Информационный партнер Комитета
по экологии и охране окружающей
среды Ассоциации менеджеров
Нам уже год! 
5 Декабря 2017

Ликбез №8: Сверху – вниз

Едва ли не главное физическое свойство воды – текучесть, а потому одна из главных задач инженеров-гидроэнергетиков – направить это течение в нужное русло. Решение этой задачи имеет множество ошибочных толкований. Например, не все понимают, в чем различия между водостоком, водосбросом и водосбором.

Поделиться в социальных сетях

В статьях и заметках о гидроэнергетике совершенно неизбежно использование слов, образованных в результате сложения (таких, как само слово «гидроэнергетика»). Чаще всего первым корнем будет «водо-». В одной из недавних и очень пространных публикаций на тему энергетики автор написал: «Одновременно заканчивались и последние бетонные работы, в том числе и на ступенчатом водостоке – такой способ гашения энергии водного потока в России был применен впервые». В целом все было бы неплохо, если бы не один момент: водосток – это система для сбора и удаления дождевой или талой воды с кровли здания. Очевидно, что на сооружениях ГЭС, имеющих в длину сотни, а в ширину многие десятки метров, водостоки нужны и они имеются. Но не настолько сложные, чтобы всерьез подсчитывать энергию потока и строить для ее гашения ступенчатые конструкции из бетона. Для этого вполне достаточно обычных жестяных или пластиковых водосточных труб.

Специалисту понятно, что в заметке шла речь о другом инженером сооружении – ступенчатом водосбросе, представителе целого «семейства» гидротехнических сооружений, предназначенных для регулирования уровня воды в верхнем бьефе. В самом общем виде водосбросы делятся на плотинные (то есть встроенные в тело плотины) и береговые – то есть отводящее излишек воды в обход основных сооружений. Один из таких водосбросов был построен на правом берегу Енисея для Саяно-Шушенской ГЭС.

Самые простые из плотинных по конструкции – поверхностные водосливы (вроде уже упоминавшегося в наших обзорах водослива плотины Оровилл в США): вода начинает переливаться через верхнюю грань при достижении определенного уровня и уже на склоне дополнительными сооружениями направляется в новое русло. Есть поверхностные водосливы с затворами: уровень воды практически всегда выше верхней грани, поэтому сброс можно организовать в любой момент, открыв один или несколько затворов – как, например, на Новосибирской ГЭС. Если плотина достаточно высокая и энергия воды превышает некий опасный уровень, дно в нижнем бьефе нужно усилить бетонной плитой. На Красноярской ГЭС применено красивое решение: вода скатывается вниз по водосбросной плотине, но не обрушивается всей массой на дно, а срывается со специального трамплина и летит вверх, так что энергия потока гасится в воздухе. Или же можно сделать водосброс ступенчатым, и тогда многочисленные завихрения и встречные потоки снизят скорость потока до безопасной.

Часто на ГЭС используются водосбросы, расположенные ниже уровня воды – донные и глубинные. Они бывают самых разных форм и размеров, могут располагаться в отдельных секциях плотин. На Иркутской ГЭС, например, в каждой из четырех секций бетонной плотины находятся по два гидроагрегата и по четыре донных водосброса. Заметить работу такого водосброса можно только по повышению уровня воды в нижнем бьефе, и то останется вопрос: водосброс это или еще просто все агрегаты включили?

Из-за сходства слов – разница всего лишь в положении двух букв – самодеятельные «экологи» и специалисты по гидроэнергетике из Facebook в социальных сетях иногда путают водосброс и водосбор. Между тем, первое – искусственная конструкция, а второе – географический объект. По определению, водосборный бассейн – это «территория земной поверхности, с которой все поверхностные и грунтовые воды стекаются в данный водоем». Водосборный бассейн озера Байкал, о котором так часто спорят, занимает территорию 509,5 тыс. кв. км, из которых в Республике Бурятия – 171 тыс. кв. км, Забайкальском крае – 55,8 тыс., а в Иркутской области – всего 12,5 тыс. (еще микроскопические 1,8 тыс. кв. км находятся в Туве). Остальные 268,5 тыс. кв. км, или больше половины общей площади, принадлежит Монголии. Размер площади, однако, не означает, что большая часть стока в озеро формируется именно на территории Монголии: по данным за первые годы XXI века, сток от рек Бурятии составлял 32,4 кубических км (58,8% суммарного), а транзитный из Монголии и Забайкалья – 22,7 кубокилометра.

Саяно-Шушенская ГЭС. Береговой водосброс