СШГЭС и паводок: по неизведанному пути

Нельзя исключать  увеличение расхода воды через Саяно-Шушенский водосброс выше 5500 м3/с. Это  неизвестный, не испытанный, не изученный до мельчайших подробностей путь. Известно лишь, что проводились опыты на модели, которые показывали на возможность увеличения расхода до 7500 м3/с.  Но это всего лишь опыты, но не полномасштабные испытания.

После разрушений дна водобойного колодца Саяно-Шушенской ГЭС в 1985 и 1988 году был сделан вывод: рассчитывать на целостность крепления дна колодца при продолжительном пропуске потока с открытием затворов на 100% нельзя.

Данные показаний приборов позволили еще до реконструкции колодца СШГЭС представить четкую картину происходящего процесса разрушения дна колодца в предыдущие годы. На участке примыкания сбросного потока к поверхности дна колодца в межстолбчатые швы проникает осредненная и пульсационная составляющие гидродинамического давления. Дальше на верховой грани блоков происходит отрыв потока, сопровождающийся понижением давления и возникновением вакуума на поверхности блоков.

Под действием динамических нагрузок, обусловленных этими явлениями, резко возрастала интенсивность вибрации блоков, которая приводила к окончательному разрыву контактного шва “скала – бетон” или горизонтального строительного шва или к образованию горизонтальных трещин. В эти швы или трещины проникали гидродинамические силы, которые по вырывающему воздействию во много раз превышают вес блоков в воде, то есть и расчетные и натурные исследования показали, что в принятой конструкции крепления дна колодца при воздействии больших энергий происходит его разгерметизация. Это приводит к разрушению, если сброс потока производится через полностью открытые водосбросы. Большой удельный расход оказался недопустимым для принятой конструкции.

Оценка эффективности мероприятий, реализованных при реконструкции дна колодца в 1989–1991 годах, была дана натурными испытаниями в 1991 году при уровне водохранилища 540,25 – 540,10 м при открытии каждого затвора на 25% и расходе 1950 – 2100 м3/с. Анализ результатов натурных исследований показал, что при открытии отверстий на 37% от полного сечения интенсивность пульсационного воздействия возрастает в 3 – 5 раз с соответствующим ростом вибрации блоков крепления, но существенно меньшим, чем при открытии на 72% и 100%. Тогда-то и было принято решение производить холостые сбросы с частичным открытием затворов ступенями 25, 37, 72 и 100%, соответствующим при НПУ 540 м расходам 200, 335, 715, 1190 м3/с  через одно отверстие.

В итоге после реконструкции колодца в 1991 году был сделан следующий вывод: для существующей конструкции колодца достаточно гарантированным можно считать только пропуск половодий и паводков повторяемостью 1 раз за 100–200 лет и чаще и только лишь с большей, чем по проекту заблаговременностью открытия водосбросов на 25% и 37%. После пропуска половодий более редкой повторяемости неизбежны крупные ремонты дна колодца.

Комиссия в 2000 году рекомендовала ограничить нагрузку 5000 м3/с, то есть только часть отверстий водосброса разрешила открывать на 72% (при максимальном уровне 540 м и при открытии всех 11 отверстий водосброс способен пропустить 7865 м3/с). Официального разрешения на пропуск расхода 7500 м3/с нет до сих пор. И испытаний на пропуск хотя бы такого расхода не проводилось.

Поэтому нужно заранее тщательнейшим образом подготовиться для проведения натурных испытаний и исследований с установкой различного рода датчиков на всех важнейших узлах и точках Саяно-Шушенского гидроузла, особенно у колодца, на плотине, в машинном зале и в районе потенциально неустойчивых скальных массивов левого берега. Привлечь для исследований все имеющиеся достижения науки.

Следует зафиксировать нынешнее состояние на площади водосбора в Туве и организовать оборудованные по последнему слову науки и техники посты наблюдения, работающие в круглогодичном режиме.

Но даже после замены всех гидроагрегатов и ввода в эксплуатацию дополнительного берегового водосброса все равно  без задержания до октября объемов воды в верховье в горах в Туве нельзя гарантировать гидрологическую безопасность Саяно-Шушенского гидроузла и ниже по  Енисею. Это связано с беспрецедентным отставанием в освоении верховий Енисея.

Изначально гидрологическая безопасность Саяно-Шушенского гидроузла при пропуске половодья обеспечивалась при условии заблаговременного начала холостого сброса воды с уровня 535 м, одновременной работы всех турбин с максимальной нагрузкой, полностью открытых водосливных отверстий водосброса и при заполнении резервного объема водохранилища до максимально возможного уровня 544,5 м. Все эти условия являются грубейшими нарушениями правил.

Резервный объем водохранилища СШГЭС предназначается для пропуска дождевого паводка, одновременная длительна (в течение пропуска половодья) работа всех турбин с максимальной нагрузкой невозможна, в том числе из-за недостаточного развития электрической сети от ГЭС до энергосистемы. Резервом безопасности гидроузла в случае прогноза катастрофического притока воды выше расчетного является заблаговременное начало холостого сброса воды еще до заполнения объема водохранилища. Этот резерв нельзя заведомо использовать в расчетах гидрологической безопасности.

В 1989 году из-за недостаточной надежности водобойного колодца снизили пропускную способность водосброса с 13640 до 9900 м3/с и назначили еще большую заблаговременность начала холостого сброса воды с уровня 523 м. В 1997 году по состоянию плотины запретили заполнять  водохранилище выше уровня 540 м и назначили новый еще более пониженный уровень начала холостого сброса воды с уровня 520 м.

Авария на СШГЭС 17 августа 2009 года наглядно доказывает ошибочность использования заблаговременного начала холостого сброса воды, являющегося резервом безопасности, при перерасчетах гидрологической безопасности Саяно-Шушенского гидроузла.

Заблаговременное начало холостого сброса воды при обеспеченности 5% (повторяемость 1 раз в 20 лет) – яркое свидетельство ошибочности ныне применяемой параллельной схемы регулирования на Енисее. Нельзя далее эксплуатировать уникальное сооружение без какого-либо резерва гидрологической безопасности, тем более, когда оно крайне нуждается в щадящем режиме нагрузок.

Я обращаюсь к руководству страны, ученым и проектировщикам с призывом отказаться от прежних представлений о гидрологической безопасности на Енисее, признать ошибки в расчетах, поддержать мои предложения по созданию водохранилищ в Туве.

Владимир Иннокентьевич Бабкин,
ветеран труда и энергетики, участник создания и эксплуатации всех гидроузлов на Енисее с 1962 по 2001 год,
специально для "Плотина.Нет!"