Когда безопасность пропуска половодий и дождевых паводков приоритетна

Нет нужды отрицать полезность создания дамб в деле снижения ущерба от затоплений, в том числе с разрывами в дамбах и регламентированием использования временно затапливаемых пойм. Но, необходимо подчеркнуть, что природные условия для создания таких дамб существуют далеко не везде, например, практически отсутствуют в верховье и среднем течение Енисея.

Безопасная противопаводковая роль водохранилищ с ГЭС, как утверждается в [1] и [2] , ограничена в пределах обеспеченности притока воды до 1%, то есть вероятностью событий не чаще 1 раза за 100 лет.

“Для обеспечения собственной безопасности (сохранности сооружений) гидроузлов с относительно малоемкими водохранилищами они должны включать крупные дорогостоящие водосбросы. А поскольку значительную, влажную, часть года водохранилище должно быть незаполненным (в ожидании высокого паводка, который нужно аккумулировать), строительство ГЭС в составе этих гидроузлов экономически не оправдано.

Строительство противопаводковых водохранилищ малоэффективно в связи с почти повсеместным отсутствием чаш для размещения регулирующего объема в верхнем течении рек и плотной заселенностью речных долин ниже выхода рек в равнинную зону. Успешный опыт массового строительства противопаводковых водохранилищ с бетонными плотинами и автоматическими (без затворов) водосливами в Японии и Южной Корее с крайне ограниченными земельными ресурсами и высочайшей плотностью населения вряд ли может быть освоен в наших условиях.

Возможности аккумуляции стока половодий и паводков водохранилищем (и даже каскадом водохранилищ) ограничены и, как правило, ориентированы на предотвращение или сокращение ущербов от наводнений в половодья и паводки вероятностью превышения 1%.

В массовом сознании этот норматив ассоциируется с повторяемостью события один раз в 100 лет, что создает иллюзию многолетней безопасности населения и хозяйства, размещенных в нижних бьефах противопаводковых гидроузлов. В действительности речь идет не о повторяемости заданного максимального расхода и уровня воды, а о ежегодной вероятности его превышения. Это означает, что наступление паводка или половодья вероятностью превышения 1%, возможно и в текущем и в следующем году и через 5 или 10 лет после прохождения предыдущего. Лишь в так называемой генеральной совокупности событий, то есть в тысячелетней и более жизни реки вероятность превышения такого паводка составит 1/100.

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” [1].

Более того,

“примерно раз в 100 лет приходит такая вода, что плотины не выдерживают, часто провоцируя еще больший ущерб ниже по течению. А иногда кончаются и катастрофой при разрушении дамб и переливе воды через гребень плотин”[2].

Делаются следующие ошибочные выводы:

• — гидроузлы с ГЭС не могут и не должны обеспечивать безопасность нижних бьефов при притоках ежегодной вероятностью превышения менее 1%;
• — для обеспечения собственной безопасности (сохранности сооружений) гидроузлов с относительно малоемкими водохранилищами они должны включать крупные дорогостоящие водосбросы;
• — поскольку значительную, влажную, часть года водохранилище должно быть незаполненным (в ожидании высокого паводка, который нужно аккумулировать), строительство ГЭС в составе этих гидроузлов экономически не оправдано.

Существующие гидроузлы с ГЭС действительно не могут обеспечивать безопасность нижних бьефов при притоках ежегодной вероятностью превышения менее 1%, поскольку относительно малоемкими водохранилища становятся при наличии ГЭС. Но при наличии приоритета безопасности нижних бьефов могут обеспечивать и собственную безопасность и безопасность нижнего бьефа, если в верховьях будут созданы специальные водохранилища-регуляторы стока без ГЭС.

Создание специальных водохранилищ-регуляторов стока без ГЭС оправдано со всех точек зрения, поскольку позволяет одновременно решать противоречивые проблемы повышения безопасности пропуска половодий и дождевых паводков, повышения эффективности использования водотока и потенциала созданных ГЭС на выработку электроэнергии и мощности при минимуме влияния на экологию.

Последнее связано с тем, что для водохранилища-регулятора стока без ГЭС порожний объем и площадь периодически затапливаемой поверхности почти в два раза меньше, чем при наличии ГЭС, изменения уровней происходит в теплое время года и на более низких отметках поверхности, а при повышенной достоверности прогноза притока воды – не каждый год.

Наличие водохранилищ-регуляторов стока без ГЭС позволяет построить (там где их нет) водосбросы с более низкими уровнями заложения порогов, то есть создать резерв гидрологической безопасности на непредвиденные обстоятельства (аварии, отказы в работе оборудования и т.п.).

О необходимости и эффективности создания водохранилища- регулятора стока без ГЭС в верховье Енисея в Туве мною на сайте “Плотина. Нет!” подробно сказано в последних статьях [3], [4], [5] и более ранних, а также в статьях [6] и [7], опубликованных в журнале “ГИДРОТЕХНИКА XXI ВЕК”.

“В бассейне реки Амур произошло катастрофическое наводнение, от которого пострадали тысячи людей и экономика региона” [2].

Наводнение было катастрофическим, а приток воды был даже ниже среднего с вероятностью события 1 раз в 125 лет, тогда как собственная безопасность, например, Зейского гидроузла обязана обеспечиваться при ежегодной вероятности превышения притока 0,01% (вероятность события 1 раз за 10000 лет).

Полная гарантия собственной безопасности Зейского гидроузла могла быть еще выше, если бы расчет порожнего резервного объема Зейского водохранилища был выполнен на пропуск расхода притока воды ежегодной вероятностью превышения 0,01%, равного 27600 м³/с в дождевой паводок, с гарантийной поправкой ? к этому расходу, которая согласно свода правил СП 33.01-2003, п. 5.31 могла быть поднята до максимума 20%.

Не секрет, что максимальные расходы, как правило, проходят ночью, но пункты по учету стока на реках не обеспечены приборами и устройствами для регистрации истинно максимальных расходов в ночное время. По оценкам специалистов ошибки вычисления параметров статистического ряда величин максимальных расходов воды и слоев стока достигают 20%.

Безопасность нижнего бьефа Зейского гидроузла могла быть гарантирована при наличии порожнего полезного объема водохранилища, способного аккумулировать объем притока воды вероятностью превышения 0,1% в дождевой паводок за минусом объема воды через турбины при среднем надежно гарантированном расходе воды через турбины без выполнения холостого сброса воды, но при наличии водосброса с глубинным водозабором и при ежегодном опорожнении выше указанного объема водохранилища к началу дождевого паводка.

Гарантия безопасность нижнего бьефа Зейской ГЭС могла быть еще выше при наличии порожнего резервного объема Зейского водохранилища, способного на задержание половины разницы объема притока воды ежегодной вероятностью превышения 0,01% + ? и 0,1% и его заполнении и опорожнении за счет разницы расхода притока и безопасного для нижнего бьефа сбросного расхода воды, равного 3500 м³/с

Все это вполне возможно при создании специального Гилюйского водохранилища-регулятора с полным ежегодным наполнением перед началом дождевого паводка и опорожнением после его окончания.

Для этого необходимо внести изменения в нормативную документацию, в которой приоритет будет отдан безопасности. Ведь сейчас не могут представить себе водохранилища без ГЭС и, естественно, без схем выдачи мощности ГЭС.

Нужно проектировать бетонные плотины, оборудованные донными регулируемыми, промежуточными регулируемыми с глубинным водозабором и поверхностными нерегулируемыми водосбросами или автоматическими (без затворов) водосливами. При наличии соответствующих природных условий глубинные водосбросы целесообразно выполнить в скальных берегах в туннельном исполнении. Это позволит параллельно возводить плотины и водосбросы, то есть ускорить создание объектов и улучшить качество работ.

Особое внимание должно быть уделено качеству подготовки ложа водохранилища и зимней эксплуатации гидротехнических сооружений.

Эти меры, безусловно, не исключают реализацию большинства предложений Всемирного фонда дикой природы (WWF) России. Но, что чрезвычайно важно, нельзя согласиться с утверждениями нынешних идеологов регулирования речного стока о том, что емкости водохранилищ не безграничны, а потому они не могут и, что еще опаснее и абсолютно не верно, не должны обеспечивать гидрологическую безопасность нижних бьефов.

Литература:

[1] Асарина А.Е., “Речные наводнения: причины и последствия. Что можно и нужно сделаь?»

[2] О позиции WWF России относительно катастрофического наводнения на Амуре и его последствий 

[3] Бабкин В.И. Почему сейчас Енисею нужны именно противопаводковые водохранилища

[4] Бабкин В.И. Об активной и пассивной гидрологической безопасности на Енисее

[5] Бабкин В.И. Гидротехнические нормы и правила нуждаются в корректировке

[6] Бабкин В.И. О регулировании стока воды на Енисее, журнал “Гидротехника XXI век” № 3 (15) сентябрь 2013

[7] Бабкин В.И. О безопасности гидротехнических сооружений, журнал “Гидротехника XXI век” №4(16) декабрь 2013

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,
специально для "Плотина.Нет!"