Саяно-Шушенский гидроузел подает сигнал SOS с самого начала его проектирования, но этот сигнал бедствия не был услышан даже после катастрофы 17 августа 2009 года. Большинство проблем Саяно-Шушенской ГЭС рождено ещё в ходе проектирования. Их решали расчётным путём на бумаге, не придавая значения тому, что эти расчёты в принципе нельзя реализовать на практике.

Со временем эти проблемы только усугублялись, поскольку расчёты плотины и водосброса ГЭС оказались ошибочными. Желание исправить положение путём создания дополнительного водосброса привело к очередной ошибке: водосброс не может работать практически весь период заполнения Саяно-Шушенского водохранилища, то есть тогда, когда это более всего необходимо для пропуска притока воды в половодье.

Одна проблема рождала другую или несколько сразу. В итоге одновременно были снижены все основные расчётные параметры гидрологической безопасности и полностью израсходован основной резерв, предназначенный для пропуска катастрофического притока воды (притока выше принятого в расчёте), а также для временной компенсации расчётного параметра, сниженного в результате аварии на плотине, водосбросе, ГЭС, в нижнем бьефе или энергосистеме.

В первоначальных расчётах гидрологической безопасности Саяно-Шушенского гидроузла «Ленгидропроект» за основу брал версию гидрографа, учитывающую вероятность наложения максимально большого числа факторов, включая наложение расчётного дождевого паводка на половодье, землетрясения и др. Соответственно увеличивалась до 45 суток расчётная длительность половодья и объём притока воды.

Считалось, что вероятность второго расчётного (вероятность 0,01+?) дождевого паводка сразу после такого половодья мала, поэтому в расчёте пропуска половодья использовали резервный объём водохранилища между НПУ 540,0 м и ФПУ 544,5 м, равный 3 кубическим километрам, и из-за дефицита порожнего объёма дополнительно использовали начало холостого сброса воды с пониженного уровня водохранилища.

В своей работе я использую расчётную схему треугольника Д.И.Кочерина и доказываю, что начало холостого сброса воды является основным резервом гидрологической безопасности гидроузла и его заведомое использование в расчёте (именно в расчёте) недопустимо, поскольку этот резерв предназначен, прежде всего, для пропуска катастрофического притока воды (притока выше принятого в расчёте).

Основной резерв – то единственно возможное средство, которое позволяет подстраховаться от ошибок в гидрологических расчётах и избежать катастрофы в случае аварии на плотине, водосбросе, ГЭС, в нижнем бьефе или энергосистеме.

Принципиальное различие в использовании основного резерва гидрологической безопасности состоит в том, что после его использования для пропуска катастрофического притока воды он автоматически восстанавливается, а после каждого случая использования резерва после аварии обязаны были его оперативно восстанавливать единственным путём создания порожних ёмкостей в верховье в Туве (другого способа не существует), поскольку расчётные параметры уже снижены.

На Саяно-Шушенском гидроузле произошли две крупные аварии и одна катастрофа. И все основные расчётные параметры гидрологической безопасности гидроузла снижены и основной резерв полностью израсходован, то есть допущено двойное снижение гидрологической безопасности уникального гидроузла. Это беспрецедентный случай в гидроэнергетике мира.

По последним перерасчётам проектной организации за 30 суток половодья в Саяно-Шушенское водохранилище может прийти 34,1 кубических километров воды (17,6 — за 10 суток и 27,0 — за 20 суток), а за пять месяцев — 68,2 кубических километра (за 101 год наблюдений эти сведения изменились в большую сторону, соответственно: 34,2 — за 30 суток, 69,0 за пять месяцев).

Но нельзя исключать, что при раннем дружном половодье на практике за 10 первых суток объём притока воды может составить 27 км3, то есть фактическая скорость заполнения порожнего объёма водохранилища может оказаться значительно выше, чем по графику года средней водности, по которому ведётся регулирование на практике.

По самым последним перерасчётам гидрологической безопасности, то есть в нынешних условиях за 30 суток половодья при постоянной работе 4-х турбин с расходом 1 360 кубометров в секунду будет использовано 3,5 км3 притока воды, при заполнении до уровня 530,0 м в водохранилище аккумулировано 9,8 кубических километра, а через водосброс обязаны сбросить 20,9 кубических километра со средним расходом 8 050 кубометров в секунду. Если учесть, что водосброс способен пропустить при уровне мёртвого объёма (УМО) 500,0 м только 7 500 м3/с, то начинать холостой сброс воды необходимо задолго до начала заполнения водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС.

Расчёты гендиректора СШГЭС В.И.Брызгалова и мои расчеты показывают, что за 45 суток половодья объём притока воды может достигнуть 45,0 — 46,0 км3. Такое половодье учитывает вероятность наложения многоводного дождевого паводка, повышенный выход подземных вод, например, в результате землетрясения в Саянах, то есть наложение максимально большого числа дополнительных факторов.

Вот почему сохраняется большая вероятность того, что сразу за расчётным половодьем длительностью 30 суток может прийти (или даже наложиться на половодье) расчётный дождевой паводок, а для его трансформации (снижения) нет порожнего объёма водохранилища.

Проектная организация видит выход из положения в том, что удастся своевременно пропустить неопределимые на практике излишки объёма притока воды через водосбросы. В этих целях предлагаются два варианта: при прогнозе притока воды менее 30,0 км3 холостой сброс воды начинается при достижении уровня воды в водохранилище 520,0 м, а в случае прогноза притока более 30,0 км3 — при уровне 510,0 м, если средний расход воды через турбины не менее 2100 м3/с (на сегодня он не выше 1360 м3/с).

По этому поводу В.И.Брызгалов писал:
«Долгосрочный прогноз приточности исходит лишь из снегозапасов в бассейне реки и в полной мере не учитывает метеорологические условия, поэтому оценка приточности может оказаться заниженной, и тогда требование заблаговременности холостых сбросов может быть не выполненным. Например, за 12 лет (1984-1996 гг.) из-за ошибок прогноза на Саяно-Шушенской ГЭС производились холостые сбросы воды в течение 9 лет, хотя фактический годовой приток ни в дном году этого периода не превышал 30% обеспеченности» (В.И.Брызгалов «Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций», стр.148-149).

Благополучие Саяно-Шушенского гидроузла оказалось в полной зависимости от прогнозов притока воды. Если прогноз притока воды окажется заниженным (достоверность прогнозов не превышает 70%), то по последней инструкции водохранилище будет заполнено без холостого сброса воды до уровня 520,0 м и это неминуемо приведёт к перегрузке плотины, водосброса и нижнего бьефа. Такое регулирование недопустимо.

Защитить уникальную плотину ГЭС от перегрузки, то есть от заполнения порожнего объема 4,5 км3 водохранилища, расположенного в его верхней части между уровнями 537,5 м и 544,5 м, и даже вполне возможного перелива воды через гребень плотины, проектировщики фактически предлагают путём холостого сброса неизвестной части объёма притока воды в течение заполнения водохранилища при неизвестном заранее фактическом гидрографе, то есть при полном отсутствии какого-либо ориентира.

Водосброс с глубинным водозабором (а только он работает при пропуске половодья) не может пропускать более 5 000 кубометров в секунду из-за недостаточной надёжности водобойного колодца (Акт приёмки в эксплуатацию 2000 года не отменён).
Проектная организация также не гарантирует его работу при повышенных расходах до сооружения пирсов-растекателей.
А по расчёту гидрологической безопасности «Ленгидропроекта» он обязан пропускать не менее 11 200 кубометров в секунду плюс разницу 2100 — 1360 = 740 м3/с.

При ныне допустимом максимальном уровне наполнения Саяно-Шушенского водохранилища 537,5 м береговой водосброс более 3000 м3/с не пропустит.

По условиям предотвращения подтопления части домов посёлка Черемушки, сбросной расход в нижний бьеф вероятностью превышения 0,1% и более ограничивается 7 000 м3/с.

Следовательно, в расчёт гидрологической безопасности необходимо внести изменения и начинать холостой сброс воды до начала заполнения водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС. На практике такое регулирование трудно себе представить, тем более осуществить, поэтому и нужно аккумулировать известную величину объёма притока воды в водохранилищах верховья в Туве. Другого способа избежать катастрофы на Енисее не существует.

Напрашивается вопрос: почему прекращено гидротехническое строительство в верховье Енисея и многие годы не ведётся, если такая необходимость очевидна?

Простого ответа на такой вопрос нет. Во-первых, пока на Енисее не наблюдали притоки выше средних. В 1966 году Красноярск не затопило только благодаря наличию недостроенной около города плотины Красноярской ГЭС.
В 2006 году успели сбросить мимо турбин: СШГЭС — 15 кубических километров, Красноярская ГЭС — более 17 кубических километров.

Во-вторых, бытует мнение, что вероятность большого объёма притока воды мала и при нашей жизни его может не быть.

В-третьих, никто и ничто (имеется в виду природа) не проверяет выполнимость на практике расчётов «Ленгидропроекта» (московский «Гидропроект» строго соблюдает действующие нормативы), поэтому ошибки остаются не замеченными и продолжают тиражироваться на других объектах.

В итоге сейчас имеем то, с чего начинается эта статья. Для того, чтобы пришло понимание проблем, нам недостаточно расчётов, нам нужна реальная катастрофа.

Двойное снижение гидрологической безопасности Саяно-Шушенской ГЭС нельзя компенсировать иначе как путём продолжения гидротехнического строительства в верховье в Туве. Ведь по схеме использования водных ресурсов Енисея и его притоков Саяно-Шушенский гидроузел должен был возводиться десятым, а его построили вторым, Красноярский гидроузел был построен первым, а должен строиться двадцать вторым в каскаде.

На создание полноценных водохранилищ с ГЭС необходимо не менее 7-10 лет. Именно поэтому последние десять лет я предлагаю пока построить регулирующие ёмкости, то есть водохранилища с их полным ежегодным наполнением и опорожнением без ГЭС и схем выдачи мощности ГЭС, но с плотинами, оборудованными донными и поверхностными водосбросами. Турбинные водоводы будущих ГЭС могут быть выполнены и временно использованы для сброса воды.

С учётом фактического соотношения объёмов притока воды при слиянии у Кызыла 2/3 от необходимого объёма предлагается построить на Большом Енисее в створе будущего Сейбинского гидроузла, 1/3 — в створе Буренского гидроузла на Малом Енисее.

По Сейбинскому створу были выполнены предварительные расчёты и в 1975 году планировали начать строительство. Предлагалось выполнить каменно-набросную плотину длиной по гребню 400 м, высотой до 55 м, объёмом насыпи грунтов около 5,7 млн. кубометров, объёмом бетона и железобетона 215 тыс. кубометров (вариант с ГЭС), которая позволяла создать водохранилище полным объёмом 12,6 кубических километра при заполнении до НПУ 850 м. Для сравнения, эти объёмы меньше, чем при строительстве берегового водосброса.

Для того, чтобы эта ёмкость стала водохранилищем — регулятором, необходимо было предусмотреть донный водосброс с сегментными затворами, с сороудерживающими решётками и механизмом для подъёма сора. Сегментные затворы должны позволять работу с частичным открытием. Часть отверстий донного водосброса должна быть постоянно открыта и рассчитана на пропуск гарантированного минимального расхода. Оставшиеся отверстия донного водосброса должны служить для регулирования сброса воды по графику заполнения ёмкости, согласованному с графиком наполнения Саяно-Шушенского водохранилища.

Донный водосброс должен быть оборудован ремонтными затворами со стороны верхнего и нижнего бьефов. Нерегулируемый поверхностный водосброс должен быть рассчитан на пропуск притока воды после заполнения ёмкости, то есть на пропуск трансформированного в объёме регулирующей ёмкости расхода притока воды обеспеченностью 0,01% + ?. В маловодные половодья регулирующие ёмкости не должны заполняться.

Аналогично должна быть обустроена регулирующая емкость в Буренском створе на Малом Енисее. Обеспечение электроэнергией в строительный период и в период постоянной эксплуатации емкостей возможно путем строительства ГЭС малой мощности на притоках.

Только так можно перейти к схеме регулирования, которая за счёт использования резерва безопасности гарантирует гидрологическую безопасность на Енисее даже при катастрофическом притоке воды в Саяно-Шушенское водохранилище. Такая схема не нуждается в знании будущего гидрографа притока воды и в этом её главное достоинство и преимущество перед ныне используемой схемой регулирования.

И, наконец, последнее. В связи с землетрясениями в Саянах могут возникнуть дополнительные возражения относительно целесообразности создания водохранилищ в Туве.

По сути, мы оказались заложниками необходимости строительства новых плотин в Туве, но таких плотин, которые обязаны противостоять землетрясениям.

P.S. На сайте «Плотина.Нет!» мною написано много статей по теме повышения гидрологической безопасности на Енисее, напечатана и выслана по почте всем, на мой взгляд, заинтересованным лицам государства моя монография, но решительно никаких мер не предпринято. Ждём очередной катастрофы. Таковы сегодня времена.

Владимир Иннокентьевич Бабкин, заместитель генерального директора Саяно-Шушенской ГЭС с 1978 по 2001 год
Январь 11, 2012, http://www.plotina.net/sshges-sos-babkin/