О вероятности разрушения Каховской ГЭС в результате размыва грунта

arzarra — 08.06.2023 Учитывая, что, по данным спутниковой разведки, одни и те же затворы плотины Каховской ГЭС были открыты непрерывно в течение многих месяцев для холостого пропуска воды, по соцсетям пошли слухи, что авария на КГЭС произошла вследствие размыва грунта. Разберём эту гипотезу и оценим, насколько она реалистична.





Общая схема Каховской ГЭС. Справа (по отношению к руслу Днепра) находится земляная плотина и автомобильный мост, слева - собственно ГЭС.


Здание и водосливная плотина с задвижками находились в левой части реки.

Все сооружения на этом участке контролировались ВС РФ, все работы также велись под её контролем.



Прежде всего, выскажу гипотезу, для чего и почему были непрерывно открыты задвижки.

В ноябре 2022 года после перехода ВС РФ с правого берега Днепра был взорван автомобильный мост в правобережной части плотины Каховской ГЭС:




Этот взрыв не мог привести к разрушению самой дамбы, однако, вследствие создания внеплановых нагрузок на оборудование, мог привести к "саяно-шушенскому" сценарию аварии на станции, при котором произошла бы поломка какого-то гидротехнического, электротехнического оборудования и электрики. А замена или ремонт подвергшегося нештатным нагрузкам или вышедшего из строя уникального оборудования в сложившихся условиях были, очевидно, затруднены. Вероятно, поэтому работники станции избегали любых переходных процессов и промежуточных режимов, обычно всегда гораздо более опасных для любого оборудования.Оставить задвижки или вентили в одном крайнем положении - естественная реакция специалиста-практика на такую (экстраординарную, форсмажорную) ситуацию. В данном случае как раз совсем не обязательно подозревать халатность и разгильдяйство энергетиков.

Все эти месяцы конфигурация открытых и закрытых затворов не менялась, большая часть из затворов была постоянно закрыта, а несколько - постоянно открыты.

Почему именно эти, а не другие? Возможно, это была оптимальная для данной плотины, заранее просчитанная конфигурация для холостого сброса.

Повторяю: это не было ни небрежностью, ни случайностью. Такие процессы и решения рассчитываются заранее, специалисты на ГЭС прекрасно о них осведомлены, ведут регулярный мониторинг и - в случае необходимости (и возможности) - коррекцию режимов работы и основания плотины.


Для лучшего понимания темы ниже представлен рисунок типичной плотины, построенной на нескальных основаниях.



Рис. 1 - Схема поперечного сечения плотины на нескальном основании. 1 - понур; 2 - плотина; 3 - ведобой; 4 - рисберма; 5 - концевое устройство рисбермы; 6 - воронка размыва; 7 - послепрыжковый участок; 8 - затопленный прыжок; 9 - эпюра гидродинамического давления на водобой и рисберму в данный момент времени; 10 - эпюра противодавления, действующего на водобойную плиту (со стороны дренажа); Do - дефицит давления.

При сооружении таких плотин (располагаемых на основании песчаном, глинистом и т. п.) дно русла непосредственно за плотинами почти всегда покрывают на большую или меньшую длину креплением. Как правило, это крепление состоит из двух частей: 1) водобоя, представляющего собой армированную или неармированную бетонную плиту примерно такой длины, чтобы в пределах ее мог поместиться затопленный гидравлический прыжок, получающийся за плотиной (см. ниже); 2) рисбермы, располагаемой за водобоем в пределах так называемого послепрыжкового участка и выполняемой, например, из отдельных бетонных плит, каменной наброски и т. п. В конце рисбермы иногда сооружают особое концевое устройство.

Как было отмечено, водобой и рисберма отличаются друг от друга в конструктивном отношении. Однако иногда крепления подразделяют на водобой и рисберму только условно, так как в некоторых случаях особого различая в конструктивном отношении между ними может и не быть. Если бытовые глубины в нижнем бьефе не обеспечивают сопряжения ниспадающей струи по типу затопленного гидравлического прыжка, то непосредственно за плотиной устраивают водобойные колодцы или стенки, цель которых состоит не только в механической защите русла от размыва, но и в затоплении прыжка.

Механизм образования размывов достаточно прост: из-за неравномерности потока воды за плотиной образуются водовороты, которые и размывают грунт.

Чтобы была понятна конкретика таких процессов в цифрах на реальных плотинах в реальных условиях, а не на схемах из учебника, приведу цитаты из исследования по размывам на Чебоксарской ГЭС.

"При работе водосливных плотин могут возникать местные размывы дна в нижнем бьефе за концевым креплением рисбермы. Так, в марте 1982 года был обнаружен глубокий локальный размыв напротив третьей и четвертой секций водосливной плотины Чебоксарской ГЭС. Фокус размыва с отметкой дна 20,3 м был удален от конца рисбермы, заканчивающейся ростверком на буронабивных сваях с отметкой 31,5 м, на 15 м. Установлено, что воронка размыва образовалась при длительном пропуске расходов воды через второй, третий и пятый пролеты плотины, открытые на 6,5 м".

"При исследовании различных режимов работы затворов модели водосливной плотины Чебоксарской ГЭС установлено, что при полном открытии одного или двух пролетов плотины образуется водоворотная зона напротив закрытых пролетов плотины, что приводит к значительным размывам дна в зоне существующей ямы. Поэтому недопустимо длительное открытие одного или двух затворов плотины полностью, если остальные пролеты закрыты. Такой режим приводит к значительным размывам за рисбермой плотины. Исследовались различные комбинации открытия пролетов плотины в режиме, когда три пролета открыты полностью, а остальные – на 6,5 м. Наиболее благоприятный гидравлический режим потока за водосливной плотиной наблюдался при полном открытии второго, четвертого и шестого затворов, а остальных на 6,5 м. Такая схема открытия является рекомендуемой. Неблагоприятный режим в нижнем бьефе и интенсификация процесса размыва наблюдались при переходе от открытия в 6,5 м к полному открытию пролетов плотины. Открытие двух пролетов плотины полностью, при условии открытия остальных четырех пролетов на 4,5 м, обеспечивает более удовлетворительный режим, но размывы грунта также имеют место. Деформации русла разной интенсивности наблюдались при всех открытиях затворов плотины, включая и полное открытие".

То есть:

1. Такой размыв неизбежен и запланирован, от него плотину заранее защищают водобоем и рисбермой.
   
2. Для каждой плотины существует свой наилучший алгоритм открытия затворов для холостого сброса.
   
3. Такие размывы возникают довольно далеко от плотины, за водобоем и рисбермой, на расстоянии десятков метров от плотины.
   
4. Это достаточно медленный процесс, который должен регулярно отслеживаться, в случае необхоимости компенсироваться.
   
5. Работники станции просто не могли не знать об этом. Если бы размыв был серьёзный, ещё задолго до аварии неизбежно пошли бы тревожные слухи, возможно даже увольнения по собственной инициативе.
   

В общем, если что-то подобное и внесло свой вклад в катастрофу (хотя такие процессы заранее учитываются при проектировании и не могут оказаться внезапно случившейся неожиданностью), работники ГЭС и с большой вероятностью местные жители (от работников) об этом должны прекрасно знать.

Так или иначе, прояснить ситуацию могли бы показания работников станции, полученные в ходе независимого расследования аварии.

Что, как мы уже знаем невозможно при контроле ГЭС Российской Федерацией из-за особого, принятого буквально накануне Постановления Правительства РФ от 30 мая 2023 г. N 873

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Архив