Аварии на гидротехнических сооружениях

Нарушения целостности конструкций плотин неизбежно приводят к различного рода авариям. Гидродинамическая авария — это происшествие, связанное с выхо­дом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его частей с по­следующим неуправляемым перемещением больших масс воды.

На территории России эксплуатируется более 30 000 водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Гидротехнические соору­жения на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без реконструкции более 50 лет, некоторые находятся в аварийном состоянии. По мнению специалистов, общее число гидродинамически опасных объектов со­ставляет 815, численность населения, проживающего в зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью при возможных авариях на этих объектах, превышает 7 млн. человек. Однако прежде чем говорить об авариях, необходимо познако­миться с некоторыми специальными терминами.

Проран — узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели в дельте реки или спрямленный участок реки, возникший в результате размыва излучины в половодье.

Прорыв плотины — начальная фаза гидродинамической аварии, то есть процесса образования прорана и неуправляемого потока воды, устремляющегося из верх­него бьефа через проран в нижний бьеф.

Бьеф — участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок ка­нала между двумя шлюзами.

Верхний бьеф — часть реки выше подпорного сооружения (плотины, шлюза).

Нижний бьеф — часть реки ниже подпорного сооружения.

Рисберма — укрепленный участок русла реки в нижнем бьефе водосбросного гидротехнического сооружения. Она защищает русло от размыва, выравнивает скорость потока и т. д.

Приведем несколько примеров аварий на гидротехнических сооружениях.

17 августа 2009 года в 08.15 из-за разрушения крепежных элементов на Саяно-Шушенской ГЭС произошла авария — потоком воды сорвало крышку второго гидроагрегата, в машинный зал хлынула вода. Потоки воды быстро затопили машинный зал и помещения, находящиеся под ним. Все десять гидроагрегатов ГЭС были затоплены.

В момент аварии в работе находились девять гидроагрегатов Саяно-Шушенской ГЭС (гидроагрегат № 6 находился в резерве). Суммарная активная мощность работающих агрегатов составляла 4400 мегаватт. Выброс воды из кратера турбины второго гидроагрегата привел к частичному обрушению строительных конструкций на участке от первого до пятого гидроагрегатов; были повреждены и местами разрушены несущие колонны здания, а также оборудование систем регулирования и управления гидроагрегатов; получили механические повреждения различной степени пять фаз силовых трансформаторов; были повреждены строительные конструкции трансформаторной площадки в зоне первого и второго блоков.

Стены и кровля машинного зала были разрушены на площади около 1200 квадратных метров. Затопление производственных уровней, находящихся ниже машинного зала, вызвало короткое замыкание в системах управления генераторов, что привело к полному прекращению работы гидроэлектростанции.

Под водой оказалась и территория, прилегающая к электростанции. Однако затопления населенных пунктов все-таки удалось избежать. На состоянии плотины СШГЭС авария не отразилась, но в акваторию реки Енисей вылилось более 40 тонн машинного масла.

В 09.20 (05.20 мск) силами персонала станции и подрядных организаций были закрыты аварийно-ремонтные затворы гидроагрегатов и прекращено поступление воды в машинный зал.

В разрушенных и затопленных водой помещениях Саяно-Шушенской ГЭС начались поисково-спасательные работы. В машинном зале, где произошла технологическая авария, были начаты аварийно-восстановительные работы. Было задействовано 115 человек, из них 98 человек ‑ личный состав МЧС России по Хакасии (пожарные, спасатели, оперативные группы) и 21 единица техники. В результате аварии погибло 75 человек, пострадало 13 человек, оборудованию и помещениям станции нанесён серьёзный ущерб. Работа станции по производству электроэнергии приостановлена. Последствия аварии отразились на экологической обстановке акватории, прилегающей к ГЭС, на социальной и экономической сферах региона.

Масляное пятно, образовавшееся в результате утечки трансформаторного масла, распространилось от плотины ГЭС вниз по течению Енисея на пять километров.

Для сравнения приведем характеристики крупнейших катастроф гидротехниче­ских сооружений, произошедших за рубежом в 1918-1960 гг.

В результате повышенных нагрузок на основание водохранилищ при их напол­нении, а также воздействия воды как смазки на тектонические трещины в рай­онах водохранилищ может повыситься сейсмическая активность. Подобные явления отмечались в период наполнения водохранилищ Боулдер (США) — объем 41 500 млн м³, Кариба (Замбия) — объем 175 000 млн м³ и др. Землетрясение в районе г. Кайнангар (Индия), последовавшее за наполнением водохранилища Койна (2780 млн м³), привело к гибели 200 человек.