Российская практика в зеркале Амурского потопа

Для первичного знакомства с проблемой взаимосвязи наводнений и гидроэнергетического строительства можно воспользоваться книгой Л.К. Малик «Факторы риска повреждения гидротехнических сооружений. Проблемы безопасности» (М.: Наука, 2005. 354 с.). Вот цитата из книги: «Плотины сами по себе опасны: Приблизительно на 40% плотин различных типов были зафиксированы аварии, а также прорывы напорного фронта. Из общего числа аварий около 37% произошли на насыпных каменно-земляных плотинах вследствие (в большинстве случаев) перелива воды через их гребень. В историю гидротехники вошли колоссальные катастрофы, вызванные прорывом дамб на реках Хуанхэ и Янцзы, Миссисипи и Миссури, на Дунае. Наиболее трагические последствия от повреждения плотин ГЭС и водохранилищ имели место в США (плотины Биг Томпсон, Каньон Лейк Сен Френсис, Титон). Причиненный ущерб от аварии на плотине Титон в бассейне р.Колорадо превысил 1 млрд дол….». В размещенном нами фрагменте из книги Л.К. Малик (26 Kb) приведен семистраничный обзор мировых и российских паводковых катастроф, сопряженных с гидротехническими объектами.

Исторический обзор волжских наводнений «Что изменилось после создания каскада ГЭС», подготовленный АиФ.ru, видимо в сотрудничестве с инженерами гидроэнергетиками, напоминает, что разрушительные паводки, от которых серьезно страдали Тверь, Углич, Калязин, Нижний Новгород, Рыбинск, Самара, Казань, Камышин и Астрахань, случались на Волге в 1709, 1719, 1853, 1908 и 1926 годах.

Строительство каскада ГЭС и связанных с ними водохранилищ позволило полностью исключить подобные явления. Общий полезный объём цепи водохранилищ —79 км³, что составляет около трети годового стока Волги. За последнее время самыми многоводными были половодья 1979 и 1991 годов. И в обоих случаях водохранилища Волжско-Камского каскада демонстрировали значительный противопаводковый эффект регулирования стока. Так, в 1979 году притоки воды в ГЭС были сопоставимы с теми, что фиксировались в 1908 и 1926 годах. Наличие цепи водохранилищ на Волге и Каме позволило задержать часть поступавшей воды в Куйбышевском водохранилище, поток воды на Нижней Волге удалось сократить на треть. Для тех, кому нужны примеры современной ситуации с половодьями на Волге и нюансы восприятия этих событий населением, мы сделали небольшую подборку заметок и сообщений последних лет о весенних половодьях на Волге (178 Kb).

В сделанной по заказу МЧС России книге «Катастрофические наводнения начала ХХI века: уроки и выводы» (Воробьев Ю. Л., Акимов В. А., Соколов Ю. И. Москва: «ДЭКС-ПРЕСС», 2003. 352 с.) говорится, что состояние Волжско-Камского каскада вызывает большую тревогу. Согласно Ключевым фрагментам книги (16 стр.) (128 Kb) срок эксплуатации части его гидроузлов составляет 50—60 лет, к тому же они стоят на мягких грунтах. Специалисты считают, что весенний паводок, усиленный дождями и снегом, вполне способен опрокинуть одну из плотин. Огромная масса воды устремится вниз по Волге, и тогда вполне вероятен эффект домино, то есть падение одной за другой плотин и дамб. То же самое может произойти, если над 40 регионами, через которые протекает Волга, пройдет ливень, подобный тому, что был в 2002 году в Европе. Опасность усугубляется тем, что ответственность за состояние этих сооружений размыта между несколькими собственниками. К примеру, на одном и том же объекте ГТС шлюзы принадлежат Минтрансу России, но у него нет денег на ремонт. Заградительные дамбы — на балансе субъектов Российской Федерации, но они используют деньги на выплату зарплаты бюджетникам. Здания ГЭС принадлежат энергетическим компаниям, но: «они уже много лет не останавливали ни одной электростанции на Волге для планового ремонта»-написали авторы в 2003 году. В последние годы РусГидро спешно осуществляет огромную программу починки ГЭС.

Многочисленны публикации, посвященные значению плотин ГЭС в период паводков:

В этих публикациях сообщается, что на ГЭС ведется непрерывный мониторинг состояния гидротехнических сооружений (ГТС), как визуальный, так и инструментальный, с помощью контрольно-измерительной аппаратуры. Основным фактором безопасного пропуска паводка считается постоянная готовность гидромеханического оборудования и персонала к пропуску максимальных расходов. В публикациях говорится, что при получении прогнозов о паводковой опасности ГЭС могут производить предполоводную сработку (понижение уровня) водохранилищ, а в зонах повышенной опасности, совместно с органами местной власти, внедрять локальные системы оповещения населения. При этом специалисты РусГидро подчеркивают, что решения о режимах функционирования ГЭС, в том числе о начале и объемах противопаводковых попусков, принимает независимое от них Федеральное агентство водных ресурсов, для облегчения работы которого персонал станций организует мониторинг уровня воды в верхнем и нижнем бьефе плотин.

Во всех подготовленных гидроэнергетиками материалах, как правило, указывается, что главной причиной возникновения ущербов при прохождении сверхнормативных паводков является легальное и нелегальное строительство жилых и производственных сооружений в затапливаемой пойме рек, ставшее особенно масштабным в последние годы. Это объяснение гидроэнергетиков отчасти подтверждается в статье «После ГЭС хоть потоп», посвященной прекращению расследования уголовного дела по наводнению на Зее (2007 г.), когда пострадавшим собственникам построек и домов не были выплачены компенсации. При этом следует отметить что застройка пойм в мировой практике часто происходит после создания больших плотин выше по течению. Успешная срезка рядовых и средних по масштабу паводков успокаивает население, которое верит, что плотины обеспечат всем защиту и от крупных наводнений. Этот сюжет является классическим и присутствует во всех серьезных документах и даже в учебниках про риски.

Оценка роли ГЭС в смягчении ситуации в Приамурье, связанной с катастрофическим паводком 2013 года, изложена в трех материалах «Паводок на Дальнем Востоке. Промежуточные итоги»: Часть 1. Теоретическая (от 24.08.2013), Часть 2. Работа Зейской ГЭС (от 29.08.2013), Часть 3. Работа Бурейской ГЭС (от 01.10.2013), размещенных в блоге РусГидро от имени Пресс-службы компании. Публикация открывается утверждением, что: - «…режим работы водохранилищ, т.е. когда и сколько воды накапливать и сбрасывать — решают не энергетики, а Федеральное агентство водных ресурсов», а конкретно для Зейской и Бурейской ГЭС режимы Амурское бассейновое водное управлении, которое свои решения принимает, во-первых, в соответствии с утвержденными государством правилами использования водных ресурсов водохранилищ (ПИВР), во-вторых, с учетом рекомендаций так называемых межведомственных рабочих групп, в состав которых входят представители местных администраций, МЧС, водного транспорта и других водопользователей, в-третьих — принимая во внимание прогнозы притока. Энергетики лишь выполняют указания. В материалах также утверждается, что на Зейской ГЭС сбросы с отметок ниже, чем 317,5 м, не предусмотрены ПИВР из-за того, что они опасны для самой плотины: вода падает слишком близко к ней и может разрушить ее скальное основание. Причем это не просто расчеты, а подтвержденный факт — в 2007 году, пропуская катастрофическое наводнение, с целью защиты населения решили отойти от правил и сбросы начали с отметки 313,6 м — в результате получили разрушения скального основания у правобережной подпорной стенки, устранение которых потребовало сложных ремонтных работ в течение двух лет. Ряд независимых специалистов полагает, что такая ситуация – результат инженерной ошибки проектантов, которая должна быть обязательно исправлена для полноценного использования водосброса плотины при разных уровнях воды.

Согласно ПИВР для бассейна Амура, утвержденных еще Министерством водного хозяйства и мелиорации РСФСР в 1984 году (13.31 Mb), Зейское водохранилище должно быть сработано к началу мая до отметки не выше 310 м, что и было сделано к 27 апреля. Ниже уровня, оговоренного в ПИВР как максимально допустимого перед пропуском большой воды, гидроэнергетики не спустились ни на сантиметр, хотя до уровня мертвого объема оставалось еще 11 метров. В объяснениях такой точности указано, что очень трудно было сбросить пришедшую в предыдущий год воду.

Весеннее половодье 2013 года оказалось довольно мощным и продолжительным, с накладывающимися на него дождями. Приток достигал 4500 м/3, а поскольку через турбины при максимальной загрузке можно было пропустить лишь немногим более 1000 м3/с, уровень водохранилища рос, и к 22 июня оно было заполнено до отметки 313,98 м. Летне-осенний паводок начался уже 4 июля, но противопаводковые сбросы, в соответствии с ПИВР, не производились. Отметка 317,5 м, с которой холостые сбросы разрешены, была достигнута только 1 августа, после чего расход через станцию, после указания Амурского БВУ, был увеличен до 3500 м3/с, оставаясь намного меньше приточности, что, с одной стороны, резко снижало масштабы наводнения ниже по течению, а с другой – вызывало интенсивный рост уровня водохранилища.

16 августа уровень водохранилища подошел к отметке 319,3 м, на которой, согласно ПИВР, затворы должны быть открыты полностью, что повлекло бы увеличение сбросов до более чем 7000 м3/с, и сильно усложнило ситуацию в нижнем бьефе. Не увеличивать сбросы совсем тоже было нельзя — вода могла пойти поверх затворов, сделав ситуацию неуправляемой. В результате правительственной комиссией было принято промежуточное решение — сбросы были увеличены, но только до 4500 м3/с, в результате чего Зейская ГЭС перешла в непроектный, не предусмотренный ПИВР режим работы.

В итоге с 4 июля (когда начался паводок) по 20 августа (когда притоки сравнялись с расходами) в Зейское водохранилище вошло 22,59 км3. Из них в водохранилище было задержано 14,38 км3 воды (64%), которая в противном случая пошла бы вниз, значительно усилив последствия наводнения. Полный разбор действий и решений по управлению режимом Зейского водохранилища приведен в следующем разделе – Требования ПИВР Зейского водохранилища и их исполнение в 2013 году.

Бурейское водохранилище к началу весеннего половодья было сработано полностью, до отметки мертвого объема — 236 м. 25 апреля началось половодье, которое 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. С начала июня по середину июля станция работала в режиме противопаводковых сбросов, что позволило снизить уровень воды в водохранилище на 3 метра. В ходе летнего паводка в водохранилище Бурейской ГЭС аккумулировалось более 2/3 притока — расходы через турбины составляли около 1000 м3/с при притоках более 3000 м3/с. Таким образом, за период активной фазы паводка в водохранилище было аккумулировано 4,66 км3, сброшено вниз — 2,69 км3, т.е. в водохранилище было удержано 63% его объема.

Альтернативная точка зрения изложена в статье Алевтины Мартыновой «Анализ пропусков паводков через плотину Зейской ГЭС». В статье акцентируется внимание на том, что диспетчерские графики режимов работы Зейской ГЭС разрабатываются ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы» - «Объединенное диспетчерское управление энергосистемами Востока» совместно с собственником ГЭС. При этом с Межведомственной рабочей группой (МРГ) по регулированию режимов работы Бурейской и Зейской ГЭС согласовываются только величины среднесуточных сбросов воды в нижний бьеф на отдельные периоды. Не регламентируются такие важные для безопасности гидротехнических сооружений характеристики, как уровни воды в верхнем и нижнем бьефах, амплитуды колебаний расходов и уровней. Но даже согласованные с МРГ величины среднесуточных сбросов нарушаются. Обязательные нормативные требования к пропуску максимального стока через гидротехнические сооружения изложены в национальном своде правил СНиП 33-01-2003 "Гидротехнические сооружения. Основные положения", однако, и они в 2013 году были нарушены.

На основе изучения динамики уровня водохранилища Зейской ГЭС показано, что практика рисковой неполной предпаводочной сработки и форсировки уровней водохранилища выше нормального подпорного уровня (НПУ) стала ежегодной. Поэтому, когда 19 июля уровень достиг НПУ, вместо открытия водосбросов и начала дополнительных сбросов воды в нижний бьеф, началась форсировка уровней водохранилища. Водосбросы были открыты только 1 августа с запозданием на 13 дней на пике паводка, когда уровень достиг 317,5 м, а приток в водохранилище 11700 м³/с. Залповые волны сбросов в нижнем бьефе пошли не по меженному руслу как в 2007 г., а по вышедшим из берегов рекам Зея и Амур и внесли свой значительный вклад в подъемы уровней воды в них.

В статье «Крупные ГЭС «помогли» Дальнему Востоку уйти под воду» в дополнение к вышеизложенному указывается, что, согласно опубликованной в конце октября финансовой отчетности компании за 9 месяцев, скорректированная чистая прибыль по сравнению с аналогичным периодом прошлого года выросла на 45%. При этом выработка электроэнергии на ГЭС увеличилась на 23%. А в третьем квартале, как раз в период наводнения – на все 26%. Коммерческий успех обеспечила в немалой степени Зейская ГЭС, работавшая, судя по всему, не столько на спасение населения от наводнения, сколько на максимизацию прибыли «РусГидро». Эта же особенность в динамике доходов указывалась финансовыми аналитиками ФИНАМ.

Анализу конфликта интересов между задачами выработки электроэнергии и предотвращением катастрофических последствий паводков посвящена статья В.А.Кривошея и В.М.Вильдяева «О проблемах безопасности гидротехнических сооружений при катастрофических паводках на Дальнем Востоке» (195 Kb). По мнению авторов, руководителей Национального центра водных проблем, этот конфликт изначально заложен в ПИВР. В соответствии с Правилами, Зейское водохранилище предназначено для регулирования стока в энергетических целях, обеспечения судоходных условий на р. Зее и Амуре, а также для уменьшения высоты и повторяемости наводнений в долине р. Зеи. То есть, Правилами, с точки зрения построения приоритетов, выделяется энергетика. При этом, как следует из Правил и сложившейся практики, выработка электроэнергии осуществляется не на уровне нормального подпорного уровня, а на уровнях форсировки, существенно выше НПУ. Работа ГЭС на форсированных уровнях стала нормой в эксплуатации сооружения, что должно было привести к затоплению нижнего бьефа или повреждению сооружения при больших паводках. Повреждения сооружения, как следует из публикаций, имели место в 2007 году. Затопления нижнего бьефа отмечались неоднократно. Попытки пересмотра Правил предпринимались не один раз, последний раз после наводнения 2007 г. и для того, чтобы привести их в соответствие с новым Водным кодексом, но успеха не имели. По мнению авторов, если бы эти Правила с небольшими изменениями были утверждены, то сегодняшняя ситуация с затоплениями в Амурской области не имела бы таких последствий.

В соответствии с такими же приоритетами Зейская ГЭС функционировала и летом 2013 г. Так, еще 2 июля 2013 года службами Росгидромета было дано предупреждение об ожидаемых сильных дождях. Паводок начался 6 июля, а наводнение 17 июля, то есть через две недели после предупреждения Росгидромета. Вместе с тем, судя по анализу водохозяйственной обстановки, которая практически ежедневно публикуется на сайте Федерального агентства водных ресурсов, водохранилище было наполнено уже до отметки 313.9м, и, как следует из сообщения от 17 июля, шло дальнейшее плановое (!) наполнение водохранилища. Из чего однозначно следует, что вопросы безопасности и гидроузла, и нижнего бьефа при регулировании режимов работы Зейского водохранилища давно находятся на втором плане. Если бы водохранилище готовилось к приему паводковых вод, а не к аккумуляции воды к зиме, и сбрасывались расходы воды около 1300м3/с (как это предусмотрено действующими правилами), то в дальнейшем не пришлось бы лить столько воды на населенные пункты и города. Ситуация была бы совершенно иной, поскольку к 1 августа емкость водохранилища была бы, как минимум, на 2.5 куб. км больше, а уровень воды не превышал бы 316.5м.

Вклад в дискуссию специалистов нашего портала отражен в разделе «Амурский потоп». Моделирование динамики паводковых явлений, в частности, показало, что в случае, если бы к началу паводка в Зейском водохранилище гидроэнергетики оставили свободной не 8% полезной ёмкости, а 70% (что логично для водохранилища противопаводкового назначения), можно было бы полностью избежать холостых сбросов в пик паводка, а с 6 по 25 августа уровень Амура в районе Благовещенска лишь на 2 дня превысил бы отметку 7 метров, так и оставшись ниже уровня опасного явления.

При этом выяснилось, что наличие ГЭС в верховьях Амура практически не повлияло на развитие паводка в окрестностях Хабаровска. Даже в случае, если бы к началу паводка в Зейском водохранилище гидроэнергетики оставили свободной не 8, а 70 процентов полезной ёмкости, то пик паводка в Хабаровске был бы лишь на 51 см ниже реально наблюдавшегося, а длительность превышения уровня опасных явлений составила бы 31 день, т.е. только на 2 дня меньше, чем было реально в 2013 году.