Каким может быть ответ на вопросы к гидрологическим расчетам на Енисее

«…Сложная ситуация сложилась в августе 1988 г. в нижнем бьефе Красноярской ГЭС в связи с экстремально высоким притоком в водохранилище в третьей декаде июля из-за дождей. В июле на территории Красноярского края преобладала дождливая прохладная погода, увлажнение почво-грунтов было высоким. В третьей декаде июля 1988 г. в южных районах края прошли продолжительные дожди, наиболее интенсивные 24–28 июля. Сумма выпавших осадков за тот период была близкой к месячной норме за июль, местами на 20–80% превышала ее.

На многих реках Верхнего Енисея 26–31 июля 1988 г. сформировались дождевые паводки с интенсивностью подъема уровня за сутки 1–2 метра, обусловившие экстремально высокий приток в водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС и Красноярской ГЭС.

Суммарный приток в оба водохранилища к 31 июля составлял 14200 м³/с. Во избежание переполнения Красноярского водохранилища возникла необходимость увеличения сбросов в нижний бьеф ГЭС от 3800 м³/с до 12 000 м³/с. Максимальный расход 12 400 м³/с зафиксирован у г. Красноярска 1 августа 1988 г. при уровне 692 см.

В связи с резким повышением уровня из-за резко увеличенных сбросов, ниже плотины Красноярской ГЭС был разрушен причал завода железобетонных изделий, затоплен пос. Лесников, унесен лес с Манского сплавного участка. Городскому хозяйству нанесен значительный ущерб: унесен лес на Красноярском ДОКе и ЛДК, разрушены запани, подтоплена территория комбайнового завода (цеха, насосная станция, АЗС и др.), затоплены водозаборы на островах Татышева, Казачьем, в Гремячем логу и др. В совхозе «Красноярский» Березовского района были затоплены поля, насосные станции, дороги местного значения…» (источник)

Расчетные максимальные сбросные расходы в створе Саяно-Шушенской ГЭС составляют 13300 м³/с, в створе Красноярской ГЭС – 20600 м³/с. На практике они окажутся гораздо выше.

Поэтому можно согласиться с утверждением, что инженерные сооружения высокого класса капитальности создают у населения иллюзию надежной защиты и провоцируют быстрый рост несанкционированного строительства на «защищенных» от затопления территориях.

Совершенно очевидна необходимость снижать максимальные сбросные расходы воды в нижние бьефы гидроузлов. Благо возможности для этого на Енисее не просто большие, а громадные. Однако наука и проектные организации настоятельно рекомендуют прямо противоположное решение, а именно увеличение пропускной способности гидроузлов.

“Помимо возраста ГТС, на снижение их безопасности влияет несоответствие старых ГТС введенному в 2003 г. СНиП «Основные положения проектирования».

Согласно этим СНиП во многих построенных гидроузлах и ГЭС, включая крупнейшую Саяно-Шушенскую ГЭС, занижены максимальные расчетные сбросные расходы, принятые 30-70 лет назад на основе коротких гидрологических рядов наблюдений, что обусловило неправильный выбор модели расчетного гидрографа и других гидрологических характеристик”. (источник)

Подобные утверждения уже нашли свое воплощение. На Саяно-Шушенском гидроузле построен дополнительный береговой водосброс с поверхностным водозабором, увеличивший пропускную способность до 19190 м³/с. На Богучанском создан дополнительный поверхностный водосброс, встроенный вместо трех ранее предусмотренных гидроагрегатов, предназначенный для пропуска крайне редких катастрофических паводков.

Казалось бы, что гидрологические расчеты максимальных объемов и расходов притока воды в водохранилища не должны вызывать сомнений. Например, к расчетному расходу притока воды ежегодной вероятностью превышения 0,01% в Саяно-Шушенское водохранилище введена гарантийная поправка 10%. Для уникального гидроузла повышенной опасности согласно свода правил (СП 33-101-2003) она могла быть принята максимальной 20%. Однако, посчитали вполне достаточно принять 10%

Но СНиП 33-01-2003 рекомендует в качестве расхода поверочного расчетного случая принимать для районов активной циклонической деятельности расход воды, определенный по методике вероятного максимального паводка – probable maximum flood (PMF), который может образоваться при сочетании самых неблагоприятных или предельно возможных факторов.

Эта методика (разработана в США) во многих странах мира применяется для особо ответственных сооружений, разрушение которых может привести к катастрофическим последствиями.

“Сопоставление максимальных расходов воды, полученных по методике США, с максимальными расходами, определенными вероятностными методами, применяемым в Российской Федерации, показывает, что максимальный расход воды PMF может превышать Q_0,01% с гарантийной поправкой на 25% – 40%. В отдельных случаях эта разность может достигать 100% и более.

Насколько максимум PMF талого или смешанного происхождения будет превышать 0,01% с гарантийной поправкой в настоящее время (до разработки методики и выполнения расчетов по конкретным гидроузлам) неизвестно.

Если это увеличение не превысит 20%, то такой максимум может быть пропущен через крупные гидроузлы Волжско-Камского и Ангаро-Енисейского каскадов без перелива воды через гребни плотин. На гидроузлах с поверхностными водосбросами будут иметь место увеличение их пропускной способности при повышении уровня воды сверх НПУ и большей (до нескольких метров) глубине на водосливном пороге”. (источник)

О каком переливе воды через гребень Саяно-Шушенской плотины может идти речь, если она перегружается при уровне заполнения 540,0 м? О каком увеличении пропускной способности Красноярского гидроузла может идти речь, если при сбросном расходе воды 12400 м³/с такой большой ущерб? А что делать, если расчеты по методике PMF покажут увеличение более 20%?

На любой реке существует предел гидрологических параметров стока с площади водосбора (максимальный расход и объем притока воды к створу в течение половодья и дождевых паводков), который безопасен для нижнего бьефа в его естественном состоянии, то есть без создания инженерных защитных сооружений.

Гидрологическая безопасность при этом пределе гарантируется однозначно, если расчет порожнего объема водохранилища с ГЭС осуществляется при выполнении двух обязательных условий: заполнение полезной емкости при пропуске притока ежегодной вероятностью превышения 0,1% (основной расчетный случай) происходит со средним надежно гарантированным расходом воды через турбины без выполнения холостого сброса воды, а заполнение и опорожнение резервной емкости при пропуске притока ежегодной вероятностью превышения 0,01% + ? (поверочный расчетный случай) происходит при сбросном расходе воды в нижний бьеф основного расчетного случая 0,1%.

Только при таком подходе к проблеме регулирования стока создается резерв (запас) гидрологической безопасности на непредвиденные обстоятельства, заключающийся в холостом сбросе воды в период заполнения полезной емкости, а процесс регулирования становится менее зависимым от достоверности прогнозов притока воды.

Только при таком подходе к проблеме регулирования стока гидрологическая безопасность гарантируется даже при притоке, превышающем расчетные величины, то есть при получении более высоких максимальных расходов и объемов притока воды, полученных, например, при выполнении расчетов по методике PMF, разработанной в США.

Именно поэтому все расчеты в моих статьях выполнены на основе гидрологических сведений Ленгидропроекта. Если эти сведения были занижены и реальный приток воды окажется выше принятого в расчетах, то все равно за счет наличия резерва гидрологическая безопасность будет гарантирована.

Таким образом, ответом на поставленные выше вопросы может быть только создание водохранилищ в верховье в Туве.

Владимир Иннокентьевич Бабкин,
заместитель генерального директора Саяно-Шушенской ГЭС (1978 – 2001 гг.), участник создания и эксплуатации всех гидроузлов на Енисее с 01.06.1962 года,
специально для "Плотина.Нет!"