Анализ пеноообразования в паводок 1980 года по видеофильму
Пропуск паводка через плотину Саяно-Шушенской ГЭС
(Производство центра научно-технической информации "ИНФОРМЭНЕРГО" министерства энергетики и электрофикации СССР. 1980г.)

Существует мнение, что высокий уровень пенообразования всегда сопутствует работе водосброса на СШГЭС. Настоящая статья рассматривает архивный видеоролик, который приводят в качестве доказательства высокого пенообразования, которое бывало в прошлые годы.

Напомню, что аномальность пенообразования при пропуске паводка 2010 года может быть проиллюстрирована этой  фотографией: Место съемки - Черемушки, расстояние от плотины - более двух километров. Под аномальностью подразумевается, прежде всего чрезвычайная устойчивость и плотность пены.

Впервые пену, доходящую до Черемушек зафиксировала Wave_22, сохранив вот этот снимок:

Аномальность пенообразования при пропуске паводка 2010 года демонстрируется еще одним фактом. Если сопоставить даты возникновения пены в районе пос. Черемушки с официальными числами стока через водосливную часть плотины, то обнаружится следующая особенность: В то время, как сбросы в водобойный колодец уменшались, устойчивость и объемы пены росли:

Дата

Величина сброса,
куб.м. \ сек

4310 
 4308
4303
4906
4741
4150
4031
2998
3036
3900
4319
3143
3160
3175
3190
3201
1368
1375
2474
2485
2500
2117
2010
2170
2220
2225
2233

В таблице красным цветом отмечены значения пропуска воды через водобойный колодец до того, как в районе Черемушек была обнаружена пена. 

Весь следующий период сброс воды снижался, и к десятому июля (дата первого изображения в этой статье оказался в два раза меньше, чем в конце июня месяца.)

Архив с официальными данными РусГидро.

Далее будут рассмотрены кадры из кинофильма, который часто приводят в доказательство того, что такое устойчивое пенообразование является обычным при работе водосброса.

На этом кадре небо занимает верхние две трети кадра. Сложно оценивать способность потока освобождаться от пены, если не видно продолжение его течения. Кадр не резкий. Это создает иллюзию того, что поток кажется сплошь покрыт толстым слоем белой ваты, на глаз - в несколько метров толщиной.

Здесь среди пены отчетливо видны разрывы. Не смотря на бурное течение и высокую турбулентность, количество пены существенно снижается по направлению от водобойного колодца.

Направление течения - с права налево. Ожидается, что плотина должна быть тоже справа. Съемка ведется с крутого берега. Однако, внимательне рассмотрение показывает, что вода к этому месту приходит без пены, и, следовательно с плотины (если она выше по течению), никакой пены не идет. Присмотревшись к живому полноформатному видео можно увидеть, что пена образуется непосредственно в этом месте реки, образуя буруны. (время на ролике - 2:58)

Этот кадр заканчивает панораму, и на нем видно, что пена снова образуется в локальных бурунах, и потом снова, очень быстро исчезает ниже по течению. Рекомендую просмотреть этот участок фильма на отрезке от 02:58 до 03:16

Диктор за кадром сообщает :
Расход притока воды составил 2500 кубометра в секунду. Очень трудно по такому изображению судить о пене, но однозначно видны темные пятна, которые могут свидетельствовать о том, что уже в непосредственной билзости от водобойного  колодца пена покрывает воду разорваным слоем.

Здесь видим, что скорость разрушения пены очень высока. Темные пятна показывают открытую воду.

Кадр выхватывает плотную пену. Длительность эпизода составляет около секунды с 4:48 до 4:50. Течение с права налево. Невозможно определить как далеко от плотины была такая высокая плотность пены. В верхней трети кадра виден плывущий предмет продолговатой формы.

Диктор: Расход притока увеличился до 4500 кубометров в секунду.
По этому снимку видно, что пенный шлейф уходит за пределы видимости, которые ограничены расстоянием 1000 - 1500 метров.
 Обратим внимание на то, что в 2010 году при примерно таком же расходе в июне и начале июля пены в районе Черемушек еще не было.
Однако более вероятно, что здесь показывают пробный водосброс с расходом 9300 кубометров в секунду, о котором рассказывается в фильме далее.

Диктор: Были открыты затворы 46 и 48 секции, а двадцатого мая заработали водосбросы еще двух секций левого борта плотины.

Размер водосброса при этом не уточняется, но он должен быть явно больше названой до этого цифры 4500 кубщметров в секунду. (Брызгалов пишет, что в 1980 году максимальный сброс составил 6500 кубометров в секунду)

Это ее продолжение.

и окончание в 5:19

Как далеко уходила вниз по Ениею эта пена - неизвестно, но жители Черемушек должны были ее видеть.

6:20  Диктор: Третьего июня был проведен кратковременный сброс воды с расходом 9300 (!!) кубометров в секунду. Работали все основные водосбросы второго яруса, донный и попусковой водосброс и два агрегата ГЭС.

Где воды сбрасывается больше здесь, на этом снимке или здесь?

Диктор: К 16 июня уровень верхнего бьефа достиг максимальной отметки.

Начало проводки камерой - 16:39. Мы отмечаем, что пенообразование совершенно такое, как и было в течении всей зимы 2010 года - сразу же после водобойного колодца вода быстро темнеет.

Та же камера показывает, что до Черемушек доходит только самое окончание пенного хвоста.

Еще одна проводка камерой - 7:00. Видим, что уже в непосредственной близости от водобойного колодца пена имеет не сплошной характер.

На последок заинтересованых граждан просят обращаться по этому адресу.

В Интернете институт красуется под шапкой РусГидро.

Таким образом представленный фильм не может объяснить аномальне пенообразование при пропуске паводка плотиной Саяно-Шушенской ГЭС по двум следующим причинам:

1. Экспериментальная велчина сброса в 1980 году почти в два раза превысила уровень 2010 года. Поэтому высокий выход пены, который мы видим на единственном кадре фильма не может доказывать того, что при сбросах 2000-3000 кубометров в секунду, пена уходящая далеко за Черемушки, является нормой.

2. Наоборот, фильм подтверждает, что при умеренных сбросах вода быстро темнеет у самой плотины, и это совершенно естественное состояние для июня месяца.

Вместе с тем, стоит присмотреться к этому кадру.  Если несколько раз прокрутить видео с отметки 5:17, то мы увидим, что пена сплошная, плотная, и местами сбивается в плотные темные сгустки. Напомню, что дикторский текст перед этим сообщил: Были открыты затворы 46 и 48 секции, а двадцатого мая заработали водосбросы еще двух секций левого борта плотины. Брызгалов пишет, что величина сброса в 1980 году составила 6500 кубометров в секунду, что существенно ниже чем в 2010 году.

Сам водобойный колодец образца 1980 года сильно отличался от современного:
               Работа колодца с недостроенной по высоте и профилю водо-
               бойной стенкой являлась проектным решением. При такой работе,
               во-первых, в колодце создались исключительно неблагоприятные
               гидравлические условия незатопленного прыжка, а во-вторых,
               произошло разрушение двух секций стенки при пропуске половодья
               (рис. 2.51). Брызгалов с. 156

Брызгалов не уточняет в каком именно году произошло разрушение водобойной стенки. Кроме того, мне не удалось найти в его книге упоминания об экспериментальном пропуске потока объемом 9300 кубометров в секунду. Пусть знатоки меня поправят, но если оба эти умолчания действительно имеют место, то разрушение вдодбойной стенки могло произойти во время неудачного эксперимента 1980 года:

Если же мысль о неудачном экперименте продолжить, то становится понятно, зачем в фильме показывается эти кадры: вместо этих когда речь идет о пропуске 9300 кубометров в секунду - чтобы создать впечатление, что эксперимент прошел удачно. Для подтверждения этой мысли достаточно вернуться к началу фильма (1:00)

                           Диктор: На Саяно Шушенской ГЭС расчетами предусмотрены
                          максимальные расходы воды. В период строительства - 17 тысяч
                          кубометров в секунду, Во время эксплуатации - 25 тысяч.

То есть, министерский заказ состоял в демонстрации хорошей мины при том, что плотина тех лет оказалась не в состоянии сбрасывать заявленые проектом 17 тысяч кубометров в секунду.

Получается, что вихревые потоки, которые бушевали в водобойном колодце в 1980 году нельзя сравнивать с потоками в современном водобойном колодце. Ведь водобойная стенка тогда составляла всего 13 метров против современных 19. Это значит, что падающая вода не выделяла основную энергию в колодце, а вываливались из него через низкую стенку.  Отсюда и полностью заполненный пеной Енисей на этом кадре.

Брызгалов также отмечает (с.158), что не только водобойный колодец был далек от совершенства, но и водосбросы второго яруса, через которые пропускался паводок 1980 года:

               В течение первых же лет пропуска строительных расходов
               поверхность водосбросов II яруса подверглась настолько сильному
               кавитационному разрушению, что возникла опасность сквозного
               размыва ограждающих стенок и глубокого разрушения днища лот-
               ков (рис. 2.52). Брызгалов с.158

Остается лишь заключить, что представленный фильм не может являться доказательством того, что повышенное пенообразование это обычное явление во время работы водосброса.

Copyright © Kroutov 2010