Саяно-Шушенская ГЭС – наш ответ плотине Гувера?

По прошествии ряда лет именно так – «Наш ответ плотине Гувера» – было названо сооружение Саяно-Шушенской ГЭС. Надо отметить, что это звучит задиристо и гордо, как «Наш ответ Чемберлену». Вкратце расскажу о сходстве и различиях в конструкции этих сооружений, а также о том, почему плотина Гувера построена на века, а наша оторвалась от скального основания и треснула еще до достижения максимального уровня водохранилища.

Строительство Саяно-Шушенской ГЭС впоследствии было названо большим научным и строительным экспериментом. Необходимо отметить, что во время разработки проекта отсутствовали отечественные методики и опыт сооружения аналогичных объектов. Поэтому, а также по ряду других причин комиссией 1996 года когда-то свершившееся проектирование плотины было отнесено более к блужданию во мраке, чем к достижению вершин инженерной мысли.

В основу проекта было положено предположение о том, что опыта, накопленного при проектировании и строительстве плотин высотой порядка ста метров, вполне достаточно для сооружения вдвое более высокого объекта. То есть необходимость эволюционного развития оказалась отвергнута, и отечественная гидроэнергетика вступила на путь «большого скачка». Этот путь не был совершенной копией китайского «большого скачка», но имел в своей основе ряд причин, вполне родственных по своей природе и… опасности.

Ведущей из причин явилось стремление обогнать остальной мир и создать совершенно исключительный объект. Если бы не эта причина, можно было бы пойти по более безопасному пути. Никто не мешал построить в том же месте копию Красноярской ГЭС либо выше по течению и в более узком створе повторить конструкцию плотины Гувера с той же компоновкой машинного зала и водосброса. Хотя, конечно, буквальное повторение этой конструкции было бы затруднительно по той причине, что сами американцы в довоенные годы такому нас не учили. Также и потому, что наши проектировщики слишком замкнулись в своем опыте, слишком зазнались своими достижениями и двигались вперед, не глядя по сторонам. И многие десятилетия мы повторяли компоновку Днепрогэса и других, менее известных плотин, разработанных управлением мелиорации и построенных под руководством Корпуса военных инженеров США. То есть следовали в фарватере американских разработок двадцатых годов прошлого века. Это надо же!.. Опыт создания американцами арочно-гравитационной плотины Гувера в 1931-1936 годах ни в коей мере учтен, увы, не был.

Необходимо отметить, что их проектировщики более полагались на запас прочности, чем на милость Господню и отпущение грехов. Из принятых американцами соотношений толщина основания плотины Саяно-Шушенской ГЭС должна была составить не 108, а 222 метра, а с учетом дополнительных факторов риска, возможно, и более. Получилось бы достаточно безопасно, надежно, долговечно, но весьма дорого. Настолько дорого, что руководство страны вряд ли решилось бы начать такую стройку, и проектировщики не смогли бы получить шанс особо отличиться. А если бы и решилось, то плотина могла превратиться в долгострой, неизбежно столкнувшийся с перестройкой и реформами, и вряд ли была достроена и до сего дня.

Средств и так постоянно не хватало. Очень уж много строила тогда страна – все и разом. Десятками возводились города, заводы и электростанции. Совсем не как сейчас, когда мы бесконечно достраиваем Богучанскую ГЭС и вторично открываем недостроенную дорогу в Приамурье. Поэтому и возникла идея максимально дешевого проекта, хотя задачу выработки электроэнергии можно было решить гораздо более безопасным способом. Например, строительством нескольких низконапорных плотин типа Майнской ГЭС. Только это не сулило наград и славы. И проектировщики двинулись вперед, в основном руководствуясь личными амбициями. Теперь оставшиеся из них либо их последователи, важно надуваясь, говорят, что нам не дано понять. Действительно, соглашусь, что их решения не совсем понятны.

Второй причиной была спешка. Некоторое время мировому рекорду мощности Красноярской ГЭС ничего не угрожало, но за рубежом появился ряд проектов как сооружения более мощных станций, так и усиления существующей Гран-Кулидж. Именно спешка привела ко многим ошибкам в проектировании и строительстве в Саянах.

Нельзя сбрасывать со счетов и личные качества проектировщиков в смысле их исключительной самонадеянности и их пробивных талантов с опорой на высокие научные звания, что способствовало про­движению сырого и рискованного проекта, причем с сопутствующим элементом безответственности, позволившим провести эксперимент в густонаселённой Южной Сибири, где и был реализован на практике «большой гидростроительный скачок».

Вполне возможно, что были и сомневающиеся, но мне не удалось обнаружить свидетельств того, чтобы кто-то из высших авторитетов гидростроительной науки высказался против этой идеи. Оно и понятно: слишком уж грандиозной она была – гораздо выше отдельного человека. Да и «держать нос по ветру» было нелишне не только в нынешние времена.

При этом необходимо отметить московского ученого Бориса Фрадкина, который в 1975 г., в год перекрытия Енисея в Карловом створе, сделал перерасчет по трехмерной модели и показал, что проч­ность плотины – да, недостаточна. Это предполагало элементарные и простые последствия – строительство должно было остановиться. Однако такой расчет шел «против ветра», вопреки высшим научным авторитетам гидроэнергетики и декларациям о их полной и совершенной правоте.

Здесь я бы попросил читателя представить большие научные весы, на которых взвешивается не собственно сама научная правота, а лишь титулы и звания. На одной чаше этих весов оказался кандидат технических наук, на другой – бригада академиков, имеющая заведомо больший вес. Необходимо отметить, причём с изрядным прискорбием, что, несмотря на ослабление самой науки, весы эти остались незыблемы, и зачастую главным аргументом в споре служит не результат точных расчетов либо стройность теоретических построений, а некая сумма титулов и званий. И это перевесило…

Отдельной темой является отличие в конструкции водоводов Саяно-Шушенской ГЭС и плотины Гувера. У нас водоводы совмещены с конструкцией плотины, что вызывает необходимость особой осторожности их использования, так как неосторожное – оно раскачивает плотину. Причем раскачивает- без всяких кавычек, при прямом и обратном гидроударе, в частности – быстром опускании аварийных затворов, а также при возникновении пульсаций потока и в некоторых других случаях.

Плотина Гувера совершенно свободна от аналогичных проблем, так как для водоводов проложены туннели, не контактирующие с ее телом. Внешний вид американской плотины для наших гидростроительных авторитетов странен по причине отсутствия водосброса. Он, естественно, существует, но не на плотине, а опять же в туннелях.

Интересуясь историей проектирования и строительства Саяно-Шушенской ГЭС, я натыкался на упоминание о дискуссии по конструкции водосброса. Полагаю, тридцать лет спустя после завершения строительства плотины Гувера наши авторитеты уже знали, что лишнюю воду можно сбросить через туннели. Однако мне не попались материалы об обсуждении этого варианта.

Столкновение мнений произошло по поводу сравнения гашения потока отбросом струи – как на Красноярской ГЭС и многих других электростанциях, либо использования водобойного колодца. Последнее было особенно непрактично, так как являлось генератором нежелательных вибраций и элементом ненадежности. Однако на тоннельном водосбросе не настаивал никто – полагаю, потому, что он не давал картинки большого и красивого водопада. Эту же картинку мог произвести дополнительный водосброс ГЭС. Можно подумать, что он создан именно для этого, если бы был устроен хоть немного ниже. А при существующем исполнении его обычное состояние будет, что называется, сухим…

Героическим трудом строителей плотина перешла с ватмана в стадию практического воплощения. Должен заметить, что и в Америке процесс строительства шел довольно быстро. Правда, с тем существенным отличием, что было проявлено достаточное уважение к проекту. То есть досрочным пуском гидроагрегатов никто не занимался. На практике это дало возможность выполнить необходимые проектные требования о возведении плотины одним уровнем и дать возможность отвердеть бетону до заполнения водохранилища. То есть процесс этот не был прерван преждевременной нагрузкой.

Полагаю, что сказанного достаточно, чтобы читатель мог составить личное мнение о сравнительной прочности плотин, как и о перспективах существования той, что расположена в Саянах.

Павел Корнилаев