3.1.11. При эксплуатации подземных зданий гидроэлектростан­ций необходимо обеспечивать:

постоянную рабочую готовность насосов откачки воды, поступающей в результате фильтрации или из-за непредвиденных прорывов из водопроводящих трактов;

исправность вентиляционных установок, аварий­ного освещения, запасных выходов.

Подземным вариантам расположения зданий отдается предпочтение обычно при строительстве гидроэлектрос­танций в горных регионах, а также в условиях сурового климата, когда подземный вариант позволяет вести строи­тельные работы круглый год, а при эксплуатации предотв­ращаются ледовые затруднения, так как вода, поступаю­щая из водохранилища, не охлаждается в пределах напор­ных трактов. При подземном варианте имеется воз­можность расположения машинного зала в любом месте на трассе деривации независимо от рельефа местности. Обычно лучшие геологические условия в глубине массива позволяют облегчить бетонные конструкции машинного зала, а также уменьшить расход металла за счет передачи части давления воды в напорных водоводах на скалу.

Подземные гидроэлектростанции лучше защищены от лавин, обвалов, камнепадов, ливневых и селевых потоков. При больших сечениях выломок, позволяющих применять мощную землеройную и транспортную технику, и при длительном зимнем сезоне подземная разработка скалы близка по стоимости к открытой.

Недостатки подземного расположения обуславливают­ся особенностями эксплуатации, которые заключаются в необходимости обеспечения надежных и безопасных ус­ловий для персонала и оборудования в подземных поме­щениях, а также защиты или своевременной эвакуации персонала в случае возникновения аварийных ситуаций.

Системы вентиляции должны обеспечивать подачу количества воздуха, рассчитанного по содержанию угле­кислоты, наибольшему количеству людей, занятых одно­временно на работах в подземных помещениях при одно­временной работе максимального количества оборудова­ния и транспорта.

Параметры воздуха (температура, относительная влаж­ность, скорость движения, содержание кислорода и углекислого газа) в помещениях подземной гидроэлектро­станции должны соответствовать санитарно-гигиеничес­ким требованиям к условиям труда на размещаемых в недрах производственных объектах, не связанных с добы­чей полезных ископаемых. Состав воздуха в помещениях гидроэлектростанции на рабочих местах должен система­тически контролироваться лицом, ответственным за со­стояние техники безопасности.

Все отопительно-вентиляционное оборудование долж­но не реже одного раза в сутки осматриваться и опробо­ваться специально назначенным сотрудником, результаты должны заноситься в журнал.

При прекращении проветривания подземных помеще­ний более чем на 30 мин все люди должны быть выведены на поверхность. На случай прекращения работ вентиля­ционных систем, пожара или опасного загрязнения возду­ха в подземных помещениях весь эксплуатационный пер­сонал должен быть обеспечен спасательными средствами.

Из каждого подземного помещения и с каждого рабо­чего места должны быть два независимых выхода на по­верхность — главный и запасной. Весь персонал, работа­ющий в подземных помещениях, должен быть ознаком­лен с главными и запасными выходами и путями эвакуа­ции на поверхность. Для этого ответственный за технику безопасности по гидроэлектростанции проводит каждого от рабочего места до поверхности и делает запись об этом в «Журнале регистрации ознакомления персонала гидро­электростанции с запасными выходами».

На каждой подземной гидроэлектростанции должен быть организован точный учет всех лиц, находящихся в подзем­ных помещениях и вышедших из них на поверхность.

Во всех подземных помещениях должно быть рабочее и аварийное освещение во влагозащищенном исполнении, со­стояние которого должно регулярно контролироваться. Кроме того, все лица, находящиеся в подземных помещениях, дол­жны быть обеспечены индивидуальными средствами осве­щения (аккумуляторными светильниками, фонарями).

При проектировании подземных гидроэлектростанций уделяется серьезное внимание обеспечению откачки из подземных помещений воды, фильтрующейся через горный массив, протекающей через различные неплотности напорного тракта или водопроводов, а также появившей­ся в результате возникновения различных нештатных си­туаций (тушения пожара, прорывов водопроводящих трак­тов). С этой целью сооружаются насосные станции (дре­нажные, замасленных стоков, опорожнения), которые обо­рудуются основными и резервными насосами.

Во избежание неожиданных явлений при эксплуата­ции необходимо вести тщательное наблюдение как за сум­марной фильтрацией (путем фиксации количества пусков откачивающих насосов), так и за отдельными очагами с целью своевременного принятия мер путем инъекции ра­створов, торкретирования и т.д.

Необходимо также вести регулярное наблюдение за состоянием открытых поверхностей скальных выработок и установленной КИА.

Для обеспечения надежной работы насосов они долж­ны ежедневно осматриваться и опробоваться. Результаты осмотра и опробования заносятся в журнал.

Для быстрого приема большого количества воды (напри­мер, при срабатывании системы пожаротушения) предусматривается один или несколько специальных ре­зервуаров, откуда вода затем откачивается.

Для каждого подземного объекта должен быть разра­ботан план ликвидации аварий. В плане ликвидации ава­рии должны предусматриваться:

• мероприятия по спасению людей, застигнутых ава­риями в подземных помещениях;

• мероприятия по ликвидации аварий в начальной ста­дии их возникновения;

• действия инженерно-технического персонала и ра­бочих при возникновении аварий;

• действия военизированных горноспасательных час­тей (ВГСЧ), добровольных вспомогательных горноспаса­тельных команд (ДВГК).

План ликвидации аварий утверждается техническим ру­ководителем гидроэлектростанции ежегодно и согласовы­вается при обслуживании гидроэлектростанции ВГСЧ с ее командиром. План ликвидации аварий должен содер­жать: оперативную часть; распределение обязанностей между отдельными лицами, участвующими в ликвидации аварии, и порядок их действий; список должностных лиц и учреждений, которые должны быть немедленно опове­щены об аварии.

В оперативной части плана должны быть предусмотрены:

— способы оповещения об аварии всех участков гидроэлектростанции, пути выхода людей из аварийных участков и других подземных помещений гидроэлектростанции; действия лиц, ответственных за вывод людей; по­рядок вызова ВГСЧ и пути следования ее отделений для спасения людей;

• вентиляционные режимы, обеспечивающие безопас­ный вывод людей из аварийного участка и из других под­земных помещений гидроэлектростанции, а также исполь­зование вентиляционных устройств для осуществления необходимого вентиляционного режима;

• использование транспорта для быстрого удаления людей и для передвижения отделений ВГСЧ (ДВГК);

• прекращение подачи электроэнергии на аварийный участок или в другие помещения гидроэлектростанции;

• назначение лиц, ответственных за выполнение от­дельных мероприятий, и расстановка постов безопасности.

Должны быть предусмотрены мероприятия на случаи затоплений, обрушений, пожаров, указаны используемые в каждом случае средства.

Должны быть указаны пути вывода людей с каждого рабочего места для каждого случая аварии.

3.1.12. Скорость воды в каналах должна поддерживаться в пре­делах, не допускающих размыва откосов и дна канала, а также отложения наносов; при наличии ледовых об­разований должна быть обеспечена бесперебойная по­дача воды. Максимальные и минимальные скорости воды должны быть установлены с учетом местных ус­ловий и указаны в местной инструкции.

Режим скоростей течения в энергетических каналах обеспечивает, с одной стороны, беспрепятственный под­вод воды к технологическому оборудованию в необходи­мом количестве, а с другой — нормальное состояние одеж­ды каналов и сооружений, расположенных на каналах (водосбросов, шугосбросов, запаней, водозаборов и др.), т.е. минимальные затраты на их эксплуатационное содер­жание и ремонт.

Как правило, гидравлический расчет каналов при проектировании производится на максимальный пропус­каемый по каналу расход воды, при этом скорость воды в канале (уклон дна) устанавливается исходя из условий трассы и требований экономичности защитных конструк­ций одежды откосов. Однако в процессе эксплуатации в зависимости от режимов работы энергетического обору­дования изменяются и режимы канала: на деривационных гидроэлектростанциях отключение части работающих гид­роагрегатов приводит к снижению расхода воды в канале; на тепловых электростанциях каналы системы тёхводоснабжения разгружаются в зимний период, когда темпера­тура охлаждающей воды понижается; расширение ГРЭС иногда сопровождается увеличением расхода воды по ка­налу. Поэтому регулирование гидравлических режимов ка­налов является одной из задач их эксплуатации.

При снижении расхода воды в канале естественно же­лание повысить уровень воды в нем, снизить скорость воды и уменьшить тем самым перепад уровней в канале и гид­равлические потери. Однако при этом снижается также транспортирующая способность потока, а если в потоке содержатся взвешенные частицы грунта, перенесенные ре­кой (наносы), то они осаждаются на дне канала, что при­водит к заилению русла и снижению максимальной про­пускной способности. Это ухудшает работу канала при Полной нагрузке. Известны случаи, когда вследствие заи­ления деривационного канала ограничивалась располагаемая Мощность деривационных гидроэлектростанций. Поэтому в период мутной воды (паводок) снижение скоростей воды в канале нежелательно. Регулирование скорости обеспе­чивается изменением уровня воды в канале; если это невоз­можно, то необходимо забирать в канал возможно боль­ший расход воды, а излишнюю воду сбрасывать в конце канала.

При правильном выборе типа крепления дна и откосов каналов и доброкачественном выполнении строительных работ скорости, возникающие в канале при его полной нагрузке, не должны приводить к размывам креплений. Однако на практике такие повреждения имеют место и это требует проведения реконструкции канала: усиления крепления дна и откосов, развития живого сечения и пр. Отмечались случаи, когда к действующему энергетичес­кому каналу подключались неэнергетические водопотребители, требовавшие увеличения пропускной способнос­ти канала. В этих случаях реконструкция канала является обязательной во избежание его разрушения,

В соответствии со СНиП скорости течения воды в ка­налах должны выбираться в проектах на основании тех­нико-экономических расчетов с учетом условий производ­ства работ. Принятые скорости не должны превышать пре­дельно допустимых по условиям размыва русла и не долж­ны быть менее значений, при которых возникает опас­ность заиления каналов и проявления других неблагоп­риятных процессов. Во время эксплуатации допускаемые скорости уточняются на основании натурных наблюдений и указываются в местных эксплуатационных инструкциях.

3.1.13. Наполнение и опорожнение водохранилищ, бассейнов, каналов и напорных водоводов, а также изменение уровней воды должны производиться постепенно, со скоростями, исключающими появление недопустимо больших давлений за облицовкой сооружения, опол­зание откосов, возникновение вакуума и ударных яв­лений в водоводах. Допустимые скорости опорожне­ния и наполнения должны быть указаны в местной ин­струкции.

При пропуске высоких половодий (паводков) пре­вышение нормального подпорного уровня (НПУ) верх­них бьефов гидроузлов допускается только при полно­стью открытых затворах всех водосбросных и водопро­пускных отверстий и при обязательном использовании всех гидротурбин. При уменьшении притока воды от­метка уровня водохранилища должно снижаться до НПУ в кратчайшие технически возможные сроки.

Грунтовые откосы гидротехнических сооружений и бе­регов водоемов весьма чувствительны к изменению уров­ней воды. Быстрое повышение уровня воды в каналах и водохранилищах приводит к неравномерному смачива­нию грунта, вследствие чего возможно обрушение отко­сов и берегов.

Как правило, быстрое наполнение водоемов (за исклю­чением первичного наполнения) не может причинить существенных повреждений даже неукрепленным отко­сам; для укрепленных откосов повторные наполнения ка­налов и водоемов практически безопасны. Первичное за­топление каналов и наполнение водохранилищ требуют наблюдений по специальной программе с организацией контроля за состоянием бортов водоемов, откосов кана­лов, за режимом грунтовых вод на окружающей террито­рии и другого специального контроля.

Быстрое понижение уровня воды является более опас­ным для сооружений и берегов, поскольку уровень грун­товых вод в теле сооружения и в бортах не успевает пони­зиться вслед за уровнем воды водоема или канала и обра­зуется избыточное противодавление на откос со стороны грунтовых вод. Это может привести к нарушению устой­чивости откосов, возникновению оползневых явлений. При быстрых понижениях уровней воды в каналах об­лицовка откосов обычно выдавливается наружу, особен­но тогда, когда дренаж за облицовкой выполнен недо­статочно доброкачественно, отсутствуют или забиты раз­грузочные отверстия в железобетонных плитах крепления (рисунок 3.1.4). Таким образом, скорости понижения уров­ня воды в водоемах и каналах должны быть такими, чтобы возникающий перепад давления со стороны водоема и со стороны грунтовых вод не привел к нарушению устойчи­вости откосов и их креплений. Поскольку скорость филь­трации в несвязных грунтах выше, чем в связных, ско­рость понижения уровня воды должна быть меньше при откосах, сложенных из глин и суглинков, по сравнению с песчаными и супесчаными откосами. В то же время для песчаных откосов допустим меньший перепад давления снаружи и изнутри, поскольку для вымыва песчаных час­тиц достаточна малая скорость выхода фильтрационных вод на откос или в разгрузочные отверстия крепления.

1 — тело плотины; 2 — водонепроницаемое крепление откоса; 3 и 3' — высокий уровень воды перед откосом и соответствую­щее ему положение поверхности фильтрационной воды; 4 и 4' ^— низкий уровень воды перед откосом и соответствующее ему статическое положение поверхности фильтрационной воды; 5 — динамическое положение уровня фильтрационной воды при быстром понижении уровня воды перед откосом; 6 — эпюра обратного давления фильтрационной воды на водонепроницае­мое крепление откоса (крепление устойчиво, если G cos α > W)

Рисунок 3.1.4 - Схема воздействия фильтрационного потока на крепление наружного откоса при быстром понижении уровня воды

Значения безопасных скоростей опорожнения и напол­нения водоемов определяются проектом.

Нередко в процессе эксплуатации для промывки водохранилища от отложений наносов необходимо глубо­кое его опорожнение. В этом случае для составления про­граммы промывки должен быть выполнен специальный расчет устойчивости бортов водохранилища и откосов сооружений.

Напорные водоводы также требуют постепенного на­полнения и опорожнения. При этом должна быть прове­рена работа аэрационных отверстий и обратных клапа­нов; это особенно важно при опорожнении водоводов (подробнее см. п. 3.1.16). Порядок заполнения и опорож­нения трубопроводов должен быть изложен в местной инструкции.

Наполнение водохранилища выше НПУ (в пределе до отметки форсированного подпорного уровня — ФПУ) предусматривается только в исключительных случаях при необходимости пропуска через гидроузел высоких павод­ковых расходов воды. Причем такое превышение НПУ допустимо только на период пропуска высоких паводко­вых расходов, которые при НПУ не могут быть пропуще­ны. При снижении притока в водохранилище уровень воды в нем должен быть понижен до НПУ. Длительная работа гидротехнических сооружений при уровне воды в водо­хранилище выше НПУ не предусмотрена, так как связана с рядом неблагоприятных проявлений как для самих со­оружений, так и для территорий, прилегающих к водохра­нилищу. Так, при снижении сбрасываемых в нижний бьеф расходов и сохранении уровня воды в водохранилище на отметках выше НПУ напор на сооружения может превы­сить расчетный.

Превышение НПУ вызывает изменение установивше­гося фильтрационного режима как в гидротехнических сооружениях, так и в основании гидроузла, что может при­вести к снижению их надежности.

Форсирование уровня вызывает интенсификацию про­цесса переработки берегов водохранилища и повышение Уровней грунтовых вод на прибрежных территориях.

В практике эксплуатации гидроэлектростанций случаи наполнения водохранилищ выше НПУ не единичны. Нео­днократно превышался НПУ на Братской, Волжских, Цим­лянской ГЭС с целью накопления возможно большего количества воды и увеличения напора для получения боль­шей выработки электроэнергии. По существу эти случаи следует квалифицировать как повышение НПУ.

Для обеспечения надежности гидротехнических соору­жений Эксплуатационным циркуляром [35] допускается повышение НПУ только с разрешения генерального про­ектировщика гидроузла с учетом фактического состояния гидротехнических сооружений и их механического обо­рудования при надежном расчетном обосновании.