Более полутора веков назад, летом 1852-го, около американского городка Джонстаун состоялось торжественное открытие рукотворного чуда - самой крупной на то время в мире насыпной плотины. Вряд ли кто-либо из горожан тогда задумался, чем может угрожать введенная в строй эта дамба «Саут Форк» на реке Конемау...

А плотина целых 37 лет ничем и не угрожала. Пока к 1889-му владельцев «Саут Форк» не одолела жадность. Они сочли недопустимым, что из водохранилища длиной 3 мили, образованного плотиной, через сбросной канал уходит рыба. То есть уплывают деньги за продажу рыболовных лицензий.

И владельцы, без консультации с инженерами, заложили водосброс камнями, даруя его функции находящемуся выше по течению естественному ответвлению реки.

На беду, годом ранее губернатор штата Колорадо обязал хозяев сделать ремонт кирпичной облицовки плотины, и в дефектных местах насыпь успели обнажить. А двое последних суток мая 1889-го в том районе хлестал непрерывный ливень...

Плотина разверзлась, став кашей из грязи, в ночь на 1 июня. Набирая ход, 10-метровая стена воды хлынула в заросшее деревьями бывшее русло. Над долиной возник зловещий гул, раскатившийся громом, когда поток ударил по домам и сталелитейному заводу «Гаутиер». За 12 миль пути до города вода снесла весь лес, и по Джонстауну прошелся каток из сломанных деревьев.

К довершению катастрофы, в груде обломков, скопившихся за городом у рухнувшего моста, вспыхнул пожар. Ночное пламя среди жижи уничтожало остатки занесенных туда домов, тела жертв и беспомощных раненых.

В Джонстауне погибли все находившиеся в нем 2209 жителей и около 2 тыс. заводчан из ночной смены. Главными виновниками трагедии следствие признало хозяев дамбы, тоже сгинувших в те кошмарные часы. И вдвойне удивительной на фоне названных ужасов кажется судьба малышки Алоизы Венгерсон. Эту 5-месячную девочку выловили в 60 милях ниже по течению через двое суток после трагедии. Невредимый младенец плыл по Конемау в своей мокрой люльке.

Саяно-Шушенская ГЭС, на которой 17 августа 2009-го имел место техногенный катаклизм с людскими жертвами, - тоже уникальное гидросооружение. Поучителен анализ этой катастрофы, данный Валентином Анатольевичем Стафиевским, с 1983 по 2005 годы работавшим на высших инженерных должностях СШГЭС.

Опытнейший гидроэнергетик, он всю эпопею Саяно-Шушенской квалифицирует гигантским экспериментом. Впрочем, такого рода масштабные и рискованные затеи в СССР были обычной практикой.

Воспетая в 1960-х Братская ГЭС с ее 124-метровой плотиной тоже была уникальной по масштабам своего времени. Хотя спешка, вызванная желанием закончить стройку непременно к 50-летию Октябрьской революции, до сих пор аукается ощутимыми проблемами. Аналогичные беды знакомы и эксплуатационникам Красноярской ГЭС с ее плотиной такой же 124-метровой высоты.

Но в Братске и Красноярске возведены плотины хорошо изученного гравитационного типа: прямые и тяжелые, опирающиеся на дно и удерживающиеся своей массой. Их конструкция работает на изгиб - вредную для бетона нагрузку, допустимую при небольших пролетах.

Для Саяно-Шушенского узла с его более чем километровым створом плотины вышеназванная конструкция оказалась бы непомерно массивной и дорогой. Поэтому решились на запруду арочно-гравитационную: выгнутую против течения подковообразную, с опорой в скальные берега и лишь частично - на донное основание. Так бетон плотины работает на выгодное для себя сжатие.

Это как грузный мужчина, не желающий своего выдворения из комнаты, упрется руками в дверные притолоки. Сравнение грубое, но ясное. В таких ситуациях обычно неминуем подъем упрямца за штаны. К чему и идет теперь дело на СШГЭС: там подошва неглубокого фундамента, из-за ее подъема клиновым эффектом напора, ощутимо утратила контакт с грунтом.

Однако на уникальной Саяно-Шушенской с ее высотной 245-метровой плотиной штурмовщина началась иначе: торопясь к нормативному вводу первого агрегата, в 1978-м уложили в тело плотины лишь 1200 тыс. кубометров бетона, или на 392 тыс. кубов меньше расчетного. Как назло, в 1979-м грянуло сильнейшее за всю эксплуатацию половодье, и вода хлынула через гребень. Первый агрегат и машзал затопило.

Следующая крупная авария подоспела в 1985-м, обнажив ущербность водосбросного каскада. Теперь мощный паводок начали сливать через 11 задвижек верхнего яруса в лоток наподобие трамплина, оканчивающийся водобойным колодцем. Нагрузки на отражатель были чудовищные: это как ежесекундно с 250-метровой высоты обрушивался бы жидкостно-весовой эквивалент стандартной 5-этажки.

Тогда бетонные плиты 2-метровой толщины выпрыгивали, как мячики, а анкера диаметром 5 см рвались, словно нитки. Итог - разрушение 80% ложемента водосброса.

Пришлось ограничивать масштабы холостого спуска, отводя воду через турбины. А они не были рассчитаны на длительную максимальную нагрузку. К тому же в начале 1990-х ЛЭП не были готовы взять сверхнормативную электроэнергию, для которой еще и не хватало потребителей.

Официально СШГЭС приняли в эксплуатацию приказом по РАО «ЕЭС России» от 13 декабря 2000 г., но к тому времени уникальное сооружение с его оборудованием уже имело значительный дефектный список.

Роковая же катастрофа 17 августа 2009-го началась далеко от Саяногорска, на Ангаре. Там на пульте Братской ГЭС вспыхнул пожар, нарушивший систему связи. Дежурный оперативно-диспетчерского управления (ОДУ) Сибири вместо пострадавшей Братской назначил Саяно-Шушенскую станцию головной в регулировании мощности Сибирского энергокаскада.

СШГЭС включилась в дело, непрерывно меняя свою выработку, в основном за счет второго агрегата. Стабильными режимами гидроагрегатов являются I-й (маломощный) и III-й (номинальный). Промежуточный II-й является нештатным, ибо сопряжен с нежелательными пульсациями струй воды, бьющих в лопатки турбины. Крайне опасен резонанс, когда частота этих пульсаций совпадает с частотой биения ротора турбины.

Второй агрегат, и без того имевший заметный дисбаланс, фатальной ночью 17-го августа проходил опасный II-й режим 6 раз. Как итог, амплитуда его вибраций в контрольной точке выросла за 13 мин. с 0,6 мм до 0,84 мм при допустимом значении 0,16 мм.

При 7-м прохождении II-го режима от вибрации сорвало якорные болты гидроагрегата, и под давлением 214-метрового столба воды эту махину весом 1800 тонн швырнуло вверх на 10 метров. Дальнейшее известно...

Оптимальной перспективой СШГЭС после капитального ремонта видится ее работа на щадящих режимах. Вывод этого гидроузла из эксплуатации был бы неприемлем по финансовым затратам, крейсерская же эксплуатация чревата авариями самого тела плотины из-за возникшей тектонической деформации земной коры под бетонной перемычкой.

Щадящий режим можно обеспечить лишь при строительстве дополнительного водоотводного русла на правом берегу Енисея, что выльется в десятки миллиардов рублей.

Разрушение же тела плотины СШГЭС, по негативному сценарию, могло бы вызвать Армагеддон с дальнейшей гибелью Красноярска и нижележащего за ним «атомного центра» Железногорска. Конечно, чего Боже упаси.

по материалам А. Союстова, Ю. Ревича