Реки - источник жизни, а не электричества
Фото нашей Ангары... Нажми

СШГЭС: как перенести вероятное будущее в прошлое

Без какого-либо преувеличения следует признать, что к пропуску высоких вод Саяно-Шушенский гидроузел в нынешних условиях не готов, прежде всего, из-за отсутствия резервов гидрологической безопасности, наличия в верхней части водохранилища порожнего объема, который заполнять запрещено (поскольку при заполнении он перегружает плотину СШГЭС), и низкой пропускной способности нижнего бьефа. Однако создание водохранилища-регулятора позволит вероятное будущее, к встрече с которым мы не готовы, перенести в прошлое, минуя настоящее:

Саяно-Шушенская ГЭС. Фото пресс-службы ОАО РусГидро

В 1972 году было утверждено "Положение о порядке использования водных ресурсов водохранилищ СССР", в состав которого впервые был включен раздел № 9, определяющий порядок пропуска высоких вод через сооружения гидроузла [1].

Впервые порядок пропуска через гидроузлы высоких половодий вероятностью превышения менее 1% (выделено жирным в таблице 1) стал регламентироваться специальными правилами, а режим водохранилищ в нормальных эксплуатационных условиях - диспетчерскими графиками и правилами регулирования стока.

В таблице 1 приведены гидрологические сведения по расчетным расходам и объемам стока воды с площади водосбора в Саяно-Шушенское водохранилище, откорректированные Ленгидропроектом ([2], стр. 16, 457).

Таблица 1

Ежегодные вероятности превышения расчетных максимальных расходов

5%

1%

0,1%

0,01%

0,01% + ?

Половодье, май - июнь, м3

10800

13500

17600

21700

23900

Дождевые паводки (июль), м3

 

9025

11500

15200

Дождевые паводки (август), м3

 

6270

8200

9600

Объем стока за 30 суток, км3

17,40

20,90

25,90

31,22

34,10

Объем стока за 153 суток, км3

48,70

53,80

60,00

66,10

68,20

Особенностью Енисея является вероятность многоводных дождевых паводков в июле и августе.

Средний надежно гарантированный расход воды через турбины 2100 м3/с в расчетах принимался, исходя из вероятности среднего годового расхода притока воды в створах Саяно-Шушенского и Майнского гидроузлов при обеспеченности 1% по таблице 2, [2], стр.15.

Таблица 2

Обеспеченность, %

1

5

10

25

50

75

90

95

97

99

Расход воды, м3

2050

1850

1760

1620

1470

1340

1230

1170

1130

1050

За 30 суток половодья на выработку электроэнергии будет израсходован объем воды 2100 ? 30 ?24 ?60 ? 60 =5,44 км3, в течение 153 суток 2100 ? 153 ?24 ?60 ? 60 =27,76 км3.

Порожний полезный объем водохранилища служит для приема объема притока воды 25,9 – 5,44 = 20,46 км3 (таблица 1) в половодье длительностью 30 суток вероятностью превышения 0,1% (основной расчетный случай) без выполнения холостого сброса воды.

Резервные объемы водохранилищ предусматриваются исключительно для кратковременного приема разницы объема притока воды вероятностью превышения 0,01% + ? и 0,1% 01% + ? и 0,1% (поверочный расчетный случай) в половодье и дождевые паводки (34,1 – 25,9) : 2 = (68,2 – 60,0) : 2 = 4,1 км3 (таблица 1).

Холостой сброс воды должен выполняться крайне редко: при пропуске половодья вероятностью ? 0,1%, а при пропуске дождевых паводков, если заполнен полезный объем водохранилища и расход притока воды превышает расход воды через турбины.

Логика регулирования по СНиП, на самом деле, проста, но, как оказывается, труден для понимания сам процесс. Через порожний полезный объем и через порожний резервный объем каждый раз проходит два равных объема воды. Это можно видеть при разложении максимальных объемов притока воды.

68,2 = 2? 34,1 = 2? (25,9 + 8,2) = 2? (20,46 +5,44 + 8,2) = 2? 20,46 +2? 5,44 + 2? 8,2, то есть в течение 5 месяцев многоводного года (153 суток = май – сентябрь) через порожний полезный объем водохранилища может пройти два объема притока воды, равных объему притока в половодье длительностью 30 суток, в том числе транзитом через турбины 5,44 км3 в половодье и 27,76 – 5,44 = 22,32 км3 в дождевые паводки.

34,1 - 25,9 = 8,2 = 68,2 – 60,0 = 8,2 = 2? 4,1 = 8,2, то есть порожний резервный объем будет использоваться три раза: один раз в половодье и два раза в дождевые паводки: в июле для срезки пика расхода притока воды 15200 м3/с и в августе для срезки пика расхода притока воды 9600 м3/с (таблица 1).

По расчету порожний полезный объем водохранилища 20,46 км3 в нормальном режиме работы заполняется и опоражнивается ежегодно 1 раз, турбины в течение многоводного года работают со средним надежно гарантированным расходом 2100 м3/с, порожний резервный объем заполняется и опоражнивается 3 раза: при пропуске половодья, дождевого паводка в июле и дождевого паводка в августе, холостой сброс воды в объеме 68,2 – 27,76 – 20,46 = 19,98 км3 выполняется с расходом не выше 4900 м3/с.

Принципиальная разница заключается только в длительности использования: порожний полезный объем используется при годичном регулировании стока в течение года, а резервный объем на Енисее при максимальном расчетном притоке воды используется кратковременно три раза: в половодье максимум в течение 11,8 суток, в дождевой паводок в июле максимум в течение 10 суток и в дождевой паводок в августе максимум в течение 6,5 суток.

Резервный объем является полноправным участником пропуска высоких вод при расчетах вероятностью превышения расхода менее 1%, поэтому его, строго говоря, нельзя считать резервным. Ему больше подходит название объем-стабилизатор колебаний расхода воды в нижний бьеф или объем для срезки пиков расхода притока воды. Он располагается в верхней части водохранилища, используется кратковременно и крайне редко при одновременной работе водосброса с равномерным расходом воды так, чтобы не превышался сбросной расход воды в нижний бьеф.

Другое дело порожний полезный объем. Он заполняется и опоражнивается без холостого сброса воды (использование холостого сброса воды для регулирования скорости заполнения полезного объема следует считать нарушением Правил) в течение длительного времени. Именно поэтому появляется возможность использовать холостой сброс воды в качестве резерва на непредвиденные случаи.

При возникновении непредвиденного обстоятельства (приток воды выше принятого в расчете, отказ в работе оборудования, авария) немедленно начинается холостой сброс воды (холостой сброс воды при заполнении и опорожнении полезного объема водохранилища в нормальном режиме работы не предусматривается) и включаются в работу все турбины ГЭС.

Без какого-либо преувеличения следует признать, что к пропуску высоких вод Саяно-Шушенский гидроузел в нынешних условиях не готов, прежде всего, из-за отсутствия резервов гидрологической безопасности, наличия в верхней части водохранилища порожнего объема, который заполнять запрещено, поскольку при заполнении он перегружает плотину, и низкой пропускной способности нижнего бьефа.

На практике большие объемы холостого сброса воды и высокие сбросные расходы воды в нижние бьефы, соответствующие пропуску высоких вод, наблюдаются довольно часто в маловодные годы и оправдываются, как правило, заниженными прогнозами притока воды, не позволяющими своевременно начать холостой сброс воды с пониженного уровня водохранилища.

Например, в 2006 году половодье было маловодным (обеспеченность притока 54% в мае (такое событие случается 1 раз за 1,85 лет), 8% в июне (такое событие случается 1 раз за 12,5 лет). И только в дождевой паводок 12- 15 июля пик расхода притока воды достиг 7900 м3/с. В июльский дождевой паводок 1%-ной обеспеченности пик расхода достигает 9025 м3/с (таблица 1). Иначе говоря, 2006 год следует относить к году ниже средней водности.

На практике сбросной расход воды в нижний бьеф достиг величины 7700 м3, то есть превысил допустимую для нижнего бьефа величину 7000 м3/с. Такой сбросной расход мог быть только при притоке вероятностью 0,1 - 0,01% + ?. Малое по объему водохранилище было заполнено преждевременно по прогнозу, который оказался заниженным.

При отсутствии нарушений требований СНиП в расчетах пропуска высоких вод сбросной расход воды в нижний бьеф не мог быть выше расхода воды через турбины 2100 м3/с.

Объем холостого сброса воды достиг астрономической величины 15 км3. При отсутствии нарушений требований СНиП в расчетах объема водохранилища при таком притоке воды он оказался бы нулевым, а при самом маловероятном – не более 20 км3.

Требования СНиП можно выполнить только путем создания водохранилища-регулятора объемом 20,46 + 4,1 – 15,33 = 9,24 км3.

Водохранилище-регулятор, по своей сути, позволит вероятное будущее, к встрече с которым мы не готовы, перенести в прошлое, минуя настоящее.

Задерживая в верховье вполне вероятный приход заранее известного объема воды, кроме очевидного повышения активной и пассивной гидрологической безопасности в Туве, Хакасии и Красноярском крае, мы можем получить множество других плюсов.

Например, наличие водохранилища-регулятора в верховье в Туве объемом 9,24 км3 позволит:

  1. - понизить НПУ Саяно-Шушенского гидроузла до уровня 532,8 м при ФПУ 540,0 м;
  2. - полностью восстановить основной резерв гидрологической безопасности, то есть отказаться от холостого сброса воды с пониженного уровня водохранилища;
  3. - в нормальных рабочих режимах гарантировать гидрологическую безопасность независимо от наличия прогноза притока воды в водохранилища;
  4. - за счет наличия резерва гарантировать гидрологическую безопасность при пропуске катастрофического притока воды (притока выше принятого в расчетах), в случаях отказов в работе оборудования или авариях;
  5. - обеспечить регулирование скорости заполнения водохранилища без выполнения холостого сброса воды, а путем заполнения водохранилища-регулятора;
  6. - повысить эффективность использования дополнительного берегового водосброса при пропуске высоких вод;
  7. - отказаться от создания дополнительного водосброса на Майнском гидроузле;
  8. - увеличить выработку электроэнергии и мощности на всех енисейских ГЭС;
  9. - построить на зарегулированном водотоке Очурский и Минусинский гидроузлы (сегодня их строительство невозможно из-за большого сбросного расхода воды в нижний бьеф Майнского гидроузла).

Литература:

[1] Методические указания по составлению правил использования водных ресурсов водохранилищ гидроузлов электростанций, введенные с 01.01.2000

[2] А.И.Ефименко, Г.Л.Рубинштейн “Водосбросные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС”. СПб: Изд-во ОАО «ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева», 2008.

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!"

Новости по теме:

  • СШГЭС: безопасность декларируется, но не гарантируется
  • Эксплуатация СШГЭС в нынешних проектных режимах недопустима
  • Саяно-Шушенская ГЭС после восстановления: и снова на красный?
  • СШГЭС: за неделю уровень водохранилища поднялся на 4,5 метра
  • СШГЭС: за неделю уровень водохранилища поднялся на 2,5 метра
  • Мнений: 5

    Оставьте свое мнение

    Для этого надо всего лишь заполнить эту форму:

    В связи со спам-атакой все комментарии со ссылками автоматически отправляются на модерацию. Разрешенный HTML-код: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>