Что происходит на плотине Оровилл

[saiga20k.livejournal.com]

Оригинал взят у saiga20k в Что происходит на плотине Оровилл

Вчера многие СМИ сообщили об объявленной эвакуации жителей населенных пунктов, расположенных ниже самой высокой в США плотины Оровилл. Причем в качестве причины была названа «угроза разрушения плотины». Мы, безусловно, следим за развитием событий и надеемся, что данное ЧП не будет иметь никаких серьезных последствий. Вместе с тем, учитывая тот факт, что в СМИ происходящее описывается зачастую поверхностно и не вполне технически верно, считаем нужным разобрать всю ситуацию чуть более подробно. Также важно отметить, что мы оперируем информацией из открытых источников, а это значит, что ситуация может поменяться, и наши выводы также могут быть скорректированы.

Сразу отметим – по предварительной оценке, угрозы разрушения самой плотины Оровилл не было и нет. Тем не менее, ситуация на водосбросных сооружениях гидроузла (а не на самой плотине) безусловно аварийная. Попробуем разобраться, что именно там происходит, на основании распространяемой СМИ информации, а также фотографий и видеоматериалов.

Для начала, что такое гидроузел Оровилл, и как он устроен?

Гидроузел расположен на реке Фитер (приток реки Сакраменто) в штате Калифорния, США. Построен в 1961-68 годах. Его основная задача — обеспечение водоснабжения и борьба с наводнениями, с попутной выработкой электроэнергии. Эксплуатируется Департаментом водных ресурсов Калифорнии.

Состоит он из следующих сооружений:

* Собственно плотина Оровилл — высотой 235 м. Плотина отсыпана из камня, в качестве противофильтрационного элемента используется ядро из глины.

* Два поверхностных водосброса на правом берегу — основной и аварийный.

* Подземное здание ГЭС-ГАЭС на левом берегу, в котором расположено шесть гидроагрегатов (три обычных и три обратимых), общей мощностью 819 МВт.

Общий план гидроузла с указанием основных сооружений (кроме здания ГЭС, которое под землей и соответственно не видно), кликабельно

Что случилось?

Зима 2016-17 года в Калифорнии оказалась очень дождливой, что привело к повышенному притоку воды в водохранилище. Обычно вода сбрасывается вниз через гидроагрегаты, вырабатывая электроэнергию. Но если приток воды оказывается существенно больше, чем может пройти через турбины ГЭС, уровень воды в водохранилище начинает расти. Для того, чтобы пропустить избыток воды, был введен в работу основной эксплуатационный водосброс. Он представляет собой проложенный по горному склону быстроток — фактически, бетонный лоток с трамплином в конце и водоприемником (зданием с затворами) в начале, которое позволяет регулировать количество сбрасываемой воды.

По информации из СМИ, проблемы начались 7 февраля, когда в средней части быстротока водосброса была обнаружена крупная промоина. Поток воды разрушил бетонное крепление днища водосброса и стал разрушать горные породы под ним, образуя яму размыва. Разрушение произошло при расходе воды 1400 м3/с, что значительно меньше максимальной пропускной способности водосброса — ранее, в 1997 году, через него успешно пропускались расходы в объеме более 4000 м3/c.

Общий вид промоины, после временного осушения водосброса для обследования

Никакой угрозы целостности самой плотины промоина нести не должна — она располагается в отдалении от нее на горном склоне. Но продолжающийся пропуск воды через водосброс вызвал постепенное увеличение ямы размыва и усилил разрушения конструкций водосброса, что в будущем сделает его ремонт более сложным и затратным. Плюс обломки и горные породы образовали завал в русле реки ниже водосброса, что вынудило вывести из работы гидроагрегаты ГЭС-ГАЭС — иначе из-за возникшего подпора уровень воды ниже плотины превысил бы допустимые пределы, что создало бы угрозу затопления самого здания станции.

На данном фото хорошо виден завал в нижнем бьефе, вызвавший подпор русла реки непосредственно за плотиной

Исходя из этого и учитывая сохраняющийся высокий приток воды в водохранилище, было принято решение не увеличивать расходы через основной водосброс и ввести в работу аварийный водосброс, расположенный рядом с основным. Аварийный водосброс представляет собой переливную бетонную стенку, через которую вода сбрасывается вниз на неукрепленный горный склон (именно кадры сброса воды через аварийный водосброс преподносились некоторыми СМИ как кадры разрушения плотины). Никаких регулирующих сток воды затворов там нет, он просто включается в работу, когда уровень воды достигает верха стенки, и выключается, когда уровень воды снижается. По тому же принципу работает отверстие для перелива в ванной.

Проблема заключается еще и в том, что аварийный водосброс ранее никогда не испытывался — горный склон зарос деревьями, которые пришлось срочно вырубать. Также в зоне сброса оказались служебная дорога. Пропуск воды через аварийный водосброс начался утром 11 февраля. Но 12 февраля при относительно небольших расходах появились признаки интенсивного размыва легкоразрушаемых пород на склоне ниже аварийного водосброса. Вот это уже начало представлять определенную угрозу для населения — обрушение переливной стенки вследствие подмыва при худшем варианте развития событий могло вызвать неконтролируемый слив около 12 метров водохранилища.

Аварийный водосброс в работе. Именно эти кадры преподносились многими СМИ как «разрушение плотины»

Еще одно фото, демонстрирующее одновременную работу аварийного (слева) и основного (справа) водосбросов

После получения информации о состоянии аварийного водосброса была объявлена эвакуация населения, проживающего ниже по течению. Одновременно были значительно, до 2800 м3/с увеличены расходы через основной водосброс. В итоге уже вечером 12 февраля уровень водохранилища упал ниже гребня переливной стенки и сброс воды через аварийный водосброс был прекращен. Сработка уровня водохранилища продолжается интенсивными темпами, а приточность в водохранилище стала в 2,5 раза меньше, чем уровень сброса.

Работа основного водосброса неизбежно привела к увеличению размеров ямы размыва – в результате чего к 13 февраля было разрушено уже не только дно, но и стенки быстротока, и часть воды пошла не по водосбросу, а сбоку от места размыва по необорудованному склону, интенсивно его размывая.

Здесь хорошо видно разрушение быстротока — фактически, водосброс укоротился вдвое и сформировался новый трамплин, вода ниже которого идет как по остаткам быстротока, так и просто по новому руслу, промытому на склоне.

То же с нижнего бьефа

Что дальше?

Угрозы разрушения непосредственно каменно-набросной плотины Оровилл нет – ее гребень расположен на 6 метров выше гребня аварийного водосброса, и перелив воды через ее каменно-набросную плотину невозможен в принципе. Максимум, что может грозить — это разрушение аварийного водосброса либо водоприемника основного водосброса — в том случае, если яма размыва будет смещаться вверх и постепенно доберется до него. По состоянию на 13 февраля яма размыва стабилизировалась, размыв непрочные породы и дойдя до более прочного скального основания. Специалистами эксплуатирующей организации предпринимаются следующие действия:

* Обследование состояния аварийного водосброса.

* Дальнейшая стабилизация ямы размыва, путем сбрасывания в нее вертолетами крупных камней и других материалов.

* Интенсивное (со скоростью около 2,5 м в день) снижение уровня водохранилища, с целью создания запаса его емкости для приема ожидаемых новых дождевых паводков.

* Разборка завала в русле реки, что позволит предотвратить угрозу затопления здания ГЭС-ГАЭС и ввести в работу ее гидроагрегаты, что позволит частично (а после завершения паводкового периода и полностью) разгрузить эксплуатационный водосброс.

Далее необходимо отремонтировать эксплуатационный водосброс, если он вообще подлежит восстановлению, либо рассмотреть вариант строительства нового водосброса. Также нужно оценить возможность дальнейшего использования аварийного водосброса и при необходимости провести соответствующие ремонтные работы (либо рассмотреть вариант его модернизации, с закреплением склона бетоном).

Фотография аварийного водосброса после его осушения 13 февраля. Видно, что само сооружение не получило повреждений, но склон ниже сильно размыт.

Выводы

Уже сейчас можно сделать некоторые выводы из произошедшего. Первое, что можно отметить, — это внезапное разрушение эксплуатационного водосброса при расходах воды значительно меньше максимальных, которое говорит о том, что контроль за состоянием сооружения оказался недостаточным и не позволил своевременно выявить и устранить предпосылки к аварийной ситуации. Также очевидно, что аварийные водосбросы необходимо обязательно заранее испытывать, а конкретное проектное решение, реализованное на плотине Оровилл и предусматривающее сброс воды прямо на не оборудованный склон, трудно признать удачным. В то же время, несмотря на возникновение аварийной ситуации с повреждением обоих водосбросов, общий запас прочности гидроузла в целом оказался настолько значительным, что на данный момент удалось избежать катастрофических последствий. Это подтверждает тезис о высокой надежности крупных гидротехнических сооружений.

Comments

[deser.livejournal.com]

Вчера смотрел онлайн. Кадры завораживающие!

[rashidik.livejournal.com]

У Саяно-Шушенской ГЭС, тоже водосброс разрушался, пока его нормально не укрепили.
Кстати, я тоже писал про эту плотину. Там представлены фото, когда там была засуха.
http://rashidik.livejournal.com/60736.html (http://rashidik.livejournal.com/60736.html)

[alexbreeze.livejournal.com]

на некоторых фото видно как вода сочиться через стенку аварийного сброса(или впечатление такое непонятно), если это так на самом деле то разрушение этого участка вполне возможно

[saiga20k.livejournal.com]

На свежих фотографиях аварийного водосброса, сделаных после завершения его работы, признаков фильтрации не видно.

[siron-nsk.livejournal.com]

Как будто Мастерок писал. Стиль один в один.

[pirrhotite.livejournal.com]

Мастерок не пишет, а контрл С+контрл V, ну кроме политической заказухи)

[glukon.livejournal.com]

ну так можно значит обратно население пускать?
чего ж не пускают? ру_инжиниринг не читают что ли?

[saiga20k.livejournal.com]

Как ответил на похожий вопрос один из местных шерифов, эвакуацию развернуть назад еще сложнее, чем обьявить. Кроме того, все ожидают результатов обследования аварийника, понимания перспектив эксплуатации основного водосброса в текущем виде, ну и снижения уровня воды в водохранилище, желательно до порогов водосброса.

[shamaner.livejournal.com]

у них же там засуха дичайшая, откуда вода?!

[gyrates.livejournal.com]

На небе затычку передержали, приключился аварийный сброс :)

[sullen-ru.livejournal.com]

непонятно как этот аварийный водосброс регулируется?

или это попросту "черес" -перелив, поток через который прекращается при снижении уровня?

[saiga20k.livejournal.com]

Да, аварийник нерегулируемый. Включается в работу просто по факту начала перелива через гребеоь, выключается аналогично.

[artem3kg09.livejournal.com]

фуууу, а то вчера повёлся, начал глядеть онлайн, но потом отошёл, да и лаги, и непонятки начали вылезать.
Починат, и может переделывать придётся, чтобы не использовать неукреплённый склон.

[artem3kg09.livejournal.com]

Ну а то, что промоина в бетоне водосброса стала образовываться, это да - "нежданчик", либо чей-то косяк. Либо несколько косяков, тут уже без меня разберутся, кто там, что там, как там.

[005-kefir.livejournal.com]

Фотография с "обратной" стороны. Слева, насколько я понимаю, решетки забора для ГЭС.

[saiga20k.livejournal.com]

Это водоприемник основного водосброса со стороны водохранилища. Водоприемник ГЭС вы вообще не увидите, он под водой, забор в тоннели, здание ГЭС - подземное.

[22sobaki.livejournal.com]

Спасибо за грамотный разбор.

[vzanuda.livejournal.com]

Спасибо за подробные и понятные объяснения аварии!

[vzanuda.livejournal.com]

Основной водосброс дополнительно проливается водой, в периоды простоя, суда по фотографиям?

[saiga20k.livejournal.com]

Нет, зачем? Струйки воды - судя по всему результат работы дренажной системы.

[korbi.livejournal.com]

"Также очевидно, что аварийные водосбросы необходимо обязательно заранее испытывать" - интересно, как? Поливать водой из шланга? Здесь просто была ошибка в конструктивной схеме. Вероятно из соображений экономичности.

Кстати, интересно было бы узнать строение того, на чём у них там стоит аварийник. Схем не попадалось.

[saiga20k.livejournal.com]

Технически испытать проблем нет - в период паводка закрываем основной водосброс и просто ждем, когда вода польется через аварийник.
Другое дело, что этот аварийник явно проектировали для галочки в полной уверенности, что он никогда не пригодится.

[karapuzow.livejournal.com]

Да СМИ доставили. И наши и ихние. Начиная с количества и наименования водосбросов: "основной", "запасной", резервный", "аварийный" - какой они еще забыли? И заканчивая сообщениями "рухнула плотина". И расход, пропускаемый через водосброс - 3600 кубов в минуту.

[drpryor.livejournal.com]

Уровни воды в водохранилище: http://rdcfeeds.redding.com/lakelevels/oro.cfm (левая колонка, в футах) Когда наливается больше 900, то начинает переливаться через край работать аварийный водосброс

[saiga20k.livejournal.com]

Спасибо за ссылку. Надо же, каждый час отчитываются.

[bash-m-ak.livejournal.com]

Я бы не стал сильно ругаться на журналистов - функционирование аварийного слива + залитая парковка ни разу не выглядело как штатная, проектная работа гидроузла.

Я так понимаю потенциальная проблема в том, что максимум наполнения водохранилища приходится на середину июня, а в середине февраля обычно воды половина/треть от максимума и как быстро будет таять снег нам неизвестно. Вообще картинка наполняемости показывает с насколько редким событием пришлось столкнуться http://www.drroyspencer.com/wp-content/uploads/Lake-Oroville-feb-10-2017.jpg

[saiga20k.livejournal.com]

Да, зима явно аномальная по водности оказалась.

[galleja.livejournal.com]

Спасибо

[galleja.livejournal.com]

Не совсем понятно зачем деревья и кусты вырывали.
Всегда говорили что корни укрепляют склон. )

[pirrhotite.livejournal.com]

Видно стволы работают как рычаг - падая под действием воды вырывают корнем кусок склона

[glukon.livejournal.com]

непонятно, зачем там часть агрегатов обратимая, если нижнего бассейна нет?

[saiga20k.livejournal.com]

Почему нет? Там в нижнем бьефе в нескольких километрах плотина-контррегулятор стоит, она и образует водохранилище, достаточное для целей работы небольшой вобщем-то ГАЭС.

[ya-miha.livejournal.com]

Здесь только хочется заметить одно, что жадность вовремя не дала слить воду, когда была ещё возможность сделать это неспеша и безопасно. Почему жадность? Потому что весь уровень воды можно переработать вследствие в электроэнергию и продать населению. Но дождались, когда уровень достиг уже критического уровня и любое действие могло вызвать только появление одних или других проблем.

[saiga20k.livejournal.com]

При чем тут жадность? Выработка электроэнергии там вообще вторична, гидроузел в основном работает на водоснабжение и защиту от наводнений. В наполнении водохранилища до НПУ в паводковый сезон нет никакой "жадности", это нормальный, проектный режим работы гидроузла, так и должно быть. Не стоит забывать, что там несколько лет была сильнейшая засуха, регион страдал от нехватки воды, а водохранилище - ее важнейший источник.
Можно конечно говорить об ошибках в графике наполнения водохранилища, но это такая история, она зависит от прогнозов приточности, а они очень неточны.

[Константин Каменский (from livejournal.com)]

Так-то молодцы!
13 метров сработали!
Сейчас проблемы могут быть только от уж совсем жестоких ливней.

[saiga20k.livejournal.com]

Да, причем воронка размыва визуально не увеличилась. А значит, де-факто основной водосброс работоспособен. Я не удивлюсь, если при ремонте просто узаконят стихийно образовавшийся трамплин и закрепят бетоном яму размыва, превратив ее в официальный водобойный колодец. Ну и концевую часть нужно демонтировать, устроив отводящий канал.

[drpryor.livejournal.com]

Ход аварии в картинах и видео: https://imgur.com/gallery/mpUge