Сибирский экспресс

Гидростанции под крышей

Филиал находящегося в Ленинграде Института гидротехники имени Б. Е. Веденеева действует в Красноярске около двух десятилетий и хорошо здесь обжился.

…Шум воды, будто где-то рядом водопад. Вода всюду. Она образует спокойные озера водохранилищ, прыгает по уступам, скатывается по лоткам, низвергается с водосливной части плотин.

— Замкнутая система водооборота, — поясняет Сергей Андреевич Тульский. — Гоняем внутри корпуса по трубам. Если бы не замкнутый оборот, оставили бы половину Красноярска без воды. Когда наполняли систему первый раз, договорились, чтобы город временно отключил некоторых потребителей.

Корпус гидравлики по размерам — крупный цех современного предприятия. В нем вода работает на науку и практику.

Вот "улитка" спиральной камеры, похожая на ту, какую я только что видел возле первых агрегатов Саяно-Шушенской ГЭС. Эта во много раз меньше, разумеется, но воспроизведена на модели с абсолютной точностью. За поведением воды в ней следят датчики, провода от которых тянутся к записывающему автомату.

Можно сказать, что в этом корпусе современная мощная гидростанция как бы расчленена для испытаний на множество слагающих ее частностей. Исследователи ищут ответы на вопросы, волнующие гидростроителей от Урала до Тихого океана..

Лотковый зал. На моделях отрабатываются фрагменты гидротехнических сооружений.

Рядом установка, испытывающая плиты жесткого крепления в нижнем бьефе. Нижний бьеф — это река ниже плотины, где потоки низвергаются с водосливов и вырываются из турбин. На таких ГЭС, как Саяно-Шушенская, сила потоков колоссальна. Надо найти такую конструкцию плит, которая могла бы противостоять их неистовому разрушительному напору и притом была бы проста и дешева в изготовлении.

— А здесь мы исследуем наиболее рациональные способы пропуска вод во время строительства плотин из грунта, — поясняет Сергей Андреевич. — Это удешевляет и ускоряет работы. Но пропустить воды через еще недостроенную плотину, как вы понимаете, не просто. Однако это делалось, например, на Усть-Хантайской ГЭС. Думаем поступить так и на Колыме.

Сергей Андреевич Тульский заведует научно-техническим отделом филиала. На короткое время замещает директора. Тот уехал в Швецию, на симпозиум Международной ассоциации гидравлических исследований. Зарубежных специалистов особенно интересуют работы красноярцев, связанные с пропуском через гидротехнические сооружения льда и шуги. Тут у филиала накоплен более чем достаточный опыт.

— Гидротехническое строительство, связанное с Севером, с зоной вечной мерзлоты, — наша тематика. Приемы, испытанные и проверенные в более южных районах, не всегда там пригодны. Осуществляем, приноравливаясь к нуждам практики, свою программу исследований, разрабатываем новые конструкции плотин на вечной мерзлоте.

В Заполярье строительным материалом при известных условиях может стать сам лед. Соблазнительно, верно? Конечно, такое сооружение нуждается в особой защите. От солнечных лучей его можно изолировать опилками или грунтом. Видимо, о ледовых плотинах говорить рано, тут риск слишком велик. Но причальные сооружения из льда уже строят.

Зал, где модели гидростанций. Не вижу ни одного знакомого контура. Саяно-Шушенской, во всяком случае, здесь нет.

— Если бы вы приехали пораньше, увидели бы на этом месте Усть-Хантайскую ГЭС, — показывает Сергей Андреевич. — Поскольку станция в строю, модель разобрали. Моделирование штука не дешевая. Но, во-первых, в поведении потока не все поддается теоретическим расчетам. Во-вторых, при моделировании нередко удается найти интересные решения. Ну, скажем, на Усть-Хан-тайской проектировщики намечали пробивать в скалах два тоннеля для отвода воды во время стройки. Мы смоделировали и испытали один тоннель, вполне удовлетворивший строителей. Можете представить, сколько сэкономлено на отказе от проходки второго тоннеля в крепчайших скалах, да еще где — у Полярного круга!

Сейчас на испытаниях модель Курейской ГЭС, которая строится неподалеку от Усть-Хантайской. Климатические условия примерно одинаковые, но в гидростроительстве ничто не повторяется полностью.

Плотины, берега, русло рек моделируется очень тщательно. На треноге — нивелир. С его помощью улавливаются неточности в высотах, равные двум-трем миллиметрам. Все должно быть как в натуре. Рельеф долины, где строится гидростанция, воспроизводится совершенно точно. Изменен лишь масштаб.

Но что за озеро в углу лаборатории? На искусственное море не похоже, нет плотины гидростанции.

— A-а, это пруд-охладитель. Мы ведь занимаемся не только ГЭС. Среди наших заказчиков — Сургутская тепловая электростанция, работающая в Западной Сибири на попутном газе, и Экибастузская в Казахстане, сжигающая уголь. В недалеком будущем предстоят большие исследования для нашего Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса. Ему также понадобятся мощные системы водного охлаждения.

У меня такое впечатление, что КАТЭКом прямо или косвенно занимаются уже большинство научных учреждений края. Мой собеседник подтверждает это.

— Мы кое-где сближаемся тематикой с теплотехниками. Сближают нас завтрашний день КАТЭКа, проблемы сверхмощных тепловых станций. И, представьте, не только вода, но и зола. Способность местной золы к цементации полезна для строителей: дешевый заменитель цемента. Но она же, эта способность, практически исключает транспортировку гидравлическим способом, с помощью воды. Мы предложили и осуществили иное решение: пневмотранспорт. Сжатый воздух. Он используется на элеваторах, при погрузке цемента. Наша установка, причем уже не опытная, а промышленная, позволяет пневматическим способом освобождать территории от отвалов и доставлять золу в специальное хранилище. Оттуда ее можно вывозить, скажем, на строительную площадку ГЭС: она пойдет добавкой вместо цемента в различные вспомогательные сооружения. Или на цементный завод. Наконец, туда, где засыпают овраги.

Я под живым впечатлением от стройки в Саянах. Как с ней связана красноярская гидротехническая наука? Ведь институт — в цепочке научно-технического содружества?

— Вы наблюдали на стройке укладку бетона?

Странный вопрос! Конечно. Видел и на блоках плотины, и в здании ГЭС, разговаривал с ребятами из бригад Познякова и Коленкова.

Теперь лишний раз убеждаюсь, что "видеть" и "знать" не одно и то же. Мне показывали, как идет укладка, говорили, что именно ускоряет или замедляет ее, если можно так выразиться, с точки зрения общей слаженности бетоноукладочного конвейера завод — блок. Наука же смотрит глубже.

— Монолит бетона может быть кажущимся монолитом. В бетоне есть воздушные прослойки — трещины, каверны. Когда отдельные небольшие зоны — ничего. Но если зоны соединяются, возможна фильтрация. Для таких гигантских плотин, как Саяно-Шушенская, это уже серьезно. Значит, важно, чтобы и отдельные блоки были монолитны и чтобы швы между ними были цементированы особенно тщательно. За этим мы и следим.

Я знал, что на стройке в Саянах живет группа работников института. Не наезжает на стройку, а обитает там с семьями. Научные сотрудники, находясь среди строителей, видят результаты своей работы, ценность своих рекомендаций. Когда это необходимо, к ним подключаются специалисты отсюда, из Красноярска, а также из Ленинграда. Но ядро — постоянно на стройке, в самой тесной связи с производством. Кстати, там же и отдел рабочего проектирования Ленгидропроекта.

Цель усилий науки и практики — новая технология, наибольшая монолитность при наименьших затратах. Долговечность — это уже само собой.

В чем суть проблемы?

При затвердевании бетон сильно нагревается. Возникает термонапряженное состояние. Оно может вызывать трещины. Важно, следовательно, не допускать большого перегрева. Для охлаждения используются трубы, металлические и полиэтиленовые, по которым идет холодная вода Енисея.

При сибирских морозах бетон, казалось бы, должен остывать быстро-быстро. Это не совсем так. Он находится в опалубке, на неуспевший охладиться блок кладут новый слой, на него еще и еще. И в результате остывание внутренних слоев может растянуться… до года! А надежность швов, связывающих отдельные блоки, зависит от того, при какой температуре их цементируют. Хорошо цементируются остывшие. Вот почему важна быстрота охлаждения.

— Проверяем теоретические расчеты, сделанные электронно-вычислительными машинами, с помощью датчиков, установленных внутри блоков. Бетон, как и вода, требует экспериментальной проверки. Юн всегда разный, даже при цементе одной марки: меняются заполнители. Добиться прочности не столь сложно. Труднее получить бетон водонепроницаемый в сооружениях и, особенно, морозостойкий. Ведь при каких температурных перепадах предстоит ему работать в плотине Саяно-Шушенской? На границе между плюсовой температурой воды и морозом, который здесь может в иных случаях достигать пятидесяти градусов.

Филиал института рождался одновременно с возведением плотины под Красноярском. До этого научные сотрудники ставили опыты на Братской ГЭС. "За диссертациями приехали, — посмеивались над ними. — Омоноличивание! Слово-то какое!"

На Красноярской насмешники приутихли. Неудобопроизносимое слово означало борьбу с трещиноватостью, которая в Братске дала о себе знать довольно скоро. Бетон на Красноярской оказался в этом смысле "на голову выше".

— Помимо всего, мы должны давать стройке рубль, — резюмирует Сергей Андреевич. — Реальный. Получаемый от применения более удачных способов укладки бетона, от механизации работ, от разумного сокращения объема конструкций. Слагаемых много. Важен технический и экономический эффект. Строители теперь знают: деньги, вложенные в науку, возместятся с лихвой. Наш показатель отдачи — три с полтиной на рубль.

Спрашиваю о перспективах филиала.

— Самые оптимистические. За два десятка лет, начав от нуля, мы создали работоспособный научно-исследовательский коллектив, крепко связанный с производством. На тесноту или неустроенность не жалуемся. Посмотрите, какой у нас двор. Место отведено с запасом, есть где строить. А мы уже и сегодня имеем испытательный корпус инженерных конструкций, морозильные камеры, большое прессовое хозяйство, пневмотранспортный полигон и этот вот корпус гидравлических модельных исследований. Стартуем в одиннадцатую пятилетку в хорошей форме!