Почему жители Красноярска перестали купаться в Енисее, и причём здесь «стройка века»?

Молодое и даже среднее поколение жителей Красноярска может даже об этом и не знать, но когда-то в Енисее можно было купаться! Хотя Енисей — сибирская река, и особо горячей воды в нём никогда не было, но к середине лета до 18-20 градусов она прогревалась, и особого героизма для купания в реке не требовалось.

Но сейчас температура воды даже к концу лета поднимается лишь до 12 градусов, и купаются в ней только местные «моржи» (знаменитый клуб «Криофил», участники которого чуть ли не мешками привозят медали с соревнований по зимнему плаванию).

Зато зимой вода — тёплая (условно), и не замерзает даже в самые лютые сибирские морозы (а тут и до минус 45 бывает)!

Как всё это получилось; и можно ли в этой ситуации что-то исправить, разберёмся далее. Для этого нам придётся мысленно вернуться в 1950-е и 1960-е годы.

«Стройка века» и её связь с физическими свойствами воды

Строительство плотины Красноярской ГЭС на Енисее началось в 1956 году и было объявлено «Ударной комсомольской стройкой». Кому-то такие слова могут показаться смешными, но на самом деле они были наполнены огромным смыслом: они означали, что плотину строят свободные люди, а не зэки, как во времена многих предыдущих великих строек (можно упомянуть Беломорканал, как самый яркий пример).

Плотина была просто огромной, и потому строительство, хотя и шло интенсивно, продолжалось долго. Енисей был полностью перекрыт в 1963 году, но строительство ГЭС еще продолжалось; и, наконец, в 1967 году был дан первый ток.

Теперь обратимся к техническим характеристикам ГЭС.

А они — таковы:

В момент выхода на проектную мощность Красноярская ГЭС оказалась самой мощной в мире, хотя сейчас находится на 12-м месте (её обошли, в основном, ГЭС Китая и Бразилии). Доля Красноярской ГЭС в электроснабжении Красноярского края составляет около 30%.

И, как вишенка на торте, ГЭС оборудована судоподъемником (единственным в стране!), благодаря которому работает неразрывное водное сообщение между верховьями Енисея и его основной судоходной частью.

Красноярская ГЭС была героем в произведениях искусства. Она была снята в эпизодах нескольких фильмов (сейчас забытых), а самое яркое упоминание — в песне Ю. Визбора «Рассказ технолога Петухова».

В наше время город и ГЭС были увековечены на купюрах 10000 рублей образца 1995 г., и, после деноминации, — на купюрах 10 рублей образца 1997 г.:

Вернёмся же собственно к ГЭС. Больше всего из перечисленных характеристик будут интересовать объём и глубина (напор).

Благодаря большой глубине водохранилище накапливает огромный объём холодной воды. Почему холодной?

Холодный сезон здесь долгий, в результате чего, вода постепенно остывает, даже если летом и бывает какой-то приток тёплой воды. Кроме того, значительный объём воды поступает во время весеннего половодья, и вода эта — отнюдь не «горячая».

Теперь следующий вопрос — до какой именно температуры остывает вода?

Вспоминаем физику: вода имеет наибольшую плотность при температуре +4 градуса. Когда вода остывает до этой температуры, она в прямом смысле ложится на дно; и, благодаря большой тепловой инерционности накопленной воды, сохраняет эту температуру круглый год.

Меняется лишь температура поверхностного слоя: летом слегка прогревается, а зимой остывает почти до нуля градусов, и тогда водохранилище покрывается льдом.

Температура накопившейся массы воды в +4 градуса — холодная для лета, но тёплая для зимы!

В водозабор плотины (водоприёмник по-научному) по законам гидравлики попадает вода из всех слоёв водной толщи, из-за чего летом вытекающая вода имеет температуру всё-таки выше 4-х градусов, а зимой — чуть ниже.

А для зимы вода с температурой около 4-х градусов — тёплая, и несколько десятков километров она течёт по руслу, не замерзая (иногда до 200 км).

Эту ситуацию можно видеть на следующем спутниковом снимке (22.02.2024):

Карта на представленном изображении повёрнута: север расположен снизу, юг — сверху; стрелочкой отмечена плотина Красноярской ГЭС.

Открытая вода Енисея зимой активно парит, особенно при сильных морозах. Над рекой в безветренную погоду стоит обильный туман.

По этой причине экологи бьют тревогу, поскольку повышенная влажность может способствовать увеличению смога, который в Красноярске бывает довольно часто из-за расположения города в котловине и наличия предприятий тяжелой промышленности. Хотя думается, что тревога эта — немного преувеличена, так как при температуре около 4-х градусов испаряемость воды — очень слабая, и скорее создаёт визуальные эффекты, чем реальную опасность.

Тем не менее, надо признать, что, как летом, так и зимой, температура реки имеет неблагоприятный режим.

До строительства плотины ситуация была иной.

Енисей с его глубиной в несколько метров хорошо прогревался на летнем Солнце, и вода была довольно тёплой. Купайтесь на здоровье!

Зато зимой вода так же быстро остывала и замерзала. То есть, сезонные режимы реки были такими же, как и у остальных рек региона.

Можно ли исправить ситуацию?

Сразу надо сказать, что рассматривать вариант с закрытием ГЭС не будем. В этом случае не только огромный регион останется без электричества, но и будет подвержен наводнениям, от которых долину Енисея спасает большая ёмкость Красноярского водохранилища, позволяющая удерживать излишки воды.

А наводнения на сибирских реках бывают просто страшными по своей силе. Достаточно вспомнить наводнение 2001 г. в Якутии, разрушившее значительную часть Ленска; наводнение 2014 г. на Алтае; совсем недавнее наводнение 2019 г. в Иркутской области, покрывшее половину города Тулуна слоем воды и грязи (были человеческие жертвы).

В отношении Красноярской ГЭС остаётся, чисто теоретически, ещё один вариант: создать такой водоприёмник для ГЭС, который будет брать воду из поверхностного слоя водохранилища. Тогда (в теории) летом он будет брать прогревшуюся воду, а зимой — наоборот, остывшую почти до нуля градусов. В мире есть такие разработки.

Но на самом деле эффективность такого метода будет ограниченной. Как уже говорилось выше, по законам гидравлики в водоприёмник вода будет направляться со всех сторон, в том числе подниматься из глубины. Так устроены жидкости: давление в них не имеет направления, и нельзя заставить сливаться в водоприёмник воду строго из поверхностного слоя. Тем не менее, расположение водоприёмника у поверхности могло бы увеличить долю поверхностных вод, попадающих в него.

Ситуация, аналогичная Красноярску, в естественном природном виде существует в истоке Ангары, где она вытекает из Байкала недалеко от Иркутска. Вблизи истока зимой из-за подъёма тёплых вод из Байкала Ангара никогда не замерзает, как и ближайшая примыкающая часть самого Байкала. И точно так же летом в Ангару поступает холодная вода из глубин Байкала. То есть, поступления воды в Ангару только из поверхностного слоя Байкала не происходит; она «выдавливается» в Ангару из всех слоёв.

С учётом того, что эффективность метода забора воды с поверхности будет ограниченной (вода в Енисее ниже плотины всё равно не станет такой, как раньше), а затраты и сложность реализации — крайне высоки, вряд ли когда-то такой проект будет рассматриваться даже теоретически.

Итоги и благодарности

Конечно, в 1950-х и 1960-х годах экологическим последствиям великих строек уделялось не слишком много внимания. Так скажем, «время было такое».

Но, хочется надеяться, что в наше время и в будущем эти факторы будут учитываться в полной мере, наравне с экономическими.

Благодарности: пользователю Korzhec за полезное уточнение к материалу и неизвестному инженеру-гидротехнику из Красноярска, кратко изложившему автору суть проблемы в гостинице Махачкалы.