ПРОБЛЕМЫ ГЭС НА ВЗГЛЯД ТЕОРЕТИКОВ
- Климатическая адаптация плотинных ГЭС: новая книга для нового времени
- «Эколого-правовые аспекты климатической адаптации плотинных ГЭС»
- Опасные заблуждения гидроэнергетиков
Климатическая адаптация плотинных ГЭС: новая книга для нового времени
Издательство LAP LAMBERT Academic Publishing на днях выпустило в свет новую книгу директора общественной организации «Бурятское региональное объединение по Байкалу», доцента кафедры «Экология и безопасность жизнедеятельности» Восточно-Сибирского государственного технологического университета Сергея Шапхаева, посвященную экологическим и юридическим аспектам климатической адаптации плотинных ГЭС на примере Ангаро-Енисейского каскада гидроэлектростанций.
Участившиеся за последние годы экстремальные гидрологические явления в разных частях света, в том числе и на территории России, такие как катастрофические наводнения в бассейне Амура в 2007 г. и 2013 г., летний паводок на Енисее, способствовавший техногенной аварии на Саяно-Шушенской ГЭС в 2009 г. , почти синхронные по времени наводнение на Алтае и маловодье на Байкале в 2014 г., подтверждают актуальность научных проблем, обсуждаемых в книге Сергея Шапхаева.
В первой главе, носящей обзорный характер, показаны ключевые особенности климатической системы, важные как для задач климатической адаптации плотинных ГЭС, так и для оценки последствий долговременного воздействия ГЭС на климат в региональном и глобальном масштабах.
Во второй главе рассмотрены эколого-правовые инструменты снижения негативного воздействия ГЭС на климат и биоразнообразие природных экосистем, а также климатической адаптации ГЭС. В качестве примера рассматривались проблемы регулировки водного режима озера Байкал Ангаро-Енисейским каскадом ГЭС. В связи с этим стоит заметить, что часть этих проблем и способы их решения присущи и другим плотинным ГЭС России.
Книга Сергея Шапхаева «Эколого-правовые аспекты климатической адаптации плотинных ГЭС»
15 марта 2015 г., http://www.plotina.net/shapkhaev-book/
Межрегиональное значение процессов климатической адаптации для плотинных ГЭС
Вышла из печати и распространяется книга С.Г Шапхаева «Эколого-правовые аспекты климатической адаптации плотинных ГЭС».
Глава 1. Режимы изменчивости климата и климаторегулирующие функции лесных и речных экосистем открывается подробным и содержательным анализом эволюции представлений об изменчивости климата Земли — от теоретических описаний 18 века до компьютерных моделей 20-21 веков, включая дискуссию об антропогенном влиянии. Такая подробная хронология с указанием авторов идей и моделей встречается нечасто.
Следующий подраздел представляет собой краткий и содержательно ёмкий обзор современных представлений о естественной периодичности изменений климата по метеорологическим наблюдениям с конца 18 века. Выделяются 30-летние циклы, которые в 20 веке проявились как относительно теплый период 1905-1935 гг., относительно холодный — в 1940-1970, сменившийся вновь относительно теплым периодом, начало которого приходится на 1980 год.
Глава завершается обзором, посвященным климаторегулирующим функциям бореальных лесов и речных экосистем в Арктическом бассейне. Особое внимание в Обзоре уделяется механизмам обратных связей, посредством которых процессы, происходящие в Арктике, могут приводить к дополнительным изменениям климата на планете. Из них первый, наиболее известный, включает в себя изменение отражательной способности поверхности вследствие таяния снега и льда и изменений растительного покрова, второй — изменения океанической циркуляции вследствие таяния арктического льда и поступления пресной воды в океаны, и третий — изменения количества парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу с поверхности суши при прогрессирующем потеплении. Предложен обширный список мер по адаптации и снижению рисков перехода климатической системы через пороговые значения, как для международного, так и в особенности — для национального, регионального и местного уровней принятия решений.
Глава 2. Правовые аспекты климатической адаптации ГЭС открывается разделом, посвященным учету климатических факторов для проектируемых и существующих плотинных ГЭС на примере Байкало-Ангаро-Енисейской водохозяйственной системы: несмотря на уникальность этой системы, многие аспекты её функционирования характерны и для каскадов ГЭС на других крупных реках России. Отмечено, что не подтвердилось заложенное в проекты предположение о неизменности характеристик гидрологического режима рек на протяжении всего жизненного цикла ГЭС. Величины и повторяемость максимального стока на реках бассейна Енисея увеличились на 50-60 % за последние 25-30 лет. Обсуждается возможный механизм влияния речного стока на климатическую систему Арктики на основе концепции ключевых уязвимых элементов (key vulnerable) климатической и социально-экономических систем, разработанной Межправительственной группой экспертов по изменению климата в период в 2002 — 2007 гг. В связи с поставленными вопросами даются перечень и анализ действующей нормативной документации, скрупулезное выполнение требований которой, с учетом вновь возникших обстоятельств, способно минимизировать риски аварий.
Раздел «Особенности нормативно-правового регулирования строительства гидротехнических сооружений» посвящен обсуждению достаточно острых вопросов:
- В каких случаях первоначально утвержденный технический проект строительства ГЭС, получивший положительное заключение государственной экспертизы, становится объектом повторной государственной экспертизы.
- Обязательность процедуры выявления и учета общественных предпочтений при подготовке проектной документации, направляемой на госэкспертизу.
Анализ выполнен на основе сопоставления природоохранного и градостроительного законодательства, претерпевших в последние годы существенные изменения. Делаются выводы, что «изменения конструктивных и других характеристик надежности и безопасности строительства ГТС в ходе поэтапной процедуры строительства ГТС являются главным критерием необходимости повторной государственной экспертизы проектов строительства ГТС», а также, что «наличие материалов общественных обсуждений по выявлению и учету общественных предпочтений в составе проектной документации является обязательным условием их комплектности и, в случае их отсутствия, является основанием для отказа в принятии проектной документации и(или) результатов инженерных изысканий, представленных на государственную экспертизу».
Раздел «Анализ факторов, влияющих на особенности регулирования водного режима водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада ГЭС и озера Байкал»включает описание режима озера Байкал до строительства Иркутской ГЭС, режимов хозяйственного использования водных ресурсов бассейна, влияния подъема уровня Байкала на 1 метр на прибрежные и водные экосистемы, в том числе, на специфические для озера виды рыб.
Констатируется, что современный уровень знаний об экосистеме озера Байкал гарантирует сохранение качества байкальских вод и уникальной биоты Байкала при поддержании естественного водного режима озера с учетом всего спектра цикличности колебаний уровенного режима, сформировавшегося до зарегулирования озера. В связи с этим диспетчерские графики функционирования гидроузлов ГЭС должны максимально соответствовать естественному ходу уровенных колебаний озера Байкал как по амплитуде и скорости изменения уровня, так и по фазе колебаний. Необходимо незамедлительное восстановление сети гидропостов в бассейне озера Байкал и на притоках водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада ГЭС как необходимого (но не достаточного) условия разработки единых «Правил использования водных ресурсов озера Байкал, водохранилищ Ангарского и Енисейского каскадов»
В разделе «Эколого-правовые проблемы регулирования водного режима Байкала Ангаро-Енисейским каскадом ГЭС» суммированы итоги экспертного обсуждения и оценки накопленных знаний и опыта за прошедший 14-летний период времени. Рассмотрены и обсуждены научно-методические, законодательно-управленческие и социально-экономические вопросы решения возникших проблем, даны основные выводы и рекомендации.
Список литературы включает 20 источников на русском и английском языках. В настоящее время книга продается через Интернет.
http://solex-un.ru/dams/reviews/plotiny-i-mezhregionalnye-otnosheniya/obzor/processy-klimaticheskoy-adaptacii
Опасные заблуждения гидроэнергетиков
Опасность заблуждений гидроэнергетиков очевидна: истинные причины, приведшие к занижению порожних объемов водохранилищ, даже не рассматриваются, а поэтому их устранение не предусматривается. Наоборот, реализуются такие проекты, как Майнский гидроузел и дополнительный береговой водосброс для Саяно-Шушенского гидроузла, еще более снижающие гидрологическую безопасность на Енисее:
- Какие нормативы в гидротехнике нуждаются в срочной корректировке
СНиП 33-01-2003. Раздел 3 «Термины и определения» дополнить:
гидрологическая безопасность гидротехнического сооружения: Свойство гидротехнического сооружения, позволяющее обеспечивать защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов при пропуске притока ежегодной вероятностью превышения 0,01% + ? путем заполнения и опорожнения резервного объема водохранилища при максимальном расчетном сбросном расходе воды в нижний бьеф основного расчетного случая 0,1%;
основной резерв гидрологической безопасности гидротехнических сооружений: Холостой сброс воды при заполнении порожнего полезного объема водохранилища в любой момент заполнения и в любых возможных гидрометеорологических условиях;
дополнительный резерв гидрологической безопасности гидротехнических сооружений:Возможность кратковременной одновременной работы всех турбин ГЭС с максимально возможным расходом воды.
СНиП 33-01-2003. Раздел 4.1 «Общие положения» дополнить:
4.1.10 Все высоконапорные гидроузлы должны быть оборудованы водосбросными устройствами, функционирующими в любых возможных гидрометеорологических условиях (донные водовыпуски).
4.10.11 Должны быть созданы условия для выдачи всей установленной мощности ГЭС напрямую в энергосистему, то есть пропуск половодий и дождевых паводков не должен зависеть от режима работы энергоемких производств.
СНиП 33-01-2003. Раздел 5.4 «Расчетные расходы и уровни» изложить в следующей редакции:
5.4.2 При проектировании водохранилищ, гидроузлов и их нижних бьефов приоритет обязаны отдавать гидрологической безопасности. Освоение водных ресурсов необходимо начинать от верховий к устью, а при наличии согласованной схемы освоения водных ресурсов строго по схеме от верховий к устью.
Принятые версии расчетных гидрографов притока ежегодной вероятностью превышения 0,1% и 0,01% + ? как основа для расчетов гидрологической безопасности обязаны прилагаться к паспортам водохранилища и гидротехнических сооружений и корректироваться совместно эксплуатирующими водохранилище и гидротехническое сооружение организациями при увеличении ряда гидрологических наблюдений через каждые 50 лет.
Далее по тексту.
5.4.3 Пропуск расчетного расхода притока воды для основного расчетного случая 0,1% должен обеспечиваться без выполнения холостого сброса воды в период заполнения порожнего полезного объема водохранилища до нормального подпорного уровня (НПУ) через все эксплуатационные водопропускные сооружения гидроузла при полном их открытии.
Далее по тексту.
5.4.4 Пропуск поверочного расчетного расхода воды ежегодной вероятностью превышения 0,01% + ? должен осуществляться с максимальным расчетным сбросным расходом воды основного расчетного случая 0,1% как при заполнении водохранилища до форсированного подпорного уровня (ФПУ), так и при последующем опорожнении водохранилища до НПУ.
Методические указания по разработке правил использования водохранилищ (утверждены приказом Минприроды России от 26 января 2011 г. № 17) [1] предлагается переработать с учетом вышеуказанных изменений СНиП 33-01-2003, в частности в Разделе 21 «Порядок регулирования режима функционирования водохранилища» в п.21.1 внести следующие изменения:
На диспетчерском графике выделяются следующие основные зоны:
е) зона максимального расчетного сбросного расхода воды основного расчетного случая 0,1%. В этой зоне по условиям безопасности сооружений нижнего бьефа максимальный расчетный сбросной расход воды основного расчетного случая 0,1% сохраняется как при заполнении до ФПУ, так и при опорожнении до НПУ.
- Почему необходима корректировка нормативов
О том, что необходимо учитывать трансформацию (снижение) в водохранилищах верховья расчетного расхода воды, подлежащего пропуску в процессе эксплуатации через постоянные водопропускные сооружения нижерасположенного гидроузла, указывалось всегда, в том числе указывается в СНиП 33-01-2003, п.5.4.2.
Но одновременно существовало указание проектировать гидротехнические сооружения, исходя, как правило, из требований комплексного использования водных ресурсов с учетом федеральных, региональных и отраслевых программ совершенствования структуры хозяйства, развития и размещения производительных сил и промышленных объектов, градостроительной документации и иных обязательных для использования материалов.
Стремление быть первыми в мире по высоте плотин, единичной мощности гидроагрегатов и мощности ГЭС приводило к выбору соответствующего створа, несмотря на очевидное увеличение затапливаемых земель и невозможность обеспечить гидрологическую безопасность гидроузла и его нижнего бьефа.
Чем дальше от истоков назначался первый створ в каскаде, тем труднее становилось создать порожний объем водохранилища, соответствующий стоку воды с увеличенной площади водосбора. Стремление к рекордной единичной мощности гидроагрегата сопровождалось повышением уровня мертвого объема водохранилища для увеличения напора и, соответственно, снижением порожней емкости водохранилища.
Именно эти устремления привели к экстремально высоким для своего времени параметрам Саяно-Шушенского гидроузла, включая единичную мощность гидроагрегата, высоту плотины, сбросной расход воды в нижний бьеф, и к экстремально малой величине порожнего объема водохранилища.
Иначе говоря, приоритет при выборе первоочередных створов и проектировании гидротехнических сооружений отдавался наиболее эффективным, как тогда казалось, проектам, а решение проблем гидрологической безопасности откладывалось на будущее. Вот почему предлагается дополнить п.5.4.2.
С точки зрения математических вычислений расчеты пропуска половодий и дождевых паводков на Енисее верны, но по существу ошибочны, поскольку на практике не выполнимы.
Сложность доказательства такого утверждения заключается в том, что расчеты выполнены на маловероятные события по принятым версиям расчетных гидрографов притока ежегодной вероятностью превышения 0,1% и 0,01% + ? (вероятность событий 1 раз за 1000 лет и 1 раз за 10000 лет с гарантийной поправкой до 20%), то есть на практике такого притока может не быть при жизни нескольких поколений, поэтому проверка результатов расчетов на практике не могла выполняться.
Выбор варианта расчетных гидрографов ежегодной вероятностью превышения 0,1% и 0,01% + ? заключается в создании нескольких десятков версий, из которых принимается наиболее тяжелый. Например, для проектирования дополнительного берегового водосброса в 2003 году был принят 36-ой вариант версии Ленгидропроекта, кстати, с которым не был согласен Гидропроект.
Принятые версии расчетных гидрографов притока ежегодной вероятностью превышения 0,1% и 0,01% + ? как основа для расчетов гидрологической безопасности обязаны прилагаться к паспортам водохранилища и гидротехнических сооружений и корректироваться совместно эксплуатирующими водохранилище и гидротехническое сооружение организациями при увеличении ряда гидрологических наблюдений через каждые 50 лет.
Но нормативными документами не предусмотрена такая обязанность. Очевидно, что такая мера позволит проводить проверку и своевременную корректировку расчетов. Именно поэтому необходимо предусмотреть такую обязанность.
Достоверность прогнозов притока воды в половодья не превышает 70%, а дождевые паводки вообще трудно прогнозировать, поэтому идеология регулирования речного стока строилась на минимальной зависимости пропуска высоких вод от прогнозов притока воды в водохранилища.
Это достигалось путем расчетов порожнего полезного объема водохранилища, заполнение которого при притоке ежегодной вероятностью превышения 0,1% должно осуществляться при среднем надежно гарантированном расходе воды через турбины без выполнения холостого сброса воды. При этом расход притока воды обязан снижаться до расчетного максимального сбросного расхода воды в нижний бьеф, допустимого для нижнего бьефа в его естественном состоянии или после создания инженерных защитных сооружений (основной расчетный случай).
Холостой сброс воды при заполнении порожнего полезного объема водохранилища обязаны были оставлять в качестве запаса (основного резерва) на непредвиденные обстоятельства (приток воды выше принятого в расчетах, аварии, отказы в работе оборудования плотины, ГЭС, в схеме выдачи мощности ГЭС, в энергосистеме и нижнем бьефе) на весь длительный период эксплуатации гидроузла.
Это также достигалось путем расчетов порожнего резервного объема водохранилища, заполнение которого до форсированного подпорного уровня (ФПУ) и последующее опорожнение до нормального подпорного уровня (НПУ) при притоке ежегодной вероятностью превышения 0,01% + ? должно происходить максимально быстро при расчетном максимальном сбросном расходе воды в нижний бьеф основного расчетного случая 0,1% (поверочный расчетный случай).
Но СНиП 33-01-2003 п.п. 5.4.2; 5.4.3; 5.4.4 допускают двоякие толкования (исключены выше в разделе 1), приводящие к грубым ошибкам в расчетах.
Например, расчеты пропуска половодья и дождевого паводка через Саяно-Шушенский гидроузел были выполнены с использованием холостого сброса воды с пониженного уровня заполнения водохранилища 510,0 м, то есть порожний полезный объем водохранилища оказался заниженным на величину объема холостого сброса воды.
В итоге гидроузел одновременно лишился запаса (основного резерва) гидрологической безопасности на непредвиденные обстоятельства, которым является холостой сброс воды, а регулирование стока оказалось в полной зависимости от прогнозов притока воды в водохранилище.
Практика показывает, что разного рода непредвиденные обстоятельства (приток выше расчетного, авария или отказ в работе оборудования плотины, ГЭС, в схеме выдачи мощности ГЭС, в энергосистеме и нижнем бьефе) вполне вероятны.
Ярким примером тому является Саяно-Шушенская катастрофа. Началось все с качаний в энергосистеме, которые вполне могли развиться до системной аварии. И произошло это в самый критический момент при высоком уровне заполнения водохранилища СШГЭС. Тогда еще большей катастрофы удалось избежать только благодаря наличию водосброса с глубинным водозабором, который позволил создать порожний объем водохранилища к началу очередного половодья.
По расчетам проектной организации приток воды в Саяно-Шушенское водохранилище в течение 30 суток половодья может достигать 20,9 км3 при обеспеченности 1%, 25,9 км3 при вероятности превышения 0,1%, 34,1 км3 при 0,01% + ?, в течение 153 суток наиболее напряженного периода года (май-сентябрь), соответственно 53,8 км3, 60,0 км3 и 68,2 км3 [2, стр.16].
О комплексном влиянии заниженного прогноза притока воды, заниженного порожнего объема водохранилища, заведомого использования основного резерва гидрологической безопасности, предназначенного на весь длительный период эксплуатации, наглядное представление могут дать результаты пропуска половодья и дождевых паводков в 2006 году.
2006 год был маловодным: обеспеченность притока составила 54% в мае (такое событие случается 1 раз за 1,85 лет), 8% в июне (такое событие случается 1 раз за 12,5 лет). Пик расхода притока воды 12- 15 июля достиг 7900 м3/с, то есть такой дождевой паводок вероятен несколько раз в течение 100 лет (по расчетам обеспеченности 1% соответствует пик расхода 9025 м3/с [2], стр.457).
Однако, водохранилище было преждевременно заполнено до высокого уровня 537,5 м 12 июля, вместо 31 июля по расчетам, сбросной расход воды в нижний бьеф составил 7700 м3/с, объем холостого сброса воды достиг 15 км3. Такие результаты могли быть только при притоке вероятностью превышения до 0,1%.
Малое по объему водохранилище было заполнено по заниженному прогнозу преждевременно. Средний расход притока воды в июльский дождевой паводок при прогнозе 3300 м3/с составил 6190 м3/с, поэтому большая часть объема притока воды июля-сентября была сброшена мимо турбин ГЭС.
Даже при заниженном порожнем полезном водохранилище, равном 14,71 км3, и расходе воды через турбины 2100 м3/с в объеме Wи = 2100 ? 153 ? 24 ? 60 ? 60 = 27,76 км3 в течение 153 суток наиболее напряженного периода года (май-сентябрь), но при достоверном прогнозе притока воды, объем холостого сброса воды в 2006 году не должен был превысить 53,8 — (14,71 + 27,76) = 11,33 км3.
Итоги пропуска половодья и дождевого паводка 2006 года, к сожалению, не стали предметом для разработки экстренных мер по повышению гидрологической безопасности гидроузлов на Енисее и их нижних бьефов.
Для достижения сбросного расхода воды, равного 7000 м3/с и безопасного для нижнего бьефа, по расчетам проектной организации при притоке воды ежегодной вероятностью превышения расхода 0,1% в порожнем полезном объеме водохранилища аккумулируется 14,71 км3, турбины при среднем расходе 2100 м3/с в течение 30 суток половодья расходуют Wи = 2100 ? 30 ? 24 ? 60 ? 60 = 5,44 км3 и через водосброс, начиная с уровня заполнения 510,0 м, сбрасывается 25,9 — (14,71 + 5,44) = 5,75 км3 воды.
Порожний полезный объем Саяно-Шушенского водохранилища следовало определять по уравнению Vп = W — Wи = 25,9 — 5,44 = 14,71 + 5,75 = 20,46 км3, для того, чтобы при пропуске половодья длительностью 30 суток вероятностью превышения 0,1% (основной расчетный случай) исключить холостой сброс воды.
Результатом применения холостого сброса воды с пониженного уровня заполнения водохранилища стало занижение порожнего полезного объема водохранилища и, соответственно, обязательное увеличение объема холостого сброса воды на 5,75 км3 при пропуске половодья ежегодной вероятностью превышения 0,1% и в половодье ежегодной вероятностью превышения расхода 0,01% + ? еще на 34,1 — (15,3 + 5,44 + 5,75) = 7,61 км3. И это при условии, что прогнозный гидрограф совпадет с версией расчетного гидрографа.
Порожняя резервная емкость водохранилища должна соответствовать половине разницы объема притока ежегодной вероятностью превышения расхода притока воды 0,01% + ? и 0,1% Vрез = (34,1 — 25,9) : 2 = (68,2 — 60,0) : 2 = 8,2 : 2 = 4,1 км3 и использоваться исключительно для кратковременного приема притока воды ежегодной вероятностью превышения 0,1% — 0,01% + ? (поверочный расчетный случай).
Фактически порожний резервный объем равен 0,62 км3 при заполнении водохранилища до ФПУ 540,0 м, а существующий порожний объем между уровнями 540,0 и 544,5 м, равный примерно 3,0 — 0,62 = 2,38 км3 с 1997 года заполнять запрещено по состоянию плотины.
По расчетам проектной организации полной гарантией того, что этот порожний объем не будет заполнен, то есть плотина не будет перегружена, является повышенная пропускная способность Саяно-Шушенского гидроузла, доведенная до 19190 м3/с (4000 — береговой водосброс, 13090 — эксплуатационный водосброс и 2100 турбины). Здесь речи о безопасности нижнего бьефа не может быть. Не может ее быть и при наличии дополнительного водосброса на Майнском гидроузле.
Примеров подобного состояния гидротехнических сооружений в мировой практике не существует.
По моим расчетам через порожний полезный объем и через порожний резервный объем каждый многоводный год может проходить два равных объема воды. Это можно видеть при разложении максимальных объемов притока воды за 153 суток половодья и дождевых паводков.
W = 68,2 = 2х34,1 = (20,46 + 5,44 + 8,2) + (22,32 + 11,78) = (9,24 + 11,22 + 5,44 + 2? 4,1) + (22,32 + 7,22 + 4,56) км3 [3], где:
20,46 — необходимая величина порожнего полезного объема водохранилища, км3;
5,44 — объем воды через турбины за 30 суток половодья, км3;
8,2 — объем притока воды, временно задерживаемый в резервном объеме водохранилища при пропуске половодья 0,01% + ?, км3;
22,32 = 27,76 — 5,44 — расход воды через турбины за 123 дождевых паводков, км3;
19,98 — 8,2 = 11,78 км3 = 7,22 + 4,56 — объем холостого сброса воды в июльский и августовский дождевые паводки, км3;
19,98 — суммарный объем холостого сброса воды за 153 суток, км3;
11,22 — порожний полезный объем водохранилища при НПУ 532,8 м, км3;
4,1 — порожний резервный объем водохранилища при ФПУ 540,0 м;
9,24 — объем воды, временно задерживаемый в водохранилище-регуляторе стока, которое предлагаю создать в верховье в Туве.
Суммарного запаса воды: 11,22 (основное водохранилище) + 9,24 (емкость верховья) + 18,0 (возможный приток с площади водосбора за 212 суток октябрь-апрель) = 38,46 км3 вполне достаточно для работы турбин до начала очередного половодья со средним расходом воды 2100 м3/с.
Вышеуказанные объемы холостого сброса воды рассчитаны при регулировании стока строго по версии расчетного гидрографа, при условии достоверности прогноза притока воды, наличии водохранилища-регулятора стока в верховье в Туве и выполнении холостого сброса воды после заполнения порожнего объема водохранилища.
При наличии дефицита порожней емкости водохранилища, то есть при обязательном холостом сбросе воды с пониженного уровня заполнения водохранилища, и заниженном прогнозе притока воды, то есть при регулировании стока по прогнозному гидрографу объем холостого сброса воды становится выше в 1,5 -2 раза.
Если на длительное время останавливаются турбины, то объем холостого сброса воды к началу половодья очередного года может вырасти до 68,2 (май-сентябрь) + 18 (октябрь-апрель) = 86,2 км3.
Но к расследованию причин катастрофы 17.08.2009 подошли в высшей степени формально. Истинная причина так и остается не установленной, хотя существует неопровержимое обоснование повышенной опасности превышения критического уровня заполнения водохранилища и работы нового оборудования турбин (особенно новой системы регулирования) при повышенном напоре.
В этих условиях существует только один путь — создание противопаводкового водохранилища в Туве. Если мы не можем справиться с грозным будущим событием, то ничто нам не мешает перенести его в прошлое, минуя настоящее.
Проектная организация выполняет расчеты по принятой конкретной версии расчетного гидрографа, а реальный пропуск осуществляется по прогнозному гидрографу, который не может совпадать с версией расчетного гидрографа, поэтому однозначного решения задачи на практике в принципе не может быть. Так создается видимость благополучия, а выполнение необходимых мер откладывается на неопределенное время.
- О модернизации правил пользования водохранилищами
Если судить по мерам, которые предлагаются к реализации для повышения гидрологической безопасности, то можно сделать вывод о том, что вышеуказанные заблуждения можно вполне отнести к сознательным мерам, ведущим к еще большему обострению гидрологической обстановки в стране.
Признается, что
«наши гидроузлы вовсе не предназначены для обеспечения безопасности нижних бьефов, что реальные возможности управления высоким половодным стоком с помощью водохранилищ и достижимый уровень безопасности населенных пунктов и хозяйственных объектов, как и угроза разрушения образующих их гидроузлов и масштабы последствий этого существенно отличаются от представлений большей части населения и администраций субъектов Федерации, а людям, живущим под «прикрытием» больших плотин, представляется, что угроза наводнений — дело далекого и безвозвратно ушедшего прошлого»[4].
Утверждается, что
«при оценке предельно возможного либо рационального уровня управления максимальным стоком как при проектировании гидроузла, так и при составлении или корректировке «Правил использования водных ресурсов водохранилищ» возникает вопрос о мере противопаводковой ответственности объекта. Другими словами, следует установить, с какого момента и при каких гидрологических условиях гидроузел и водохранилище «обязаны» предотвращать затопление земель и расположенных на них объектов в нижнем бьефе плотины, и в каких случаях эти «обязательства» с гидроузла снимаются»[4].
Проще говоря, делается попытка убедить в том, что возможности водохранилищ не безграничны, и с этим нужно смириться. Будем, по возможности, модернизировать правила пользования водохранилищами и не более того.
По сути, ответственность за потопы у нас уже разграничена. В Методических указаниях по разработке правил использования водохранилищ (утверждены приказом Минприроды России от 26 января 2011 года № 17) [1] весь объем водохранилища делиться на зону противопаводковой призмы, одной из основных функций которой является защита нижнего бьефа гидроузла от наводнений, и зону максимальных сбросов, в которой по условиям собственной безопасности сооружений гидроузла открываются все водосбросные отверстия.
В сложившихся условиях необходимо предпринимать экстренные меры по регулированию объема притока воды в Саяно-Шушенское и Красноярское водохранилища в наиболее напряженный период года с мая по сентябрь включительно. На практике видим совершенно иной подход, заключающийся в модернизации правил использования водных ресурсов (ПИВР).
«Работу по модернизации правил пользования водохранилищами планируется завершить в 2014 году. И надеемся, что по всем крупным каскадам водохранилищ, управление которыми мы осуществляем, будут разработаны новые актуализированные документы, которые позволят более эффективно использовать водные ресурсы этих водных объектов», — сообщила Селиверстова М.В. в ходе рабочей встречи с главой российского правительства В.В. Путиным [5].
Причины снижения противопаводкового эффекта крупных водохранилищ, по мнению Асарина А.С. и Селиверстовой М.В., кроются в недостатках современных режимов гидроузлов, приводящих к снижению этого эффекта.
Хуже всего то, что эти причины не могут рассматриваться, поскольку они скрыты существующими строительными нормами и правилами (СНиП) и начинать нужно, прежде всего, с их корректировки.
Активная корректировка нормативных документов, то есть приведение в соответствие к реальной ситуации в гидростроительстве, началось с корректировки СНиП 2.06.06-85, п.п.3.29, 5.29, 5.31, пересмотренных в СНиП 2.06.01.86, п.п. 2.11, 2.12.
Вовсе не случайно заблуждались крупные специалисты, причастные к созданию гидроузлов на Енисее, такие, например, как В.И.Брызгалов и К.К.Кузьмин.
В.И.Брызгалов пишет:
«C целью предотвращения повторного раскрытия трещин в бетоне и улучшения НДС основания снижен на 1 метр проектный нормальный подпорный уровень. Ограничена скорость наполнения водохранилища. Введено в правила эксплуатации требование значительной заблаговременности открытия холостых сбросов при пропуске половодий с приточностью выше средней» [6], стр.538.
Главный инженер Красноярскгэсстроя, ранее заместитель главного инженера Гидропроекта, Кузьмин К.К. в своей последней статье предупреждает:
«плотина может справиться с пропуском расхода вероятностью повторения не чаще чем 1 раз в 10 тыс. лет только при условии ее открытия на полную пропускную способность 15900 м3/с, в том числе через плотину 13600 м3/с (при 10 работающих на полную мощность агрегатах, 11 полностью открытых водосбросах), начиная с наполнения водохранилища до отметки 532 м и водохранилище, наполненном до отметки 544,5м (форсированный горизонт)» [7].
Опасность таких заблуждений очевидна: истинные причины, приведшие к занижению порожних объемов водохранилищ, даже не рассматриваются, а поэтому их устранение не предусматривается, но реализуются такие проекты, как Майнский гидроузел и дополнительный береговой водосброс для Саяно-Шушенского гидроузла, еще более снижающие гидрологическую безопасность на Енисее.
Такой порочный подход к регулированию стока на Енисее неминуемо ведет к увеличению затрат на создание дополнительного водосброса на Майнском гидроузле и на создание инженерных защитных сооружений на протяжении всего нижнего бьефа, вплоть до Красноярского водохранилища.
Красноярское водохранилище к началу половодья срабатывается только до уровня 230,0 м. Красноярский гидроузел не имеет водосброса с глубинным водозабором. При существующем подходе к регулированию стока на Саяно-Шушенском гидроузле усугубляется положение Красноярского гидроузла, но особенно его нижнего бьефа, который продолжают бесконтрольно застраивать.
Литература
[1] Методические указания по разработке правил использования водохранилищ (утв. приказом Минприроды России от 26 января 2011 г. № 17). [2] А.И.Ефименко, Г.Л.Рубинштейн «Водосбросные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС». СПб: Изд-во ОАО «ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева», 2008. [3] Бабкин В.И. О регулировании стока воды на Енисее, журнал «Гидротехника XXI век» № 3 (15) сентябрь 2013 [4] Асарина А.Е., «Речные наводнения: причины и последствия. Что можно и нужно сделать?» [5] Правила пользования водохранилищами должны быть изменены до 2015 года. [6] В.И.Брызгалов «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций», Сибирский издательский дом»Суриков», Красноярск, 1999 [7] Журнал «Гидротехническое строительство», 9- 1998.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; 1 апреля 2015 г.
Источник: рассылка Союза «За химическую безопасность»
