О свободной емкости водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС

Поспешное заполнение Саяно-Шушенского водохранилища и большой разрыв между пропускной способностью гидроузла и нижнего бьефа СШГЭС при наличии запрета заполнять порожний объем водохранилища, расположенный выше ФПУ (форсированный подпорный уровень, предельная отметка наполнения водохранилища при прохождении половодий редкой повторяемости) 540,0 м, вполне могут привести, если не сегодня, то завтра, к нерегулируемому сбросу воды со сбросным расходом выше 19000 м³/с:

Важнейшая роль в пропуске высоких вод принадлежит величине свободной емкости водохранилища на начало и конец пропуска половодья. Вот на этой чрезвычайно актуальной для сегодняшнего дня проблеме остановимся подробнее на примере Саяно-Шушенского гидроузла (СШГЭС).

Расчеты пропускной способности гидроузла и нижнего бьефа ранее выполнялись для пропуска притока воды, вероятного 1 раз за 1000 лет (основной расчетный случай вероятностью превышения 0,1%).

Максимальные расходы притока воды (пики) в половодье 17600 м³/с, в июльский дождевой паводок 11500 м³/с, в дождевой паводок в августе 8200 м³/с обязаны были снижаться до 7000 м³/с при заполнении свободной (полезной) емкости водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС без выполнения холостого сброса воды. Сейчас обязаны начинать холостой сброс воды с уровня 510,0 м.

Заполнение полезной емкости должны были начинать при равенстве расхода притока воды среднему надежно гарантированному расходу воды через турбины СШГЭС 2100 м³/с и заполняться до НПУ за счет превышения расхода притока. Сейчас это условие не соблюдается. Полезный объем водохранилища должен был составлять 20,5 км³. Сейчас он равен 14,7 км³.

Назначение свободной (резервной) емкости заключалось в том, чтобы при пропуске высоких вод вероятностью превышения 0,01% с гарантийной поправкой (поверочный расчетный случай) за счет кратковременного заполнения емкости не превышался максимальный расчетный сбросной расход воды в нижний бьеф Саяно-Шушенской ГЭС, равный 7000 м³/с, полученный при вероятности превышения расхода притока воды 0,1%.

Пики расхода притока воды в половодье 23900 м³/с, в июльский дождевой паводок 15200 м³/с, в дождевой паводок в августе 9600 м³/с обязаны были снижаться до 7000 м³/с за счет кратковременного заполнения и опорожнения свободной (резервной) емкости с выполнением холостого сброса воды. Сейчас сбросной расход воды в нижний бьеф Саяно-Шушенской ГЭС может увеличиваться до 13300 м³/с, при условии, что холостой сброс воды начнется не позже 20 мая, начиная с уровня заполнения водохранилища 510,0 м.

Плотина СШГЭС была обязана проверяться на возможность кратковременного заполнения водохранилища до форсированного подпорного уровня (ФПУ), при котором свободная (резервная) емкость составляет 4,1 км³. Но она не выдержала перегрузки при заполнении до ФПУ 544,5 м (объем примерно 3,0 км³). Теперь ФПУ 540,0 м и свободный объем между НПУ 539,0 м и ФПУ 540,0 м равен 0,62 км³.

Только при наличии свободного (полезного) объема 20,5 км³ заполнение свободной (резервной) емкости, равной 4,1 км³, могло начинаться при притоке, превышающем сбросной расход воды в нижний бьеф Саяно-Шушенской ГЭС 7000 м³/с, заполняться и быстро опоражниваться без увеличения сбросного расхода воды в нижний бьеф СШГЭС, равного 7000 м³/с.

Сейчас свободный объем Саяно-Шушенского водохранилища выше уровня 533,0 м, равный 4,1 км³, можно заполнять, если расход притока окажется выше сбросного расхода воды в нижний бьеф СШГЭС, равного 7000 м³/с, и быстро опоражнивать до трех раз, пока не будет срезан пик расхода августовского дождевого паводка, который по расчетам может достигать 9800 м³/с.

Обязан пояснить, что описанный выше режим пропуска высоких вод соответствовал требованиям СНиП 2.06.06-85, но не соответствует требованиям новых СНиП 2.06.01.86 и, тем более, новейших СНиП 33-01-2003, которые:

• – разрешили возведение гидроузлов в каскаде, не соблюдая очередность;
• – разрешили выполнять не полную предполоводную сработку водохранилища к началу половодья (Красноярский гидроузел);
• – разрешили выполнять расчеты пропуска высоких вод, компенсируя недостачу свободной емкости водохранилища путем выполнения холостого сброса воды с уровней ниже НПУ (Саяно-Шушенский гидроузел);
• – изменили статус резервного объема водохранилища, который стал простым дополнением полезному объему (все гидроузлы);
• – разрешили строить контррегулирущие гидроузлы, снижающие пропускную способность нижних бьефов;
• – разрешили ограничивать выдачу установленной мощности ГЭС, то есть снижать расход воды через турбины.

Прямым следствием изменений правил стало полное отсутствие резервов гидрологической безопасности и полная зависимость регулирования речного стока от достоверности прогноза притока воды.

Сейчас можно слышать сетования гидроэнергетиков о том, что из-за бесконтрольной застройки нижних бьефов часто приходиться заполнять водохранилища выше НПУ, либо увеличивать сбросные расходы воды в нижние бьефы из-за бесконтрольной застройки верхних бьефов. То и другое верно. Более того, из-за бездействия государственных органов до сих пор неизвестны свободные (резервные) объемы водохранилищ и не указаны на местности границы водоохранных зон в верхних и нижних бьефах.

Методические указания по составлению правил использования водных ресурсов водохранилищ гидроузлов электростанций, введенные с 1 января 2000 года, обязывают пропуск через гидроузел половодий и паводков вероятностью превышения менее 1% рассматривать чрезвычайной ситуацией с эвакуацией людей из зон временного затопления.

По старым схемам регулирования максимальные расчетные сбросные расходы воды в нижние бьефы были бы действительно кратковременными и до двух раз ниже. Разработчики новых схем регулирования стока не смогли оценить, что теперь затопление может продолжаться до двух месяцев и более.

Очень важно особо подчеркнуть, что правила проектирования гидроузлов изменяли в худшую сторону из-за нарушения прежних правил, а правила проектирования нижних и верхних бьефов остаются прежними.

Поспешное заполнение Саяно-Шушенского водохранилища и большой разрыв между пропускной способностью гидроузла и нижнего бьефа при наличии запрета заполнять порожний объем водохранилища, расположенный выше ФПУ 540,0 м, вполне могут привести, если не сегодня, то завтра, к нерегулируемому сбросу воды со сбросным расходом выше 19000 м³/с.

Примечание: свободные емкости были рассчитаны по расходам и объемам притока воды, указанным в книге А.И.Ефименко, Г.Л.Рубинштейн “Водосбросные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС”. СПб: Изд-во ОАО «ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева», 2008.

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!"