Раньше вода угрожала людям только наводнениями, цунами или разрушительными торнадо. Новое время добавило в этот список изобретения человека, которые порой способны стереть с лица Земли целые регионы. По данным ICOLD (Международной комиссии по большим плотинам), ежегодно в мире на ГЭС происходит около трех тысяч техногенных аварий.
Авария на Саяно-Шушенской ГЭС
Саяно-Шушенская ГЭС на реке Енисей считается крупнейшей в России и шестой по мощности в мире. Расположенная на границе Хакасии и Красноярского края, она входит в Енисейский каскад гидроэлектростанций. Станция была остановлена 17 августа 2009 года из-за выхода из строя гидроагрегата – машины, преобразующей энергию тока воды в электроэнергию. Поломка привела к взрыву масляного трансформатора, который контролировал напряжение переменного тока.
Всего в машинном зале – ключевом на ГЭС – находилось десять гидроагрегатов: когда хлынула вода, три из них оказались полностью уничтожены, остальные – повреждены. Взрыв снес стену и обрушил потолок. В помещение начала стремительно прибывать вода. Инженерам-гидротехникам потребовалось больше часа, чтобы закрыть аварийные затворы, – только после этого поток воды прекратился. Повреждения речной плотины, выполняющей водоудерживающую функцию Саяно-Шушенской ГЭС, удалось избежать – это предотвратило масштабную катастрофу, угрожавшую не только жителям ближайших поселков (Черемушек, Саяногорска, Шушенского и Минусинска): разлив Енисея мог повлечь стихийное бедствие, которое затронуло бы территории Хакасии, Алтайского края и всей Кемеровской области. Тем не менее, на Алтае все-таки была приостановлена работа шести заводов и шахт.
В результате аварии погибло по меньшей мере 75 человек, более 50 пропали без вести. Взрыв привел к загрязнению воды, из-за чего погибло около 400 т промышленной форели в рыбоводческих хозяйствах, расположенных ниже по течению реки. Гидроагрегаты на Саяно-Шушенской ГЭС обновляли пять лет, последний – десятый – запустили в работу в 2014 году.
Прорыв плотины на реке Инд
Колебания температуры, образование льда, нерегулярная динамика жидкостей и газов становятся причиной износа механизмов и конструкций гидротехнических сооружений – дамб, насосных станций, судоходных шлюзов. Чаще всего разрушаются водные плотины. В 2010 году на северо-западе Пакистана произошло наводнение, которое, по данным ООН, затронуло до 20 млн человек. Все началось в июле – с необычайно интенсивных осадков. Погода спровоцировала эту катастрофу, хотя и не стала ее основной причиной. Анализ данных дистанционного зондирования и топографии показал, что наибольший ущерб был вызван снижением пропускной способности, а также отказами дамб ирригационной системы. Многочисленные разливы простирались от верховьев реки, где произошли рекордные сбросы, до низовьев и дельты, где пиковые стоки уже не были экстремальными.
Повреждение водоудерживающего сооружения, предназначенного для защиты от наводнений, обрушило воды реки Инд на города и поселки провинции Хайбер-Пахтунхва. Когда неуправляемый поток прорвал плотину, провинции Пешават, Сват и Шангла оказались полностью затопленными. Пострадало более 2 млн га жилых территорий. Большая часть населения незадолго до крушения плотины успела покинуть дома. Власти эвакуировали десятки миллионов жителей. Однако жертвами техногенного крушения пакистанской плотины все равно стали около 1700 человек.
Трагедия на реке Вайонт
После аварий часто проводят длительные расследования – ищут виновных. Но иногда человеческий фактор представляет меньшую угрозу, чем силы природы. Крупнейшие в мире разрушения гидротехнических сооружений происходят в результате губительных, но естественных явлений: землетрясений, паводков, сильных и продолжительных ливней, ураганов, оползней. Трагедию, которая произошла 9 октября 1963 года на реке Вайонт в Италии, вблизи горы Монте Ток, прозвали «цунами на земле».
Это одна из самых крупных техногенных аварий в истории: в книге по крупнейшим гидродинамическим авариям описана волна высотой 90 м, что сопоставимо примерно с 30-этажным зданием. Причиной катастрофы стало обрушение горного массива. После обвала части горы Ток чаша водохранилища, ограничивающая плотиной водный поток, оказалась заполненной на 175 м. Образовавшаяся волна разрушила ближайшие поселения, пять деревень в долине реки Пьяве: Вилланова, Лонгароне, Пираджо, Ривальта и Фаз. Ущелье сыграло роль ограничивающего пространства, возникла сейша – стоячая волна. Это усиливающее резонансное явление, превращающее водный поток в океанскую стену, сносящую все на своем пути. С момента возникновения оползня до полного разрушения ближайших деревень прошло всего семь минут. Погибли больше 2 тыс. человек. Несмотря на размытие верхней кромки плотины, само сооружение практически не пострадало, но, конечно, оно больше не эксплуатируется.
Катастрофа на плотине Сент-Френсис
Иногда причиной катастрофы может стать обычная человеческая халатность – например, как в случае с трагедией на плотине Сент-Френсис в Калифорнии. Там проектировщики неверно выбрали место для строительства гидротехнического сооружения. Стремясь поскорее сдать проект, они пренебрегли долговременным изучением геологической нестабильности и инженерных рисков. Катастрофа, произошедшая 12 марта 1928 года, стала самой известной техногенной аварией, случившейся из-за инженерных просчетов.
Строительство плотины завершилось в 1926 году в каньоне Сан-Францискито, примерно в 50 км к северо-западу от Лос-Анджелеса, под руководством Уильяма Малхолланда (William Mulholland), главного инженера Лос-Анджелесского бюро водоснабжения. Плотина нужна была, чтобы обеспечить резервуар для акведука реки Лос-Анджелес-Оуэнс. В плотине и ее устоях еще до сдачи объекта заметили несколько трещин и утечек, но Малхолланд счел это нормальным. После того как 7 марта 1928 года водохранилище впервые заполнили до отказа, он осмотрел плотину и объявил ее безопасной.
Незадолго до полуночи 12 марта массивная бетонная стена плотины рухнула, и 47 млн кубометров воды устремились вниз по каньону в сторону Тихого океана, образовав волну высотой 40 м. Города Кастаик-Джанкшен, Филмор, Бардсдейл и Пиру оказались затоплены, более 1000 домов – повреждены или разрушены. Официальное число погибших оценивается в 450 человек, но их, вероятно, больше: тела многих жертв так и не были обнаружены, а многочисленные временные сельскохозяйственные рабочие и нелегальные иммигранты никогда не учитывались официальной статистикой. Расследование катастрофы пришло к выводу, что ее вызвала, в первую очередь, непригодность скалы Сан-Францискито для поддержки плотины и водохранилища.
Сегодня множество гидроэлектростанций ежесекундно дают человечеству тысячи мегаватт энергии. Люди обуздали силу воды, но нельзя забывать, что она может без предупреждений выйти из-под контроля.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
