Большая вода и СШГЭС.
May. 15th, 2010 01:53 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
mgsupgs
Третьего дня с удивлением прочитал, что МЧС отозвал своих сотрудников с СШГЭС.
Это, а также пуск второго агрегата, подвигли меня на небольшой поиск по инету.
Вашему вниманию представляется его результат.
Я уже писал про опасность высокого паводка в период восстановления СШГЭС.
А нынешний паводок, по косвенным данным, вполне может побить рекорд 1979 года.
Впрочем метеорология говорит обратное...
Много истерики. - Плотина упадет - эвауируйте Абакан.
Подлые наймиты имперьялизма сотрут Хакассию с лица земли...
Лед упал в колодец и всё там расколошматил.
Но нашлось и инженерное. Не от пресслужбы Руссгидро...
Под катом привожу весьма взвешенную статью бывшего заместителя директора СШГЭС
на тему необходимых противопаводковых мероприятий на станции.
Статья интересная и далеко не истеричная, видно что автор владеет вопросом...
И для инженеров - она значительно грустнее истеричных записулек...
Кстати обратите внимание тот айсберг что пугал зимою - уже растаял...фото http://energyfuture.ru/category/hydro/ssg
18 марта 2010 года председатель комиссии преддекларационного обследования Саяно-Шушенской ГЭС Анатолий Храпков огласил следующие основные рекомендации, касающиеся пропуска предстоящего половодья и дождевых паводков: «Мы обращаемся с просьбой снизить уровень наполнения водохранилища к 1 мая не до обычных пятисот метров, а до 499. Мы просим разрешить определенные изменения на май и до середины июня, чтобы сбрасывать поступающий приток, а не накапливать воду в водохранилище. Просим не поднимать отметку уровня верхнего бьефа в конце наполнения выше, чем до 537 с половиной, а не до 539, как это было обычно. Все это в целях целостности и безопасности арочно-гравитационной плотины СШ ГЭС».
Я считаю, что на основе этой просьбы необходимо немедленно разработать технический регламент, приравненный к Закону и организовать его безусловное исполнение. Иначе нельзя обеспечить гидрологическую безопасность не только Саяно-Шушенского гидроузла и его нижнего бьефа, но и всего каскада на Енисее, а также города Красноярска.
В нынешних условиях исполнение такого регламента гидрологической безопасности нуждается в принятии целого ряда ответственных оперативных решений. Необходимо осуществить схему регулирования с полным открытием отверстий водосливной плотины Саяно-Шушенского гидроузла в начале половодья, чтобы максимально задержать начало наполнения водохранилища. Уже сегодня необходимо принять решение о величине расхода притока воды в водохранилище, при котором начнется заполнение. Это величина ограничивалась надежной работой водобойного колодца водосброса при расходе не выше 5000 м3/с (есть запись в Акте приемки 2000 года). Проектная организация дает гарантию на безопасный пропуск расхода 7500 м3/с, который по моим расчетам гарантирует уровень заполнения 537,5 м в конце половодья обеспеченностью 0,1% и пропуск дождевых паводков обеспеченностью 0,1% без превышения ФПУ 540м и без превышения сбросного расхода воды в нижний бьеф, который по расчетам может достигать величины 13300 м3/с. 
фото http://energyfuture.ru/category/hydro/ssg
Саяно-Шушенский гидроузел как сооружение первого класса должен быть безопасным при пропуске расходов обеспеченностью 0,01%+Δ
Обеспеченность 5% 1% 0,1% 0,01% 0,01%+Δ
Половодье, апрель-июнь, м3/с 10600 13300 17700 22600 25000
Дождевой паводок, июнь-сентябрь, м3/с 6600 8400 11300 14600 16300
Максимальные расходы воды (пики) для створа Саяно-Шушенской ГЭС были пересчитаны, как полагается, по результатам гидрологических наблюдений за 1908-1999гг. по методике Гидропроекта.
По моему расчету в половодье обеспеченностью 0,01%+Δ в течение 43 суток объем притока воды может составить 46,3 км3, из них 14 км3 заполнят водохранилище, а 32,3 км3 необходимо пропускать все это время в нижний бьеф со средним сбросным расходом 8690 м3/с параллельно с заполнением водохранилища (параллельная схема регулирования).
Еще до начала освоения Енисея было известно, что Красноярское водохранилище полезным объемом 30,4 км3 способно трансформировать половодье обеспеченностью 0,01% + Δ с 39000 только до 20000 м3/с, если турбины ГЭС в среднем будут пропускать 7200 м3/с, а Саяно-Шушенское полезным объемом 15,3 км3 с 25000 только до 15900 м3/с, если расход воды через турбины ГЭС составит 2300 м3/с. 
фото http://energyfuture.ru/category/hydro/ssg
Сбросные расходы воды в нижний бьеф Красноярского гидроузла до 20000 м3/с и до15900 м3/с в нижний бьеф Саяно-Шушенского гидроузла были недопустимы.
Обеспечить безопасность города Красноярска предлагалось за счет повышения НПУ на 12м до уровня 255м с переносом города Абакана и многих других поселений. Нынешний нормальный подпорный уровень (НПУ 243м) был принят при условии ускоренного создания Саяно-Шушенского водохранилища, а эффективность и безопасность Саяно-Шушенского гидроузла гарантировались только после создания Сейбинского и Уюкского водохранилищ на Большом Енисее в Туве, строительство которых планировали начать в 1975 году. Правда, об этом открыто не говорилось и, тем более, не писалось. Официальной причиной повышения НПУ считалась необходимость увеличения напора, единичной мощности гидроагрегатов и установленной мощности ГЭС.
Изыскатели и проектировщики в своем заключении писали: «Особый интерес в энергетическом отношении представляет река Большой Енисей до Кызыла, где на участке протяженностью 250 километров до устья возможно создание каскада из пяти гидростанций суммарной мощностью до 3 миллионов киловатт со средней многолетней выработкой электроэнергии порядка 10-12 миллиардов киловатт-часов. Создание на этих станциях водохранилищ обеспечит компенсированное регулирование запасов воды не только в пределах каскада на Большом Енисее, но и гидростанций на Верхнем Енисее». В те годы никто даже подумать не мог, что гидростроительство остановится, а Саяно-Шушенскую ГЭС будут достраивать до 2000 года.
К тому же, в прежних СНиП 2.06.01, п.п. 2.11, 2.12 пропуск расчетных расходов воды должен был обеспечиваться при одновременной работе всех турбин ГЭС. На практике это требование нельзя было выполнить по многим причинам.
Риск затопить город Красноярск в годы до создания Саяно-Шушенского водохранилища был огромен, поэтому в 1966 году были проведены опытные сбросы воды в нижний бьеф Красноярского гидроузла волнами с расходами 3000, 6000, 9000, 12000 и 18000 м3/с и по результатам сбросов были выполнены мероприятия по переустройству водозаборов, выносу на более высокие отметки поверхности многих объектов. К сожалению, прошло 40 лет и об опасности забыли. В 2006 году при сбросном расходе 10500 м3/с оказались под водой многие объекты. И это при обеспеченности притока воды около 1% (вероятность события несколько раз за 100 лет)! 
фото http://energyfuture.ru/category/hydro/ssg
За счет увеличения высоты плотины на 3м был создан резервный объем водохранилища 3 км3 и еще более увеличилась зона затопления на равнине в Тувинской котловине. Созданного резервного объема водохранилища оказалось недостаточно для трансформации (снижения) до сбросного расхода 13300 м3/с и тогда вынуждены были впервые пойти на применение параллельной схемы регулирования, то есть на заблаговременное начало холостого сброса воды еще до заполнения объема водохранилища и использование резерва безопасности гидроузла. Вместо регулирования притока воды в водохранилище стали регулировать сброс путем увеличения объема холостого сброса.
В 1997 году, опасаясь повторного раскрытия трещин в напорной грани плотины и разуплотнения основания, запретили заполнение резервного объема водохранилища (перегрузку плотины), а уменьшение объема водохранилища снова компенсировали за счет увеличения объемов холостого сброса воды, то есть за счет начала работы водосброса с еще более низкого уровня заполнения водохранилища, используя резерв безопасности.
Сам по себе факт снижения НПУ и ФПУ беспрецедентный в гидротехнике, требующий самого серьезного обоснования, но, к сожалению, он не стал предметом анализа, разработки особых мер для компенсации путем строительства дополнительного объема в верховье, поскольку уникальная плотина не выдержала проектной нагрузки.
Условием надежной и безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений до аварии 17.08.2009 считалось наполнение водохранилища до НПУ 539 м. В августе допускался подъем уровня до 538 м, а к середине сентября до НПУ 539 м. Продолжительность работы на уровне 539 м не должна была превышать 3-4 недель. При заполнении полезного объема водохранилища до уровня 520 м скорость наполнения не ограничивалась, до уровня 530 м не должна была превышать 1,5 м в сутки, далее до уровня 539 м не должна быть выше 0,7 м в сутки. Другим ориентиром служила величина расхода притока воды у Кызыла после слияния Большого Енисея и Малого Енисея. При этом задерживалось заполнение водохранилища до нормального подпорного уровня (НПУ) путем проведения холостого сброса воды, начиная с уровня заполнения 520м. Наполнение водохранилища выше уровня 540 м с 1996 года считается недопустимым (ранее проектом разрешалось заполнение до уровня 544,5 м).
При расчетах гидрологической безопасности приходится оперировать расходами и притоками воды, вероятность которых чрезвычайно мала, и такие расчеты, как правило, не могут быть проверены на практике при жизни нескольких поколений людей. О таких расчетах вполне можно говорить, что они существуют только на бумаге. Однако ошибки принципиального характера не могут не проявляться уже сегодня и их можно обнаружить при тщательном анализе выполненных ранее пропусков половодий и паводков.
К сожалению, не были выяснены истинные причины холостых сбросов воды в 1984-1996 годах, которые проводились в течение 9 лет из 12-ти лет этого периода, хотя фактический годовой приток ни в одном году этого периода не превышал 30% обеспеченности, не были проанализированы итоги пропуска половодья и дождевого паводка на Енисее в 2006 году. Как всегда, всю вину возложили на низкую достоверность прогноза притока воды. Но это далеко не так, даже совсем не так.
Никто не стал выяснять соответствуют ли сбросные расходы воды в нижние бьефы гидроузлов и объемы холостых сбросов воды обеспеченности притока воды.
Истинные причины снижения гидрологической безопасности гидроузлов на Енисее кроются в том, что проектирование водохранилищ велось на основе технико-экономических расчетов и сравнения вариантов. В результате нарушалось правило освоения реки с ее верховий, которое косвенно вытекает из многих требований СНиП, ГОСТ и СП, а объем водохранилища оказывался не соответствующим требованиям обеспечения гидрологической безопасности.
Главной причиной такого положения гидроузлов на Енисее следует считать беспрецедентное отставание в освоении верховий. На Енисее расход воды может изменяться от 250 м 3/с зимой до 25000 м 3/с в половодье, то есть в 100 раз. Именно поэтому вынуждены были строить мощные водосбросы. Следовало продолжать гидротехническое строительство в верховье в Туве и уменьшать неравномерность расхода притока воды. Конечно, зарегулировать сток как Ангару озеро Байкал, где средний расход воды практически постоянный круглый год и составляет примерно 2000 м3/с, на Енисее нельзя, но каждое новое водохранилище в верховье будет снижать неравномерность притока, то есть повышать гидрологическую безопасность на всем каскаде.
Предлагаемые комиссией ограничения связаны с необходимостью сохранять резерв порожней емкости водохранилища на уровне 537,5 м до окончания сезона дождей, то есть до 10 – 15 сентября. Этот срок определяется на основании гидрографов в годы экстремальной приточности, выбранных из всего ряда наблюдений за Енисеем. Например, 8 июля 1959 года экстремальный расход притока воды достиг 8580 м3/с, а среднемесячное значение расхода воды в августе 1966 и 1967 годов достигало 3730 м3/с, а в августе 2003 года - 3550 м3/с. В сентябре 1946 года среднемесячное значение расхода притока воды составило 3040 м3/с, в сентябре 1992 года - 2980 м3/с.
Среднегодовая выработка Саяно-Шушенской ГЭС 22,8 млрд. кВт-ч определялась делением среднемноголетнего стока 46,7 км3 на удельный расход воды около 2,0 м3 на выработку на 1 кВт-ч. По наблюдениям за 89 лет, включая 2006 г, средний многолетний сток воды оказался чуть выше и составил 47,13 км3, при минимальном 34,06 км3 в 1989г. и максимальном 64,96 км3 в 1966г. Это лишний раз доказывает справедливость первоначальных расчетов эффективности ГЭС и означает, что в нынешних условиях паспортная среднегодовая выработка 22,8 млрд. кВт-ч не может быть достигнута, поскольку максимальная годовая выработка в многоводный год должна достигать 30 - 32 млрд. кВт-ч.
Здравый смысл подсказывает, а мои расчеты подтверждают, что гидростроительство должно начинаться только после проектирования всего каскада гидроузлов на реке и ее притоках, в основе которого должно быть равенство объема водохранилища (водохранилищ) для трансформации половодья расчетной обеспеченности 0,01% + Δ (вероятность события 1 раз за 10000 лет) объему холостых сбросов воды при этой обеспеченности притока воды.
При равенстве этих объемов и при строгом соблюдении всех расчетных параметров регулирования гарантируется максимально высокий уровень заполнения полезного объема водохранилища в маловодный год, а в многоводный год максимально долго сохраняется НПУ. При этом отпадает необходимость знать будущий гидрограф, так как расчет объема водохранилища выполнен по максимуму объема холостого сброса воды.
Красноярское водохранилище имеет объем больше необходимого, поэтому в маловодный год не заполняется. При заниженном прогнозе притока воды сохраняют часть объема воды перед началом половодья выше уровня мертвого объема водохранилища. Реальный приток оказывается выше и его приходится сбрасывать мимо турбин. Достоверность прогнозов притока воды в половодья низкая, поэтому определить уровень водохранилища перед началом половодья невозможно, а дождевые паводки вообще не прогнозируются. Приоритет обязаны отдавать безопасности и ежегодно независимо от прогноза опоражнивать водохранилище до проектного уровня мертвого объема водохранилища. В 1970, 1972, 1984, 1985, 1988 годах было сброшено мимо турбин 29 км 3. Всего холостые сбросы выполнялись в 14 годах, но особенно большими были в 2006 году в объеме 17,874 км3, а сбросной расход воды достигал 10500 м 3/с. В результате воронка размыва в нижнем бьефе увеличилась на 4,6 м в глубину. По результатам обследования 2007 года воронка размыва имеет распластанную форму в плане длиной 378 метров, шириной 205 метров и две четко выраженные воронкообразные впадины глубиной 32,7 и 23,70 метра.
Необходимо строить водохранилища–регуляторы в верховье в Туве, чтобы задерживать там воду до октября, чтобы по воле человека регулировать скорость наполнения Саяно-Шушенского водохранилища (в этом регулировании крайне нуждается плотина), чтобы увеличить выработку электроэнергии в зимний период, когда это более всего необходимо. Только это позволит перейти на последовательную схему регулирования и избавит нижние бьефы всех гидроузлов на Енисее и Туву от наводнений.
При объеме водохранилищ 15,3 + 5,1 на Большом Енисее + 2,47 на Малом Енисее = 22,87 км3 и при последовательной схеме регулирования сбросной расход воды в нижний бьеф Саяно-Шушенского гидроузла по моим расчетам снизится до 2100 (турбины) + 4000 (береговой водосброс) + 5300 (эксплуатационный водосброс) = 11400 м3/с и восстановится резерв безопасности гидроузла, а холостые сбросы воды будут начинаться только при расходе притока 15900 м3/с, то есть будут вероятны не чаще 1 раза за 400-500 лет.
Тогда, при получении прогноза катастрофического притока воды, контроль заполнения водохранилища будет осуществляться по минимальному периоду времени, рассчитанному для обеспеченности 0,01% + Δ. Если время заполнения водохранилища приближается к 19,5 суткам, а до аварии при последовательной схеме регулирования требовалось 15 суток (при параллельной схеме регулирования время заполнения объема водохранилища рассчитать нельзя), то заблаговременно начинаются холостые сбросы воды, то есть используется резерв безопасности.
Кроме того, резерв безопасности гидроузла предназначается на случай аварии, на длительное время снижающей хотя бы один из параметров гидрологической безопасности. В декларацию безопасности гидроузла должны включаться временные инструкции по эксплуатации, графики восстановления сниженных параметров. В случае несоблюдения этого графика по обоснованным причинам, в декларации должны быть указаны дополнительные меры и новый срок исполнения, согласованный с контролирующими органами страны.
В своей работе “Расчеты безопасности гидроузлов на Енисее” я доказываю, что параллельная схема регулирования не приемлема для постоянной эксплуатации, поскольку невозможно по скорости заполнения водохранилища точно определить начало холостых сбросов воды. Скорость наполнения зависит от многих переменных и заранее неизвестных факторов. Она фиксирует состояние процесса на данный момент времени и не может дать представления о перспективе - вероятности различных переменных величин перемножаются.
В таблице представлен расчет объемов притока воды к створу будущего Саяно-Шушенского гидроузла по известным гидрографам 1936 и 1966 года и в Саяно-Шушенское водохранилище в 2006 году (эти годы в расчетах гидрологической безопасности считаются средними по водности, то есть обеспеченностью до 1%):
Год Параметр Май Июнь Июль Август Сентябрь Итого
1936 Qпр/ W 1850 / 4,95 8330/ 21,64 4750/12,73 2750/ 7,37 2290/5,94 52.45
1966 Qпр/ W 3050/ 8,17 8080/ 20,94 3780/10,13 3730 /10,00 2080/ 5,39 54,63
2006 Qпр/ W 2700/ 7,23 5580/ 14,46 6230 /16,69 3370 /9,03 2230/ 5,78 53.23
Qпр – среднемесячный расход притока воды, м3/с, W – месячный объем притока воды, км3.
Это предельные объемы и расходы притока воды, с пропуском которых гидроузел действительно может справиться без превышения расхода через водосброс 5000м3/с при условии, что водохранилище перед началом половодья будет опорожнено до уровня мертвого объема 500м и начнет заполняться при расходе притока воды 5000м3/с, то есть при среднем сбросном расходе воды в нижний бьеф 5000м3/с.
В сложившейся после аварии 17.08.2009 обстановке, на мой взгляд, должны быть на уровне Правительства РФ уже сегодня на основе расчетов приняты обязательные для исполнения решения по схеме регулирования водотока на ближайшие 5 лет:
1. Ежегодно к началу половодья водохранилище опоражнивается до уровня 498 м.
При этом выполняются разработанные мероприятия по очистке водохранилища от плавающей древесины и обновляются усиленные боновые заграждения.
2. Заполнение созданного дополнительного объема водохранилища начинается только при достижении расхода притока воды 5000 м3/с, допустимого по условиям надежной работы водобойного колодца водосброса.
3. Только при заполнении водохранилища до уровня мертвого объема 500 м и, если расход притока воды увеличился до 7500 м3/с, принимается решение по увеличению расхода воды через водосброс до максимально возможного по напору, но не выше 7500 м3/с (проектная организация ранее давала только такую гарантию). Заполнение полезного объема водохранилища ведется при расходе притока воды равном 7500 м3/с плюс расход воды через турбины восстановленных гидроагрегатов.
4. При достижении уровня воды в водохранилище 524 м в пропуске половодья и дождевых паводков участвует туннельный водосброс.
5. В случае катастрофического притока воды, превышающего расчетный, разрешается увеличение расхода воды в нижний бьеф до максимально возможного по напору. Если этого будет недостаточно, то разрешается заполнять водохранилище выше уровня 540 м. Для этого необходимо укрепить цементацией опорные скальные массивы арки плотины.
6. Схема регулирования обязана учитывать:
- что при уровне верхнего бьефа Майнского гидроузла 324 м у прибрежной застройки поселка Черемушки уровень воды в водохранилище достигает 324,6 м и происходит затопление фундаментов жилых пятиэтажных панельных домов, расположенных на разных основаниях (часть фундамента дома на скале, часть на гравийно-галечниковом). Затопление фундаментов домов приведет к неравномерным осадкам;
- что максимальный сбросной расход воды в нижний бьеф (поверочный расход 13300 м3/с) осуществляется через Майнский гидроузел при уровне 326,7 м. При этом уровне дома прибрежной зоны поселка Черемушки затапливаются на высоту до 2 м, а при уровне 328,5 м гидроузел способен пропустить 15900 м3/с, при котором дома затапливаются почти на высоту 4 м. При этом под воду уходят пониженные участки единственной подъездной автодороги к поселку и ГЭС;
- что должны быть заранее разработаны специальные мероприятия, позволяющее обеспечить защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов.
Восстановленный резерв безопасности гидроузла станет гарантией безаварийного пропуска катастрофического притока воды в водохранилища, предотвратит перегрузку плотины (заполнение объема выше нового ФПУ 540м).
Для сомневающихся в справедливости моих утверждений и расчетов напомню, что в теории принятия решений известен «минимаксный критерий», в соответствии с которым оцениваются максимальные возможные потери и принимается решение, направленное на их минимизацию, — издержки такого решения, как правило, на порядок ниже стоимостной меры риска.
В Рамочной конвенции ООН об изменении климата «минимаксный критерий» изложен как «принцип предосторожности»: «Там, где существует угроза серьезного или необратимого ущерба, недостаточная научная определенность не должна использоваться в качестве причины для отсрочки принятия таких мер, учитывая, что политика и меры, направленные на борьбу с изменением климата, должны быть экономически эффективными для обеспечения глобальных благ при наименьших возможных затратах» (статья 3).
Еще раз напомню, что за 89 лет наблюдений за Енисеем максимальное значение расхода притока воды 14500м3/с было 5 июня 1916г., экстремальное значение расхода 9960 м3/с наблюдалось 11 мая 1937г., в июле - 8580 м3/с 8 июля 1959г., то есть времени на раскачку не осталось и надо принимать конкретные решения.
(c) БАБКИН Владимир Иннокентьевич.
Немного об авторе: Бабкин Владимир Иннокентьевич – инженер–гидроэнергетик, с 1962 по 2001 год активный участник создания и эксплуатации Красноярской ГЭС и Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса. Последнее место работы – заместитель генерального директора Саяно-Шушенской ГЭС.В составе команды Брызгалова В.И. внес значительный вклад в освоение и доводку уникальных гидротехнических сооружений на р. Енисей. Автор работ по гидрологической безопасности на основе расчетов безопасного пропуска половодий и дождевых паводков через гидроузлы. Соответствующие предложения по обеспечению надежной и безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений енисейских гидростанций Бабкин В.И. в 2000-2010г.г. неоднократно направлял Президенту и Правительству Российской Федерации, Правительству Республики Хакасия, научно-исследовательским и проектным институтам, министерствам и ведомствам.
Интервью брал Евгений Александрович СМИРНОВ, ветеран гидростроения г. Абакан.
PS. Статья была написана в марте 2010 года. БОльшая часть мероприятий не проведена!
Результаты осмотра водобойного колодца - отчего-то не преданы гласности...
Закончена одна из ниток водовода, вторая не обетонирована.
Будем надеяться, что метеослужба не врет и снега в Саянах мало...
Предыдущие статьи о теме.
