Почему построен дополнительный водосброс на Саяно-Шушенской ГЭС

Да, я понимаю, как тяжело понять и признать необходимость создания водохранилищ без ГЭС, но это мы вынуждены будем делать не только на Енисее. Жизнь заставит это делать. На смену маловодью придёт многоводный период, когда расходы на борьбу с затоплениями станут невыносимо большими. К этому мы не готовы:

Примечание: данную статью рекомендуется читать совместно со статьёй «Три шага к потопу на Енисее».

При обосновании проекта дополнительного водосброса ссылались на необходимость обеспечения собственной безопасности Саяно-Шушенского гидроузла по двум причинам:

1. Исключить заполнение ёмкости, расположенной выше ФПУ, потому что заполнение перегрузит плотину.

2. Нет полной уверенности в том, что водобойный колодец водосброса надёжен при пропуске расхода 7500 м³/с и выше.

На самом деле были и другие, не менее важные причины, в том числе:

3. В последнее время всё чаще стали появляться публикации о том, что у нас в стране занижены максимальные расчётные расходы притока воды и пропускная способность гидроузлов.

4. На практике убедились в том, что создание мощных ГЭС и мощных гидроагрегатов за счёт увеличения площади водосбора путём выбора створа максимально удалённого от верховий приводит к дефициту полезной ёмкости водохранилища и повышенному сбросному расходу воды в нижний бьеф.

5. На практике убедились в том, что снижение сбросного расхода воды в нижний бьеф путём выполнения расчётов с применением холостого сброса воды в период заполнения полезной ёмкости требует достоверного прогноза притока воды, то есть при нынешней крайне низкой достоверности прогнозов необходимый результат получить нельзя.

6. Поняли, что холостой сброс воды в период заполнения полезной ёмкости водохранилища является основным резервом гидрологической безопасности, предназначенным на непредвиденные обстоятельства (приток выше расчётного, авария или отказ в работе оборудования плотины, ГЭС, в схеме выдачи мощности ГЭС в энергосистеме), которые могут возникнуть в течение длительной эксплуатации гидротехнических сооружений.

7. Поняли, что кратковременная одновременная работа всех турбин ГЭС является дополнительным резервом гидрологической безопасности, поэтому необходимо выдавать всю установленную мощность напрямую в энергосистему.

Обеспечить безопасность Саяно-Шушенского гидроузла, безусловно, было необходимо, но не за счёт снижения безопасности объектов нижнего бьефа.

Увеличение пропускной способности Саяно-Шушенского гидроузла до 19190 м³/с влечёт за собой переустройство всего нижнего бьефа, включая Майнский и Красноярский гидроузлы. Но как это выполнить? С большой долей вероятности можно утверждать, что об этом не подумали.

Например, каким способом можно увеличить пропускную способность Красноярского гидроузла, если она сейчас получена на пределе возможностей? Пропускная способность 21600 м³/с была получена за счёт заполнения водохранилища на 1,8 м выше НПУ, то есть до уровня 244,8 м, при котором водосброс способен пропустить 14100 м³/с, а также за счёт одновременной работы всех турбин ГЭС, способных пропустить 7500 м³/с.

До создания Саяно-Шушенского гидроузла естественный максимальный расчётный расход притока воды в Красноярское водохранилище достигал 45700 м³/с. Потребовалось создать полезную ёмкость 30,4 км³ для того, чтобы снизить расчётный максимальный сбросной расход воды в нижний бьеф при пропуске притока ежегодной вероятностью превышения 0,1% (основной расчётный случай) до 33400 м³/с (снижение всего на 12300 м³/с).

Безопасным для нижнего бьефа Красноярского гидроузла по состоянию на 1972 год (год сдачи в промышленную эксплуатацию) считали сбросной расход 12000 м³/с. При прогнозе притока воды выше 12000 м³/с открытие водосброса предусматривалось с уровня 242 м. В период летне-осенних дождевых паводков при прогнозе притока воды более 10000 м³/с предусматривалась принудительная сработка Красноярского водохранилища с НПУ 243 м до уровня 242 м расходом 12000 м³/с. При расходах притока воды значительно выше 12000 м³/с открытие водосброса предусматривалось с уровня порогов водосброса 233 м.

После создания Саяно-Шушенского водохранилища ёмкостью 15,3 км³ расчётный максимальный сбросной расход воды в нижний бьеф Красноярского гидроузла при пропуске притока ежегодной вероятностью превышения 0,1% (основной расчётный случай) снизился до 20600 м³/с при условии опорожнения водохранилища до УМО 225 м и заполнения до НПУ 243 м в объёме 30,4 км³ (снижение на 12800 м³/с, в том числе примерно половина за счёт использования холостого сброса воды в период заполнения полезных ёмкостей водохранилищ).

По нынешним нормативам нельзя включать в расчёт одновременную работу всех турбин ГЭС. Заполнение водохранилища выше НПУ тоже имеет предел. Следует напомнить, что пропускная способность Красноярского гидроузла была рассчитана, исходя из максимального расчётного сбросного расхода в нижний бьеф Саяно-Шушенского гидроузла 12800 м³с, а сейчас он может достичь величины 19100 м³/с.

Кроме того, сейчас в маловодный год Красноярское водохранилище не заполняется до НПУ, если перед началом половодья его опоражнивать до УМО 225 м. По этой причине его опоражнивают только до уровня 230 м, ссылаясь на прогноз притока воды. Иначе говоря, из регулирования исключают около 10 км³ ёмкости водохранилища.

Если учесть эффективность п.5 и отсутствие запаса (резерва) по п.6 и п.7, то расчётный максимальный сбросной расход воды в нижний бьеф Красноярского гидроузла при пропуске притока ежегодной вероятностью превышения 0,1% (основной расчётный случай) необходимо увеличить с 20600 м³/с до 26000 м³/с и даже более.

Красноярский гидроузел надёжен, но он не имеет резервов гидрологической безопасности на непредвиденные обстоятельства. Справедливости ради надо отметить, что в нормативных документах нет такого понятия. Это даёт проектным организациям право выполнять расчёты пропуска высоких вод с использованием холостого сброса воды в период заполнения полезной ёмкости водохранилища. Это даёт им право выполнять урезанные схемы выдачи мощности ГЭС и выдавать эти мощности напрямую в энергоёмкие производства.

Сложной проблемой является увеличение пропускной способности Майнского гидроузла. При ФПУ 326,7 м водосброс способен пропустить 11140 м³/с, но при этом уровне дома прибрежной зоны посёлка Черёмушки затапливаются до 2 м. Многоэтажные крупнопанельные дома имеют фундаменты частично на скале, частично на гравийно-галечников грунтах. Затопление вызовет неравномерную осадку.

Необходимо, чтобы при уровне верхнего бьефа 324,0 м пропускная способность гидроузла превышала 19100 м³/с. Эту очень сложную задачу чрезвычайно трудно выполнить в условиях действующих гидроузлов, особенно при пропуске высоких вод.

Не менее сложная задача повышения пропускной способности нижнего бьефа Майнского гидроузла. Прежде всего, необходимо устранить подпор в зоне выклинивания Красноярского водохранилища, то есть на большой площади убрать наносы реки Абакан. Это мероприятие позволит снизить объём работ по дноуглубительным работам в русле реки Енисей и снизить объём работ по сооружению новых и реконструкции старых инженерных защитных сооружений.

Кроме того, будет раньше начинаться весной работа Красноярского судоподъёмника и навигация по водохранилищу до Абакана, так как начинать работу судоподъёмник может при уровне Красноярского водохранилища 230,0 м.

Я до создания дополнительного туннельного водосброса для Саяно-Шушенского был против его создания и сейчас против увеличения пропускной способности Майнского гидроузла.

В природе не существует иного способа снижения сбросного расхода воды в нижний бьеф гидроузла как создание водохранилищ-регуляторов стока без ГЭС, расположенных в верховье на площади водосбора. Необходимо регулировать приток, а не сброс воды.

“В условиях эксплуатации режим работы водохранилища в его верхней зоне является заданным и оптимизации не подлежит до тех пор, пока условия трансформации паводка в системе не изменятся. Например, если выше данного гидроузла будет построено новое водохранилище, позволяющее в паводок уменьшить максимальный сбросной расход воды.

Изменение режима работы водохранилища должно быть тщательно обосновано. При каскадном расположении водохранилищ оптимизация режимов пропуска паводков через сооружения не может рассматриваться изолированно для различных ступеней каскада, так как величина расчётного сбросного расхода нижележащей ступени каскада существенно зависит от правил управления режимом работы (трансформацией паводка) вышележащей ступени и т.д.

При выбранных параметрах сооружений гидроузлов любое сколько-нибудь существенное отклонение от разработанных при этом выборе правил управления режимами работы водохранилища в верхней его зоне при эксплуатации чревато серьезными последствиями, вплоть до разрушения всего каскада” [“Использование водной энергии” (под редакцией Д.С. Щавелева), Ленинград, 1976г., стр.602].

Многие годы я предлагаю создать водохранилища-регуляторы стока без ГЭС в Туве на Большом Енисее в створе Сейбинского гидроузла и на Малом Енисее в створе Буренского гидроузла суммарной ёмкостью 10 км³. Это позволяет решить все проблемы на Енисее за счёт снижения максимального расчётного сбросного расхода воды в нижний бьеф Саяно-Шушенского гидроузла до 7000 м³/с и увеличить выработку электроэнергии и мощности на всех ГЭС каскада за счёт снижения объёмов холостых сбросов воды.

Время идёт, потрачены огромные ресурсы на создание дополнительного водосброса на Саяно-Шушенской ГЭС, который можно было не создавать. В планах увеличение пропускной способности Майнского гидроузла, а затем возникнут проблемы на Енисее и всех других сооружениях на его берегах.

Да, я понимаю, как тяжело понять и признать необходимость создания водохранилищ без ГЭС, но это мы вынуждены будем делать не только на Енисее. Жизнь заставит это делать. На смену маловодью придёт многоводный период, когда расходы на борьбу с затоплениями станут невыносимо большими. К этому мы не готовы.

Эксплуатация таких водохранилищ потребует изменить многие правила и законы, поскольку в маловодные годы они не будут заполняться, а в многоводные годы будут заполняться на короткое время и до разных уровней. В горных малонаселённых районах обеспечить охрану от доступа людей и животных помогут новые технологии.

Если не будут создаваться водохранилища-регуляторы стока без ГЭС в Туве, то ради безопасности Красноярского гидроузла и его нижнего бьефа их необходимо создать на реках Абакан и Туба. Конечно, эффективность таких водохранилищ будет значительно ниже, чем водохранилищ 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!"