитывать, что под влиянием сезонного изменения динамики вод в акватории скорости течений в устьевых зонах сбросных каналов и, следовательно, в центральной части залива заметно выше в летний период, чем в весенний. Таким образом, радиус распространения теплового пятна может достигать 800 метров. К сожалению, из-за невозможности моделировать лед с помощью программного комплекса SMS, зимний период не описан. По результатам натурных исследований [8] можно судить только о том, что влияние ЛАЭС также сказывается. В районе устьев сбросных каналов всю зиму сохраняется полынья. По результатам расчётов термического режима акватории Копорской губы для весеннего и летне-осеннего периодов можно выделить несколько характерных черт: • большая часть акватории не подвержена влиянию сброса с ЛАЭС подогретых вод, что подтверждает предыдущие исследования; • наблюдается значительная разница (до 10°С) между температурой заборных и сбросных вод; • наибольшему влиянию подогретых вод подвержена прибрежная зона залива, в районе сбросных каналов; • зона распространения тепла совпадает с направлением основного вдольберегового течения. Модель показала хорошую сходимость решений. Результаты моделирования адекватны натурным данным и сравнимы с результатами других исследований. В целом, по результатам многолетних наблюдений и моделирования можно сделать следующий вывод: наблюдается существенное увеличение температуры воды в приповерхностном слое в районе расположения водосбросных каналов действующей ЛАЭС (I и II очередей) во все периоды, включая зимний, когда вокруг устьев сбросных каналов образуется полынья. Однако площадь «теплового воздействия» действующей ЛАЭС невелика относительно всей акватории Копорской губы, и конфигурация «теплового пятна» может сильно варьировать в зависимости от гидрометеорологических условий и режима эксплуатации станции. 50

1.11 ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЙОНА РАЗМЕЩЕНИЯ БЕЛОЯРСКОЙ АЭС На берегу Белоярского водохранилища, созданного на р. Пышма и являющегося водоемом-охладителем, размещена Белоярская АЭС, действующая с начала 60-х годов прошлого века. Начиная с 1964 г., происходило постоянное наращивание мощностей станции, и объемы сброса теплой воды в водоем постоянно возрастали. Более того, в 2014 г. в эксплуатацию введен новый энергоблок, и 2020 г. планируется ввод еще одного. Оба эти энергоблока в разы увеличат тепловую нагрузку на водоем, поскольку сохранится сброс воды с действующего энергоблока (Таблица 3). В этой ситуации особую актуальность приобретают прогнозы взаимовлияния нескольких источников-стоков тепла, которое может привести к неконтролируемому разогреву водоема. Для охлаждения конденсаторов третьего энергоблока, БН-600, из водохранилища ежедневно забирается и сбрасывается обратно более 2 млн. м3 нагретой воды. При вводе в эксплуатацию четвертого энергоблока, БН-800, сброс теплой воды в водоем увеличился на 3 млн. м3 в сутки, что существенно повысило тепловую нагрузку на водоем. Предварительные расчеты показывают, что тепловая емкость водоема при сбросе в него дополнительного количество теплой воды может оказаться недостаточной, поэтому в проекте пятого энергоблока, БН-1200, предусмотрены градирни. Масштабы оказываемого теплового воздействия и конфигурация тепловых ореолов исследовались прямыми измерениями температуры воды в акватории, а также дистанционными методами. Таблица 3. История и перспективы развития АЭС Энергоблок 1 Название Тип АМБ-100 Тепловые Ввод Вывод в эксплуатацию из эксплуатации 1964 1983 1969 1990 нейтроны 2 АМБ-200 Тепловые нейтроны 3 БН-600 Быстрые нейтроны 1981 2025 4 БН-800 Быстрые нейтроны 2014 – 5 БН-1200 Быстрые нейтроны 2020 – Для уточнения области теплового воздействия Белоярской АЭС на водоёмохладитель, автором в составе коллектива СПбО ИГЭ РАН в июле 2013 г. была проведена 51

термическая съемка водохранилища, по времени синхронизированная с пролетом над данной территории космического аппаратов (Landsat 7 и Landsat 8). Измерения выполнялись с помощью погружного термометра. Съемка организована по 8 разрезам (Рис. 24) общей протяженностью более 21 км, а также произведены периодические наблюдения за температурой воды у берега для определения суточного хода температуры Белоярского водохранилища. Разрезы выполнены так, чтобы охватить большую площадь всей акватории. Периодические наблюдения за температурой у берега показали, что дневной прогрев температуры воды составляет 3 °С. Наблюдения за температурой выполнялись 6 и 7 июля как на поверхности водохранилища, по глубине с шагом 0,5-1,5 м. В общей сложности было произведено более пятисот измерений температуры. Максимальная температура поверхности воды была зафиксированная в районе сброса БН-600 и составила 29,35 °С, а минимальная – 21,92 °С в верховье водохранилища в точке на профиле 1. У дна водохранилища, на глубине 18 м., отмечен абсолютный минимум, равный 11,12 °С (Рис. 25 и Рис. 26). Дата температурной съемки была спланирована таким образом, чтобы она совпадала со временем пролета спутников Landsat 7 и Landsat 8 над акваторией Белоярского водохранилища, на которых установлен инфракрасный (ИК) сенсор. Пересчет значений излучения на сенсоре в значения температуры для канала B62 L7 был получен по следующей зависимости: T= 1282.71 − 273, (2.2.1.1) ln((666.09 / (12.65 - 3.2) ⋅ ( DN − 1) / (255 - 1) + 3.2) + 1) где T – температура поверхности в град. Цельсия, DN – значение яркости текущего пикселя (от 0 до 255). Температура поверхности, рассчитанная по данным одномоментной съемки со спутника, хорошо характеризует пространственное распределение температурных ореолов с разрешением 60 м/точка, однако, ввиду ряда атмосферных эффектов, она может отличаться по абсолютным значениям от фактических. Для корректировки данных была построена калибровочная кривая, которая устанавливает связь между фактическими замерами температуры поверхности воды Белоярского водохранилища (на момент 13:00 6 июля 2013 г.) и данными ИК сенсора со спутника Landsat 7. На основе этой корреляции (Рис. 23) получена детальная карта абсолютных значений температуры поверхности воды (Рис. 24). 52

T фактическая, 0С y = 0.0608x3 - 4.2283x2 + 98.585x - 742.38 R² = 0.93466 T космоснимок, 0С Рис. 23 Калибровочная кривая, характеризующая эмпирическую связь данных фактических замеров и данных температуры со спутника Landsat 7 3 2 Tфакт = 0.0622 ⋅ Tкосм − 4.3205 ⋅ Tкосм + 100.66 ⋅ Tкосм − 757.88 (2.2.1.2) На Рис. 24 видно, что в безветренную погоду тепловой ореол стремится достичь противоположного (западного) берега водохранилища, формируя зону теплых вод с температурами 27–30 °С. Затем, тепловой поток растекается узкой полосой вдоль западного берега водохранилища с температурой поверхности 24–26 °С. Зоны с минимальной температурой поверхности (21–24 °С) были приурочены к восточному берегу выше точки сброса с БН-600. 53

Рис. 24. Карта распределения температуры на поверхности Белоярского водохранилища (на 06.07.2013 г.) 54

Рис. 25. Температурные профили Белоярского водохранилища (на 06-07.07.2013 г.) 55

Рис. 26. Температурные профили Белоярского водохранилища (на 06-07.07.2013 г.) Материалы температурной съемки свидетельствуют о том, что современная зона нагретых вод локализуется непосредственно вблизи сбросного канала БН-600, также отмечается резкая температурная стратификация в водохранилище. Максимальные температуры (29,35 °С) в июле 2013 года были встречены на поверхности вблизи канала, а абсолютный минимум зафиксирован на глубине 18 метров (11,12 °С). Совместная обработка данных дистанционного зондирования и тепловой съемки позволила получить детальную одномоментную карту температурных ореолов на 6 июля 2013 г. Анализ соответствующих материалов показывает, что летом отмечается резкая температурная стратификация потока. Зона теплой воды локализована в приповерхностном слое мощностью 1–2 м, ниже этого слоя температура воды резко падает на 4–5 ºС и у дна водоема разница температуры воды у поверхности и на глубине достигает 9–17 ºС. При работе энергоблока БН-600, площадь теплового пятна сбросных вод, температура которого превышает естественную на 5ºС, составляет 0,7–1 км2. 56

В непосредственной близости от сброса сформировалась зона теплых вод, границы которой относительно постоянны и зависят, в основном, только от тепловой нагрузки АЭС. Градиент падения поверхностной температуры воды в ближней зоне на первых 750 м по направлению от водовыпуска составляет 0,3 0С/100 м. На расстоянии 1,5 км от водовыпуска температура воды снижается в среднем на 4,6 0С от исходной температуры подогретой воды. В течение всего года в ближней зоне устанавливается прямая температурная стратификация водных масс. Наибольшие наблюденные температуры воды в ближней зоне в жаркие летние дни достигали 28–31 °С, зимой их значения не превышают 10–15 °С. В зимний период наблюдается обратная температурная стратификация с температурой воды у поверхности 0 ºC и у дна порядка 4,0 ºС, за исключением участка возле сбросных сооружений, где в течении всей зимы сохраняется полынья. Ледовый режим Белоярского водохранилища анализировался по материалам космических снимков Landsat-5,7,8, WorldView-1,2, EROS-A,В, IKONOS, GeoEye-1, QuickBird, Pléiades, сделанных в видимом диапазоне за период 2011–2013 гг. (Рис. 27). Эта информация послужила основой для построения и калибровки гидродинамической модели водоема-охладителя. Рис. 27. Конфигурация полыньи (положительная температура воды, показано серым) Белоярского водохранилища в 2011–2012 гг. по данным дешифрирования космоснимков Для прогнозов и оценок теплового воздействия сбросов подогретой воды на термический режим Белоярского водохранилища была создана трехмерная математическая модель на основе программного кода Princeton Ocean Model (POM) (POM, 2010). Для калибрации и верификации модели использовались данные долговременного мониторинга за тепловым режимом водоема, основанные на прямых замерах пространственного распределения температуры воды и космического зондирования водной поверхности, о которых говорилось выше. 57

Разработанная модель позволяет воспроизвести трехмерные поля скорости течений и температуры в исследуемом водоеме при задании внешних воздействий – скорости ветра, термодинамических параметров атмосферы, расхода и температуры поступающих речных вод. Программа корректно описывает также эволюцию ледового покрова. Залогом достоверности математических прогнозов тепловой нагрузки на водохранилище является калибровка модели, которая проводилась для условий работы БН-600 при известном фактическом распределении полей температур воды в водоеме, объеме сброса и температурах сбросной воды (Рис. 28). Дополнительно проводилась калибровка модели по размерам полыньи, образуемой в холодные периоды года в зоне сброса теплых вод. Рис. 28. Сравнение температуры поверхности по результатам моделирования с фактическими данными (БН-600) Моделирование последствий сброса с БН-600, позволяет наблюдать изменение конфигурации тепловых полей относительно фона (Рис. 29а, б). Как видно (Рис. 29в), одновременное функционирование двух энергоблоков, БН-600 и БН-800, приводит к дальнейшему росту температуры во всей модельной области, особенно воды, циркулирующей вблизи западного берега водохранилища и в северной (приплотинной) его части. Модель предсказывает, что сброс с БН-800 в 2014 г. приводит к росту заборной воды на БН-600, что в свою очередь сказывается на увеличении температуры сбросной воды обеих энергоблоков. Максимальная среднемесячная температура вблизи сброса с БН-600 поднимается выше 25 °С. Таким образом, моделирование позволяет учитывать 58

взаимовлияние двух работающих энергоблоков. Результаты расчетов также показывают, что при совместной эксплуатации двух энергоблоков в 2–3 раза увеличиваются размеры полыньи в зимний период года, а полное высвобождение водохранилища ото льда наступает на 15–25 дней раньше обычного. В Российской Федерации (РФ) допустимость той или иной тепловой нагрузки на водоем регламентируется нормативными документами Министерства природных ресурсов РФ. Так, ввод в действие энергоблока возможен только в том случае, если общее повышение температуры водного объекта не будет превышать 28 °C летом и 8 °C зимой, а также температура воды не будет повышаться по сравнению с естественной температурой водоема более чем на 5 °C. Математические расчёты показывают, что среднемесячные температуры воды в контрольной точке не превышают 28 °C в летние месяцы и 8 °C зимой даже при совместной эксплуатации двух энергоблоков, БН-600 и БН-800. При работе одного энергоблока, БН-600, превышения среднемесячной температуры относительно фона более чем на 5°C не наблюдается. При включении четвертого, БН-800, это условие кратковременно нарушается в апреле месяце. Однако, в среднегодовом эквиваленте, превышение над фоновой температурой не превышает 3 °C даже при совместной работе двух энергоблоков. а) б) в) Рис. 29. Модельное распределение температуры воды на поверхности Белоярского водохранилища при различных тепловых нагрузках (середина мая) Модельные расчеты для различных сценариев работы БН-600 и БН-800, увязанные с программой развития Белоярского атомно-энергетического комплекса в целом, 59

показывают, что хотя система прямотока оказывают серьезное влияние на температурный режим водохранилища, однако это влияние не выходит за рамки нормативно допустимого. Одновременно моделирование позволило доказать, что замена прямотока на градирни может считаться единственно приемлемых инженерным решением при строительстве пятого энергоблока, БН-1200, в противном случае, следует ожидать нагрев воды в Белоярском водохранилище выше критериев допустимости. 60

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе написания работы были проведены комплексные полевые, лабораторные исследованиия – инженерно-экологические исследования наземных и водных экосистем регионов Ленинградской и Белоярской атомных электростанций, исследованы данные фондовых и литературных источников, результаты математического моделирования. Диссертация посвящена влиянию тепловых выбросов на окружающую среду. В работе были исследованы основные моменты влияния теплового загрязнения на мезоклимат районов расположения АЭС. Математическое моделирование оказалось удобным инструментом для детального описания температурных изменений среды, поскольку позволило проводить отсчёт от ненарушенного («фонового») режима, восстановленного посредством численного решения соответствующих краевых задач математической физики. Из результатов моделирования видно, что характер распространения теплового пятна возле сбросных каналов относительно стабилен. Область, испытывающая влияние подогретых вод, сбрасываемых с ЛАЭС, не велика и достигает ширины, в среднем, до 500 метров. При работе энергоблока БН-600 Белоярской АЭС, площадь теплового пятна сбросных вод, температура которого превышает естественную на 5ºС, составляет 0,7–1 км2. На основании приведенных оценок, анализа полученных материалов можно заключить, что климат районов размещения атомных электростанций претерпевает изменения. К числу последствий антропогенного воздействия на рассматриваемые территории, в первую очередь, можно отнести: • возникновение в зимний период повышений температуры и относительной влажности увеличение количества осадков в осенний, зимний и весенний периоды, которые близки или превосходят соответствующие естественные нормы; • возрастает вероятность образования туманов, особенно в холодное время года; • изменения температурного режима и режима влажности приводят к более позднему образованию снежного покрова и более раннему его стаиванию; • изменяется продолжительность и смещаются сроки наступления сезонов года; • переувлажнение почвы приводит к усилению процессов заболачивания местности; • тепловое воздействие водоёма-охладителя может проявляться также в дополнительных гололедных нагрузках на строительные конструкции и линии электропередач; 61

• и в Копорской губе и в Белоярском водохранилище присутствует незамерзающая полынья в течение всего зимнего периода. Атомные электростанции, будучи крупными промышленными объектами, являются источником повышенной опасности для окружающей среды. Воздействие объектов ядерной энергетики, как и электростанций других типов, на окружающую среду имеет много аспектов. Один из них связан с необходимостью использования большого количества воды для охлаждения конденсаторов. С этой целью создаются водоёмы-охладители, строятся градирни и другие системы охлаждения. АЭС забирают из водных объектов значительные массы воды, которые затем, пройдя через системы охлаждения станции, сбрасываются обратно в подогретом состоянии, внося большие количества дополнительного тепла, что неизбежно ведет к изменению экологических условий водоёмов-охладителей АЭС, изменению климатических условий районов расположения станций. 62

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИСТОЧНИКОВ 1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 2. Атлас «Юго-Запад Ленинградской области (топографическая карта масштаба 1:100000)» СПб, 2001 г. 3. Белоярская АЭС. Энергоблок No 4. Оценка Воздействия На Окружающую Среду. Том 1. Книги 1 И 2. БЛ.4-0-0-ОВОС-001, ОАО «СПбАЭП», Санкт-Петербург, 2012 4. Бернадский Н.М., Проскуряков Б.В. Теория и практика расчета прудов-охладителей. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1933 г. 5. Блинова Л.Д., Зимина Л.М., Виноградова В.Т. и другие. Экологический мониторинг в районе расположения ядерного комплекса Сосновый Бор в 1997 году// Экологическая химия, 2000, 9 (1), с. 49 – 63.Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 2. Карелия и Северо-Запад. Части 1-2, Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 6. Быкова Л.П. , Гончаров В.В. Расчет охлаждения циркуляционной воды в брызгальных бассейнах. Изв.ВНИИГ, 1980, т.143, с.31 - 37.; 7. Васильев О.Ф., Квон В.И., Макаров И.И. Гидротермический режим водоемовохладителей тепловых и атомных электростанций //Изв.АН СССР. Энергетика и транспорт. 1976. № 4, С. 102 111 8. Вольцингер Н.Е., Пясковский Р.В. Теория мелкой воды океанологические и численные методы. – Л,: Гидрометеоиздат, 1977 г. 9. Гидрографические характеристики речных бассейнов Европейской территории СССР / под. ред. Куприянова В. В. – Л.: Гидрометеоиздат, 1971 г. 10. Голубков С.М., Максимов А.А., Шилин М.Б. Исследование характеристик эвтрофирования восточной части Финского залива // Комплексные исследования процессов, характеристик и ресурсов российских морей Северо-Европейского бассейна. – Вып.1.Апатиты: Издательство Кольского научного центра РАН, 2004.С.250-265. 11. ГОСТ 17.1.3.07-82 Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков. М., 1982 12. Дипломная работа: Васильев Д.К., Моделирование гидротермического режима акватории Копорской губы Финского залива, как водоёма-охладителя Ленинградской атомной электростанции, СПбГУ, Ф-т географии и геоэкологии, каф. Океанологии, 2013г. 13. Ежегодные данные о режиме и качеству вод морей и морских устьев рек. Том 1. Часть 1. Балтийское море. За 1975-1988 гг. Л., 1976-1989. 63

14. Жукинский В.Н., Оксиюк О.П., Олейник Г.И. и др. Критерий комплексной оценки качества поверхностных пресных вод // Самоочищение и биоиндикация загрязненных вод. М., Наука. 1980. С. 57-63. 15. Заключительный технический отчет по договору 1/LEN2/1521 «Производство инженерно-геологических изысканий и исследований площадки строительства Ленинградской АЭС-2. Режимные гидрогеологические наблюдения» / ООО «Нефтегазгеодезия» - Санкт-Петербург, 2008. 16. Зимина Л. М., Рябова В. Н., Зимин В. Л. Результаты многолетнего экологического мониторинга водоема-охладителя Ленинградской АЭС Экол. состояние рыбохоз. водоемов бассейна Балт. моря (в пределах Фин. залива): Симп., Санкт.-Петербург, 14-16 апр., 1993: Тез. докл.. СПб. 1993, с. 26-28. 17. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства. СП 11-103-97, М., 1997 г. 18. Инженерно-экологические Исследования В Районе Размещения Энергоблока БН1200 Белоярской АЭС. Предварительная Оценка Воздействия На Окружающую Среду, СПбО ИГЭ РАН, Санкт-Петербург, 2012.   19. Исаченко А.Г., Дашкевич Д.В., Карнаухова Е.В. Физико-географическое районирование Северо-Запада СССР. Л., 1965. 248 с. 20. Комплексное исследование технологических свойств воды, используемой в системах оборотного водоснабжения //Водоснабжение и сан.техника, 1968. № 9,С.35 – 41 21. Крышев И.И., Сазыкина Т.Г., Имитационные Модели Динамики Экосистем В Условиях Антропогенного Воздействия ТЭС И АЭС., Энергоатомиздат, Москва, 1990 22. Лоция Балтийского моря. Часть I. Финский и Рижский заливы. 1958 г. 23. Макаров И.И., Соколов А.С., Шульман С.Г.. Моделирование гидротермических процессов водоемов-охладителей ТЭС и АЭС – Москва: Энергоатомиздат, 1986 г. 24. Максимов А.А. Многолетние изменения макрозообентоса как показатель эвтрофирования восточной части Финского залива // Сборник научных трудов ГосНИОРХ, 2006, Вып. 331, т.2, С. 77–91. 25. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах: Зоопланктон и его продукция. Салазкин А.А., Иванова М.Б., Огородникова В.А.; Зообентос и его продукция. Салазкин А. А., Алимов А.Л., Иванова М.Б., Финогенова Н.П.; Задачи и 64

методы изучения использования кормовой базы рыбой. Салазкин А.А., Огородникова В.А. – Л., ГосНИОРХ, ЗИН АН СССР, 1984. 26. Методы биоиндикации и биотестирования природных вод. Вып. 2. Сб. научн. тр. – Л., 1989 г. 27. Методы биологического анализа пресных вод. – Л., 1976 г. 168 с. 28. Научно-прикладной справочник по климату СССР (серия 3), Многолетние данные, выпуск 3: Карельская АССР, Ленинградская, Новгородская, Псковская, Калининская и Смоленская области / Ленинград, Гидрометиздат 1988 г. 29. Никиенко, Ю.В. Моделирование и оценка влияния тепловых выбросов ТЭС и АЭС в атмосферу на микроклимат районов их размещения. Санкт-Петербург, 1999г. 30. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения (Приказ Росрыболовсва №20 от 18.10.2010 г.) 31. Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года, утверждены Президентом Российской Федерации 30 апреля 2012 г. 32. Отчет по экологической безопасности. Ленинградская АЭС за 2009 год., ОАО «Концерн Росэнергоатом», 2009 г, http://www.rosatom.ru . 33. Отчет Федерального государственного унитарного предприятия «Научно- исследовательский, проектно-конструкторского и изыскательского института «Атомэнергопроект» «Ленинградская АЭС-2 Инженерные экологические работы исследования наземных и водных экосистем . Этап 3», 2008 г. 34. Оценка влияния атомно-промышленного комплекса на подземные воды и смежные природные объекты (г. Сосновый Бор Ленинградской области) / под редакцией В.Г. Румынина - Санкт-Петербург, 2003. 35. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: ВНИРО, 1999. 36. Письмо № 35/533 от Филиала ОАО «Концерн Росэнегроатом» «Ленинградская атомная станция» для Санкт-Петербургского отделения ИГЭ РАН от 16.02.2011 г. 37. Пособие по проектированию градирен (к СНИГ12.04.02-84). 1989 38. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования, Гигиенические нормативы ГН 65

2.1.5.1315 – 03 и Ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, ГН 2.1.5.1316 – 03 .М.: Минздрав России, 2003. 39. Приказ Федерального Агентства по Рыболовству №393 «Об утверждении правил рыболовства для западного рыбохозяйственного бассейна» от 10.11.2008г. 40. Провоторов П.П. Термохалинная структура вод // Финский залив в условиях антропогенного воздействия. СПб., 1999. С.35–42. 41. Производство работ по дополнительным расчетам атмосферной диффузии в районе площадки Ленинградской АЭС-2 для разработки проекта АЭС-2006/ Отчет по договору Лен2/1312 с ФГУП СПб АЭП, ЗАО «ЛенЭкоСофт+», 2007 г. 42. Промежуточный технический отчет по договору 67/LEN2/1282 «Стационарные режимные наблюдения за подземными водами. Этап I» / ООО «Нефтегазгеодезия» Санкт-Петербург, 2007. 43. Рекомендации по оценке характеристик смерча для объектов использования атомной энергии ; РБ-022-01; М.; 2001 г. 44. Ресурсы поверхностных вод СССР / под ред. В. Е. Водогрецкого – Т. 4, вып. 6. Ленинградская, Новгородская и Псковская области РСФСР – Л.: Гидрометеоиздат, 1972 г 45. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 2. Карелия и Северо-запад. Части 1-2, Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 46. Руководство по безопасности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору "Мониторинг метеорологических и аэрологических условий в районах размещения объектов использования атомной энергии" РБ-046-08; 2008 47. Руководство по гидробиологическому мониторингу водных экосистем. / Под ред. В.А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат, 1972 г. 48. Руководству по определению методом биотестирования токсичности вод, донных отложений, загрязняющих веществ и буровых растворов, (Утверждено министерством природных ресурсов РФ 27.04.2001 г.). - Москва: РЭФИА, НИАПрирода, 2002. 49. Румынин В.Г., Макушенко М.Е. Прогноз последствий для экосистемы Копорской губы сбросов химических веществ и тепла в прибрежные воды при одновременной (нормальной) эксплуатации ЛАЭС-2 (с градирнями) и ЛАЭС; СПбО ИГЭ РАН; 2010 50. Рябченко В.А., Дворников А.Ю. Гидродинамические модели циркуляции воды и льда и распространения примеси в копорской губе, 2011 г. 66

51. Рябченко В.А., Ю.М.Либерман, Л.А.Руховец, Г.П. Астpаханцев, М.Ю.Белевич, А.Ю.Дворников, Р. Ю.Игнатов, К.А.Клеванный, С.В.Мостаманди, К.Г.Рубинштейн, В.Ю.Цепелев. Прогноз погоды и состояния водных объектов Северо-Западного региона России на базе комплекса гидродинамических моделей. Нестор-История, Санкт-Петербург, 2008 г. 52. Сапожников Б.Г. Новая установка ВЭЗ для гидрогеологических исследований на средних глубинах. // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология, № 5, 2005. С. 454-462. 53. Систематизация и анализ данных о состоянии окружающей среды и социальноэкономических условиях в районе расположения энергоблока БН1200 Белоярской АЭС, дополнительные экологические исследования, выполнение предварительной оценки воздействия на окружающую среду энергоблока для представления на общественные слушания. Том 1. Природные условия и современное состояние окружающей среды /Отчет о выполнении работ по договору No БН/2808, СПбО ИГЭ РАН, 2012 г. 54. Структурно-функциональная организация пресноводных экосистем разного типа проблемы / Под ред.А.Ф. Алимова. – СПб: Труды Зоологического института РАН, 1999. – 331 с. 55. Тепловые выбросы конденсационных турбоагрегатов и окружающая среда //Теплоэнергетика. 1975. № 4, С.25 31.; 56. Технический отчет СПбО ИГЭ РАН «Прогноз последствий для экосистемы Копорской губы сбросов химических веществ и тепла в прибрежные воды при одновременной (нормальной) эксплуатации ЛАЭС–2 (с градирнями) и ЛАЭС» LEN2/2151. СПб., 2010 г. 57. Технический отчет. Инженерные экологические работы. Исследования наземных и водных экосистем. Этап 3. LN2О.B.120. &.&&&&&&.&&&&&.077.HZ.0005. 2008 г. 58. Технический отчет. Ленинградская атомная станция. Отчет по экологической безопасности за 2010 год. — М.: Изд-во АНО «Центр содействия социальноэкологическим инициативам атомной отрасли», 2011 г. 59. Титов С. Ф. Рыбохозяйственная характеристика водоемов и водотоков региона размещения энергоблоков № 3, № 4 ЛАЭС – 2. Отчет НИР. СПб. 2009 г. 39. 60. Унифицированные методы исследования качества вод, - СЭВ, 1976 г. 61. Черновская Е.Н., Пастухова Н.М.. Буйневич А.Г., Кудрявцева М.Э., Ауниньш Э.А. Гидрохимический режим Балтийского моря. – Л.: Гидрометеоидат, 1965. 67

62. Экосистема Эстуария реки Невы: биологическое разнообразие и экологические проблемы / Под ред.А.Ф. Алимова, С.М. Голубкова. – М.: Товарищество научных изданий КМК, 2008. – 477 с. 63. Blumberg, A.F., Mellor, G.L.. A description of a three-dimensional coastal ocean circulation model. In: Heaps, N. (Ed.), Three-dimensional Coastal Ocean Models. American Geophysical Union. 1987 г. 64. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document On the application Of Best Available Techniques To Industrial Cooling Systems December 2001, European Commission, 2001 65. Parkinson C.L., Washigton, .A large-scale numerical model of sea ice.JournalofGeophysicalResearch, 84(C1), 1979 г.   66. POM: The Princeton Ocean Model, the Program in Atmospheric and Oceanic Sciences (AOS), Princeton University, retrieved 2010-11-13 67. Users Guide To RMA2 WES Version 4.5. Barbara P. Donnell , US Army, Engineer Research and Development Center Waterways Experiment Station Coastal and Hydraulics Laboratory – 2008 г. 68. Интернет-ресурс http://earthexplorer.usgs.gov/ 69. Интернет-ресурс http://www.dissercat.com 70. Интернет-ресурс http://www.edu.sbor.net 71. Интернет-ресурс http://www.nov.docdat.com 72. Интернет-ресурс www.baltfriends.ru 73. Интернет-ресурс www.dmi.dk 74. Интернет-ресурс www.gulfoos.rshu.ru 75. Интернет-ресурс www.human-earth.narod.ru 76. Интернет-ресурс www.meteo.nw.ru 77. Интернет-ресурс www.produkter.smhi.se/OceanWeb/ 78. Интернет-ресурс www.smhi.se 79. Интернет-ресурс www.wikipedia.org 80. Интернет-ресурс www.engineeringsystems.ru 68

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв