Безопасность сооружений напорного фронта

Плотина Богучанской ГЭС состоит из бетонной плотины протяженностью 828 м и каменно-набросной плотины протяженностью 1861 м. Бетонная плотина состоит из 34 секций разных видов. Между секциями для предотвращения температурных деформаций выполнены швы из древесно-волкнистой плиты и битума, поверх которых наносится новый слой бетона. В скальном основании на всем протяжении плотины БоГЭС и в примыканиях плотины к берегу выполнена цементационная завеса, состоящая из нескольких рядов скважин, расположенных на расстоянии 3 м друг от друга - через эти скважины закачивается цементные растворы, предотвращающие фильтрацию воды. Для разгрузки подошвы плотины от фильтрующейся воды в секциях №5-22 и №23-34 выполнены дренажные отверстия с шагом 3-3,14 м. Вода из этих скважин поступает в дренажные галереи и отводится к насосной станции, расположенной в секции №23.

Каменно-набросная плотина состоит из верховой и низовой упорной призм, двухслойных переходных зон перед диафрагмой и самой асфальтобетонной диафрагмы. для предотвращения оползней у правого берега сооружаются специальные насыпи, усиливающие и подпирающие саму плотину - контрбанкеты. Для предотвращения фильтрации воды из верхнего бьефа через тело плотины предусмотрен ряд мер: дно реки с обоих сторон от КНП укреплено водонепроницаемым покрытием (так называемыми понурами) из супеси - глинистой породы, плохо пропускающей воду. Ширина асфальтобетонной диафрагмы у основания КНП составляет 3,9 м, в верхней части - 0,8 м, высота диафрагмы - 79 метров (от отметки 133 до отметки 212 м). Диафрагма является главным противофильтрационным элементом каменно-набросной плотины.

Район строительства Богучанской ГЭС находится в восточной части Красноярского края. По информации Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН самые крупные землетрясения, зафиксированные в Кежемском районе, отмечены в январе 1973 года и январе 1981 года - тогда магнитуда колебаний составила 3,5 балла. Результаты исследований, проводящихся в этом районе на протяжении более чем 30 лет, позволили сделать вывод, что в зоне строительства Богучанской ГЭС сейсмичность не представляет собой какой-либо значимой опасности. На основании проведенных в 2000-2002 гг. исследований, район строительства ГЭС был отнесен по карте сейсмического районирования ОСР-97-С к зоне, где возможны землетрясения силой в 6 баллов, по карте ОСР-97-В - 5 баллов (с вероятностью повторения 1 раз в 5000 и в 1000 лет соответственно).

Специалистами НИИ "Гидропроект" сооружения Богучанской ГЭС были дополнительно проверены на устойчивость к сейсмическим воздействиям силой в 7 баллов. Ведется строительство и оснащение оборудованием локальной сейсмической сети (ЛСС) Богучанского гидроузла, состоящей из четырех измерительных пунктов. На самой ГЭС смонтирована Автоматизированная система сейсмометрического контроля (АССК), которая объединяет пятнадцать пунктов наблюдения. В сочетании с информацией, поступающей ежедневно от Красноярского научно-исследовательского института геологии и минерального сырья (КНИИГиМС) и Алтае-Саянского филиала Геофизической службы СО РАН (г. Новосибирск), ввод в строй ЛСС и АССК позволит создать качественную систему наблюдений за состоянием заполняющегося водохранилища и плотины Богучанской ГЭС. Структура локальной сейсмосети и системы сейсмоконтроля были разработаны Центром службы геодинамических наблюдений в энергетической отрасли (филиал ОАО «Института Гидропроект») в 2010 – 2012 годах.

Пункты наблюдения АССК располагаются в бетонной и каменно-набросной плотинах, в левобережном дренажном туннеле, в правобережной цементационной штольне и в здании ГЭС. 

Пункты оборудуются трехкомпонентными сейсмоприемниками, акселерометрами и сейсмологическими цифровыми регистраторами. Вся информация в автоматическом режиме поступает в Центр сбора и обработки данных (ЦСОД). Данные с АССК накапливаются в базе данных и хранятся на файловом сервере ОАО «Богучанская ГЭС». Строительная часть работ на пунктах ЛСС и пробный монтаж оборудования были выполнены летом 2013 года. Четыре измерительных пункта удалены от ГЭС на расстояние от 5 до 100 км. Пункты «Сыромолотово», «Боровое», «Ново-Проспихино» оборудованы трехкомпонентными сейсмоприемниками, велосиметрами и сейсмологическими цифровыми регистраторами. Пункт «Кодинский» дополнительно оснащен трехкомпонентным сейсмоприемником-акселерометром. Обслуживанием всех пунктов наблюдения и снятием показаний занимаются специалисты Лаборатории гидротехнических сооружений ОАО «Богучанская ГЭС». Сейсмические явления, отмеченные в Нижнем Приангарье в 2014 году, не оказали влияния на процесс заполнения водохранилища и работу Богучанской ГЭС. В районе гидроузла зафиксированы 15 локальных сейсмических событий магнитудой* от 1 до 4. Только два из них были достаточными для того, чтобы их уловили Алтае-Саянский и Байкальский филиалы Геофизической службы Сибирского отделения Российской академии наук. Самыми крупными сейсмическими событиями, отмеченными учеными и за пределами Красноярского края, стали два землетрясения магнитудой 3 и 4, на расстоянии 30 и 145 км от станции. Восемь землетрясений магнитудой 1-2 (на расстоянии от 6 до 100 км) были столь слабы, что зарегистрировать их смогли только сотрудники БоГЭС. Помимо естественных событий зафиксированы пять взрывов на карьерах, предназначенных для добычи местных строительных материалов (щебня).

При постоянной эксплуатации на сооружениях ГЭС будет вестись наблюдение за всеми сооружениями, обеспечивающими постоянный контроль целостности напорного фронта, контроль прочности и устойчивости сооружений, контроль эффективности цементационной завесы. Во всех возводимых сооружениях закладывается контрольно-измерительная аппаратура, периодически проводятся комиссионные проверки отдельных сооружений. В мониторинге состояния плотины принимают участие специалисты ОАО "Институт "Гидропроект" им. С.Я. Жука", Научно-исследовательского института энергетических сооружений, Центра службы геодинамических наблюдений в энергетической отрасли и лаборатории гидротехнических сооружений ОАО "Богучанская ГЭС".

В течение 2012 года специалисты Научно-исследовательского института энергетических сооружений (НИИЭС) протестировали бетонные конструкций Богучанской ГЭС на морозостойкость, прочность, водонепроницаемость и деформативность. Работы по контролю качества бетона проводились в рамках комплексного научно-технического сопровождения бетонных работ на строительстве Богучанской ГЭС. Ежегодно, еще с начала возведения Богучанского гидроузла, в лаборатории НИИЭС разрабатываются бетоны, исследуются заполнители и цемент, производится выбор добавок и проверка бетона на соответствие проектным требованиям.

К бетону одной из крупнейших северных гидроэлектростанций – Богучанской ГЭС - всегда предъявлялись самые высокие требования по морозостойкости и прочности. Одной из важнейших задач, стоявших перед учеными, была разработка бетона марки по морозостойкости в 600 циклов замораживания и оттаивания, которая обеспечит его 50-летнюю эксплуатацию без ремонта. Исследователям удалось ее решить: для Богучанской ГЭС был разработан специальный вид цемента – портландцемент гидротехнический. Большая работа была проделана по разработке нормативов и обучению персонала строительной лаборатории Богучанской ГЭС новым оперативным методам контроля качества строительных материалов. Каждый год в лаборатории НИИЭС проводятся испытания кернов - образцов бетона выбуренных из сооружений Богучанского гидроузла.

Напорная грань бетонной плотины, отверстия водосброса № 1 и турбинных водоводов гидроагрегатов Богучанской ГЭС защищены от приплывающего мусора плавучими конструкциями - боновыми заграждениями, образующими защитную запань. Запань предназначена для задержания, хранения, сортировки плавающей древесины, мусора и льда в специально отведенной для части акватории водохранилища. Длина плавучей конструкции позволяет полностью закрыть всю напорную грань бетонной плотины Богучанской ГЭС. Боны, формирующие запань Богучанской ГЭС, изготовлены из стальных труб длиной 6 м и диаметром около 1 м. Трубы герметично заварены с торцов и объединены в секции по четыре штуки, после чего секции связаны стальными тросами в единую нить. На концах нити закреплены понтоны, изготовленные из труб диаметром около 2 м.

Накануне перекрытия временных донных отверстий Богучанской ГЭС в верхнем бьефе были смонтированы береговые и донные якоря лесозащитной запани, а также береговые опоры запирающей запани, после чего боны были смонтированы в единую систему, разведены и раскреплены к якорям.При попадании крупных плавающих объектов за пределы запани их собирают с воды, не допуская приближения к бетонным сооружениям ГЭС.

В 2012 году, накануне пуска первых агрегатов, специалисты Всероссийского научного-исследовательского института гидротехники им.Б.Е.Веденеева (ВНИИГ) провели обследование металлоконструкции водопроводящих трактов Богучанской ГЭС. Выполнен большой объем работ по визуальному и инструментальному обследованию турбинных водоводов, глубинного водосброса №1, верхнего водосброса №2, в том числе пазовых конструкций затворов, облицовок водоводов, спиральных камер гидроагрегатов и др. В первую очередь были обследованы турбинные водоводы гидроагрегатов № 1 и 2. Результаты обследования показали, что конструкции водопроводящих трактов Богучанской ГЭС находятся в удовлетворительном состоянии. По результатам обследования на основании выданных рекомендаций в предпусковой период строительства были выполнены ремонтные работы пазовых конструкций затворов, облицовок водоводов, что позволило увеличить надежность гидротехнических сооружений.

В сентябре 2013 года на Богучанской ГЭС проведено плановое обследование разделительных стенок, водосброса №1 и его водобойного колодца. Для этого впервые в истории станции затворы водосброса были полностью закрыты, и расходы в нижний бьеф осуществлялись исключительно через работающие гидроагрегаты. Необходимость в проведении обследования возникла в связи с работой водосброса в зимний период 2012-2013 года. Специалисты филиала ОАО «Институт Гидропроект» - «ЦСГНЭО» (Центр службы геодинамических наблюдений в энергетической отрасли) выполнили эхолокационные измерения профиля водобойного колодца и 50 метров русла реки сразу после него. Ультразвуковыми приборами была измерена толщина плиты колодца а также проведено сейсмическое профилирование.