Анализ возможных событий и последствий неконтролируемого сброса воды СШ ГЭС Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 626/627.03.042.019.3 Г.Ф. Сердюков

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ СОБЫТИЙ И ПОСЛЕДСТВИЙ НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО СБРОСА ВОДЫ СШ ГЭС

Приведены результаты анализа последствий неконтролируемого сброса воды через плотину Саяно-Шушенской ГЭС. На основе анализа выполнены графические модели затопления территорий Хакасии и Красноярского края.

Ключевые слова: прорыв, плотина, водный поток.

Т ^ августа 2009 года на Саяно-Шушенской ГЭС произошло / чрезвычайное событие - прорыв воды в машинный зал сопровождавшийся полным разрушением 2 генератора (и частичным повреждением остальных генераторов). При аварии погибло 74 человека. Исходя из положений ГОСТ Р 22.0.05-94 Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения аварию СаяноШушенской ГЭС (СШ ГЭС) необходимо считать катастрофой.

Непосредственно перед катастрофой и после нее произошло увеличение опасности возникновения прорыва плотины СШ ГЭС по следующим причинам:

1. Весь поток поступающей из верхнего бьефа проходит только через водосбросы находящиеся в правой (орографически) части плотины. В данный момент работают все водосбросы (11 шт.). Исходя из конструкционных особенностей водосбросов их нельзя держать открытыми (все 11) в течение более 1 месяца. Это приведет к необратимым разрушениям водобойного колодца.

2. Так как сток воды происходит только через водосбросы изменились колебания тела плотины (по нашим данным в районе 9 и 10 водоводов увеличилась частота колебаний тела плотины. Частота колебаний по уровню гребня ранее фиксировалась f = 3,6 Гц, сейчас более 4 Гц, при X = 611 м (сейчас увеличилась). Это может привести к необратимым изменениям в теле плотины и увеличить необратимые радиальные перемещения гребня плотины. Это так же может увеличить трещины в напорной грани (между 344 и 359 метрами отметки), основании плотины и в местах контакта скала-бетон

3. Строительство берегового водосброса без сомнения необходимо но, исходя из конструкционных особенностей водосброса и структуры берега сложенного из парасланцев с углом залегания 75° возможно скольжение блоков парасланцев и как следствие разрушение водосброса.

4. Зима 2009 2010 годов осложнит ситуацию в связи с возможностью обильных снегопадов в Саянах. Возможно так же промерзание водосбросов.

5. Опасный период представляет собой осенний (5 сентября -25 ноября) весеннее-летний паводок (май-июнь). Исходя из данных гидропоста Кызыл (данные Центра Регистра и Кадастра) фиксируется весенний подъем от 115 до 175 см.

Все это может повлиять на возможность прорыва плотины. Прорыв плотины может привести к жертвам среди населения живущего вдоль берега Енисея (пос. Черемушки, пос. Майна, г. Сая-ногорск, д. Сизая, д. Голубая, с. Подсинее, г. Абакан, пос. Усть-Абакан, г. Черногорск и далее по линии водозхранилища). В материалах IX Международного конгресса по большим плотинам отмечается, что при прорыве плотины материальный ущерб от наводнения может колебаться от 1 до 100 млн. долл на 1 км затопления или от 1 до 10 долл на 1 м3 воды, прорвавшейся в нижний бьеф.

Для анализа были взяты населенные пункты которые могут наиболее пострадать при прорыве плотины - пос. Черемушки, пос. Майна, г. Саяногорск, д. Сизая, д. Голубая, с. Подсинее, г. Абакан, пос. Усть-Абакан, г. Черногорск.

Анализ возможных последствий прорыва плотины проводился на основе следующих данных:

1. Справочные данные и технические чертежи плотины, генераторов, трансформаторов;

2. Водные потоки рассчитывались на основе данных Центра Регистра и Кадастра по ежедневному ходу воды за 10 лет в следующих точках (гидропостах) - Кызыл (Тува), Хову-Аксы(Тува), нижний бьеф СШ ГЭС, гидропост моста у СШ ГЭС, гидропост Подсинее, гидропост Саяногорск, гидропост Абакан (Хакасия), гидропост Дивногорск (Красноярский край), гидропост Дудинка

3. Данные гидрометеоцентра по накоплению снега в Саянах 2007, 2008 годы.

4. Карты 1:100000 по всем исследуемым территориям - рельеф.

5. Данные Google Map - картография и измерение.

6. Собственные измерения и фотографии.

Для анализа использовалось следующее программное обеспечение:

1. Анализ скольжения скал состоящих из сланцев в зоне примыкания скала-плотина, водосброс, русло и берег реки выполнен на основе программы GEOSLOPE.

2. Анализ прорыва, затопления и движение потока Енисея от уровня берхнего бьефа - Программа HEC-RAS(версии 3.3.1 и 4.0).

3. Анализ водосбросов на основе модели водосброса AQUARIUS.

Основную опасность представляет проран в теле плотины или в зоне примыкания. Проран - узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье. Недавние катастрофы на реках РФ - прорыв плотины Киселевского водохранилища (Свердловская обл.) на р. Каква в 1993 г. (общий ущерб - 63,3 млрд руб.), разрушение плотины Тирлянского водохранилища в 1994 г. (Башкортостан) на притоке р. Белой (суммарный ущерб 52,3 млрд руб.), наводнение в Приморье (сентябрь 1994 г.), в Якутии (1999 г. и 2001 г.). Наводнение в Краснодарском крае (июль 2002 г.) привело к разрушению его гидроузла. Все эти катастрофы сопровождались прораном.

Анализ прорана в плотине и результатов затопления выполняется на основе расчетов по методике оценки инженерной обстановки при гидродинамической аварии.

Для определения параметров волны прорыва и зоны затопления при прорыве (разрушении) плотины водохранилища необходимы следующие данные для расчетов:

1) объем водохранилища - W, м3 (для СШ ГЭС - полный объёмом 31,34 куб. км или 31,34* 109 м3

2) глубина воды перед плотиной (глубина прорана) - H, м СШ ГЭС - максимальная -232 м минимальная - 73 м;

3) ширина прорана или участка перелива воды через гребень плотины - В3,м; Для СШ ГЭС рассчитано от 1 метра для зоны примыкания скала-плотина до 27 метров - полное разрушение водосбросов;

4) средняя скорость движения волны прорыва (попуска) - V, м/с 2,5 -5 м/сек;

5) расстояние от плотины (водоёма) до объекта, - R, км

А) Черемушки R = 6,01 км; Б) Майна R = 26,40 км; В) Саяно-горск R = 37,44 км;

Г) Абакан R= 154,47 км; Д) Красноярская ГЭС R = 487,29 км Е) Красноярск R = 526,37 км;

Далее определяются параметры волны прорыва (попуска) на заданное расстояние R от плотины при ее разрушении. Далее находится время подхода волны прорыва (попуска) на заданное расстояние R (до объекта). Определяется высота волны прорыва (попуска) h на расстоянии R до объекта и время опорожнения водохранилища (водоема).

Вывод: При катастрофическом развитии ситуации и большом проране возможны следующие события 85% разрушение п.Черемушки, 72-75% П. Майна, Сизая, Голубая. Исходя из особенностей рельефа Саяногорск пострадает менее чем на 50%. Особую опасность представляют возможные затопления в г. Абакан (по причине нахождения в низменности и у слияния с рекой Абакан - расчет удержания времени паводка показывает 4 суток - что сходно с затоплением в 1969 году). Черногорск и Усть-Абакан 12 -17%. Для Дивногорска ситуация осложняется возможностью прорана Красноярской ГЭС.

------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 22.0.05-94 Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения.

2. ГОСТ Р 22.2.05-94 Техногенные аварии и катастрофы.

3. СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территорий от затопления.

Serdukov G.F.

THE ANALYSIS OF POSSIBLE EVENTS AND CONSEQUENCES OF UNCONTROLLABLE DUMP OF WATER ON SAJANO-SHUSHENSKAJA OF HYDROELECTRIC POWER STATION

In the report results of the analysis of consequences of uncontrollable dump of water through a dam Sajano-Shushenskaja of HYDROELECTRIC POWER STATION. On the basis of the analysis graphic models of flooding of territories of Khakassia and Krasnoyarsk region are executed.

Key words: break, a dam, a water stream.

— Коротко об авторе --------------------------------------------

Сердюков Геннадий Федорович - доцент, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, E-mail: [email protected]