Авария на плотине Оровилл

Гидроузел Оровилл 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.

Гидроузел состоит 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. При этом основной водосброс представляет собой быстроток с трамплином, а аварийный – просто переливную бетонную стенку, сбрасывающую воду на неукрепленный горный склон.
• Подземное здание ГЭС-ГАЭС на левом берегу, в котором расположено шесть гидроагрегатов (три обычных и три обратимых), общей мощностью 819 МВт.

Зима 2016-17 года в Калифорнии оказалась очень дождливой, что привело к повышенному притоку воды в водохранилище, превышавшему пропускную способность гидроагрегатов. Для предотвращения переполнения водохранилища был в штатном порядке задействован основной водосброс – как это делалось неоднократно и ранее.

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 гидроузла Оровилл с работающим поврежденным водосбросом

Первоначальная промоина на водосбросе

Водосброс был ненадолго перекрыт для обследования, но сохраняющаяся высокая приточность заставила вновь ввести его в работу. При этом, чтобы снизить темпы его продолжающегося разрушения, расходы воды были оставлены на относительно невысоком уровне, значительно ниже приточности. Продолжающийся рост уровня водохранилища приводил к неизбежности задействования аварийного водосброса.

Работа аварийного водосброса

Как уже отмечалось, аварийный водосброс по своей конструкции представляет просто переливную стенку без каких-либо регулирующих устройств. Он включается в работу и выключается из нее автоматически – просто по факту достижения уровнем воды гребня переливной стенки. Проблема заключалась 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.

Разрушения склона ниже аварийного водосброса

Реакция властей оказалась очень быстрой - после получения информации о состоянии аварийного водосброса была объявлена эвакуация населения, проживающего ниже по течению (почти 200 тысяч человек). 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. Фактически, объявление эвакуации оказалось перестраховкой – ситуация разрешилась всего через несколько часов после ее объявления, но уже запущенный процесс остановить оказалось сложно и для отмены эвакуации потребовалось несколько дней.

Сброс воды через поврежденный основной водосброс

Беда не приходит одна - продолжающийся (и при этом существенно увеличившийся) пропуск воды через основной водосброс вызвал постепенное увеличение ямы размыва и усилил разрушения конструкций водосброса. Его обломки и размытые 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. А значит, пропуск воды стал возможен только через поврежденный основной водосброс.


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. Фактически, водосброс укоротился вдвое и сформировался новый трамплин, вода ниже которого пошла как по остаткам быстротока, так и просто по новому руслу, промытому на склоне.

Разрушения основного водосброса

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 могло грозить - это разрушение аварийного водосброса либо водоприемника основного водосброса - в том случае, если яма размыва будет смещаться вверх и постепенно доберется до него. По этого не произошло – стихийно сформировавшийся на водосбросе трамплин оказался стабильным, что позволило продолжить интенсивную сработку водохранилища.
Сразу после прекращения сбросов воды через аварийный водосброс было проведено его обследование, показавшее наличие значительных размывов на горном склоне ниже переливной стенки. Стало очевидно, что проектировщики гидроузла явно переоценили прочность пород склона, во всяком случае их верхнего слоя. Немедленно были начаты интенсивные работы по укреплению склона валунами и бетоном.

Работы по укреплению склона аварийного водосброса

Следующей задачей для решения стала разборка завала в русле реки, для введения в работу ГЭС-ГАЭС. Для этого нужно было перекрыть основной водосброс, что и было сделано 27 февраля, после того как уровень водохранилища был значительно снижен. После этого с помощью экскаваторов и другой техники были начаты работы по разбору завала, объем которого оценивается в 1,3 млн м3. Это позволило уже 3 марта начать пробные пуски в работу ГЭС-ГАЭС. Работы по разборке завала продолжаются, по состоянию на 6 марта удалено около 20% от его объема.

В дальнейшей перспективе необходимо отремонтировать эксплуатационный водосброс, если он вообще подлежит восстановлению, либо рассмотреть вариант строительства нового водосброса. Также нужно модернизировать аварийный водосброс, чтобы гарантировать его работоспособность.

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 необорудованный склон, трудно признать удачным. В то же время, несмотря на возникновение аварийной ситуации с повреждением обоих водосбросов и вывод из работы ГЭС-ГАЭС, 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.