Смоет ли Красноярск? Несколько слов о воронке размыва Красноярской ГЭС
В последние дни, в СМИ и социальных сетях активно обсуждается новая «страшилка», связанная с гидротехническими сооружениями. На этот раз, не повезло Красноярской ГЭС, в нижнем бьефе которой, по словам сотрудников ООО «Ман» обнаружились «огромные размывы», которые подбираются под основание плотины, ну и далее «катастрофа может случиться в обозримом будущем», ибо «плотина может сложиться». Попробуем разобраться в этой истории.
Красноярская ГЭС. Фото отсюда
Для начала, немного информации о самой станции. Красноярская ГЭС расположена на Енисее, первый агрегат пущен в 1967 году, последний - в 1971 году. Мощность станции - 6000 МВт, это вторая по мощности ГЭС России. Конструктивно, это типичная плотинная гидроэлектростанция с массивной гравитационной бетонной плотиной максимальной высотой 124 м.
Теперь перейдем собственно к истории вопроса. А она такова.
В 2006 году на Енисее прошел сильный летний паводок, в результате чего через водосброс Красноярской ГЭС было пропущено почти 18 км3 воды - максимальное количество за весь период эксплуатации станции. После этого было решено провести обследование состояния дна ниже ГЭС, а также железобетонного крепления берегов. Эта работа была поручена ООО «Ман» - красноярской фирме, специализирующейся на различных подводно-технических работах.
Проведенные исследования показали наличие повреждений железобетонных плит, закрепляющих левый берег, на протяжении 120 м. Был оперативно выполнен проект, и повреждения были устранены. Ремонтными работами занимался все тот же «Ман», к которому по их завершении у заказчика возник ряд вопросов, вылившихся в ведущуюся с 2008 года судебную тяжбу, не завершенную и сейчас. На этом фоне с 2010 года руководство «Мана» рассказывает СМИ об обнаруженных ими размывах дна Енисея в нижнем бьефе и возможных апокалиптических последствиях, предотвратить которые, по их словам, можно путем проведения ряда работ ориентировочной стоимостью 5 млрд. рублей. Так что же нашло данное ООО? Для ответа на этот вопрос, обратимся некоторым техническим моментам.
Водосброс Красноярской ГЭС создан по так называемой схеме «с отбросом струи и гашением энергии в яме размыва». Упрощенно, это выглядит так: поток воды скатывается вниз по водосбросной плотине и срывается со специального трамплина в нижней части плотины, после чего, описывая красивую дугу, падает в реку. Разумеется, падающая вода обладает огромной энергией, и она начинает разрушать дно реки, образуя яму - так называемую воронку размыва. Эта яма постепенно растет, пока не достигает некоего размера, при котором энергия воды гасится самой же водой в воронке размыва, и ее энергии уже не хватает для разрушения ее стен и дна.
Работа водосброса Красноярской ГЭС. Фото отсюда
Такой тип водосбросов активно пропагандировался французской фирмой «Коин и Белье»:
«Всем известны водосливы трамплинного типа. Такое решение проблемы, являющееся капитальным, не осуществляется лишь для эффектности. Мы решительно отделались от старых ошибок (водосбросов с искусственными водобойными колодцами - прим.), внешняя надежность которых не устраняла серьезных пробелов. И сразу же выиграли во всем. Мы сократили размеры и стоимость сооружений. Извергающаяся вода отбрасывается от
сооружения и возвращается в естественное русло, где она успокаивается. В своем полете вода сталкивается с воздухом, растрачивает в нем энергию, а падая в углубление (яму размыва), сделанное ею самой, истощается, бросая к небу в последнем рывке высокие фейерверки брызг. Регрессивный размыв побежден».
Преимущества такого рода водосбросов предопределили их чрезвычайно широкое распространение, как в нашей стране, так и в мире. В России такие водосбросы имеют Братская, Усть-Илимская, Зейская, Бурейская, Колымская и многие другие ГЭС. Понятно, что такая концепция хорошо работает только на прочных скальных породах; Красноярская ГЭС построена на весьма крепких гранитах.
Итак, образование воронки размыва - это не некое ЧП, а совершенно предсказуемая вещь. Более того, эта воронка является необходимой, неотъемлемой частью проекта водосброса Красноярской ГЭС. Но может быть, ее размеры превысили проектные и представляют опасность для станции? Согласно данным самого «Мана», максимальная глубина воронки составляет 32 м. Это вполне нормальное, проектное значение. Для сравнения, глубина воронки размыва у спроектированной «Коэн и Белье» крупной ГЭС Кариба на р.Замбези через 20 лет эксплуатации достигла 92 м, и эта станция продолжает безопасно эксплуатироваться.
Водосброс ГЭС Кариба. Фото отсюда
Выдвигается и еще один аргумент - дескать, воронка начинает подмывать бетонную плиту в основании плотины. Что это за плита? Дело в том, что во время строительства ГЭС пропуск воды проводился по другой схеме - через временные донные водосбросы; для того, чтобы поток не размывал дно, и была сделана бетонная плита. Сейчас, после завершения строительства, эта 60-метровая конструкция не нужна, она не несет никакой нагрузки и при желании ее можно вообще убрать - на безопасности ГЭС это не скажется никак. Тем более никак не влияет на безопасность станции то, что край воронки размыва находится вблизи этой плиты.
Рассказывается и про остров, образовавшийся в нижнем бьефе Красноярской ГЭС. Мнения о его природе различны - специалисты «Мана» полагают, что это так называемый бар, т.е. отложения вымытого из воронки грунта, на самой ГЭС придерживаются мнения, что это остатки перемычки, ограждавшей котлован станции во время ее строительства. Возможно, правы обе стороны, но важнее то, что каких-то угроз безопасности станции он не несет, хотя и несколько снижает выработку электроэнергии, образуя небольшой подпор в нижнем бьефе.
Тот самый остров.
Стоит отметить, что позиция специалистов в области проектирования и эксплуатации гидротехнических сооружений однозначна - воронка размыва не оказывает никакого влияния на безопасность станции. В частности, такого мнения придерживаются специалисты института «Ленгидропроект», который и спроектировал Красноярскую ГЭС. Очень резко и однозначно по данному вопросу высказывается профессор кафедры гидротехнического строительства Санкт-Петербургского политехнического института Виктор Михайлович Боярский, на момент строительства Красноярской ГЭС - заместитель главного инженера проекта станции. С ним солидарны профессор Красноярской архитектурно-строительной академии, доктор технических наук Анатолий Павлович Епифанов, участвовавший в строительстве ГЭС, и многие другие профильные специалисты. Все они считают эту «проблему» надуманной.
Красноярская ГЭС. Фото отсюда
Для начала, немного информации о самой станции. Красноярская ГЭС расположена на Енисее, первый агрегат пущен в 1967 году, последний - в 1971 году. Мощность станции - 6000 МВт, это вторая по мощности ГЭС России. Конструктивно, это типичная плотинная гидроэлектростанция с массивной гравитационной бетонной плотиной максимальной высотой 124 м.
Теперь перейдем собственно к истории вопроса. А она такова.
В 2006 году на Енисее прошел сильный летний паводок, в результате чего через водосброс Красноярской ГЭС было пропущено почти 18 км3 воды - максимальное количество за весь период эксплуатации станции. После этого было решено провести обследование состояния дна ниже ГЭС, а также железобетонного крепления берегов. Эта работа была поручена ООО «Ман» - красноярской фирме, специализирующейся на различных подводно-технических работах.
Проведенные исследования показали наличие повреждений железобетонных плит, закрепляющих левый берег, на протяжении 120 м. Был оперативно выполнен проект, и повреждения были устранены. Ремонтными работами занимался все тот же «Ман», к которому по их завершении у заказчика возник ряд вопросов, вылившихся в ведущуюся с 2008 года судебную тяжбу, не завершенную и сейчас. На этом фоне с 2010 года руководство «Мана» рассказывает СМИ об обнаруженных ими размывах дна Енисея в нижнем бьефе и возможных апокалиптических последствиях, предотвратить которые, по их словам, можно путем проведения ряда работ ориентировочной стоимостью 5 млрд. рублей. Так что же нашло данное ООО? Для ответа на этот вопрос, обратимся некоторым техническим моментам.
Водосброс Красноярской ГЭС создан по так называемой схеме «с отбросом струи и гашением энергии в яме размыва». Упрощенно, это выглядит так: поток воды скатывается вниз по водосбросной плотине и срывается со специального трамплина в нижней части плотины, после чего, описывая красивую дугу, падает в реку. Разумеется, падающая вода обладает огромной энергией, и она начинает разрушать дно реки, образуя яму - так называемую воронку размыва. Эта яма постепенно растет, пока не достигает некоего размера, при котором энергия воды гасится самой же водой в воронке размыва, и ее энергии уже не хватает для разрушения ее стен и дна.
Работа водосброса Красноярской ГЭС. Фото отсюда
Такой тип водосбросов активно пропагандировался французской фирмой «Коин и Белье»:
«Всем известны водосливы трамплинного типа. Такое решение проблемы, являющееся капитальным, не осуществляется лишь для эффектности. Мы решительно отделались от старых ошибок (водосбросов с искусственными водобойными колодцами - прим.), внешняя надежность которых не устраняла серьезных пробелов. И сразу же выиграли во всем. Мы сократили размеры и стоимость сооружений. Извергающаяся вода отбрасывается от
сооружения и возвращается в естественное русло, где она успокаивается. В своем полете вода сталкивается с воздухом, растрачивает в нем энергию, а падая в углубление (яму размыва), сделанное ею самой, истощается, бросая к небу в последнем рывке высокие фейерверки брызг. Регрессивный размыв побежден».
Преимущества такого рода водосбросов предопределили их чрезвычайно широкое распространение, как в нашей стране, так и в мире. В России такие водосбросы имеют Братская, Усть-Илимская, Зейская, Бурейская, Колымская и многие другие ГЭС. Понятно, что такая концепция хорошо работает только на прочных скальных породах; Красноярская ГЭС построена на весьма крепких гранитах.
Итак, образование воронки размыва - это не некое ЧП, а совершенно предсказуемая вещь. Более того, эта воронка является необходимой, неотъемлемой частью проекта водосброса Красноярской ГЭС. Но может быть, ее размеры превысили проектные и представляют опасность для станции? Согласно данным самого «Мана», максимальная глубина воронки составляет 32 м. Это вполне нормальное, проектное значение. Для сравнения, глубина воронки размыва у спроектированной «Коэн и Белье» крупной ГЭС Кариба на р.Замбези через 20 лет эксплуатации достигла 92 м, и эта станция продолжает безопасно эксплуатироваться.
Водосброс ГЭС Кариба. Фото отсюда
Выдвигается и еще один аргумент - дескать, воронка начинает подмывать бетонную плиту в основании плотины. Что это за плита? Дело в том, что во время строительства ГЭС пропуск воды проводился по другой схеме - через временные донные водосбросы; для того, чтобы поток не размывал дно, и была сделана бетонная плита. Сейчас, после завершения строительства, эта 60-метровая конструкция не нужна, она не несет никакой нагрузки и при желании ее можно вообще убрать - на безопасности ГЭС это не скажется никак. Тем более никак не влияет на безопасность станции то, что край воронки размыва находится вблизи этой плиты.
Рассказывается и про остров, образовавшийся в нижнем бьефе Красноярской ГЭС. Мнения о его природе различны - специалисты «Мана» полагают, что это так называемый бар, т.е. отложения вымытого из воронки грунта, на самой ГЭС придерживаются мнения, что это остатки перемычки, ограждавшей котлован станции во время ее строительства. Возможно, правы обе стороны, но важнее то, что каких-то угроз безопасности станции он не несет, хотя и несколько снижает выработку электроэнергии, образуя небольшой подпор в нижнем бьефе.
Тот самый остров.
Стоит отметить, что позиция специалистов в области проектирования и эксплуатации гидротехнических сооружений однозначна - воронка размыва не оказывает никакого влияния на безопасность станции. В частности, такого мнения придерживаются специалисты института «Ленгидропроект», который и спроектировал Красноярскую ГЭС. Очень резко и однозначно по данному вопросу высказывается профессор кафедры гидротехнического строительства Санкт-Петербургского политехнического института Виктор Михайлович Боярский, на момент строительства Красноярской ГЭС - заместитель главного инженера проекта станции. С ним солидарны профессор Красноярской архитектурно-строительной академии, доктор технических наук Анатолий Павлович Епифанов, участвовавший в строительстве ГЭС, и многие другие профильные специалисты. Все они считают эту «проблему» надуманной.