На Саяно-Шушенской ГЭС вновь внештатная ситуация: из-за изменений условий работы, связанных с последствиями августовской аварии на станции, обледенела часть плотины.
По предварительным подсчетам, масса льда уже сегодня составляет около 25 тыс. тонн. Высота "айсберга" в некоторых местах достигает 22 метров. Следящие за ситуацией ученые опасаются новой аварии на ГЭС. Ледовые наросты могут повредить гидротехнические сооружения станции, что в ближайший паводок (он ожидается в июне-июле текущего года) грозит обернуться катастрофой. Речь может идти даже о риске обрушения плотины. В компании "РусГидро" признают, что ситуация внештатная, однако утверждают, что обледенение находится под контролем, а вероятность новой катастрофы исключается.
Глобальное обледенение
Зима 2010 года стала для Саяно-Шушенской ГЭС знаковой. Впервые за всю свою историю станция переживает период холодов с работающим водосбросом (см. схему). До сих пор он эксплуатировался только несколько месяцев в году — в период паводка. В остальное время вода проходила через 10 гидроагрегатов (см. схему).
Таков штатный режим работы станции. Однако в результате аварии 17 августа 2009 года машинный зал был поврежден, один гидроагрегат уничтожен, остальные получили повреждения разной степени тяжести. Поэтому воду пришлось пустить через водосброс. Это необходимо для того, чтобы подготовить водохранилище для приема воды в паводок, обеспечить работу водозаборных сооружений городов и предприятий, а также поддерживать необходимый расход воды для исключения экологических последствий, пояснил "Газете" управляющий директор ОАО "РусГидро" Расим Хазиахметов.
Но такая перемена привела к появлению айсберга. "При работающем водосбросе над водобойным колодцем появляется парение, или облако водяной пыли, которое поднимается вверх на высоту до 100—200 метров. При температуре ниже нуля градусов эта пыль замерзает и опускается в виде крупинок снега и льда на элементы конструкции здания ГЭС и плотины, увеличивая объем осадков, выпадающих в этих зонах в обычных условиях. Наиболее подвержены этому явлению зоны, непосредственно прилегающие к водобойному колодцу и водосливным лоткам, — так называемые бычки водосливной плотины, раздельные устои правого и левого берега, подкрановая эстакада водобойного колодца и другие металлоконструкции, гребень плотины и кровля машинного зала", — рассказал Хазиахметов.
По расчетам специалистов "РусГидро", на сегодняшний день масса льда составляет около 25 тыс. тонн. Нагрузка на эстакаду (см. схему) при этом может достигать 200—300 тонн на погонный метр.
Теория катастрофы
"Ситуация близка к критической", — утверждает директор общественного института "Ученые Сибири за глобальную ответственность", научный сотрудник кафедры физико-математических наук Новосибирского госуниверситета и Сибирского отделения Российской академии наук Сергей Пащенко. По его словам, дальнейший рост ледяной массы может привести к ее обрушению и, как следствие, к повреждению гидротехнических объектов и конструкций.
Альтернативного варианта спуска воды пока нет, поэтому в июне, в период паводка, когда воды в водохранилище станет больше и давление на плотину возрастет, это может сыграть в судьбе ГЭС трагическую роль, опасается эксперт. Фактически речь идет об опасности обрушения плотины.
Это мнение разделяет и научный сотрудник НИИ ядерной физики МГУ имени М.В. Ломоносова Александр Прокопчук. По его словам, не меньшая угроза кроется и в беспрерывном росте айсберга. "По расчетам "Ленгидропроекта" (проектировщик Саяно-Шушенской ГЭС. — "Газета"), допустимая нагрузка на эстакаду достигает 400 тонн на погонный метр. Таким образом, критической можно считать высоту льда 40—50 метров, то есть в два раза больше, чем сейчас. Если морозы продолжатся, айсберг может вырасти до этих размеров за две-три недели. Эстакада едва ли выдержит такую нагрузку. Это может привести к серьезным разрушениям водобойного колодца. В совокупности с высоким уровнем водохранилища представляют опасность для станции в период паводка", — считает Прокопчук.
Последствия подобного развития событий будут катастрофическими: волна высотой от 30 до 50 метров двинется вниз по Енисею со скоростью около 100 км/ч. В течение часа затопленными могут оказаться 50-тысячный Саяногорск, 9-тысячные Черемушки и поселок Майна с 5 тыс. жителей. До почти миллионного Красноярска цунами доберется через четыре пять часов сильно ослабленным. Однако если у волны хватит сил обрушить вторую по мощности в России плотину Красноярской ГЭС, то на город обрушится волна высотой 60 метров.
Нечто подобное мир уже наблюдал. В 1963 году на итальянской плотине Вайонт произошла крупнейшая в истории гидроэнергетики катастрофа: в водохранилище рухнула обломившаяся часть скалы объемом 0,2— 0,3 куб. км. В результате через плотину хлынуло 50 млн кубометров воды, образовав волну высотой 90 метров. Цунами двигалось со скоростью 8—12 м/с. За семь минут под водой оказались несколько населенных пунктов, число жертв превысило 2 тыс. человек.
Рука на пульсе
"Ситуация действительно внештатная. Теоретически глобальное обледенение может быть опасно для любой гидроэлектростанции. Но в данном случае риска катастрофы нет", — говорит Расим Хазиахметов.
По его словам, в теле плотины и на прилегающей территории смонтирована сеть специальных датчиков, которые фиксируют техническое состояние сооружений. "Данные подтверждают, что состояние ГТС не отклоняется от заданных проектом значений", — говорит представитель "РусГидро".
"На сегодняшний день нет ни одной цифры, свидетельствующей об ухудшении состояния плотины", — говорит начальник службы мониторинга гидротехнических сооружений станции Николай Стефаненко. Он заявил, что 300 тыс. тонн льда, наросшие на водосбросе, не таят в себе критической опасности — плотина рассчитана на куда большую потенциальную нагрузку. "При полном водохранилище совокупное усилие от давления воды составляет около 16,5 млн тонн. Если вода опускается до отметки 520 метров (именно таков сейчас, по словам представителей "РусГидро", уровень воды в водохранилище), усилие снижается до 13,5 млн тонн. И тогда что для данного сооружения, облегченно "расправившего плечи", какие-то 0,3 млн тонн нагрузки по вертикали?" — говорит представитель "РусГидро".
По его словам, единственное место, где лед действительно представляет опасность, — это относительно тонкая крыша машинного зала, но она тщательно очищается.
Между тем Александр Прокопчук считает, что под угрозой находится также водобойный колодец (см. схему). "Поверхность колодца и лотков водосброса должна быть максимально гладкой, чтобы противостоять разрушениям под действием быстрого потока воды (40 м/с). Даже небольшие повреждения или шероховатости неизбежно повлекут за собой лавинообразное разрушение бетона. Нечто подобное уже наблюдалось во время паводка 1985 и 1988 годов, когда произошло разрушение бетонных плит крепления водобойного колодца. В этой связи падение большой массы льда может иметь тяжелые последствия для ГЭС уже этим летом", — говорит Прокопчук.
Представители "РусГидро" говорят, что айсберг растает при ближайшем потеплении, но даже его падение не причинит вреда колодцу. "Ледовый нарост не так страшен, как кажется со стороны. По сути он представляет собой не сплошную глыбу льда, а имеет рыхлую ледово-снежную структуру, местами подмытую водой.
На фотографии видно, что айсберг в некоторых местах практически полый. При ближайшем же потеплении он начнет быстро таять", — говорит Расим Хазиахметов.
В ожидании паводка
Единственный риск, в высокой оценке которого сходятся и эксперты "РусГидро", и наблюдающие за ситуацией ученые, — это паводок. Из-за августовской аварии максимальная пропускная способность ГЭС снизилась вдвое.
До аварии десяток работающих гидроагрегатов мог пропустить через себя до 4 тыс. кубометров воды в секунду, а в случае необходимости подключался водосброс. Сейчас, когда агрегаты остановлены, через водосброс может быть пропущено максимум те же 4 тыс. кубометров воды в секунду, согласно выводам многочисленных комиссий Минэнерго и бывшего РАО "ЕЭС России". Но даже небольшое превышение этого показателя может угрожать стабильности водобойного колодца. Так, в 1985 году при пропуске воды в объеме 4,5 тыс. кубометров в секунду колодец был разрушен на 80%.
Компенсировать выпавшие из-за аварии запасы пропускной способности "РусГидро" планирует с помощью возобновления работы двух гидроагрегатов, а также пуска нового водосброса, строительство которого началось еще в 2005 году. Через этот водосброс паводковые воды пустят в обход плотины.
"К 1 июня первая очередь берегового водосброса пропускной способностью 2 тыс. кубометров в секунду будет готова к пропуску паводка. Существенно облегчит ситуацию ввод гидроагрегатов 5 и 6, что снизит дефицит пропускной способности еще на 700— 800 кубометров в секунду", — рассказал Расим Хазиахметов.
Таким образом, в июне ГЭС сможет пропускать около 6700— 6800 кубометров в секунду. "Поскольку паводок носит сезонный характер, а уровень водохранилища заранее будет понижен за счет интенсивной сработки воды зимой, этого будет достаточно, чтобы обеспечить безопасную работу станции", — заявил представитель "РусГидро".
Среднемноголетние значения паводка составляют около 7000— 8000 кубометров воды в секунду. Но экологи не исключают, что в текущем году паводок может оказаться гораздо сильнее. К своему максимально возможному значению (24 тыс. кубометров в секунду) он вряд ли приблизится, однако в сложившейся ситуации даже небольшие лишние объемы воды будут иметь для Саяно-Шушенской ГЭС огромное значение.
Точно спрогнозировать, каким будет паводок, довольно сложно, говорит Сергей Пащенко. "Большое количество снега совсем не гарантирует большого притока воды. Все будет зависеть от погоды. При солнечной погоде вода быстро испаряется, и паводок может быть небольшой. В противном случае даже относительно небольшой снежный покров может обеспечить серьезный приток воды", — поясняет Пащенко.
В конечном итоге, резюмируют эксперты, остается надеяться на точность расчетов "РусГидро" и скорость возведения нового водосброса. Ну, и на волю случая.
Разрушительная сила воды
9 октября 1963 года произошла авария на плотине Вайонт в Италии. В водохранилище объемом 0,169 куб. км обрушился горный массив объемом 0,24 куб. км, что привело к переливу более 50 млн кубометров воды через плотину.
Водяной вал высотой 90 метров за 15 минут смыл несколько населенных пунктов, что привело к гибели более 2 тыс. человек. Причиной оползня стало поднятие горизонта грунтовых вод, вызванное строительством плотины.
7 августа 1994 года в Белорецком районе Башкирии произошел прорыв плотины Тирлянского водохранилища и нештатный сброс 8,6 млн кубометров воды. В зоне затопления оказалось четыре населенных пункта, 85 жилых домов были полностью разрушены, 200 домов — частично. В результате наводнения погибли 29 человек, 786 человек остались без крова.
18 августа 2002 года в районе немецкого города Виттенбурге на реке Эльбе из-за сильного наводнения произошло разрушение семи защитных дамб. Волна хлынула на город, пришлось срочно эвакуировать 40 тыс. человек. 19 жителей погибли, 26 пропали без вести.
11 февраля 2005 года в провинции Белуджистан на юго-западе Пакистана из-за мощных ливней произошел прорыв 150-метровой плотины ГЭС у города Пасни. В результате было затоплено несколько деревень, более 135 человек погибли.
5 октября 2007 года на реке Чу во вьетнамской провинции Тханьхоа после резкого подъема уровня воды прорвало плотину строящейся ГЭС "Кыадат". В зоне затопления оказалось около 5 тыс. домов, 35 человек погибли.
Расим Хазиахметов: "Данные измерений подтверждают, что состояние сооружений не отклоняется от заданных проектом значений"
Технологические риски, вызванные повышенным количеством льдообразования, находятся в пределах допустимых. Контроль состояния осуществляется на основании данных приборного контроля, визуальных наблюдений и периодических обследований. В теле плотины и на прилегающей территории смонтирована сеть контрольно-измерительной аппаратуры, данные которой фиксируют техническое состояние сооружений. Эти данные подтверждают, что состояние гидротехнических сооружений не отклоняется от заданных проектом значений. Много разговоров вызывает во внешнем окружении льдообразование на бычках водосброса на уровне отметок 340—430 метров и подкрановой эстакаде водобойного колодца. Однако ледяные образования над водосливными лотками не привели к ограничению их работы, а, наоборот, несколько снизили объем парения. Что касается подкрановой эстакады, то нагрузка массы льда, наросшего на ней в период понижения температуры наружного воздуха до -16 градусов, не превышает 25 тонн на погонный метр. При этом во время работ по монтажу и ремонту водобойного колодца эти нагрузки были почти в 10 раз больше.
