О плотине-регуляторе Байкала в истоке Ангары

В предыдущей статье бывший заместитель генерального директора Саяно-Шушенской ГЭС В.И. Бабкин предложил создать бетонную водосливную плотину-регулятор стока непосредственно в истоке реки Ангары, обеспечивающий подъём минимального уровня озера Байкал на 2 м и расход воды из озера при этом уровне в пределах 2000 – 3000 м³/с. Отсутствие обсуждения данного предложения призвало автора дать пояснения по существу:

Дело в том, что С.Е. Беднарук – один из участников расчётов, на основе которых было принято последнее постановление Правительства РФ по уровням озера Байкал – утверждает:

“Наши многовариантные водохозяйственные расчёты по 103-летнему гидрологическому ряду, выполненные в рамках разработки проекта ПИВР, показали, что безусловное выполнение установленных предельных ограничений по уровням воды озера недостижимо без повышения пропускной способности истока реки Ангары в многоводных условиях, а в маловодных – без длительных (до 3-х месяцев) срывов водоснабжения и судоходства, снижения безопасности объектов экономики и населения ниже Иркутского гидроузла. Нельзя заставить природу жить в жестких рамках людских законов, особенно безграмотных. В конце концов, все равно пострадают люди…”.

Рисунок 1: Графики зависимости расходов воды в Иркутское водохранилище от уровней воды в озере Байкал в истоке и уровней верхнего бьефа Иркутского гидроузла.

В настоящее время для обеспечения максимальной пропускной способности истока реки Ангары из озера Байкал уровень воды у плотины Иркутского гидроузла вынуждены поддерживать минимально возможным на отметках 453,00 м усл. ± 0,20 м (452,59 м БС ± 0,20 м) – нижняя кривая на рисунке 1.

«Противопаводковый» вариант регулирования был рассчитан с применением двухвершинного расчётного гидрографа при начальных условиях: уровне озера 455,5 м усл., уровне у плотины 453,41 м усл., уровне нижнего бьефа 426,27 м усл. В результате в течение 60 суток сбросной расход воды в два раза превысил допустимую для нижнего бьефа величину 3000 м³/с. И это при диапазоне изменения уровней озера 457,83 – 455,5 = 2,33 м.

Причина в том, что в самом начале процесса регулирования расход воды из озера Байкал крайне мал. Только при уровне воды в озере 455,5 м усл. расход воды в истоке достигает необходимой для водоснабжения величины 1300 м³/с.

При подъёме уровня воды в озере Байкал до отметки 456,20 м усл. достигается безопасная для нижнего бьефа Иркутского гидроузла и необходимая для обеспечения гидрологической безопасности величина расхода 3000 м³/с.

Но при дальнейшем повышении уровня воды в озере Байкал до отметки 457,50 м усл. расход воды в истоке Ангары достигает 6000 м³/с и его сохранять приходится за счёт повышения уровня у плотины Иркутского гидроузла до отметки 456,00 м усл.

Иначе говоря, при высоких уровнях воды в озере Байкал существует другой предел регулирования, при котором сбросной расход можно понизить до 6000 м³/с. Но такой сбросной расход в два раза превышает величину, допустимую для нижнего бьефа Иркутской ГЭС.

По этим причинам предлагается минимальный уровень воды в озере Байкал (начальное условие регулирования) поднять с помощью новой плотины до отметки 456,2 м усл. (вместо отметки 455,5 м усл.) для того, чтобы расход воды в истоке Ангары в начале регулирования увеличить до 3000 м³/с.

Гидрологическая безопасность будет обеспечена за счёт дальнейшего сохранения допустимого сбросного расхода в пределах 3000 м³/с в течение всего периода пропуска притока ежегодной вероятностью превышения 0,01%.

Для доказательства этого утверждения вполне достаточно выполнить простейший расчёт пропуска расчётного притока ежегодной вероятностью превышения 0,01%, при котором объём притока составляет W_V–X = 117,8 км³.

Выбор начального и конечного условия регулирования представлен в таблице 1:

При диапазоне изменения уровней озера Байкал 2,2 м (с уровня 456,00 м усл. до уровня 458,20 м усл.) объём сброса воды из озера за 184 суток в мае-октябре составит: 3000 ∙ 184 ∙ 24 ∙ 60 ∙ 60 = 47,69 км³. В озере будет аккумулировано 98,0 – 31,5 = 66,5 км³, а дефицит порожней ёмкости составит 117,8 – 47,69 – 66,5 = 3,61 км³.

Окончательно принимаем начальный уровень 456,00 м усл., обеспечивающий запас воды на случай маловодного года в объёме 31,5 км³ между уровнями 455,00 – 456,00 м усл. и безопасный пропуск притока ежегодной вероятностью превышения 0,01% при условии, что сброс 3,61 км³ притока воды будет продолжаться в течение 14 суток с расходом 3000 м³/с после достижения уровня воды в озере 458,20 м усл.

Максимальные уровни озера Байкал при начальном уровне 456,00 м усл. и расходе 3000 м³/с представлены в таблице 2:

Плотина-регулятор в истоке Ангары должна иметь гребень на отметке 460,0 м, то есть иметь высоту около 460,0 – 456,0 = 4,0 м и пороги водосбросных пролётов на уровне 454,0 м усл. на случай длительного маловодного периода, то есть не должно быть снижения расхода воды из озера Байкал по сравнению с нынешним естественным режимом.

Регулирование расхода воды из озера Байкал должно осуществляться путём плавного бесступенчатого подъёма или опускания затворов в пределах расходов 1300 – 3000 м³/с.

В случае прогноза многоводного года в мае-октябре сбросной расход не должен превышать 3000 м³/с, то есть регулирование должно осуществляться так, чтобы запас порожней ёмкости в каждый момент регулирования обеспечивал безопасный пропуск притока ежегодной вероятностью превышения 0,01%.

Плотина-регулятор в истоке Ангары позволяет решить проблемы в пределах ежегодной вероятности превышения 0,1% и частично в пределах ежегодной вероятности превышения 0,01%. Окончательно все проблемы Байкала и нижнего бьефа Иркутского гидроузла можно решить путём регулирования притока воды в озеро.

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!"