Продолжая тему наводнения на Дальнем Востоке, сегодня мы расскажем о том, как в 2013 году работала еще одна крупная ГЭС Амурской области — Бурейская (напомним, что о роли Зейской ГЭС мы уже подробно рассказывали). Нужно отметить, что работа этих станций по ряду причин существенно отличалась, но обо всем по порядку.
Начнем с того, что Бурейская ГЭС, не смотря на внешнее сходство, конструктивно существенно отличается от Зейской ГЭС. При более высокой плотине (140 м против 115,5 м) полезная емкость Бурейского водохранилища значительно меньше Зейского — 10,7 км3 против 38 км3, что объясняется рельефом местности, Зейское водохранилище заполнило крупную котловину, а Бурейское расположено в узкой горной долине. Соответственно, противопаводковые возможности Бурейского водохранилища более скромные, но все-же достаточно существенные. Кроме того, водосброс Бурейской ГЭС, в отличие от Зейской, допускает холостые сбросы на низких отметках.
К началу весеннего половодья Бурейское водохранилище было сработано полностью, до отметки мертвого объема — 236 м. 25 апреля началось половодье, которое оказалось очень нетипичным — как правило, на реках бассейна Амура весеннее половодье выражено относительно слабо, а большая часть стока проходит в летние паводки. В этот же раз половодье оказалось очень сильным и продолжительным — 31 мая приточность в водохранилище достигла 10 080 м3/с. Весь этот огромный приток, угрожающий затоплением населенных пунктов ниже по течению, был полностью аккумулирован водохранилищем станции, вниз сбрасывалось всего около 700 м3/с.
В то же время, столь масштабный приток вызвал быстрое заполнение водохранилища — к 3 июня его отметка достигла 250 м, при том что с отметки 254 м согласно правилам необходимо начинать холостые сбросы. А поскольку и о приближающемся паводковом сезоне нельзя было забывать, решили освободить водохранилище от избытка воды, с помощью холостых сбросов. Эти сбросы велись с 3 июня по 15 июля, т.е. 1,5 месяца. Не смотря на сложность обстановки (половодье плавно перешло в дождевой паводок) удалось снизить уровень водохранилища почти на 3 м, до отметки 247,35 м. После этого водохранилище вновь стало постепенно наполнятся.
По сравнению с Зейской ГЭС объемы притока на Бурее оказались, к счастью, существенно более низкими. Тем не менее, добавка лишних 3-4 тыс. м3 воды ситуацию на Амуре явно не улучшила бы, и Бурейская ГЭС включилась в борьбу с паводком, аккумулируя в водохранилище более 2/3 притока — расходы через турбины составляли около 1000 м3/с при притоках более 3000 м3/с. Учитывая меньшие размеры Бурейского водохранилища, оно достаточно быстро заполнялось и 12 августа достигло отметки 254 м, на которой согласно правилам в летний период необходимо начало холостых сбросов, что и было произведено 14 августа — общий пропуск воды через гидроузел увеличился до 2500 м3/с. На следующий день приток достиг максимума — 5175 м3/с, водохранилище дошло до отметки 255 м.
Ситуация начала складываться достаточно напряженная — при достижении отметки 256 м согласно правилам было необходимо увеличивать сбросы до 7000 м3/с, и доводить до этого было нежелательно, поэтому в два этапа сбросы были подняты до 3500 м3/с. К счастью, приточность начала устойчиво снижаться и к 20 августа упала ниже уровня сбросов, что позволило начать сработку излишней воды из водохранилища с максимально достигнутой отметки 255,59 м. Объем сбросов также в несколько этапов был снижен и 29 августа водосброс был закрыт. Впрочем, в середине сентября его пришлось открывать снова, он работает и до сих пор — приточность снова превысила расходы через турбины, да и в зиму с переполненным водохранилищем уходить нельзя.
Что в итоге. За период активной фазы паводка в водохранилище было аккумулировано 4,66 км3 паводкового притока, сброшено вниз — 2,69 км3, т.е. в водохранилище было удержано 63% объема паводка. Кроме того, Бурейская ГЭС полностью предотвратила последствия аномально сильного весеннего половодья.
PS
На вкусное — отличный фотообзор Бурейской ГЭС от Russos-а, по итогам его прошлогодней поездки.
Бурейское водохранилище мало, потому что расчеты порожнего полезного объема предусматривали холостой сброс воды с уровней ниже НПУ для снижения максимального расчетного сбросного расхода воды в нижний бьеф. Об этом “методе” Ленгидропроекта мною написано много. Именно эта рационализация заставляет эксплуатационников загодя вхолостую сбрасывать воду. Именно поэтому регулирование стока оказалось в полной зависимости от прогнозов притока воды. Именно поэтому эксплуатация оказалась без какого-либо запаса (резерва).
Нужно было строить дополнительный объем в верховье или на боковом притоке, либо обустраивать нижний бьеф на больший сбросной расход. А уж потом строить Нижнебурейскую ГЭС.
Но на Саяно-Шушенском гидроузле водосброс с глубинным водозабором, а на Бурейском поверхностный водозабор, как и на Красноярском, Новосибирском, Вилюйском. Это очень плохо. И об этом мною написано много.
Вы два раза повторили слово «счастье» и один раз использовали слово «нетипичный». Расчеты для того и существуют, чтобы не приходилось гадать на кофейной гуще. Я помню также Ваши слова, смысл которых примерно такой: «объем водохранилища не может быть безграничным». Но и нижний бьеф не может пропускать безгранично большой расход. Все расчеты должны исходить из возможностей нижнего бьефа. Не должны страдать люди и законно построенные объекты в нижнем бьефе от того, что кто-то не там выбрал первый створ и в результате не смог создать порожний объем водохранилища требуемой величины.
Хотелось бы ещё раз вернуться к теме неспособности Зейской ГЭС вести сброс с низких уровней водохранилищя. Думаю, для Вас не секрет, что в сети Интернет активно гуляют слухи, что опасность сброса с низких отметок — лишь «отмазка», изобретённая Русгидро для оправдания задержки открытия холостого сброса на ЗГЭС в этом году. Думаю, самые абсурдные аргументы вроде «да никакого ремонта основания плотины там вообще не было» или «дальность вылета воды с трамплина водосброса не зависит от уровня с которого осуществляется сброс» можно всерьёз не принимать. Но есть ряд более серьёзных вопросов, ответы на которые хочется получить:
1). Почему повреждение основания плотины ассоциируется со сбросом воды именно с уровней ниже установленных ПИВР? Насколько я понимаю, богатого опыта эксплуатации холостого водосброса на ЗГЭС просто нет. Что если и «правильное» его использование наносит аналогичный ущерб основанию плотины?
2). На сколько дальше от плотины падает вода при сбросе с уровня 317.5 м по сравнению со сбросом с уровня 313 м, имевшим место в 2007 году? Я полагаю, замеры проводились и тогда, и нынче. Интересует расстояние от плотины до ближайшей к ней точки «области падения».
3). Возможна ли постройка защитной бетонной стенки поперёк нижнего бьефа, изолирующей основание плотины от области падения воды с холостого водосброса? Это позволило бы пользоваться водосбросом с любых отметок уровня выше порога сливных отверстий =309 м.
1. Есть проектные расчеты, которые подтвердились фактом разрушений после пропуска паводков в 2007 и 2010 годов. «Правильное» использование водосброса ущерба не наносят, как показывает опыт. После этого года будет проведено еще одно исследование.
2. Попробуем уточнить.
3. Ну так там эта стенка уже есть — в строительный период работали донные водосбросы, за ними бетонная рисберма, заканчивающаяся зубом водобоя. А толку — за ней здоровенная яма размыва, которая при увеличении зайдет под любую стенку и обрушит ее. Радикальное решение — забетонировать многометровым слоем яму размыва. Но это затруднительно сделать — мероприятие-то не на один год, а водосбросы как в это время работать будут? Да и стоимость астрономическая. Гораздо эффективнее будет построить еще один регулирующий гидроузел выше по течению.
А реально ли перепрофилировать желоба водосброса, удлинить их по горизонтали, чтобы обеспечить падение воды дальше от основания плотины, отодвинув тем самым и центр роста воронки размыва? Фундаментом для надстроенного участка желоба могла бы послужить та самая бетонная рисберма бывшего донного водосброса. Необязательно даже делать это со всеми желобами — для заблаговременного сброса воды с уровней близких к НПУ хватит двух-трёх.
Можно ли набросать в воронку размыва какой-нибудь тяжёлый «мусор», что-то вроде огромных противотанковых ежей, чтобы сделать гашение избыточной энергии более эффективным за счёт дробления потоков воды об этот «мусор», и тем ослабить размыв, стабилизировать воронку?
Кстати, на Красноярской ГЭС же похожая история? Утверждают, что там размыв добрался уже до остатков строительного водосброса, но это считается безопасным для плотины. Чем ситуация на ЗГЭС отличается в худшую сторону?
Не знаю, вопрос к проектировщикам. В любом случае это создает необходимость осушения котлована.
Накидать в яму тяжелого мусора — это может даже ухудшить ситуацию, вместо гашения потока в яме скорее всего усилится разрушение ее бортов по краям.
На Красноярской ГЭС несколько другой гидравлический режим в нижнем бьефе, на Зейской по факту подмыло подпорную стенку довольно близко к водосбросу.
Раз проблема с регулированием уровня водохранилища стоит остро, то почему бы не построить дополнительный водосброс сифонного типа? Сооружение такого водосброса никак не затронет работу действующей плотины, не потребует осушения котлована или снижения уровня водохранилища. Трубы водосброса можно вести по берегу в удобном месте. Кроме того, можно построить деривационную ГЭС (а то и несколько) в стороне от русла реки на удобной площадке и запитать её потоком из водосброса. Напор воды на агрегатах такой ГЭС можно сделать значительно выше, чем у Зейской ГЭС.
Водосброс сифонного типа на несколько тысяч кубов в секунду? Есть в мировой практике примеры реализации подобных сооружений? И сколько это будет стоить?
Ну а деривационная ГЭС, работающая раз в несколько лет, никому не нужна. Напор там кстати значительно отличаться от напора на Зейской ГЭС не будет, ниже плотины Зея имеет довольно умеренные уклоны.
По поводу (2) есть какие-нибудь новости? Оптимально было бы увидеть формулу, связывающую уровень верхнего бьефа со скоростью вылета воды с трамплина или уж прямо с дальностью отброса. Точные значения коэффициентов, если они составляют какую-то служебную тайну, не нужны. Хочется просто составить представление о характере зависимости. Пока что (в основном, на основании закона сохранения энергии) у меня сложилось мнение, что дальность отброса в первом приближении прямо пропорциональна разнице высот ВБ и точки вылета воды с трамплина. Сильно ли я ошибаюсь?
Точных коэффициентов нет, это нужно глубоко копаться в проектной документации. Но в целом, чем выше уровень водохранилища, тем дальше летит водный поток.
Удлинить водосброс гипотетически можно, но практически это малореально из-за необходимости полной остановки водосброса года на два как минимум, что недопустимо по соображениям безопасности.
Да точные мне и не нужны. Характер влияния бы оценить — линейный, степенной или ещё какой. А то вон в Интернете уже , что мол влияние уровня на дальность исчезающе мало. Я лично уверен, что врут они, но у меня-то учёной степени нет — кто слушать станет? Может проще мне свои выкладки прислать, а Вы их проверите?
По этому творчеству готовится статья в журнал с подробными выкладками.
Отлично, как раз то что надо! Дайте потом ссылочку на статью, пожалуйста. Пользуясь случаем, хочу ещё раз поблагодарить Вас за разъяснительную работу.
Да, конечно.
Пожалуйста.
Ещё один момент хотелось бы прояснить. В дискуссиях о роли Зейской ГЭС в наводнении на Дальнем Востоке часто упоминаются «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» от 2003 года. Очевидно, Бурейская ГЭС и её ВПИВР соответствуют этим правилам. А вот Зейская и её ПИВР 1984 года явно противоречат пункту 3.1.13 в части о пропуске высоких паводков: НПУ Зейского водохранилища 315 м, а водосбросом можно пользоваться только с 317.5 м. Получается, что «правила» Минэнерго на ЗГЭС просто невыполнимы? Каковы вообще взаимоотношения этого документа с ПИВР? Не он ли тормозит разработку и принятие новых ПИВР?
ПИВР Зейской ГЭС были утверждены до ПТЭ, и как документ, учитывающий индивидуальные особенности станции, имеет приоритет. Зейская ГЭС вообще уникальна именно своим противопаводковым значением — она имеет большой резервный объем водохранилища, предназначенный для аккумуляции избыточного стока. Именно поэтому там принята ступенчатая схема увеличения расходов при превышении НПУ, с отметками 315 м, 317,5 м и 319,3 м. Формальное выполнение требований ПТЭ в данном случае абсурдно, ибо придется либо начинать максимальные сбросы с низких отметок, либо существенно повышать НПУ — и то, и другое снижает противопаводковые функции гидроузла.
ПИВР разрабатываются и утверждаются Росводресурсами, которые подведомственны Минприроды, и ПТЭ для них не догма. Вообще это требование о пропуске расходов выше НПУ только при максимальном открытии затворов в ряде случаев, например на Волге, невыполнимо.
Хотелось бы попросить внимательнее относиться к сервису «гидрология» на вашем сайте. Ошибка в данных по Зейской ГЭС за 1 августа так и не исправлена, а за 28 сентября информация вообще отстутсвует. В свете пристального и не всегда доброжелательного внимания, которое уделяется сейчас работе Зейской и Бурейской ГЭС, это нехорошо.
Опять вопрос о сбросе через турбины. Летний минимум потребления электроэнергии закончился. Наступили осенние холода, сократилась продолжительность дня, запускаются теплоцентрали на отопление. И тем не менее Зейская ГЭС пропускает через турбины менее 600 куб.м /сек, что соответствует работе 2-х турбин из 6-и. На Бурейской ГЭС пропуск через турбины немного больше, но всё равно равносилен около 40% мощности станции.
С чем это связано? Нет потребности в электроэнергии? Себестоимость электроэнергии этих ГЭС оказалась ниже себестоимости ТЭЦ? Или может различная ведомственная принадлежность объектов энергогенерации приводит к тому, что собственнику выгодно использовать более дорогие источники энергии?
Вопрос стоит даже более серьёзно. Уже середина октября, а уровень водохранилища Зейской ГЭС = 317.5 м. К началу мая он должен снизиться до 310 м, чтобы обеспечить подготовку к половодью и паводкам 2014 года. Только на то, чтобы слить к сроку уже набранную в водохранилище воду, нужно иметь средний расход свыше 1000 куб.м/c. А ведь будет ещё и какой-никакой зимний приток. Холостым сбросом, как мы знаем, пользоваться больше нельзя. Следовательно, нужно как можно скорее выводить Зейскую ГЭС на мощность близкую к полной, чтобы средний турбинный сброс равнялся 1300 куб.м/c, как это предписано ПИВР для подобных ситуаций. Готова ли ОЭС Востока принять такое количество электроэнергии от ЗГЭС? И что делать, если не готова?
В прошлом году была аналогичная ситуация, примерно те же отметки на сегодняшние даты. Тем не менее, за зиму сработались до 310 м.
Сейчас на Зейской ГЭС в работе 4 машины (2 в ремонте), с учетом необходимости держать резерв мощности (станция регулирующая) сброс близок к максимуму — более 800 м3/с. Такой же сброс и на Бурейской, где теоретически можно его и увеличить, но практически начался отопительный сезон, включились ТЭЦ, которые из-за своего когенерационного режима загружаются в приоритетном порядке, соответственно есть избыток мощности.
А когда и по какому поводу выведен в ремонт ещё один гидроагрегат Зейской ГЭС?
В новостях этого не было.
800 куб.м/c категорически не хватит. Да, прошлой зимой вы справились со сработкой избыточного объёма — имея с октября по апрель включительно средний расход более 1200 куб.м/c.
Что касается ТЭЦ работающих в режиме теплофикации, согласно Федеральному закону «об электроэнергетике» у них же нет преимущества относительно «гидроэлектростанций в объеме производства электрической энергии, который необходимо произвести по технологическим причинам и в целях обеспечения экологической безопасности», или я ошибаюсь?
А вообще, складывается очень неприглядная картина развала единой энергетики. В регионе строятся новые ГЭС, как бы с целью сокращения тепловой генерации, экономии на доставке топлива, улучшения экологии, etc, etc. А потом «вдруг» оказывается, что это самое «чистое и дешёвое гидроэлектричество» толком некуда деть, т.к. находящиеся в частных руках ТЭЦ отнюдь не жаждут быть заменёнными на электрокотельные.
Обычный текущий ремонт. К ноябрю будет завершен. Соответственно расход будет увеличен.
И ГЭС, и ТЭЦ на Дальнем Востоке принадлежат одному собственнику — РусГидро, т.е. по сути государству. Быстро изменить складывавшуюся десятилетиями структуру энергетики невозможно.
Режим работы задается государственным же Системным Оператором.
Допустим, «быстро изменить невозможно». Но хотя бы несколько новых электрокотельных Русгидро построила? Хоть одну ТЭЦ вывели из эксплуатации после достройки Бурейской ГЭС? Или может быть это будет сделано после ввода в строй Нижнебурейской станции? Если да, то почему бы Вам не написать об этом подробную статью? Дайте людям увидеть, что ваша компания движется в правильном направлении, а не «строит новые ГЭС для Китая».
РАО ЭС Востока вошло в состав РусГидро всего два года назад. И там сейчас масса проблем помимо вытеснения угля из энергобаланса (что, кстати, требует одновременного решения сложных социальных вопросов трудоустройства шахтеров, которые этот уголь добывают). Причем в первую очередь в изолированных энергорайонах типа Якутска, Ахалина, Совгавани.
Идеи по электрокотельным есть, но подробно рассказывать о них пока рано.
Нельзя ориентироваться на 2013 год. На практике наблюдались более многоводные годы один за другим. До 01.05.2014 осталось 197 суток. За это время нужно использовать наличные 15,4 км3 (воды без учета притока). Только на это необходим средний расход воды через турбины 905 м3/с. Сейчас приток 840 м3/с, а расход турбин 815 м3/с. И неизвестно когда приток снизится. То есть нужно иметь средний расход воды через турбины не менее 1000 м3/с. Для гарантии безопасности нужно срабатывать водохранилище ниже уровня 310 м.
Какие 15.4 км3, откуда такая цифра? Согласно таблице объёмов из ПИВР, разница между уровнями 317.5 и 310 составляет 17.5 кубокилометров. Соответственно, без учёта притока требуется средняя скорость сработки 1030 куб.м/c. С учётом притока — 1250, как прошлой зимой. А сработать водохранилище заметно ниже 310 м, стартуя с 317.5 м в октябре, вообще невозможно, пока ЗГЭС остаётся главным регулятором ОЭС Востока.
Самая сложная и важная проблема на сегодня – это проблема опорожнения Зейского водохранилища до максимально низкого уровня к апрелю-маю 2014 года. Прошу опубликовать таблицу объемов из ПИВР или дать ссылку. Нужно уточнить все объемы водохранилища между УМО 299,0 м и уровнем 310,0 м, между уровнем 310,0 м и НПУ 315,0 м, между НПУ 315,0 м и уровнем 317,5 м, между уровнем 317,5 м и уровнем 319,3 м, между уровнем 319,3 м и ФПУ 322,1 м.
Если я правильно понял идею Виктора о сифонном водосбросе, он предлагает не замену основного водосброса, а сравнительно маломощный дополнительный водосброс, который мог бы работать в диапазоне уровней 315-317.5 м. Мощность в тысячи кубометров/c такому не нужна, хватит и нескольких сотен. Согласно ПИВР, в этом диапазоне уровней предписан средний расход 1300 куб.м/c. Но одними турбинами сделать это не всегда возможно из-за диспетчерских ограничений, не так ли? В этом году ЗГЭС так и не «разогнали» до 1300 кубов за всё время с 23 по 31 июля. Да, это практически не повлияло на дальнейшее развитие событий, но факт остаётся фактом. А имея дополнительный водосброс можно было бы при превышении НПУ устанавливать сброс 1300 куб.м/c (или даже немного больше) немедленно, без необходимости согласования с ОЭС.
Вы сами отметили, что увеличение сбросов на несколько сотен кубометров в секунду на развитие ситуации практически не повлияет. Зачем тогда нести крупные и бессмысленные затраты?
В этом году не повлияло (почти), а вообще могло бы и повлиять. В менее тяжёлых паводковых условиях увеличение сбросных расходов, допустим, на 500 куб.м/c при уровнях 315-317.5 м может позволить избежать «залпового» увеличения сброса до 3500, подтопления Овсянки и чего-там-ещё. Разве не с такой мотивацией открывали водосброс на низких уровнях в 2006 и 2010 годах? Тогда это не казалось бессмысленным.
Вообще, очень хотелось бы увидеть четвёртую статью в данном цикле с заголовком наподобие: «Паводок на Дальнем востоке. Уроки и выводы». В которой рассказывалось бы о тех изменениях, которые решено внести в конструкцию и регламент работы Зейской ГЭС на основе принципиально нового опыта борьбы с паводком в условиях тотального наводнения.
Я, в отличие от многих, знаете ли, верю, что на Зейской ГЭС было сделано *почти всё возможное* для уменьшения ущерба от наводнения в рамках имевшихся на тот момент знаний и технических возможностей. Но теперь у вас прибавилось знаний и есть более чем серьёзный повод для модернизации оборудования. Можно поставить вопрос так: если 2014 год станет точным повторением 2013, что вы сможете сделать ЕЩЁ ЛУЧШЕ?
P.S. Не надо сводить любые предложения публики к «огромным и бессмысленным затратам». Это некрасиво выглядит, мы же делаем их от чистого сердца. Правильный ответ: «эффективнее, быстрее и дешевле будет сделать то-то». Про Гилюйскую ГЭС мы уже слышали, но её постройка — вопрос многих лет, если не десятилетий. Лучше расскажите, что можно сделать за год. Хотя бы новые ПИВР выйдут до лета 2014, или ФАВР намерено тянуть с этим до крайнего срока, прописанного в Водном Кодексе РФ?
P.P.S. И ещё раз о «бессмысленности» затрат. Если я не ошибаюсь, компания Русгидро уже перечислила десятки миллионов рублей в помощь пострадавшим от наводнения. Можно по-разному трактовать этот поступок: как «подачку тем, кого сами утопили», как «удачную PR-акцию» или как «проявление высокой социальной ответственности компании». Но разве у кого-нибудь повернётся язык назвать эти затраты «бессмысленными»? Так вот: если можно за сравнимую сумму хоть чуть-чуть улучшить готовность к природным катаклизмам, эти затраты тоже не будут бессмысленными.
Бессмысленны затраты на новый водосброс потому, что за эти же или сопоставимые деньги можно решить проблему эффективнее. Например, строительством гидроузлов выше по течению или на притоках.
По срокам проектирование и строительство нового водосброса примерно соответствует строительству нового гидроузла. Опыт берегового водосброса СШГЭС говорит об этом же.
ПИВРы будут актуализированы (хотя это вопрос к ФАВР-у), но радикальных отличий от существующих там не будет, ибо исходные предпосылки, а именно гидрологические показатели реки и конструкция сооружения — неизменны. Ну, удлинится гидрологический ряд, причем с учетом последних лет — явно в сторону ужесточения расчетных показателей.
Какие-то доработки возможны по затворам, но это не сильно изменит ситуацию, потому что помимо технической возможности закрытия затворов на высоких отметках есть более важный фактор, а именно необходимость обеспечения безопасности гидроузла на 0,01% паводок и необходимость ухода в зиму на отметках не выше 317,5 м — а все это приводит к необходимости скорейшей сработки излишков воды после прохода пика паводка.
Говоря о гигантских расходах на сифонный водовод скорее всего вы не имеете конкретных цифр. Я, к сожалению, тоже. В качестве аналога можно взять водоводы Загорской ГАЭС. Там используются бетонно-стальные трубы диаметром 7.5 метров. Через такую трубу в условиях Зейской ГЭС можно обеспечить сифонный сброс примерно 1000 куб.с/cек. Но такой объём сбрасывать не требуется. Можно обойтись стальнымми трубопроводами диаметром 3м. Такой трубопровод позволяет сбрасывать 150 куб.м/сек. Количество труб не ограничено шириной створа так как они могут располагаться по берегам. Любое судостроительное предприятие без особого труда сделает подобные конструкции и запорную арматуру к ним.
Турбина, запитанная от потока водосброса, будет работать не только в условиях аномальных паводков, но и в зимние месяцы каждого года.
У меня есть основания сомневаться, что строительство ГЭС на притоках соизмеримо по стоимости с описанной конструкцией.
P.S. Расчёты приблизительно-округлённые. Хотелось бы увидеть более точные цифры от проектировщиков.
Виктор, мне кажется, Вы забыли, что сифонный водосброс даже в теории не будет работать, если верхняя точка его трубопровода превышает УВБ на 10 метров. Практически же разница высот должна быть ещё меньше во избежание кавитации. Об эксплуатации предлагаемого Вами устройства при уровнях ниже НПУ (в том числе в зимний период), на мой взгляд, речь идти не может. Так что польза от установки на нём турбины, на мой взгляд, стремится к нулю: при тех уровнях водохранилища, когда сифонный водосброс мог бы работать и приносить пользу в борьбе с паводком, ЗГЭС и так испытывает проблемы со сбытом мощности.
На 19.10.2013 уровень Зейского водохранилища составляет 317,38 м. До 01.05.2014 осталось 193 суток. Объем между уровнями 310,0 м и 317,38 м составляет 17,3 км3. Средний расход притока воды за оставшиеся 6,5 месяца составляет 165 м3/с. Для достижения уровня 310,0 м к 01.05.2014 необходим средний расход сброса воды с учетом расхода притока воды, равный 1200 м3/с.
С Зейской гэс надо им чота решать пока непоздна. А то провёт плотину.
А можно поподробнее? С чего это должно прорвать плотину?
Патамушта Дожди могут быть ещё сельные а там много речек в падают в Зейское море если нерешат эту проблему с броса с высокой отметки то незбежна катострофа . Вдруг дожди будут лить без остановок. Вот пример 2013год они начили сбрасовать воду с высокой отметки 317.5м а вода соравно поднималась верх а вдруг если бы приточность не остановилась.
В 2013 году Зейская ГЭС во-первых использовала свою пропускную способность только наполовину (чтобы по максимуму защитить населенные пункты ниже по течению), а во-вторых до максимально допустимого уровня водохранилища оставалось еще 2,5 м. Если бы дожди продолжились, то на ГЭС просто открыли бы водосбросы полностью.
«Если бы дожди продолжились, то на ГЭС просто открыли бы водосбросы полностью» и затопили объекты в нижнем бьефе.
Разумеется. Полезная емкость водохранилищ не безгранична, и полностью защитить от всех гипотетически возможных наводнений они не могут.
Хотя даже при этом, самом крайнем случае сбросные расходы оказались бы меньше пиковых притоков.
А нефиг строить объекты в зоне возможного затопления. Есть проектная документация, согласно которой Зейская ГЭС должна делать сбросы 3500 куб.м/c в среднем раз в 20 лет и сбросы 7900+ куб.м/c в среднем раз в 100 лет. Почему эта документация игнорируется при землепользовании в пойме Зеи? Банальный здравый смысл указывает, что в зоне, затапливаемой при сбросе 8000-11000 куб.м/c, все долговременные объекты должны строиться с учётом возможного затопления. А в зоне затопления при сбросе 3500 куб.м/c вообще не должно быть никаких постоянных построек.
Ваши неоднократные утверждения о не безграничности объемов водохранилищ базируются на фактическом положении. На самом деле дефицит порожних объемов большинства водохранилищ России создан в результате ошибочных расчетов порожних полезных объемов, предусматривающих холостой сброс воды с уровней ниже НПУ, и повышенный сбросной расход воды при выполнении расчетов порожних резервных объемов. Вот почему сейчас самой эффективной со всех точек зрения, в том числе с точки зрения окупаемости затрат, и самой оперативной мерой следует признать создание именно противопаводковых водохранилищ без ГЭС и схем выдачи мощности ГЭС на истоках на площадях водосбора в горах.
У меня написаны и лежат несколько статей на эту тему специально для РусГидро, но Вы же не станете их печатать и обсуждать на своем блоге, потому что в них критика расчетов, СНиП и Методических указаний по разработке ПИВР.
Какой холостой сброс с уровней ниже НПУ на Зейском водохранилище, о чем Вы вообще? Там не то что ниже НПУ, а даже и на самом НПУ холостые сбросы не предусмотрены, только с отметки на 2,5 м выше него.
Критику расчетов, СНиП и Методических указаний по разработке ПИВР следует направлять не в блог, а тем, кто по закону занимается разработкой и утверждением перечисленных документов. Если же там эту критику игнорируют — возможно, это характеризует качество данной критики.
Дефицит порожней резервной емкости Зейского водохранилища образовался потому, что расчеты порожнего резервного объема предусматривали его заполнение и опорожнение со сбросным расходом воды, равным 10800 м3/с, то есть превышающим максимальный расчетный сбросной расход основного расчетного случая, полученный при заполнении порожнего полезного объема. Порожний резервный объем меньше необходимого на величину объема повышенного сброса воды.
Поясните свою мысль, пожалуйста, а то я ничего не понял. Конкретно, вопросы:
1) Почему Вы вообще считаете, что у Зейского водохранилища имеется дефицит резервной ёмкости? Какие факты Вы можете привести в пользу этого? Побольше конкретики, пожалуйста.
2) Почему Вы думаете, будто расчёты заполнения и опорожнения резервного объёма велись с фиксированным сбросным расходом 10800 куб.м/с? В ПИВР прямо указано, что этот расход является предельным и достигается только при заполнении водохранилища до ФПУ, при полностью открытом водосбросе и расходе 1300 куб.м/с через гидроагрегаты. Ежу понятно, что подавляющую часть времени заполнения и опорожнения резервного объёма расходы ниже этой цифры, например сразу после полного открытия водосброса на отметке 319.3 суммарный расход должен составлять около 7800 куб.м/с. Какие у Вас основания полагать, что в расчётах пропуска «проверочного случая» это не учтено?
Вот только что сам посчитал сценарий для приточности 27600 куб.м/c
0 часов: старт с НПУ=315 м (турбинный расход 1300);
65 часов: достигнут уровень 317.5 м (далее суммарный расход 3500);
121 час: достигнут уровень 319.3 м (далее водосброс открыт полностью + 1300 турбинного расхода);
243 часа: превышен ФПУ=322.1 м.
То есть, «запас прочности» гидроузла в случае 0.01% приточности составляет 10 суток при старте от НПУ или 5 суток при старте от 319.3 м.
Этого достаточно или нет (а то я нормативов не знаю)?
Это много. 27600 — приточность пиковая, на то, что она будет наблюдаться в течение 10 суток, никто не закладывается, это невероятно.
В худшем сценарии сверхприточность начинается, когда уровень уже близок к 319.3, паводок же может развиваться постепенно. Тогда остаётся 5 суток запаса, а у реальных сильнейших паводков (на примерах 2007 и нынешнего года) периоды максимальной приточности около 3 суток, так? И ещё я что-то слышал про «поправку» к «проверочному случаю». Это надо понимать так, что в расчёт берётся не 0.01% приток, а ещё больший? Вообще, было бы очень интересно увидеть настоящие расчёты по пропуску «суперпаводка». Они сильно засекречены?
Как показывает практика, максимальные пики идут сразу, так было и в 2007, и в 2013. Потом, как Вы верно заметили, пики все-таки «острые», т.е. идет быстрое нарастание и столь же быстрый спад — это типичная особенность для дождевых паводков. Т.е. даже в самом экстремальном варианте, когда приточность сначала забьет водохранилище до 319,3, а потом даст резкий всплеск — перелива не будет.
Расчетов по пропуску «суперпаводка» не видел, в нормативных документах они не приводятся, вероятно у проектировщиков есть. Но они оперируют двумя величинами — пиковой приточностью и объемом стока за определенный период, надо разбираться.
«Это надо понимать так, что в расчёт берётся не 0.01% приток, а ещё больший?»
Да.
«Как показывает практика, максимальные пики идут сразу, так было и в 2007, и в 2013.»
Хм. У меня другая информация: в 2007 году более мощной оказалась вторая «волна» паводка. А нынче самой мощной была третья «волна», при том что превышение уровня 319.3 обеспечила даже не она, а следующая, четвёртая «волна» приточности. Таким образом, пессимистичный сценарий (приход сверхприточности при уже заполненом до 319.3 м водохранилище) не выглядит невозможным. Если бы я считал безопасность гидроузла, то именно по такому сценарию.
«Хм. У меня другая информация: в 2007 году более мощной оказалась вторая «волна» паводка.»
Ну там смотря что понимать под «волной». В тот год было очень много локальных пиков приточности. Пик был на отметке 317,69, т.е. практически на отметке начала холостых сбросов.
«А нынче самой мощной была третья «волна», при том что превышение уровня 319.3 обеспечила даже не она, а следующая, четвёртая «волна» приточности.»
Ну тут опять-же вопрос в определении понятия «волна». По факту, наибольшая приточность пришлась на 31 июля, когда даже холостые еще не начались.
Вообще, интересное наблюдение. И в 2007, и в 2013 году пик приточности пришелся на отметку начала холостого сброса (хотя в 2007 по факту водосброс открыли раньше).
В ПИВР Зейского водохранилища приведена таблица 3, в которой указаны максимальные расходы притока воды вероятности превышения 0,01%, равные 27600 м3/с в дождевой паводок и 12700 м3/с в половодье без гарантийной поправки Δ к вероятности превышения расхода притока воды 0,01%, которая согласно свода правил (СП 33.01-2003, п. 5.31) могла быть поднята до максимума 20%.
Я не учитываю заполнение полезного объема 6,14 км3 между уровнями 315,0 м и 317,5 м, так как большая его часть, расположенная между уровнями УМО 299,0 м и 310,0 м, равная 20,72 км3, вообще исключена из регулирования без какого-либо внятного пояснения.
Действительно, в п.3.10 наполнение водохранилища от НПУ 315,0 м до уровня 317,5 м и сработка до НПУ 315,0 м происходит при расходе воды через турбины, равном 1300 м3/с в течение примерно 110 суток, если не учитывать объем притока воды в этот период.
Я же речь веду о том, что:
По п.3.11 ПИВР наполнение водохранилища от уровня 317,5 м до уровня 319, 3 м и сработка до уровня 317,5 м происходит при расходе 3500 м3/с, безопасном для нижнего бьефа (основной расчетный случай). Объем 4,8 км3 заполняется и опорожняется примерно 32 суток, если не учитывать объем притока воды в этот период.
А по п.3.12 водосброс открывается полностью в паводок вероятности превышения 0,01% с гарантийной поправкой после превышения уровня 319,3 м и с расходом 10800 м3/с, в том числе 1300 м3/с, водохранилище заполняется до ФПУ 322,1 м и опорожняется до уровня 319,3 м. Объем 8,02 км3 заполняется и опорожняется примерно 17 суток, если не учитывать объем притока воды в этот период.
А согласно СНиП 2.06.06-85, п.п.3.29, 5.29, 5,31 обязан сохраняться безопасный сбросной расход, равный 3500 м3/с. Вот почему резервный объем оказывается меньше необходимого на величину повышенного объема сброса воды.
Проектная организация выполняет эти расчеты по конкретной принятой версии расчетного гидрографа, которая мне, к сожалению, неизвестна.
«А по п.3.12 водосброс открывается полностью в паводок вероятности превышения 0,01% с гарантийной поправкой после превышения уровня 319,3 м»
Вообще-то в ПИВР в этом пункте записано, что водосброс открывается полностью в паводок с вероятностью превышения менее 1%, а отнюдь не 0,01%. Зачем вводить людей в заблуждение?
«А согласно СНиП 2.06.06-85, п.п.3.29, 5.29, 5,31 обязан сохраняться безопасный сбросной расход, равный 3500 м3/с. »
Цитирую указанные пункты СНиП 2.06.06-85:
«3.29. Длину водосливного фронта плотины, размеры и число пролетов поверхностных и глубинных водопропускных устройств следует принимать на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов в зависимости от величины сбросного расхода основного расчетного случая, устанавливаемой в соответствии со СНиП II-50-74 и допустимых при данных геологических условиях удельных расходов воды; с учетом влияния потока на русло реки и работу других сооружений гидроузла, требований к гидравлическому режиму руслового потока в бьефах и изменения уровней воды в нижнем бьефе, вызываемого деформациями русла и берегов.
5.30. Поверочные расчеты следует проводить для случая пропуска расхода поверочного расчетного случая при наивысшем технически и экономически обоснованном форсированном подпорном уровне верхнего бьефа.
5.31. Другие случаи пропуска расходов воды следует предусматривать схемой маневрирования затворами плотины. При этом величины и порядок открытия затворов следует назначать исходя из необходимости получения в нижнем бьефе условий, которые не потребуют дополнительных мероприятий для защиты сооружений и прилегающих к ним участков русла по сравнению с основным расчетным случаем.»
Ну и где тут указания на обязанность для Зейской ГЭС сохранять расходы 3500 м3/с? Я напомню, что основной расчетный случай для Зейской ГЭС, как сооружения 1 класса — 0,1%, а при нем однозначно открываются все затворы.
«в течение примерно 110 суток, если не учитывать объем притока воды в этот период»
«заполняется и опорожняется примерно 32 суток, если не учитывать объем притока воды в этот период»
«заполняется и опорожняется примерно 17 суток, если не учитывать объем притока воды в этот период»
Извините, но я Ваших выкладок категорически не понимаю. Чем по-Вашему заполняются объёмы, если Вы «не учитываете приток в этот период»? Судя по цифрам, Вы просто удваиваете время, необходимое на слив указанного объёма с указанной скоростью? Вы уж извините, но по-моему это бред.
Водохранилище, это не ёмкость с одной трубой, через которую вода сначала заливается, а потом выливается. В первом приближении, это ёмкость с двумя трубами: через одну заливается приток, через другую сливается расход. И ничто не помешает 0.01%-ной сверхприточности заполнить призму водохранилища от НПУ до 317.5 м (объёмом 6.14 куб.км) за 65 часов, а не за 55 суток, как Вы почему-то считаете.
Так что я бы посоветовал Вам сначала капитально починить матмодель, а потом уже статьи писать…
P.S. А вот за указание на размер «дельты» спасибо. Сам бы я вряд ли нашёл.
По расчету порожний полезный объем водохранилища годичного регулирования в течение года заполняется и опоражнивается за счет разницы расхода притока и среднего надежно гарантированного расхода воды через турбины без выполнения холостого сброса воды.
Зейское водохранилище многолетнего регулирования, то есть порожний полезный объем должен быть рассчитан на заполнение в течение нескольких лет. Расчеты должны быть аналогичны: заполнение объема за счет разницы расходов. Время заполнения и опорожнения суммируется.
Порожний резервный объем обязан принять (задержать на короткое время) всю разницу объема притока в дождевой паводок вероятностью 0,01% + ∆ и 0,1%: половину объема при заполнении и вторую половину при опорожнении.
Иначе говоря, порожний резервный объем водохранилища в расчетах пропуска высоких вод используется дважды и определяется по принятой версии расчетного гидрографа как половина разницы объема холостого сброса при ежегодной вероятности превышения расхода притока воды 0,01% + ∆ и при 0,1%, то есть: Vрез = (Vx1 — Vx2 ) : 2 . Время заполнения и опорожнения суммируется.
Все четыре призмы Зейского водохранилища по расчету заполняются и опоражниваются с различными средними расчетными расходами, которые известны только проектировщикам, ориентирующимся по принятой версии расчетного гидрографа.
Я писал, что этот гидрограф мне неизвестен, поэтому не могу знать разницу среднего расхода притока и сброса воды и точно рассчитать время заполнения и опорожнения каждой конкретной призмы водохранилища.
«Порожний резервный объем обязан принять (задержать на короткое время) всю разницу объема притока в дождевой паводок вероятностью 0,01% + ∆ и 0,1%: половину объема при заполнении и вторую половину при опорожнении.»
Откуда этот тезис про «половину при заполнении и вторую половину при опорожнении»? Он противоречит здравому смыслу! Опорожнение резервного объёма начинается не на пике, а на спаде приточности (пик приточности 0.01%-ного паводка заведомо превышает сброс). Из чего очевидным образом следует, что резервный объём должен быть *больше половины* разницы объёмов притока и сброса в проверочном случае.
Боюсь, что Вы сами придумали эти «половины». Если нет, потрудитесь назвать Ваши источники.
Lost in Space (потерянный в космосе):
Не торопитесь и не будьте столь категоричны в оценках. В Ваших расчетах не так уж много здравого смысла.
Расчетная величина порожнего резервного объема зависит от принятой проектировщиками версии расчетного гидрографа и от величины используемого в расчетах расчетного сбросного расхода основного расчетного случая, полученного после заполнения порожнего полезного объема водохранилища.
Заполнение объема происходит за счет положительной разницы расхода притока и сбросного расхода, а опорожнение – за счет отрицательной разницы этих расходов. Время заполнения и опорожнения суммируется. За это время через резервный объем проходит два объема воды, то есть вся разница объема притока ежегодной вероятности превышения 0,01% + ∆ и 0,1%.
Если фактический сбросной расход воды в нижний бьеф будет соответствовать величине расчетного сбросного расхода основного расчетного случая, то резервный объем заполнится до уровня, близкого к ФПУ и обязательно начнет снижаться, поскольку расчет порожнего резервного объема выполнен на пропуск расхода притока ежегодной вероятности превышения 0,01% +∆.
Если фактический сбросной расход воды в нижний бьеф окажется выше расчетного сбросного расхода основного расчетного случая, то разница расходов окажется меньше, и резервный объем может не заполниться, зато нижний бьеф утонет, и наоборот, если фактический сбросной расход воды в нижний бьеф окажется ниже расчетного сбросного расхода основного расчетного случая, то разница расходов окажется больше, и резервный объем переполнится.
Крайне необходимо различать и постоянно сравнивать расчетные величины расходов и объемов и фактическое регулирование речного стока воды, которое выполняется по диспетчерским графикам.
Все в пределах здравого смысла и обо всем этом можно прочитать в моих статьях.
«Время заполнения и опорожнения суммируется. За это время через резервный объем проходит два объема воды»
Ну так, и почему Вы считаете, что эти два объёма равны? Ответьте, пожалуйста, на этот вопрос. С указанием источников, пожалуйста.
Также прошу ответить на вопрос: на каком основании Вы считаете, что сбросной расход поверочного случая должен быть равен сбросному расходу основного расчётного случая. С указанием источников, пожалуйста.
«Все в пределах здравого смысла и обо всем этом можно прочитать в моих статьях.»
Повторяю ещё раз: Вам определённо рано писать статьи. Пока что Вы допускаете грубейшие ошибки в самых основах моделирования ситуации.
Чтоб не быть голословным касательно ошибок в моделировании: Вы утверждаете, что призма Зейского водохранилища от ФПУ до 319.3 м «без учёта притока» опорожняется за 8.5 суток, не так ли?
А на самом деле её опорожнение при нулевом притоке займёт не менее 10 суток. Чтобы понять это, достаточно вспомнить, что сбросной расход через полностью открытый холостой водосброс не является константой, а зависит от уровня верхнего бьефа, и решить несложный дифур.
Я не считаю, что эти два объема равны. Их расчетный размер определяет форма принятой версии расчетного гидрографа. Более точное расчетное время опорожнения призмы можно определить только по расчетному гидрографу, поэтому я соглашусь с расчетом Lost in Space без решения дифференциальных уравнений.
Расчетные объемы притока воды в порожний резервный объем водохранилища в период роста уровня и в период снижения уровня, конечно же, определяются по принятой версии гидрографа. С учетом большего объема определяется величина порожнего резервного объема. При необходимости вводится поправка ∆.
Норму, обязывающую сохранять максимальный расчетный сбросной расход основного расчетного случая, я взял в СНиП 2.06.06-85, п.п. 3.29, 5.30, 5.31.
В п.5.30 речь шла о поверке плотины на особый вид кратковременных нагрузок при пропуске расхода притока воды поверочного расчетного случая. Там не было речи ни о каком поверочном сбросном расходе.
В п.3.29 обращалось внимание на учет влияния удельных расходов воды на нижний бьеф, зависящих от величины сбросного расхода основного расчетного случая, а в п. 5.31 – на сохранение этих условий путем маневрирования затворами плотины.
В п.5.31 четко и однозначно говорится о необходимости получения в нижнем бьефе условий, которые не потребуют дополнительных мероприятий для защиты сооружений и прилегающих к ним участков русла по сравнению с основным расчетным случаем. А достигается это путем маневрирования затворами плотины.
ПИВР Зейского водохранилища 1984 года противоречат СНиП 2.06.06-85, п.п. 3.29, 5.30, 5.31, но соответствуют всем ныне действующим нормативным документам, которые требуют срочной корректировки, поскольку не способны выполнять Федеральный Закон от 21 июля 1997 г. № 117-ФЗ “О безопасности гидротехнических сооружений”, по которому должна обеспечиваться не только безопасность самих гидротехнических сооружений, но и защита жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов, расположенных в верхнем и нижнем бьефе.
«Я не считаю, что эти два объема равны.»
Серьёзно? А как же Ваша чудная формула «Vрез = (Vx1 – Vx2 ) : 2»?
«В п.5.31 четко и однозначно говорится о необходимости получения в нижнем бьефе условий, которые не потребуют дополнительных мероприятий для защиты сооружений и прилегающих к ним участков русла по сравнению с основным расчетным случаем.»
В п.5.31 СНиП 2.06.06-85 чётко и однозначно говорится следующее:
«*Другие случаи* пропуска расходов воды следует предусматривать схемой маневрирования затворами плотины…»
Таким образом, этот пункт очевидным образом не имеет отношения к пропуску поверочного случая, регламентированного предшествующим пунктом 5.30.
Кроме того, в п.2.12 СНиП 2.06.01-86 (сменившего СНиП II-50-74, текст которого мне найти не удалось), как и в ныне действующем СНиП 33-01-2003, о пропуске поверочного случая говорилось следующее: он производится, при заполнении до ФПУ, не только полностью открытыми эксплуатационными водосбросами но и *всеми* водопропускными сооружениями гидроузла (рыбоходы, судоходные шлюзы, водозаборы и пр.) с возможным выводом их из нормального режима эксплуатации. То есть, не говоря уже о том, что полностью открытый водосброс *любого типа* увеличивает расход с ростом уровня ВБ, для пропуска поверочного случая прямо предписано превышать расход основного расчётного случая, используя *все возможности сброса воды*. Далее в том же пункте сказано, что обратимые разрушения НБ при пропуске поверочного случая допустимы, то есть о соблюдении «условий, которые не потребуют дополнительных мероприятий для защиты» в поверочном случае речь идти не может.
Таким образом, Ваше мнение, будто «ПИВР Зейского водохранилища 1984 года противоречат СНиП 2.06.06-85» остаётся ничем не обоснованным.
«не способны выполнять Федеральный Закон от 21 июля 1997 г. № 117-ФЗ “О безопасности гидротехнических сооружений”, по которому должна обеспечиваться не только безопасность самих гидротехнических сооружений, но и защита жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов, расположенных в верхнем и нижнем бьефе.»
Не надо так нагнетать. Во-первых, Федеральный закон составлен с чётким пониманием того, что безопасность гидротехнических сооружений не является абсолютной, иначе среди его «основных понятий» не значился бы, к примеру, «допустимый уровень риска аварии гидротехнического сооружения». Во-вторых, Федеральный закон предусматривает ответственность за действия или бездействия, повлекшие *аварию* на гидроузле, а не за эксплуатацию гидроузла в соответствии с действующими нормативными документами и *декларацией безопасности*, которая является основным атрибутом гидроузла в свете этого закона.
Расчётный объём сбросных расходов Зейской ГЭС в поверочном случае известен и, я думаю, честно вписан в пункт 8.4 декларации безопасности этой станции. То, что он не учитывается (и по факту никогда не учитывался) при застройке поймы Зеи, наверняка является нарушением законодательства РФ, но это уже совершенно другой вопрос.
Я не буду Вас переубеждать. Жизнь покажет, кто из нас прав.