В.И. Бабкин: О ныне действующем Саяно-Шушенском водосбросе с глубинным водозабором

При сбросном расходе 13640 м3/с мощность сбрасываемого потока достигает 25700 МВт. Такую мощность потока, скорость которого превышает 55 м/с нельзя погасить без разрушений бетонной конструкции водобойного колодца. Это связано с колоссальной энергией, которая сосредотачивается в колодце, в том числе в форме знакопеременных динамических усилий, продолжительное время воздействующих на конструкцию, и с невозможностью каким либо путем регулировать характер и величину этих воздействий в течение прохождения половодья или дождевого паводка.

Такие процессы сложно моделировать и изучать. Основной причиной разрушения бетона днища водобойного колодца водосброса считают разгерметизацию, отсутствие монолитности межблочных швов, проникновение пульсационного потока в межблочные швы. Расчеты показывали, что величина только лишь статического давления, которое может проникнуть под плиту под воздействием кинетической энергии потока, составляющая более 1,5 МПа, достаточна для полного разрушения крепления плиты, а высокоскоростной поток, попадая под плиту днища колодца, оторвет ее при наличии перепада давления около 0,2 МПа. По лабораторным исследованиям гидродинамическая составляющая давления в начале колодца могла достигать 0,35 МПа. Выполненная конструкция дна колодца при большом удельном расходе воды была обречена на разрушение. Но и это еще не все. Приборы фиксируют вакуум в пространстве между потоком и днищем (верхом бетона колодца), возникновению которого способствует сама форма колодца и водобойная стенка на выходе воды из колодца. В колодце происходит отрыв потока от днища и  формирование колебательного процесса с распространением  его волн в основании гидроузла, в плотине, береговых скальных опорных массивах арки плотины, основании машинного зала.

Замеры при сбросе потока малой мощности около 2300 МВт показали, что пространственно-стрежневая конструкция перекрытия машинного зала (МАРХИ), нуждается в применении динамических гасителей резонансных колебаний большого размаха, что нельзя исключать сползания неустойчивых скальных массивов левого берега. Можно предположить, что разуплотнения скального основания сооружений и бетона плотины связаны с работой водосброса.

Поэтому необходимо продолжать исследования процесса гашения энергии потока воды с высоких плотин на моделях, имитирующих потоки воды различной мощности и скорости, потому что полноценные испытания водобойного колодца могут привести к непоправимым в условиях реки последствиям.

С позиции сегодняшнего дня приходится признавать, что проект Саяно-Шушенского водосброса не оправдал себя. Рассматривали вариант с рассредоточением потока на четыре водосброса общей пропускной способностью 15500 м3/с ([2], стр. 244-247), вариант, при котором потоки воды сталкивались в воздухе, вариант с отбросом струи и другие. Все они предусматривали сброс воды в русло реки.

В марте 1960 года на совещании в министерстве энергетики и электрификации СССР было принято решение в узких створах при хороших скальных грунтах основания и бортов при высоких напорах строительные расходы воды пропускать по тоннелям, устраиваемым  в скальных берегах створа. Такие водосбросы не мешали  строить плотину, их проще переустраивать по мере роста плотины. Заложение тоннелей ниже уровня мертвого объема водохранилища позволяло использовать водосброс в строительный период и в период эксплуатации. Опыт доказал правоту подобных решений.

Автор неоднократно предлагал для постоянной эксплуатации построить два водосброса: тоннельный со сбросом потока в ущелье правого берега и ныне действующий на меньший расход воды. Позже родилась идея построить сквозной водный путь в Туву на основе горизонтального судоходного тоннеля диаметром 20м, длиной около 1500м в направлении вершины ущелья, в которое вписывалась линия из 14 камер шлюза для подъема судов на 170-180м при отметке заложения тоннеля на уровне, близком к УМО.

Параллельно линии камер шлюза размещался канал-быстроток с тремя колодцами-гасителями энергии сбрасываемого потока воды на поворотах ущелья, в которых происходил поворот судов. На берегу водохранилища строилась камера шлюза и аварийно-ремонтный затвор водосброса. В вершине ущелья выполнялся бетонный массив с регулирующими расход воды затворами и закрытый безнапорный участок водосброса, примыкающий к каналу-быстротоку. Автором был разработан проект организации работ на берегу водохранилища без устройства котлована с применением парома, сооружением камеры шлюза, имеющей плавучесть для посадки на готовое скальное основание.

Заложение тоннеля на уровне близком к УМО позволяло получить необходимый расход воды и, в отличие от строящегося тоннельного водосброса с завышенными порогами на уровне 524м, своевременно брать часть нагрузки действующего водосброса на себя при нынешней схеме регулирования.

К сожалению, проектировщикам тоннельного водосброса удалось убедить всех в полной безопасности Саяно-Шушенского гидроузла после завершения строительства  дополнительного водосброса с завышенными порогами. Эта работа во многом является ответом всем тем, кто  считает тоннельный водосброс панацеей от всех болезней.

Разумеется, что эта необходимая, но не первоочередная и недостаточная мера. В нынешних условиях в первую очередь следовало снизить максимальный расчетный сбросной расход воды в нижний бьеф, регулировать приток, а не сброс воды. Именно в этом нуждается уникальная плотина, водобойный колодец водосброса и весь нижний бьеф. Необходимо было сначала перейти на схему регулирования стока воды в соответствии СНиП и тогда тоннельный водосброс становится действительно эффективной мерой для повышения безопасности гидроузла и его нижнего бьефа.

На мое предложение в первую очередь строить водохранилища в Туве ОАО “Инженерный центр ЕЭС” – “Институт Ленгидропроект” в заключении пишет: “Автор предлагает использовать емкость водохранилищ Верхнее-Енисейских ГЭС для зарегулирования стока и снижения паводковых расходов в створе Саяно-Шушенской ГЭС. Такая возможность действительно существует. Но по своим технико-экономическим показателям она несопоставима с альтернативным вариантом-береговым водосбросом. Стоимость строительства только одной Сейбинской ГЭС мощностью 500 МВт, по крайней мере, в 5 раз выше стоимости строящегося берегового водосброса. На ее строительство потребуется не менее 8-10 лет с учетом проведения комплекса проектно-изыскательских работ. Все это время Саяно-Шушенская ГЭС будет находиться в состоянии, не соответствующем современным требованиям по надежности”.

В заключении ОАО “ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева” утверждается: “Следует также учитывать пропускную способность этого берегового водосброса, компенсирующую утрату аккумулирующей способности водохранилища из-за понижения ФПУ на 4,5 м (до отметки 540.0 м вместо проектного 544,5 м)”.

В заключении ОАО “НИИЭС” утверждается: “Разумеется, что с введением в эксплуатацию берегового водосброса с пропускной способностью около 4000 м3/с упрощается процесс регулирования наполнения водохранилища, уменьшается глубина предпаводковой сработки и, самое главное, сокращается продолжительность работы существующего эксплуатационного водосброса: он может использоваться для пропуска паводков в среднем один раз в двадцать лет”.

Таким заявлениям не приходится удивляться. В рецензии на мою статью в журнал “Гидротехническое строительство” получен ответ Ленгидропроекта: “Предпаводковая сработка является обычным мероприятием, проводимым на большинстве ГЭС. Другое дело, что такая сработка производится с учетом интересов энергетики и иных факторов, которые накладывают ограничения на водно-энергетический режим. Еще на стадии проектирования, когда определяются параметры ГЭС, уровни и емкости водохранилища  назначаются с учетом режимных и иных ограничений, при сохранении надежности сооружений на нормативном уровне. Любое изменение проектных режимов, как это предлагает автор, с целью повышения безопасности, приведет к ухудшению других показателей-энергоотдачи, уровневого режима в бьефах и других”.

В № 11, 2003, стр.47 этого журнала опубликована статья под броским заглавием “Строительство дополнительного берегового водосброса как мера повышения безопасности гидротехнических сооружений Саяно-Шушенской ГЭС”, в которой ведущие специалисты-гидротехники утверждают: “Дополнительный водосброс позволит создать более щадящий режим в водобойном колодце и осуществлять пропуск расходов до 4000м3/с в случае необходимости выполнения ремонтных работ по эксплуатационному водосбросу”.

Еще записи на эту же тему:

Метки:


Страницы: 1 2

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.