Общие сведения
Эксплуатационный водосброс Саяно-Шушенской ГЭС может пропустить расходы до 13090 м³/с (при ФПУ 540 м), но при этом не исключается повреждение дна водобойного колодца. Строительство дополнительного берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС было продиктовано необходимостью повышения надежности и безопасности гидротехнических сооружений станции. Это сооружение в период пропуска паводков позволит осуществить дополнительный пропуск расходов до 4000 м³/с и тем самым снизить нагрузку на эксплуатационный водосброс станции и обеспечить щадящий режим в водобойном колодце.
Строительство берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС началось в 2005 году. Ввод первой очереди сооружений берегового водосброса был осуществлен 1 июня 2010 г. Пусковой комплекс позволил осуществить дополнительный пропуск расходов объемом до 2000 м³/с. Приемка берегового водосброса в постоянную эксплуатацию состоялась 12 октября 2011 года. После этого дополнительные водосбросные сооружения станции позволили обеспечить пропуск расходов в 4 000 м³/с. Сооружение может начать пропуск расходов после наполнения водохранилища до отметки 527 м БС. Только при достижении этой отметки может осуществляться транспортирование воды от входного оголовка по двум безнапорным туннелям к перепадным колодцам.
В состав сооружений берегового водосброса входят: входной оголовок, два безнапорных туннеля сечением 10х12 м, выходной портал, пятиступенчатый перепад, отводящий канал.
Входной оголовок служит для организации плавного входа водного потока в два безнапорных туннеля длиной 1130 метров каждый, пропускная способность каждого туннеля 2000 м³/с воды. Водосбросные туннели по всей длине и по всему периметру закреплены монолитной железобетонной обделкой корытообразного очертания. Расчетная скорость движения воды на выходе из туннеля — 22 м/с, режим эксплуатации туннелей — безнапорный.
Пятиступенчатый перепад представляет собой пять колодцев гашения шириной 100 м и длиной от 55 до 167 м, разделенных водосливными плотинами. Перепад обеспечивает гашение энергии потока и спокойное сопряжение с руслом реки. Максимальные скорости потока на входе в верхний колодец достигают 30 м/с, на сопряжении с руслом реки уменьшаются до малых значений — 4-5 м/с. Отводящий канал шириной по дну 100 м и длиной по оси около 700 м обеспечивает сопряжения сбрасываемого потока с руслом реки.
Надежность и безопасность сооружения
Надежность сооружения в первую очередь обеспечена выдерживанием всех проектных решений в процессе строительства. Расчёт прочности и устойчивости сооружения был подтверждён исследованиями на натурной модели, проведёнными ОАО «НИИЭС».
Водосбросные туннели сечением 10х12 метров на всей длине закреплены монолитной железобетонной обделкой толщиной от 0,6 до 1,2 метров. Дополнительная укрепительная цементация (закачивание под давлением цементного раствора в скальное основание через пробуренные скважины для повышения прочности) предусмотрена на входном и выходном порталах, а также на участках тектонических нарушений. От притока грунтовых вод, там где это необходимо, защищает скваженный дренаж. Выходные порталы туннелей на зимний период перекрываются теплозащитными щитами.
Перепадный участок берегового водосброса ограждён подпорными стенами высотой до 25 м с обратной засыпкой. В основании плотин предусмотрена дренажная галерея, в теле плотин имеется галерея 3х4 м (для подвода воздуха в аэрационные трубы и для размещения оборудования КИА). В плотине № 3 предусмотрена увеличенная по размерам транспортная галерея 6х6,25 м для организации постоянного проезда к плотине СШГЭС.
Породы под элементами пятиступенчатого перепада являются достаточно надёжным основанием бетонных сооружений. Еще большую надёжность придают укрепительная цементация в основании плотин, прискальный дренаж в основании плит водобойных колодцев и подпорных стенах. Основание и боковые стены сооружений связаны со скальным основанием при помощи металлических анкеров.
Все элементы водосброса изготовлены из гидротехнического бетона классов В20, В25 и В30 (по старой классификации марки 250 и 400). Требования проекта определяют морозостойкость и водонепроницаемость бетона, а также максимально допустимые выступы и шероховатости на лицевых поверхностях.
На сооружениях установлена дистанционная и геодезическая контрольно-измерительная аппаратура (КИА). К дистанционной КИА относят приборы, измеряющие напряжения и деформации, заложенные в бетон в период строительства. Геодезическая КИА (щелемеры, плановые знаки, планово-высотные знаки) установлена на подпорные стенки. С их помощью отслеживают вертикальные и горизонтальные перемещения как сооружения в целом, так и отдельных конструктивных элементов относительно друг друга. Всего на береговом водосбросе предусмотрено проектом 308 измерительных точек.
Наиболее ответственным объектом любого гидроузла, определяющим его безопасность для людей, живущих ниже по реке, являются сооружения, образующие напорный фронт, чаще всего это плотина. Для берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС плотиной является гора высотой 1174 метра и шириной более километра, где расположен входной оголовок водосброса. Невозможно быстро разрушить гору, простоявшую миллионы лет. Таким образом, исключается возможность катастрофического прорыва напорного фронта и обеспечивается безопасность берегового водосброса, имеющего небольшую протяженность напорного фронта, состоящего фактически из одного входного оголовка. Относительно небольшой подпор воды 14 м на входном оголовке, обусловленный проектным уровнем порога водосброса, также повышает безопасность берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС. На водопропускных отверстиях входного оголовка кроме основного рабочего затвора предусмотрен аварийно-ремонтный затвор, который полноценно может заменить основной.
Испытания берегового водосброса
Гидравлические испытания готового берегового водосброса начались 28 сентября 2011 г. и продолжались в общей сложности четверо суток. Программа испытаний состояла из нескольких этапов, во время которых проверялась работоспособность всего сооружения в целом. На каждом этапе испытаний была проведена оценка состояния гидротехнических сооружений берегового водосброса. Анализ результатов измерений и наблюдений показал, что все контрольные параметры берегового водосброса находятся в пределах, установленных проектом. Приемка берегового водосброса в постоянную эксплуатацию состоялась 12 октября 2011 года.
ПАО РусГидро
