СШГЭС: в поиске точки невозврата

В своем недавнем интервью главный инженер «Ленгидропроекта» Борис Юркевич утверждает, что Саяно-Шушенская ГЭС обеспечивает пропуск расчетных паводков, и потому нет никакой необходимости наращивать сверхнадежность гидроузла на Енисее. Однако это утверждение не соответствует действительности.

Более подробно о проблемах Саяно-Шушенского гидроузла сказано в моей статье «Саяно-Шушенский гидроузел подает сигнал SOS». Эти проблемы возникли в первую очередь по вине «Ленгидропроекта» – проектной организации, допустившей грубейшие нарушения строительных норм и правил (СниП) при расчетах гидрологической безопасности Саяно-Шушенского гидроузла.

Например, СНиП 33.01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования» п. 5.4.2 предписывают:

«Расчетный расход воды, подлежащий пропуску в процессе эксплуатации через постоянные водопропускные сооружения гидроузла, следует определять исходя из расчетного максимального расхода, полученного в соответствии с 5.4.1 с учетом трансформации его создаваемыми для данного гидротехнического сооружения или действующими водохранилищами и изменения условий формирования стока, вызванного природными причинами и хозяйственной деятельностью в бассейне реки».

Иначе говоря, расчетный расход воды, подлежащий пропуску в процессе эксплуатации через постоянные водопропускные сооружения гидроузла, в любом случае обязан определяться после трансформации (снижения) максимального расчетного расхода притока воды, то есть после заполнения объема водохранилища до НПУ (нормального подпорного уровня) при основном расчетном случае или до ФПУ (форсированного подпорного уровня) при поверочном случае.

Отсюда следует необходимость ежегодного опорожнения объема Саяно-Шушенского водохранилища (а также водохранилища Красноярской ГЭС) к началу половодья, поскольку этот порожний объем включен в расчет гидрологической безопасности гидроузла. И необходимость освоения реки в верховье при дефиците порожнего объема водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС обусловлена той же причиной.

Разумеется, что в принципе возможно создание гидроузлов, начиная не от верховий, но для этого необходимо выполнить предварительные расчеты по всему каскаду, расположенному выше, предусмотрев соответствующий запас порожнего объема водохранилища ниже УМО (уровня мертвого объема), повышенный ФПУ, а также повышенный гарантированный расход воды через турбины. Иначе говоря, пойти на заведомое удорожание строящегося объекта с последующим изменением УМО, НПУ и ФПУ после освоения верховий.

СНиП 2.06.01-86 «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования», п.п. 2.11, 2.12 ранее предписывали:

«Пропуск паводков с расчетными максимальными расходами ежегодной вероятностью превышения 0,1% (основной расчетный случай) осуществляется при нормальном подпорном уровне (НПУ) через все эксплуатационные водосбросные устройства при полном их открытии и через все гидротурбины ГЭС. Пропуск допускается осуществлять при уровнях верхнего бьефа, отличающихся от НПУ».

Пропуск паводков с поверочными максимальными расходами ежегодной вероятностью превышения 0,01% + ? осуществляется при наивысшем технически и экономически обоснованном форсированном подпорном уровне (ФПУ) всеми водопропускными сооружениями гидроузла, включая эксплуатационные водосбросы, гидротурбины ГЭС.

СНиП 33-01-2003, п.п. 5.4.3 и 5.4.4 в настоящее время предписывают:

«Пропуск паводков с расчетными максимальными расходами ежегодной вероятностью превышения 0,1% (основной расчетный случай) осуществляется при нормальном подпорном уровне (НПУ) через все эксплуатационные водопропускные сооружения гидроузла при полном их открытии. При количестве затворов на водосбросной плотине более шести следует учитывать вероятную невозможность открытия одного затвора и исключать один пролет из расчета пропуска паводка.
Обоснования пропускной способности гидроагрегатов осуществляются в зависимости от количества агрегатов гидроэлектростанции, условий ее работы в энергосистеме, вероятности аварийных ситуаций на ГЭС, а также фактического напора на ГЭС».

Пропуск паводков с поверочными максимальными расходами ежегодной вероятностью превышения 0,01% + ? осуществляется при наивысшем технически и экономически обоснованном форсированном подпорном уровне (ФПУ) всеми водопропускными сооружениями гидроузла, включая эксплуатационные водосбросы, турбины ГЭС. Учет пропускной способности гидроагрегатов осуществляют так же, как и в случае пропуска основного расчетного случая.

Следует обратить особое внимание на следующее:

1.Все вышеуказанные нормативные документы преследуют одну цель: в расчетах гидрологической безопасности не должны использовать холостой сброс воды с пониженного уровня.

В СНиП 33-01-2003 вовсе не случайно отсутствует допущение осуществлять пропуск половодий и дождевых паводков при уровнях, отличающихся от НПУ. А ведь именно это допущение было для «Ленгидропроекта» основанием применять в расчетах (подчеркиваю особо слово «в расчетах», но не на практике) холостой сброс воды при уровнях, отличающихся от НПУ.

Если расчет гидрологической безопасности гидроузла выполнен в строгом соответствии СНиП 33-01-2003, то необходимость холостого сброса воды с пониженного уровня водохранилища на практике может возникать только при прогнозе катастрофического притока воды (притока выше принятого в расчете), либо в случае аварии на плотине, водосбросе, ГЭС, в нижнем бьефе или энергосистеме.

Только в этом случае холостой сброс воды является основным резервом, а расход воды через все одновременно работающие турбины – вспомогательным резервом гидрологической безопасности гидроузла.

Таким образом, применение «Ленгидропроектом» холостого сброса воды с пониженного уровня водохранилища в расчетах гидрологической безопасности следует считать грубейшим нарушением Правил.

К таким нарушениям следует также отнести снижение НПУ и ФПУ, снижение пропускной способности водосброса, снижение расхода воды через турбины, поскольку эти снижения выполнены путем перерасчетов гидрологической безопасности за счет более раннего начала холостого сброса воды, а точнее за счет последовательного снижения гидрологической безопасности на енисейском каскаде гидроузлов.

2. Очевидно, различие отношения прежних и новых правил к учету расхода воды через турбины в расчетах гидрологической безопасности.

СНиП 2.06.01-86 в расчетах предусматривали одновременную работу всех турбин ГЭС, но на практике не придавали значения проблеме выдачи всей установленной мощности ГЭС в энергосистему. Крупные ГЭС жестко привязывали к энергоемким производствам, ставя гидрологическую безопасность в зависимость от надежности работы таких производств. А о соблюдении международных критериев надежности выдачи мощности в энергосистему речи вообще не велось.

Для сведения: АЭС осуществляют выдачу мощности в энергосистему по международному критерию надежности n-1.

СНиП 33-01-2003 учет расхода воды через турбины в расчетах обязывают тщательно обосновывать каждый раз в зависимости от целого ряда переменных факторов. И снова отсутствует жесткое требование относительно выдачи всей установленной мощности крупных ГЭС в энергосистему. Такое отношение недопустимо по многим причинам, в том числе из-за:

— снижения гарантии гидрологической безопасности гидроузлов;

— снижения эффективности использования водотока на выработку электроэнергии и мощности на действующих ГЭС;

— создания энергосистемы, схема которой не позволяет оказывать взаимопомощь при авариях на крупных ГЭС и их реконструкции.

Выводы:

Прямым следствием нарушений Правил при выполнении расчетов гидрологической безопасности Саяно-Шушенского гидроузла «Ленгидропроектом» являются невыполнимые на практике инструкции по эксплуатации сооружений, в которых вынуждены предусматривать холостой сброс воды до начала заполнения объема водохранилища при абсолютной невозможности определения так называемой «точки невозврата».

Межведомственная рабочая группа по регулированию успешно справляется со своими задачами только благодаря маловодью на Енисее. Но тревожный звонок был в 2006 году, когда сбросные расходы и объемы холостого сброса воды достигли уровня обеспеченности притока 0,1% (вероятность 1 раз за 1000 лет).

О чрезвычайном положении Саяно-Шушенского гидроузла вполне можно было судить по итогам пропуска половодья и дождевого паводка в 2006 году. При обеспеченности притока воды 54% в мае (вероятность события 1 раз за 1,85 лет), 8% в июне (1 раз за 12,5 лет), около 1% в июле (1 раз за 100 лет) холостые сбросы воды достигли 15 км³. Вынуждены были практически транзитом пропускать весь приток воды в нижний бьеф: расход притока достигал 7900 м³/с, а сбросной расход – 7700. м³/с. Скорость наполнения водохранилища до уровня 530 м не превышала 1,5 м в сутки, поэтому холостые сбросы воды не проводились. При наполнении до уровня 535 м скорость наполнения водохранилища не превышала 0,7м в сутки, поэтому холостые сбросы воды опять не проводились. Время шло, а решение о начале холостых сбросов не принималось.

Когда ко мне обратились с вопросом как быть дальше, я предложил немедленно начать сбросы воды. В июле 2006 года к половодью добавился дождевой паводок, и пришлось сбрасывать транзитом почти весь приток воды, опасаясь переполнения водохранилища. Подобное регулирование в многоводный год чревато непредсказуемыми последствиями.

Необходимо было сделать выводы и разработать мероприятия по устранению нарушений Правил в расчетах, но всю вину, как всегда, возложили на низкую достоверность прогноза притока воды.

Я много раз обращал внимание руководства страны на необходимость выполнения независимой экспертизы расчетов гидрологической безопасности Саяно-Шушенского гидроузла и других объектов, расчеты по которым выполнял «Ленгидропроект».

Владимир Иннокентьевич Бабкин,
заместитель генерального директора Саяно-Шушенской ГЭС с 1978 по 2001 год,
специально для «Плотина.Нет!»