Что значит холостой сброс воды

Показываем, как выглядит водосброс Красноярской ГЭС с плотины — и рассказываем, зачем он нужен

К середине июня водосброс на Красноярской ГЭС достигнет пика. В администрации гидроэлектростанции рассказали, зачем нужно сбрасывать воду и показали, как выглядит водосброс на самой плотине.

Ежегодно Енисей проходит жизненные циклы – «межень», когда река находится в спокойствии, постепенное повышение уровня воды «половодье» и резкое – «паводок». Для большинства из нас эти жизненные циклы остаются незамеченными именно из-за работы Красноярской ГЭС, она сглаживает все острые подъемы воды, накапливая ее в своем водохранилище, которое мы привыкли называть Красноярским морем.

Но бывают периоды, когда большое количество снега, таяние ледников и другие факторы особенно остро влияют на запасы воды в водохранилище и ее приходится сбрасывать с помощью холостых сбросов.

В нормальном режиме работы станции вода проходит через гидроагрегаты. Всего на станции их 12, но работают они не все сразу. Зимой нагрузка на них меньше из-за работы ТЭЦ, работает до четырех гидроагрегатов, однако остальные постоянно находятся в состоянии готовности. В случае необходимости их можно запустить в любой момент, на это уйдет всего две минуты, когда как ТЭЦ на это потребуются сутки.

Летом, когда ТЭЦ уходят на ремонт, вся нагрузка ложится на гидростанцию, это как раз совпадает с резким повышением воды — той самой фазой паводка. Вода пропускается через турбины, мы получаем электричество и даже не замечаем, что в природе что-то поменялось. Но когда воды становится слишком много, приходится поднимать затворы и начинать холостые сбросы, как сейчас. Обычно расход Красноярской ГЭС составляет 2700 кубометров воды в секунду, в 2006 году он достиг 10 тысяч кубометров, в 2010 – 6 тысяч.

Кстати, специалисты подчеркивают, на Красноярской ГЭС используются именно затворы, называть их шлюзами большая ошибка. Шлюзовая система используется на гидросооружениях для пропуска судов (например, на находящемся неподалеку судоподъемнике), а затворы на нашей гидростанции используют для сброса воды.

Масса каждого затвора 200 тонн, он поднимается двумя кранами, каждый из которых может поднять 125 тонн.

Краны на Красноярской ГЭС похожи на боевые шагоходы AT-AT из Звездных войн

Если провести мысленный эксперимент и убрать гидростанцию, то уровень воды, вместо сбрасываемых сейчас 7 тысяч кубометров в секунду будет достигать 20 тысяч, а то и больше, утверждают специалисты. Произойдет это из-за того, что приток воды в водохранилище составляет 12-14 тысяч кубометров в секунду, именно Красноярское море позволяет накапливать воду и сбрасывать ее постепенно.

Также гидростанция позволяет избежать ледохода, специалисты отмечают, что именно отсутствие постоянного затопления и ледохода позволяет существовать острову Отдыха с его стадионами. Наводнение 1966 года, когда строящийся Центральный стадион ушел под воду это подтверждает.

Источник

холостой сброс воды

1 холостой сброс воды

2 холостой сброс воды

3 холостой сброс воды

См. также в других словарях:

холостой сброс воды — Попуск воды через водосбросы гидроузла при угрозе переполнения полезного объема водохранилища … Словарь по географии

СБРОС ХОЛОСТОЙ — объем (расход) воды, не используемой для полезных целей и удаляемой из водохранилища или канала. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь

Баксанская ГЭС — Баксанская ГЭС … Википедия

Саяно-Шушенская ГЭС — Саяно Шушенская ГЭС … Википедия

Гюмушская ГЭС — Страна … Википедия

Малые ГЭС Казахстана — Малые ГЭС Казахстана малые гидроэлектростанции мощностью менее 25 МВт, расположенные на территории республики Казахстан. Казахстан, в связи с наличием горного рельефа в южной и восточной части страны, обладает существенным… … Википедия

Находка (город) — Город Находка Флаг … Википедия

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС — Эта статья посвящена аварии на Саяно Шушенской ГЭС в 2009 году. Информация о других авариях на данной станции приведена в статье Саяно Шушенская ГЭС … Википедия

ГОСТ Р 52527-2006: Установки газотурбинные. Надежность, готовность, эксплуатационная технологичность и безопасность — Терминология ГОСТ Р 52527 2006: Установки газотурбинные. Надежность, готовность, эксплуатационная технологичность и безопасность оригинал документа: 3.66 «вне работы» (off line): Операции на неработающей ГТУ. Определения термина из разных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

ГЭС изнутри

Теоретически с гидроэлектростанциями все понятно — вода идет из верхнего бьефа в нижний, крутит рабочее колесо турбины. Турбина вращает генератор, а тот вырабатывает электричество…
Интересны детали.

Хозяйке на заметку: чтобы получить 1 киловатт-час электроэнергии, надо спустить с высоты 27 метров 14 тонн воды.

(Детали подсмотрены в процессе посещения девяти разных гидроэлектростанций).

Перефразируя классика: все тепловые электростанции похожи друг на друга, каждая гидроэлектростанция устроена по-своему. Иными словами, типовых ГЭС не существуют, все ГЭС разные. У каждой свой расход воды, напор, рельеф, грунт, климат, близость моря, объем водохранилища…

Вот, например, вроде бы обычный машинный зал станции. За исключением того, что все окна в нем — искусственные, с подсветкой.

Все потому, что машинный зал находится в скале на глубине 76 метров.

Это первая в СССР подземная гидроэлектростанция, с поверхности к ней идут четыре водовода диаметром 6 м. А это шахта, также вырубленная в скальном основании, для извлечения из глубинного машзала оборудования в случае его ремонта/замены:

Затворы и сбросные сооружения

В идеале вся вода должна идти через турбины и давать энергию. Но не всегда это возможно.

Часть воды приходится сбрасывать мимо ГЭС:
— при ремонте гидроагрегатов;
— при весенних паводках, если нет водохранилища многолетнего регулирования (а его часто нет);
— бывает, что в каскаде ГЭС (станций, стоящих на одной реке) пропускная способность верхней станции больше, чем нижней; тогда нижняя должна пустить часть воды мимо турбин, иначе ее просто затопит;
— иногда открывают холостой водосброс по запросу рыбзаводов для пропуска мальков вниз по течению;
— и т.д.

Холостой водосброс Беломорской ГЭС — это три затвора.

Довольно много внимания уделено вопросу резервирования, потому что не суметь вовремя понизить уровень в водохранилище — это чревато. Любой из затворов здесь можно опустить/поднять козловым краном, два из трех — электрическими лебедками. В крайнем случае можно и вручную (со скоростью, правда, 3 см/мин).

Затвор поднят, идет холостой сброс для водозабора города Беломорска, находящегося ниже по течению:

Для борьбы с обледенением затворов применяют индукционный подогрев. На обогрев данного экземпляра, например, требуется 150 кВт:

Иногда для этого же делают барботаж — пропускают воздух из глубины вдоль затвора; видим шланг системы сжатого воздуха:

На сбросе предусматривают мероприятия для гашения кинетической энергии потока — водобойные колодцы, столкновение потоков, ступени или, как здесь, на Волховской ГЭС — водобойная плита с гасителями:

О рыбе

На Нижнетуломской ГЭС сделан специальный рыбоход для семги, поднимающейся на нерест вверх по течению. Конструкция имитирует собой полукилометровый горный ручей с камнями на дне, зигзагообразными проходами и местами для отдыха рыбы.

Интересно, что в период нереста на ГЭС отключают ближний к рыбоходу 4-й гидроагрегат, чтобы семга могла услышать шум рыбохода и направиться именно туда.

На Верхнетуломской станции рыбоход сделали в виде 2-километрового тоннеля с подсветкой и специального рыболифта, но такая конструкция оказалась неудачной, рыба не пошла. Из положения вышли — тоннель превратили в рыбзавод и пускают в него теплую воду от охлаждения генераторов. И малькам хорошо, и энергоэффективность налицо. Откуда в генераторе теплая вода — см.ниже.

Безопасность

Напомню, что при аварии-2009 на Саяно-Шушенской ГЭС после прорыва воды в машинный зал было быстро потеряно электропитание собственных нужд станции, в результате чего сброс затворов на водоприемниках пришлось производить вручную. По следам этого происшествия на ГЭС активно занялись резервным питанием — аварийные дизель-генераторы, аккумуляторы.

Это тоже элемент безопасности — аэрационные трубы в верхней части водоводов Кондопожской ГЭС:

Толщина стальных стенок водоводов сравнительно небольшая — 12 мм. Кольца водоводов рассчитаны на большое внутреннее давление или небольшой вакуум. Но если закрыть верхние затворы и водовод резко опорожнить, то внутри них возникнет глубокий вакуум, и трубы могут деформироваться. Аэрационные трубы впустят воздух при опорожнении, и все будет хорошо.

Остатки деревянного водовода 1930-х годов:

На случай, если во время работы турбинный водовод все же прорвется, предусмотрена защитная стенка (в центре кадра):

Благодаря ей вода пойдет не направо — на административное здание, а обойдет станцию слева и по выемке уйдет в нижний бьеф.

Управление и контроль

Сейчас мы находимся между турбиной и генератором и наблюдаем соединяющий их вал. Слева видна схема гидроагрегата с выведенными на нее манометрами, показывающими давления в системе смазки.

Под ногами — гидравлические приводы направляющего аппарата:

Больше параметров можно увидеть в машинном зале.

Температуры воды и воздуха, уровни воды в бьефах:

Мнемосхема на дисплее.
Этот гидроагрегат не работает (мощность 0 МВт, направляющий аппарат закрыт, частота вращения ротора 0 %).

Хорошо видно, как из спиральной камеры турбины (внизу) вода отбирается и подается на охладители генератора (он в центре, красного цвета, охладители А и Б) и для смазки подпятника, верхнего (ВГП) и нижнего (НГП) генераторных подшипников. Да-да, они смазываются водой. Отсюда и берется теплая вода для рыбзавода.

В правой части виден красный бак с маслом — это гидравлическая система управления направляющим аппаратом. Здесь же показываются давления, расходы и уровни всех жидкостей.

Информация о вибрациях:

В скобках: официально причиной разрушения гидроагрегата на той же Саяно-Шушенской было названо усталостное разрушение шпилек крепления крышки турбины из-за вибраций, возникавших при переходах гидроагрегата через диапазон «запрещенной зоны» (есть и другие мнения, но сейчас не об этом).

Где находится «запрещенная зона», увидим на центральном пульте управления ГЭС:

Гидроагрегаты Г1, Г3, Г4 в работе, Г2 остановлен. На черном фоне — мощность, которую вырабатывают генераторы 38,1/38/38 МВт соответственно. У Г3 и Г4 столбики красные, потому что они работают на полную мощность, у Г1 еще есть резерв. За столбиками видна красная зона — это как раз тот диапазон мощности, в котором гидроагрегату нежелательно работать и который при пуске/останове надо побыстрее проскочить.

Кстати, знающий человек еще снаружи здания скажет, какой из гидроагрегатов не работает:

Вторая пара противовесов поднята — значит, затворы на турбинных водоводах агрегата номер 2 опущены.

Весьма активно внедряют удаленное управление.
Так, например, эта станция на 60 МВт работает круглосуточно, но персонал на ней бывает только днем и в рабочие дни, в остальное время — управляется по телемеханике с головной ГЭС:

ГЭС работают по т.н. диспетчерскому распоряжению, которое регламентирует когда и сколько станции выдавать электроэнергии. Поскольку ГЭС — самые маневренные источники энергии (быстро запускаются и быстро останавливаются), то они служат для покрытия пиковых нагрузок и их выработка меняется в зависимости от времени суток и дня недели. В отличие от тепловых и атомных электростанций, которые обеспечивают базовую часть потребления и работают в относительно стабильном режиме.

Диспетчерское распоряжение на экране (сорри за космическое качество снимка; по оси абсцисс — часы, по оси ординат — мощность):

Диспетчерское задание учитывает взаимное влияние ГЭС в каскаде, уровни воды в их водохранилищах, запросы потребителей по воде и электричеству и т.д. и на основании этого распределяет выработку энергии между станциями. Любопытно, что на реке Паз на границе между Норвегией и Россией работает 5 российских и 2 норвежских ГЭС, а сама река вытекает из финского озера. И ничего, как-то договорились.

Источник

Бурейская ГЭС начала холостые сбросы: амурские ГЭС уже сдержали более 17 миллиардов тонн воды

Открыть затворы предложили власти Хабаровского края

На Бурейской ГЭС в четверг, 17 июня, начались сбросы лишней воды. Сейчас открыто пять затворов из восьми. В пятницу, 18 июня, объемы водосброса увеличат. На Зейской ГЭС из-за китайского циклона ожидается рост приточности, но холостые сбросы не ведутся. Две крупнейшие гидроэлектростанции Дальнего Востока продолжают сдерживать дождевой паводок в бассейне Амура. За время паводка Бурейская и Зейская станции саккумулировали уже более 17 миллиардов тонн воды в своих водохранилищах.

Фото: Пресс-служба Бурейской ГЭС

Как стало известно АП, холостые сбросы в Талакане начали 17 июня около 15 часов по решению Амурского бассейнового водного управления и предложению правительства Хабаровского края для создания дополнительной емкости водохранилища. Власти соседнего региона предложили открыть затворы сейчас, чтобы в будущем сбросы не наложились на возможные паводки на Амуре.

— С 18 июня для создания дополнительной противопаводковой емкости водохранилища расход воды через гидроузел будет увеличен до 2 600 кубометра в секунду плюс-минус 300 м3/с. В настоящее время открыто пять затворов поверхностного водосброса, — сообщает пресс-служба «РусГидро». — По данным на 17 июня уровень верхнего бьефа Бурейской ГЭС достиг отметки 249,81 метра. При этом нормальный подпорный уровень составляет 256 метров. В среднем приток в водохранилище за прошедшие сутки составил 1 110 кубометра в секунду.

Нижне-Бурейская ГЭС, расположенная ниже по течению Буреи, работает в транзитном режиме — также сбрасывает лишнюю воду. Амурские гидроэлектростанции защищают располагающиеся ниже по течению населенные пункты от «большой воды» и, несмотря на непростую гидрологическую обстановку, продолжают бесперебойно снабжать потребителей электроэнергией. Всего за май-июнь Зейская ГЭС удержала 10,8 кубометра — это 10,8 миллиарда тонн воды, Бурейская ГЭС «поглотила» 6,6 кубокилометра, или 6,6 миллиарда тонн воды.

Циклон из Китая добавит воды в Зею

На приточность воды в Зейское водохранилище влияет в первую очередь обширный юго-западный циклон, который пришел со стороны Китайской Народной Республики. При этом ожидается рост притока до 9 000 кубометров в секунду. Сейчас Зейская ГЭС работает в режиме сдерживания паводка, приток аккумулируется в водохранилище. Уровень верхнего бьефа составляет 314,77 метра при нормальном подпорном в 315 метров. В среднем за прошедшие сутки вода прибывала к гидроузлу со скоростью 8 750 куб.м / с. Пропуск воды производится только через турбины, водосбросы закрыты. Зейское водохранилище обладает большим свободным объемом — более шести кубических километров. К 1 маю оно было сработано до обязательной предполоводной отметки — 310 метров.

Режимы наполнения и сработки водохранилищ устанавливаются государством в лице Федерального агентства водных ресурсов (Росводресурсы) и его территориальных органов бассейновых водных управлений (БВУ), напоминают гидроэнергетики. Во внимание принимаются рекомендации межведомственных рабочих групп, в состав которых входят представители исполнительной власти регионов, органов МЧС РФ, Минсельхоза, Россельхознадзора, Росморречфлота, АО «СО ЕЭС». Режимы работы ГЭС изменяются только после получения указаний Росводресурсов.

В свою очередь, Амурское бассейновое водное управление при определении режимов работы ГЭС ориентируется на специально разработанные специалистами и официально на государственном уровне утвержденные Правила использования водных ресурсов водохранилища (ПИВР). В них подробно описано, когда и до каких уровней нужно заполнять водохранилище, а в каких ситуациях и в каком объеме сбрасывать воду.

Источник

Новое в блогах

СШГЭС: дальнейший риск недопустим

Регулирование стало непредсказуемым, заполнение Саяно-Шушенского водохранилища искусственно задерживается даже в маловодные годы, так как объемы холостого сброса воды на Саяно-Шушенской ГЭС увеличиваются из-за снижения всех первоначальных расчетных параметров гидрологической безопасности гидроузла и крайне неравномерного притока воды в водохранилище с гор, с огромной площади водосбора. Этот совершенно неоправданный риск более недопустим:

Еще до начала проектирования гидроузлов на Енисее было известно, что Красноярское водохранилище полезным объемом 30,4 км3 способно трансформировать половодье обеспеченностью 0,01% + Δ с 39000 только до 20000 м3/с, если турбины ГЭС в среднем пропускают 7200 м3/с, а Саяно-Шушенское водохранилище полезным объемом 15,3 км3 с 25000 только до 15900 м3/с, если средний расход воды через турбины СШГЭС составит 2300 м3/с.

Тогда обеспечить безопасность города Красноярска предлагалось за счет повышения НПУ (нормального подпорного уровня) водохранилища на 12 м до уровня 255 м с переносом города Абакана и многих других поселений. НПУ 243 м был принят при условии создания Саяно-Шушенского водохранилища, а эффективность и безопасность Саяно-Шушенского гидроузла гарантировались только после создания Сейбинского и Уюкского водохранилищ на Большом Енисее в Туве.

Правда, об этом открыто не говорилось и, тем более, не писалось. Официальной причиной повышения НПУ считалась необходимость увеличения напора, единичной мощности гидроагрегатов и установленной мощности ГЭС.

Саяно-Шушенский гидроузел как сооружение первого класса должен быть безопасным при пропуске расходов обеспеченностью 0,01% + Δ (таблица 1), которым обеспечивалась гидрологическая безопасность гидроузла и его нижнего бьефа.

Дождевой паводок, июнь-сентябрь, м3/с

Большая неравномерность притока воды в Саяно-Шушенское водохранилище объяснялась горным рельефом площади водосбора (180000 км2), для повышения равномерности которого планировалось построить 9 водохранилищ с ГЭС.

Справедливость гидрологических расчетов до обеспеченности 1% многократно подтверждена на практике самой природой. Величины расходов притока воды более редкой повторяемости никем не оспариваются и со временем незначительно уточняются в большую сторону.

По первоначальному расчету гидрологической безопасности Саяно-Шушенского гидроузла весеннее половодье обеспеченностью 0,01% + Δ безаварийно пропускалось только при выполнении следующих обязательных условий: ежегодном опорожнении водохранилища до уровня мертвого объема (УМО) 500 м, одновременной работы всех гидроагрегатов с полной нагрузкой и средним расходом воды 3400 м3/с, началом холостого сброса воды при уровне заполнения 535 м с максимальным расходом воды через все 11 отверстий водосброса (расход воды увеличивался с увеличением напора с 12500 м3/с при уровне 535 м до 13640 м3/с при уровне 544,5 м) и заполнении водохранилища до форсированного подпорного уровня (ФПУ) 544,5 м.

В.И.Брызгалов (первый генеральный директор Саяно-Шушенского гидроэнергокомплекса) в своей книге «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций» указывал:

Поверочный расчет пропуска катастрофического половодья исходит из идеальных условий и не содержит в себе никакого запаса на случай непредвиденных обстоятельств.

Считалось, что такое редкое половодье может сформироваться только при наложении экстремального дождевого паводка, а второй дождевой паводок с расходом до 16300 м3/с маловероятен в одном и том же году и не опасен для нижнего бьефа, рассчитанного на пропуск сбросного расхода 17000 м3/с.

Совершенно очевидно наличие в расчете дефицита порожнего объема водохранилища, поскольку был применен способ заблаговременного начала холостого сброса воды до заполнения объема водохранилища с уровня 535 м.

Также очевидно, что по принятой версии гидрографа была определена расчетная величина того излишнего объема притока воды в половодье и дождевой паводок, который заставил применить заблаговременное начало холостого сброса воды с уровня 535 м.

Первоначальный расчет гидрологической безопасности Саяно-Шушенского гидроузла не был ошибочным, хотя не имел какого-либо запаса надежности и был выполнен на пределе возможного. Проектировщики шли на вполне осознанный риск, принимая такое решение как сугубо временное до создания Сейбинского и Уюкского гидроузлов на Большом Енисее в Туве, которые запланировано было начать строить в 1975 году.

Как отмечал еще в 1998 году К.К.Кузьмин в журнале «Гидротехническое строительство»:

“Появившиеся в более поздних расчетах Ленгидропроекта предложения о возможности снизить величину расчетного сброса через плотину с 13600 м3/с до 9900 м3/с могут рассматриваться только как снижение гарантии надежности гидроузла”.

Схема регулирования с использованием заблаговременного начала холостого сброса воды обычно применяется на равнинных реках с ограниченными возможностями по созданию водохранилищ большого объема, но допускающими большие сбросные расходы воды в нижние бьефы гидроузлов. На Енисее налицо все прямо противоположные возможности.

Последний перерасчет гидрологической безопасности “Уточнение пропускной способности водосбросных сооружений с учетом дополнительного водосброса” (инв. № 1047-1-126т, 2003г) был выполнен для сниженного НПУ 539 (полезный объем 14,71 км3), для сниженного ФПУ 540м (резервный объем 0,62 км3), для сниженного сбросного расхода воды в нижний бьеф до 13300 м3/с (1800 – турбины, 7500 – эксплуатируемый водосброс, 4000 – дополнительный береговой водосброс). Холостой сброс воды при пропуске половодья обеспеченностью 0,01% + Δ предписано было начинать при уровне 520 м.

Здравый смысл подсказывал, что необходимо было отказаться от снижения сбросного расхода воды в нижний бьеф, то есть отказаться от строительства Майнского гидроузла в пользу продолжения гидротехнического строительства в верховье в Туве, вплотную заняться регулированием притока, а не сброса воды.

По этому перерасчету весеннее половодье обеспеченностью 0,01% + Δ пропускается: в июне 7500 + 4000 + 1800 = 13300 м3/с, в июле 2000 + 3200 + 1800 = 7000 м3/с (скорость наполнения водохранилища между отметками 520 – 530м – 2,5 м в сутки, выше отметки 530м – первые три дня 1,5 м в сутки, затем 0,9 м в сутки, достижение отметки 539,5м).

Пропуск летне-осенних паводков обеспеченностью 1; 0,1 и 0,01% + Δ осуществляется через эксплуатационный и береговой водосбросы, при этом через эксплуатационный водосброс пропускается до 2000 м3/с (0,1%) и 7500 м3/с (0,01%).

В первоначальном расчете и в последующих перерасчетах не указывается величина расхода воды через водосброс в начале холостого сброса воды. Если в первоначальном расчете гидрологическая безопасность не обеспечивалась при максимальном заполнении водохранилища до ФПУ 544,5 м и максимальном расходе воды через водосброс 13640 м3/с, то естественно предположить, что минимальный уровень начала холостого сброса воды 535 м определялся при максимальном расходе воды через водосброс при напоре, соответствующем этому уровню.

По такой логике расчетов при уровне воды 520 м водосброс Саяно-Шушенской ГЭС должен пропускать 10500 м3/с и этот расход воды должен увеличиваться с ростом уровня и напора воды до 11400 м3/с при уровне 527 м, когда в работу включится береговой водосброс. На такие расходы водосброс физически способен, но его пропускную способность ограничивает до 7500 м3/с водобойный колодец. Поэтому следовало запроектировать дополнительный береговой водосброс так, чтобы уже при уровне 520 м он мог пропускать недостающие 10500 – 7500 = 3000 м3/с и увеличивать сброс воды с ростом уровня.

Но береговой водосброс СШГЭС начинает работать только при достижении уровня 527м с расходом воды около 400 м3/с, далее с расходом 1700 м3/с при уровне 532м, с расходом 2400 м3/с при уровне 534 м, с расходом 3500 м3/с при уровне 537 м и с расходом 4000 м3/с при НПУ. Эта ошибка обязывает назначить более раннее начало холостого сброса воды минимум при уровне 510 м.

На практике расчет пропускной способности водосброса выполняется с учетом трансформации (снижения) расхода притока в объеме водохранилища. Это означает, что холостой сброс воды при пропуске половодья обеспеченностью 0,01% + Δ должен начинаться только после заполнения объема водохранилища. Только при таком подходе логично включать в расчет расход воды через турбины, в том числе даже через все одновременно работающие турбины, поскольку в случае длительной остановки турбин можно рассчитать момент заблаговременного начала холостого сброса воды и заблаговременно сбросить заранее рассчитанный объем воды.

Заблаговременное начало холостого сброса воды является основным резервом гидрологической безопасности гидроузла, предназначенным для пропуска катастрофического притока воды (притока выше расчетного), а также для временной компенсации расчетного параметра гидрологической безопасности, сниженного в результате аварии на плотине, водосброс, ГЭС, в нижнем бьефе и энергосистеме.

Проектная организация, к сожалению, пошла на постоянное использование резерва гидрологической безопасности (без его оперативного восстановления) не только после аварий, которые случились позже, а еще раньше при пересчете снижения сбросного расхода воды в нижний бьеф с 17000 до 13300 м3/с, при снижении расхода воды через турбины с 3400 до 1800 м3/с.

Временно использованный резерв гидрологической безопасности обязаны были оперативно восстановить путем создания гидроузлов в верховье, а при невозможности (если бы весь каскад в верховье был уже построен) за счет снижения паспортной величины среднегодовой выработки электроэнергии, то есть за счет ежегодного увеличения объема холостого сброса воды по сравнению с ранее рассчитанным объемом.

Схема регулирования, предусматривающая заблаговременное начало холостого сброса воды до заполнения полезного объема водохранилища, по своей сути представляет заведомое использование резерва гидрологической безопасности, несовместимое с ныне выполняемым регулированием по гидрографу года средней водности.

Проектную организацию не остановили даже аварии на плотине, водосбросе и ГЭС. Она продолжает утверждать, что путем заблаговременного холостого сброса воды с самого начала половодья обеспеченностью 0,01% + Δ и даже катастрофического (выше расчетного) вполне можно справиться с пропуском притока воды двумя водосбросами.

Эти условия были определены путем кабинетных расчетов по версиям гидрографов. Выдержать на практике вышеуказанные условия невозможно, что многократно подтверждалось в 1984-1996 годах (см. книгу В.И.Брызгалова “Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций”). Например, в 2006 году в период вялотекущего половодья водохранилище заполнилось до высокого уровня, но холостой сброс не выполнялся, поскольку скорость наполнения была значительно меньше 1,5 м в сутки, а в июле пришлось сбрасывать 15 км3 воды мимо турбин с расходом 5500 м3/с через водосброс.

Подобная картина повторилась в 2007 году на Зейском гидроузле, где внедрена та же схема регулирования с заблаговременным началом холостого сброса воды и та же последовательность строительства гидроузлов. Подобная картина нас ждет на Бурее, где уже начали строить гидроузел в нижнем бьефе.

Межведомственная рабочая группа по регулированию признает невозможность определения прихода притока воды обеспеченностью 0,1 – 0,01%. На практике регулирование вынуждены выполнять с большим риском по графику года средней водности. Такое регулирование не может гарантировать гидрологическую безопасность на Енисее.

Дополнительным ориентиром при пропуске расчетного половодья обеспеченностью 0,01% + Δ сейчас служит величина расхода притока воды у Кызыла после слияния Большого Енисея и Малого Енисея, определяемая по максимальным уровням.

В основу физико-статистической модели долгосрочного прогноза максимальных уровней воды реки Енисей у города Кызыла положены исследования Л.Г. Шуляковского, показавшего возможность использования для этой цели регрессионных моделей, учитывающих факторы, наиболее полно характеризующие условия формирования максимальных уровней воды.

Д.А.Бураков, В.Ф.Космакова, И.Н.Гордеев своими расчетами доказали, что средняя оправдываемость этого метода прогноза максимальных уровней воды весеннего половодья у города Кызыла за четыре года испытаний в 2007-2010 годах составила 100%.

Этот метод внедрен в оперативную практику гидрологических прогнозов в качестве основного расчетного метода, поскольку другого метода нет, а согласно действующим наставлениям по гидрологическим прогнозам целесообразно использовать методику долгосрочного прогноза, оправдываемость проверочных прогнозов которой 70% и более.

Но авторы методики справедливо признают, что в годы с повышенным летним дождевым стоком вообще трудно выявить максимальный уровень весеннего половодья. Точнее сказать максимальный уровень не может служить ориентиром для определения максимального объема и расхода притока воды в половодье и дождевой паводок.

Главной проблемой всегда считался пропуск неожиданного дождевого паводка, но не половодья. Тогда как именно при пропуске половодья выполняется регулирование скорости наполнения водохранилища и создается запас порожней емкости для пропуска дождевого паводка.

Выполнить перерасчет расходов и объемов воды, определить скорость наполнения и определить момент начала холостого сброса воды по принятой версии гидрографа половодья можно сидя в кабинете, но реализовать на практике такую схему регулирования при отсутствии фактического гидрографа в принципе невозможно.

Регулирование стало непредсказуемым, заполнение Саяно-Шушенского водохранилища искусственно задерживается даже в маловодные годы, так как объемы холостого сброса воды на СШГЭС увеличиваются из-за снижения всех первоначальных расчетных параметров гидрологической безопасности гидроузла и крайне неравномерного притока воды в водохранилище с гор, с огромной площади водосбора.

При существующей схеме регулирования после аварии на Саяно-Шушенской ГЭС для обеспечения гарантии гидрологической безопасности гидроузла холостой сброс воды обязан ежегодно начинаться задолго до начала заполнения объема водохранилища СШГЭС, чтобы успеть сбросить известный излишек объема притока воды и избежать аварии. Но эта необходимость игнорируется.

Как и раньше предусматривается ежегодное опорожнение Саяно-Шушенского водохранилища до уровня мертвого объема водохранилища (УМО) 500 м к началу половодья.

Исключительно важной особенностью нынешнего регулирования является недопустимость заполнения водохранилища СШГЭС выше уровня 527,0 м при пропуске половодья, поскольку вынуждены сохранять запас порожней емкости водохранилища между уровнями 527,0 м и 537,5 м в объеме 5,385 км3, по крайней мере, в течение двух декад июля на случай пропуска неожиданного дождевого паводка редкой повторяемости, и недопустимость заполнения водохранилища выше уровня 537,5 м по состоянию плотины СШГЭС.

На Енисее нижние бьефы гидроузлов по условиям фактической застройки берегов не могут пропускать сбросные расходы выше 10000 – 11500 м3/с (Майнская ГЭС при остановке турбин в том числе). Проблему снижения сбросного расхода воды в нижний бьеф Саяно-Шушенского гидроузла следовало решать с самого начала создания гидроузла, а она решается единственным путем регулирования притока воды в водохранилище, а не сброса воды в нижний бьеф.

В условиях неизвестности будущего гидрографа обеспечение гарантии гидрологической безопасности возможно только при ежегодном регулировании по году с максимальным расчетным притоком воды в водохранилище.

Для этого необходимо срочно строить хотя бы регулирующие емкости в верховье в горах в Туве (водохранилища с полным ежегодным опорожнением), задерживать там известный излишек объема притока воды (15 км3 при нынешней схеме выдачи мощности ГЭС или 7,5 км3, если будут созданы условия для выдачи всей установленной мощности ГЭС в энергосистему), что позволит:

При такой идеологии регулирования не будет необходимости в знании будущего гидрографа. Для обеспечения гарантии гидрологической безопасности вполне достаточно будет знать минимальное расчетное время заполнения полезного объема водохранилища, которое и будет ориентиром для заблаговременного начала холостого сброса воды.

Дальнейший совершенно неоправданный риск недопустим.

Напомню, что 30 июня 2010 года по результатам расследования причин аварии на Саяно-Шушенской ГЭС Президиум Академии наук вовсе не случайно предложил в будущем применять новые схемы использования водной энергии с более низкими напорами и выносом регулирующих емкостей на притоки.

Нельзя вовсе исключать в перспективе необходимости дальнейшего снижения НПУ по состоянию Саяно-Шушенской плотины, а это возможно осуществить только путем регулирования притока воды в водохранилище.

Владимир Иннокентьевич Бабкин,
ветеран труда и энергетики, участник создания и эксплуатации всех гидроузлов на Енисее с 1962 по 2001 год,
специально для «Плотина.Нет!»

Источник