СПОСОБ СОЗДАНИЯ УСЛОВИЙ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОПАДАНИЯ ИЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ С ДНА ВОРОНЕЖСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА В ПРУД-ОХЛАДИТЕЛЬ НОВОВОРОНЕЖСКОЙ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 2013 года по МПК E02B5/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области проектирования и строительства гидротехнических сооружений, предназначенных для защиты объектов, которые могут подвергнуться воздействию волн прорыва, образующихся в долине реки при переполнении водохранилищ, подпертых плотинами или дамбами с недостаточными резервами водопропускной способности, а также в результате подрыва их террористами.

Уровень техники

По информации с сайта ФГУП «Росэнергоатом» (1) Нововоронежская АЭС расположена на левом берегу реки Дон в 45 километрах к югу от города Воронеж. Левобережная часть реки Дон, на которой расположена площадка АЭС - низменная. Основными источниками водопользования в районе Нововоронежской АЭС являются: река Дон - водоем первой категории водопользования; пруд - охладитель 5 энергоблока; пруды рыборазводного хозяйства «Нововоронежский»; артезианские водозаборы подземных вод. В процессе строительства объектов Нововоронежской АЭС русло реки Дон было спрямлено Духовским прораном. За счет перераспределения водного потока происходит размыв правого берега реки Дон, интенсивность размыва составляет 3-5 метров в год. Нововоронежская АЭС, как водопользователь, обеспечивается водой из реки Дон по открытому подводящему каналу 3 и 4 блоков. В тридцати километрах от площадки Нововоронежской АЭС выше по течению реки Дон находится устье реки Воронеж, а река Воронеж в пяти километрах от своего устья перегорожена земляной плотиной с бетонным водосбросом и судоходным шлюзом. Этот гидроузел отнесен к объектам стратегического значения, он второй по значимости после Нововоронежской АЭС. Гидроузел поддерживает «зеркало» Воронежского водохранилища на отметке +93 метра над уровнем Мирового океана. Допустимые отклонения - плюс-минус десять сантиметров. По сообщению Информационного портала Центрального Черноземья (2) за 24 марта 2004 года «… в результате сильных морозов затворы, через которые во время паводка спускают воду, обледенели так, что вместо 30 тонн стали весить вдвое больше. В марте на Матырском водохранилище в Липецкой области воду сбросили на 30 сантиметров, а на Воронежском гидроузле подхватить эстафету оказалось непросто: два из восьми затворов, покрытые льдом, вышли из строя…».

Основой Воронежского водохранилища площадью 70 квадратных километров и объемом воды в чаше 204 миллиона кубических метров является река Воронеж со всеми ее притоками. Проект водохранилища разрабатывался в конце пятидесятых годов 20 века, а ввод в эксплуатацию состоялся в начале семидесятых годов. Одними из главных задач, которые должны были быть решены при эксплуатации Воронежского водохранилища, являлись: создание запаса воды для предприятий города Воронеж и регулирование подъема воды во время ежегодных весенних паводков.

В статье «Воронежское море - пациент скорее мертв, чем жив?», которая опубликована в газете «Коммуна» за 21 июня 2005 года (3), сообщается, что «в настоящий момент, - а длится он с начала восьмидесятых годов 20 века - Воронежское море представляет собой сточную канаву. Намывные берега (то есть, сугубо водо-охранная зона) отданы под строительные площадки. В результате в воде повышен допустимый уровень кишечной палочки, стрептококков и стафилококков, возбудителей инфекционных заболеваний различной этиологии приблизительно в 50-100 раз против разрешенных санэпидемических норм. Кроме того, до середины девяностых годов 20 века в воде водохранилища были превышены ПДК различных химических соединений, в частности окислов металлов, хлора, уксусного ангидрида, продуктов распада различных химических производств в 70-100 раз….

До конца семидесятых годов 20 века в водохранилище обитало 40 видов зообентоса (различные рачки, микроводоросли и другие живые существа прибрежной зоны и верхней толщи воды) и 35 подвидов рыб. В начале восьмидесятых годов 20 века практически весь зоомир водохранилища сошел на нет. Причины таковы: нарушение стоков городской канализации; сбросы условно очищенной технической воды предприятиями города; заиливание дна и размывы берегов; нарушение контроля технического состояния искусственного водоема - более 25 лет он не прочищался, не было контроля гидроэкологического состояния дна, воды, прибрежной флоры и фауны. Экологическая инспекция администрации Воронежской области и мэрия города Воронеж выступили с инициативой приступить к оздоровлению Воронежского водохранилища. Самыми главными способами оздоровления Воронежского водохранилища названы: прочистка дна Воронежского моря и сужение русла для уменьшения стоков в воду фекальных масс городской канализации. Профессор кафедры природопользования Воронежского госуниверситета В.Мишон считает, что первоочередным мероприятием по оздоровлению водохранилища должна стать прокладка вдоль правого и левого берегов коллекторных канав, которые не дадут городским стокам загрязнять воду, затем вывести загрязненную воду из коллекторных канав за пределы водохранилища и построить очистной колодец. Причем ставить его надо в стороне от главного русла Дона…».

С учетом того обстоятельства, что уровень водной поверхности в Воронежском водохранилище превышает отметку уреза воды в реке Дон вблизи от площадки Нововоронежской АЭС на 12 метров, в случае прорыва земляной плотины неминуемо затопление низменного Левобережья донской долины, в результате чего можно ожидать не только разрушения сооружений и гибели людей, но также и заражения затопленной территории теми опасными веществами, которые накопились в илах Воронежского водохранилища за 40 лет его эксплуатации.

Кроме опасности, связанной с возможностью прорыва земляной плотины Воронежского водохранилища, площадка Нововоронежской АЭС и часть территории города Нововоронеж могут подвергнуться затоплению во время выпадения обильных осадков или активного снеготаяния в донском бассейне выше города Воронеж, так как автодорожный мост над руслом реки Дон в западной части дамбы, по которой проходит автодорога Воронеж-Курск, имеет ограниченную водопропускную способность, из-за чего уровень воды перед дамбой может превысить уровень ее поверхности, и тело дамбы будет размыто с выходом волны прорыва воды на низменное Левобережье Дона.

На отыскание способов предотвращения губительных последствий всех вышеперечисленных природных явлений для города Нововоронеж и сооружений Нововоронежской АЭС ориентировано настоящее изобретение.

Раскрытие изобретения

Единственным способом защиты площадки Нововоронежской АЭС от вод, которые могли бы прорваться из Воронежского водохранилища сквозь его земляную плотину, может быть незамедлительное начало заполнения долины реки Воронеж уплотненным грунтом в первую очередь у подошвы плотины со стороны нижнего бьефа на той площади, на которую не попадают воды, сбрасываемые из Воронежского водохранилища через бетонную плотину, а для выпуска избытков воды из Воронежского водохранилища необходимо в срочном порядке начать строительство глубоководного самотечного судоходного канала от восточного берега Воронежского водохранилища до коренного русла Дона ниже площадки с сооружениями Нововоронежской АЭС. Для комплексного решения всех проблем, связанных с защитой сооружений Нововоронежской АЭС от воздействия волн прорыва, а также с организацией безопасного судоходства по этому участку водных путей представляется целесообразным вывести южный конец трассы судоходного канала к излучине Дона в районе устья его левого притока - реки Икорец. В том месте, где трасса канала должна пересечься с железнодорожной магистралью на перегоне между станциями Икорец и Придонская, должно быть построено гидротехническое сооружение, предназначенное для поддержания уровня поверхности воды на протяжении всего канала на отметке +93 метра над уровнем Мирового океана, а также для шлюзования судов класса «река-море». Отметки дна русла канала должны понижаться на 0,05 метра на каждый километр трассы от +83 метров у входа в канал из акватории Воронежского водохранилища до +79 метров у водоподпорной плотины под железнодорожной магистралью на перегоне между станциями Икорец и Придонская.

Для предотвращения затопления площадки Нововоронежской АЭС и части города Нововоронеж водами, стекающими в реку Дон при выпадении ливневых осадков на водосборной площади всего Верхнего Дона, надо будет построить надежное водоподпорное сооружение в долине реки Дон выше устья его правого притока - реки Сосна, где отметка уреза воды равна +103 метрам над уровнем Мирового океана, а для отвода воды из поймы реки Дон выше этого гидротехнического сооружения построить канал с уклоном дна его русла по 0,05 метра на километр длины до соединения с акваторией реки Воронеж в районе города Липецк. Для обеспечения устойчивости этого гидротехнического сооружения представляется целесообразным построить его в виде ячеистой плотины, состоящей из системы продольных и поперечных стен, образующих вертикальные полости, заполненные грунтом, изымаемым при устройстве русла отводного канала «Дон-Воронеж». Трассу этого канала можно выбрать с учетом использования долин левых притоков реки Дон и правых притоков реки Воронеж в месте их наибольшего сближения на Воронежско-Донском водоразделе, например, от устья реки Куйманка, впадающей в реку Дон, до устья реки Кузьминка, впадающей в реку Воронеж. В связи с тем, что отметки урезов воды относительно уровня Мирового океана в устьях этих рек одинаковы, плотина, перекрывающая реку Дон ниже устья реки Куйманка, должна обеспечить превышение уровня воды в Верхнедонском водохранилище, которое образуется в донской долине выше этой плотины, над отметкой уреза воды в устье реки Кузьминка не менее чем на три метра. Сооружение канала «Дон-Воронеж» позволит улучшить водообеспечение города Липецк за счет подвода проточной донской воды, а также существенно увеличить сток реки Воронеж в акваторию Воронежского водохранилища.

Осуществление изобретения

В случае окончательного выбора трассы судоходного канала между акваторией Воронежского водохранилища и излучиной реки Дон в районе устья реки Икорец самый южный его участок - от устья реки Икорец до железнодорожной магистрали на перегоне «Икорец-Придонская» - может быть сооружен в долине реки Икорец, а изымаемым грунтом можно будет засыпать территории, занятые бесплодными песками в Левобережье Дона. Для продолжения сооружения русла судоходного канала севернее бетонной плотины с глубинным водосбросом и с устройствами для шлюзования судов класса «река-море» под железнодорожной магистралью на перегоне «Икорец-Придонская» может быть использована долина реки Топка, а после пятикилометрового перехода через водораздел между реками Икорец и Хворостань можно построить русло канала по долине реки Хворостань до устья ее правого притока Сухая Хворостань, далее по долине реки Сухая Хворостань можно довести трассу канала до водораздела с бассейном реки Воронеж и пересечь железнодорожную магистраль между городами Воронеж и Лиски. После пересечения железнодорожной магистрали «Воронеж-Лиски» русло канала можно довести до акватории Воронежского водохранилища в районе населенного пункта Семилукские выселки. Грунт, изымаемый из русла искусственного канала на участке между местом пересечения его с железнодорожной магистралью «Воронеж-Лиски» и акваторией водохранилища, можно размещать в долине реки Воронеж у подножья земляной плотины на всем ее протяжении - от шлюза у правого берега водохранилища до бетонных сооружений водосброса. Размещение грунтов из русла строящегося канала на территории между существующим отводным каналом от судоходного шлюза и руслом, предназначенным для пропуска воды от водосброса в плотине Воронежского водохранилища, позволит повысить надежность земляной плотины за счет существенного увеличения ее ширины и высоты.

Грунты, изымаемые из русла отводного канала «Дон-Воронеж» в Липецкой области, можно будет использовать для засыпки болотистых мест в пойме реки Воронеж, в особенности вблизи устья реки Ряса, а также на всей Окско-Донской равнине в приграничных районах Липецкой и Тамбовской областей.

В связи с подачей донской воды в русло реки Воронеж выше города Липецк появляется возможность организации плавания судов класса «река-море» от Липецкого порта по реке Воронеж до акватории Воронежского водохранилища и далее по Воронежскому водохранилищу и глубоководному судоходному каналу от акватории Воронежского водохранилища до излучины реки Дон в районе устья реки Икорец, минуя железнодорожные мосты через реку Дон у города Лиски Воронежской области, пролетные строения которых невозможно поднять из-за близости к южной горловине железнодорожной станции Лиски.

Строительство всех перечисленных гидросооружений создаст условия для предотвращения затопления площадки Нововоронежской АЭС и части территории города Нововоронеж даже при самых обильных ливнях в бассейне Верхнего Дона, а также позволит обеспечить город Липецк проточной донской водой, устранить застойные явления в Воронежском водохранилище и открыть для большей части населения Воронежской и Липецкой областей возможность передвижения водным транспортом до любого порта Донского, Волжского бассейнов, акваторий Азовского, Черного моря и Каспия.

Источники информации

1. Информация с сайта (http://www.nvnpp.vrn.ru/ru_win/index.html) ФГУП «Росэнергоатом».

2. Сообщение на сайте www.kommuna.ru Информационного портала Центрального Черноземья «Коммуна» за 25 марта 2004 года под заголовком «Здесь воду «в узел завязывают».

3. Статья «Воронежское море - пациент скорее мертв, чем жив?» в газете «Коммуна», издающейся в городе Воронеж, за 21 июня 2005 года.

Изобретение относится к строительству, в частности к способу предотвращения попадания иловых отложений в пруд-охладитель Нововоронежской АЭС. Для предотвращения попадания иловых отложений в пруд-охладитель, а также повышения надежности земляной плотины Воронежского водохранилища и защиты площадки АЭС, в числе первоочередных этапов осуществляют незамедлительное начало заполнения долины реки Воронеж уплотненным грунтом в первую очередь у подошвы плотины со стороны нижнего бьефа на той площади, куда не попадают воды, сбрасываемые из Воронежского водохранилища через бетонную плотину. Одновременно с выполнением этих работ осуществляют строительство глубоководного самотечного судоходного канала, для отвода воды из Воронежского водохранилища в русло реки Дон ниже площадки, занимаемой Нововоронежской АЭС. После чего создают условия для переброски стоков с территории Верхнедонского водосборного бассейна в Воронежское водохранилище.

Способ создания условий для предотвращения попадания иловых отложений с дна Воронежского водохранилища в пруд-охладитель Нововоронежской атомной электростанции, включающий в числе первоочередных этапов защиты площадки Нововоронежской АЭС от вод, которые могут прорваться из Воронежского водохранилища сквозь его земляную плотину, незамедлительное начало заполнения долины реки Воронеж уплотненным грунтом, в первую очередь у подошвы плотины со стороны нижнего бьефа на той площади, куда не попадают воды, сбрасываемые из Воронежского водохранилища через бетонную плотину, а одновременно с выполнением этих работ осуществляют строительство глубоководного самотечного судоходного канала, предназначенного для отвода воды из Воронежского водохранилища в русло реки Дон ниже площадки, занимаемой Нововоронежской атомной электростанцией, после чего создают условия для переброски стоков с территории Верхнедонского водосборного бассейна в Воронежское водохранилище для предотвращения попадания на площадку Нововоронежской АЭС продуктов размыва тела дамбы вблизи от автодорожного моста над руслом реки Дон на автотрассе «Воронеж-Курск» во время обильных ливней.