Для защиты города: как устроена дамба в Якутске
Разбор ситуации с комментариями специалистов – в материале ЯСИА
Главное берегозащитное сооружение стали возводить в Якутске в начале 2000-х годов. Городская дамба проходит по улице Чернышевского от духовной семинарии до 202-го микрорайона, затем разделяется. Одна часть – это набережная Романа Дмитриева, которая доходит до островов, другая идёт от пересечения улиц 50 лет Советской Армии и Пристанской до Намского тракта. Общая длина дамбы составляет почти 19 километров.
Самым свежим считается участок от набережной Романа Дмитриева до Речного порта. Эксперты рассказали корреспонденту ЯСИА, для чего был построен песчаный перешеек и какие нагрузки он испытывает во время паводка.
Водозаборный пруд для ТЭЦ
Песчаная насыпь от основной дамбы в 202-м микрорайоне до Речного порта была сделана в 2007 году. В первую очередь новый участок дамбы был сооружён для безопасности Якутской ТЭЦ, к которой в период паводка вода подходила очень близко. Самый высокий уровень был зафиксирован в 2001 году, когда подтопило территорию станции, но сама она продолжила работу.
Кроме того, летом в водозаборном пруду оставалось мало воды, что вызывало определённые сложности при работе ТЭЦ. Приходилось привозить земснаряд, проводить дноуглубительные и другие работы. Со строительством дамбы этот вопрос удалось решить. «Когда дамбы не было, вода поднималась и подходила практически к площади Победы. Корабли, стоявшие на рейде, приносило к теплотрассе, проложенной вдоль площади. Потом вода уходила, приходилось загонять трактор и с его помощью делать небольшую насыпь, чтобы сохранить водоём. Иногда возникали воронки и мы ставили плоты, чтобы насосы не всасывали воздух. Сейчас у нас хватает объёма воды, а глубина в некоторых местах акватории достигает 9,5 метров», — рассказывает заместитель главного инженера Якутской ТЭЦ Владимир Пичков.
Вода давит
Самые высокие нагрузки городская дамба испытывает в период весеннего половодья. Максимальная отметка, согласно Балтийской системе координат, соответствует 95,5 метрам. В последние годы вода поднимается до уровня 93-94 метров, и толща воды буквально проверяет на прочность каждый сантиметр берегозащитного сооружения.
«Ежегодно мы проводим обследование технического состояния городской дамбы совместно со всеми заинтересованными министерствами и ведомствами. Где необходимо – делаем восстановление, поддерживаем защитное сооружение в исправном состоянии. Река Лена у нас очень своенравная, каждый год преподносит сюрпризы, проверяет на прочность нашу дамбу. Ежегодно на её содержание уходит от трёх до десяти миллионов рублей, в зависимости от ущерба, который был нанесён паводком», — отмечает заместитель начальника технического отдела исполнительной дирекции по ликвидации последствий паводков Арнольд Фалеев. Третий участок дамбы от 202-го микрорайона до Речного порта находится на особом контроле специалистов. Этой весной по всей длине со стороны протоки были проведены укрепительные работы, склон отсыпали скальным грунтом.
Чтобы снизить давление, которое вода оказывает на дамбу, специалисты исполнительной дирекции по ликвидации последствий паводков проводят сброс в акваторию ТЭЦ, стремясь максимально выровнять уровни с двух сторон насыпи. Для этого используют устройство, по принципу работы похожее на сифон. Но если со стороны протоки вода стоит на отметке 93 метра (по Балтийской системе), то со стороны ТЭЦ её можно довести максимум до 88-89 метров. Иначе вода зайдёт на территорию станции. В 2023 году группа учёных из Института мерзлотоведения при помощи геофизических методов и замеров температур провела обследование третьего участка дамбы и выяснила, что он стоит на талых грунтах и фильтрует воду в обе стороны.
«Изначально было неизвестно, где находится верхняя граница многолетней мерзлоты на данном участке. Этот вопрос был решен с помощью бурения 40-метровой скважины и геофизики. Оказалось, что дамба фильтрует практически по всей длине, грунты у её основания находятся в талом состоянии. Выходы воды видно даже невооружённым глазом – зимой у основания появляются проседания льда, летом местами видны небольшие грифоны. В период паводка за счёт выравнивания давления с двух сторон они находятся в предельном состоянии, но вероятность разрушения всё равно остаётся высокой. Это проверено расчетами», — объясняет главный научный сотрудник лаборатории инженерной геокриологии Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН Рудольф Чжан.
Сегодня на дамбе пробурено порядка 20 скважин, в которых установлены специальные приборы для замера температур на разной глубине. К сожалению, по словам специалистов, нередки случаи вандализма. «Контрольно-измерительная аппаратура находится в исправном состоянии, но есть небольшие вандальные явления. Жители Якутска с большим интересом относятся к этим трубкам, пытаются всё время что-то открутить, насыпать песок или мусор, но мы ремонтируем, восстанавливаем своевременно», — говорит заместитель начальника технического отдела исполнительной дирекции по ликвидации последствий паводков Арнольд Фалеев.
Тёплый пруд
Специалисты дирекции и учёные едины во мнении – одной из основных причин, почему основание дамбы находится в талом состоянии, является тепло, которое идёт от пруда, созданного для ТЭЦ. Дело в том, что для стабильной работы станции требуется обеспечивать охлаждение конденсаторов турбин, которое производят с помощью воды. Каждый час из акватории пруда ТЭЦ откачивает от 1500 до 1800 кубометров. Часть воды идёт на компенсацию потерь в городских теплотрассах (после прорывов – прим. ред.), но основная масса охлаждает турбины. Спустя некоторое время эта вода возвращается обратно в пруд.
«В зимнее время температура воды в водоёме плюс пять градусов. Мы забираем воду, она охлаждает механизмы и затем возвращается в водоём. Конечно, температура сбрасываемой воды повышается. Мы постоянно берём анализы, отслеживаем повышение температуры воды. Оно должно быть от 5 до 10 градусов. То есть, если забираем воду плюс 5, то возвращаем плюс 10-14 градусов. В летнее время норматив другой – плюс 20 градусов. Но летом в закрытом водоёме вода сама по себе нагревается, соответственно, и возвращается туда ещё более тёплой», — объясняет принцип работы заместитель главного инженера Якутской ТЭЦ Владимир Пичков. Проблема заключается в том, что трубы, по которым воду забирают из акватории и возвращают обратно, находятся очень близко друг к другу. И получается так, что после возвращения отработанной воды, её же, но уже более тёплую, станция вновь забирает для работы. И соответственно сбрасывает обратно с повышенной температурой. В результате и создаётся отепляющий эффект, который оказывает воздействие на окружающие грунты, в том числе и на основание дамбы. Отчасти поэтому даже в самые суровые морозы небольшое озеро рядом со станцией не замерзает и парит.
«Некоторые думают, что если парит, то значит, мы кипяток сбрасываем. Это не совсем верно – зимой любая теплая вода будет парить. Трубопроводы всасывания и сброса находятся рядом, и получается, что мы берём воду не плюс пять, а теплее. Были идеи перенести сброс куда-то в другое место, но это тоже оказалось проблематично. Из-за сильно большого расстояния трубопровод может перемёрзнуть зимой. Сейчас у нас есть проект очистных сооружений, надеемся, после его строительства ситуация изменится», — говорит Пичков.
Наблюдение, цементирование и охлаждение воды
При должном контроле и регулярных обследованиях, считают специалисты, городская дамба может прослужить ещё долгие годы. Для устранения фильтрации учёные предлагали применить на данном участке различные гидротехнические приёмы: установить цементные завесы, плащи, использовать гели или промораживающие установки.
«Опыт строительства и эксплуатации подобных, то есть близких по климатическим, инженерно-геокриологическим, технологическим условиям работы гидроузлов, как в нашем случае, свидетельствует о том, что они могут переходить из мерзлого типа в талый. Поэтому, несмотря на то, что при технико-экономическом сравнении вариантов мёрзлый тип всегда дешевле, но эффект дешевизны сводится на нет при дорогостоящей эксплуатации гидроузла. В принципе, замораживающие установки должны справиться, мы считали. С учетом вышеизложенного, мы предлагали талый вариант, используя укрепление основания цементацией. Прекратить фильтрацию в основании сооружения — трудное дело из-за сложных процессов, происходящих в основании при сбросе очень тёплой воды в пруд-отстойник. Насколько мне известно, окончательно для реализации принят мерзлый вариант. Нужно обязательно организовать геокриологический мониторинг на гидроузле, на основании которого следить за состоянием гидроузла и вовремя реагировать на негативные проявления», — считает Рудольф Чжан. Вместе с мероприятиями по заморозке грунтов и укреплению откосов, говорят специалисты, надо решить вопрос и с тёплой водой, идущей с ТЭЦ. У станции уже готов проект очистных сооружений, в котором предусмотрена система охлаждения воды, его строительство начнётся в следующем году.
«Мы заказали проект локальных очистных сооружений, чтобы очищать наши стоки, которые мы сбрасываем в канализацию. Там не должно быть никаких примесей, металлов. И в составе этого проекта предусмотрели охлаждение той воды, которая будет сбрасываться обратно в акваторию. То есть будем доводить её до допустимых температур. Реализацию начнём в 2025 году, завершить планируем в 2027-м», — объясняет Владимир Пичков.
До строительства всех сооружений и проведения каких-либо промораживающих работ остаётся только тщательно следить за состоянием дамбы. В период ледохода специалисты исполнительной дирекции по ликвидации последствий паводков ведут круглосуточное дежурство на объекте, чтобы своевременно принимать меры и не допустить перелива воды или прорыва дамбы.
По предварительным прогнозам, вскрытие реки на участке Покровск-Якутск ожидается с 15 по 18 мая. За движением льда можно следить в режиме онлайн. Камеры установлены на водозаборе и на мысе у поселка Кангалассы.