Ru En
Комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений, в просторечии именуемый «дамбой», стал уникальным объектом гидротехнического строительства. С момента ввода КЗС прошло больше десяти лет. Подводя «постюбилейные» итоги, о решенных и стоящих на сегодняшний день задачах рассказал заместитель генерального директора ФКП «Дирекция комплекса защитных сооружений г. Санкт-Петербурга Минстроя России» Игорь Полищук.
— Игорь Владимирович, какое значение имеет КЗС для петербуржцев, если говорить языком цифр?
— Комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений – это гидротехническое сооружение, в состав которого входят 11 каменно-земляных дамб, 6 водопропускных сооружений, 2 судопропускных сооружения, автомагистраль с 2 развязками и 7 мостами, а также автомобильный тоннель. Комплекс был открыт 12 августа 2011 года. Рассчитан он на 100 лет эксплуатации, при условии проведения регламентных и ремонтных работ.
За 11 лет работы КЗС в городе не произошло ни одного нагонного наводнения. Вспоминается декабрь 2011 года и остановленное наводнение урагана «Святой Патрик» с уровнем +294 см БС, 2015 год, и ураган «Десмонд» - мы тогда держали сооружение закрытым 41(!) час. Всего за период эксплуатации предотвращено 30 морских нагонных наводнений. Общий потенциальный ущерб для города, который был предотвращен, оценивается в 126 млрд рублей. Эта сумма превышает те средства, которые были затрачены на строительство всего комплекса. При этом, в настоящее время ежегодное содержание обходится государству примерно в 2,5 млрд рублей включая имущественные налоги, перечисляемые в бюджет Санкт-Петербурга.
В текущем году начаты работы по модернизации крондштадской развязки, заказчиком здесь тоже выступает наша Дирекция. В результате строительства будет увеличена транспортная доступность Кронштадта и обеспечено его развитие, как туристического центра.
- Известно, что в последние десятилетия мы наблюдаем глобальные изменения климата. Наверное, это как-то сказывается и на характере наводнений. А справится ли комплекс в случае необходимости с более высокими нагрузками?
- Действительно, мы наблюдаем изменение климатических условий, увеличение частоты наводненческих ситуаций. Так, если за 300 лет существования Петербурга было 308 наводнений, то всего за 11 лет мы предотвратили 30! То есть практически в три раза увеличилась их частота. Также поменялся и характер наводнений. Если раньше они проходили с одним пиком, то сейчас в нашем регионе на протяжении несколько суток подряд господствуют циклоны и приходят нагонные волны.
Вместе с изменением климатических условий наблюдаем и повышение уровня Мирового океана. Напомню, среднее значение уровня Балтийского моря еще в 1840 году определил русский гидрограф Михаил Францевич Рейнеке.и это значение является «нулем» нивелирной системы России – Балтийской системы высот (БС). На КЗС работает система предупреждения угрозы наводнений (СПУН), которая ежедневно фиксирует значения уровня Финского залива, то есть Балтийского моря.
У меня есть такая статистика: в 2019 году среднее превышение по отметке Рейнеке составляло 11 см, в 2020-м — 22 см, в 2021-м — 5 см. То есть, в среднем за три года, превышение составляет 12,7 см. Можно говорить о том, что в наши дни уровень Балтийского моря повысился. В связи с изменениями климата сместился сезон наводнений с осенних на зимние месяцы.
За последнее время изменились также и метеорологические условия при наводненческих ситуациях. Мы сейчас работаем в непроектных значениях по силам ветра. Если проектное значение — 26 м/с, то у нас фиксировалось и 30, и 31 м/с. Увеличились и волновые нагрузки. Но на работе оборудования это никак не сказывается, так как с большим запасом по прочности сделаны все расчеты и выполнены все конструкции.
И еще одно интересное наблюдение. В истории Петербурга катастрофические наводнения ( +300 см БС и выше) наблюдались в 1824 году — вспомните пушкинского «Медного всадника», — и в 1924 году. И сейчас мы вплотную подходим к подобной временной метке. Ждем 2024 года, чтобы проверить теорию100-летнего цикла наводнений. Если она подтвердится, нам представится возможность продемонстрировать весь потенциал нашего комплекса. При этом у нас нет сомнений, что мы сможем отразить даже очень мощную нагонную волну. Как показали испытания, проведенные нами в мае, все оборудование находится в исправном состоянии.
— Каков регламент закрытия КЗС при угрозе наводнения?
— При прогнозе подъема уровня воды на водомерном посту «Горный институт» в Санкт-Петербурге свыше 160 см БС комплекс должен быть полностью закрыт. Это указание ЦУКС МЧС. Предварительные решения принимаются, когда прогнозный уровень превышает отметку +130 см. В этом случае применяется алгоритм частичного закрытия комплекса, без С-1, в результате чего Кронштадтский корабельный фарватер остается открыт для судоходства. Но капитаны судов самостоятельно принимают решение о возможности прохода через это гидротехническое сооружение. Мы к судоходству отношения не имеем, только наша прямая обязанность – минимум за два часа предупредить Большой морской порт о закрытии затворов С-1 и С-2, для того, чтобы Капитан порта остановил движение судов по фарватеру, а затем, после о ликвидации новодненческой ситуации – известить порт об открытии затворов.
— С какой целью построено второе судопропускное сооружение?
— Движение судов по фарватерам обеспечено через судопропускные сооружения КЗС. Их два. С южной стороны от острова Котлин, на Кронштадтском корабельном фарватере, расположено Судопропускное сооружение С-1. Ширина канала составляет 200 метров, а глубина 16. Это основной путь для судов различного класса в порты Санкт-Петербурга. С северной стороны проходит Северный корабельный канал шириной 100 м, предназначенный для судов маломерного флота (суда типа река-море, катера, яхты). Таким образом, судопропускным сооружением С-2 могут воспользоваться небольшие суда, курсирующие по северной акватории.
Пока С-2 для судоходства не используется. Оно оснащено подъемным мостом, чтобы пропускать суда с высокой оснасткой. Подмостовой габарит – 16, метров высота подъема разводной части составляет 9 метров, таким образом, в поднятом состоянии, расстояние от воды до разведенного моста 25 метров. Благодаря прокручиванию приводных валов, проведению других работ по обслуживанию механизмов моста, обеспечена его полная работоспособность, хотя полноценные испытания с полным подъемом проводились в 2008 году.
— С какими трудностями приходилось сталкиваться за годы эксплуатации комплекса?
— Багаж, с которым мы подошли к 10-летнему юбилею, — это наши знания и умения, разработанные технологические карты и регламенты. Дирекция по эксплуатации КЗС была создана в 2003 году. Еще на завершающем этапе строительства специалисты осваивали азы эксплуатации сложнейшего гидротехнического сооружения. На основе полученных от производителей оборудования инструкций по эксплуатации составлялись технические регламенты. С годами оттачивалось мастерство управления механизмом защиты. Сегодня многое по-другому. 30 предотвращенных наводнений – это огромный и бесценный опыт!
Только представьте — судопропускное сооружение закрывается с помощью двух створок – батопортов, каждая створка приводится в движение с помощью огромного электропривода весом 110 тонн, в то время как сам батопорт весит 2500 т, то есть в разы больше. Перемещается привод медленно, со скоростью 10 м/с, движение обеспечивается благодаря цепи и зубчатым колесам по рельсо-цевочным путям. Время движения по каналу — полчаса. Контроль осуществляется с помощью датчиков и системы видеонаблюдения. Но эту махину можно легко остановить, всего лишь дернув «стоп-кран» - трос, соединенный с датчиком торможения. Снова запустить работу можно только через центральный диспетчерский пункт, устранив причину остановки. Но в штатном режиме остановок быть не должно.
Для примера. Батопорты – две створки затвора С-1, в режиме «открыто» хранятся в доковых камерах. Для обеспечения работоспособности в зимних условиях доки полностью осушаются. По проекту изначально предполагалось, что зимой затвор может быть закрыт всего один раз, так как в период ледостава при возвращении батопортов в доки попадает большое количество льда и шуги, которые могут растаять только весной. Но дело в том, что у нас смещается сезон наводнений. Так, если вернуться к погодным условиям XVIII-XIX веков, то сезон наводнений приходился на сентябрь, октябрь, ноябрь. Для нас сегодня — это ноябрь, декабрь, январь. А как показала практика прошлых лет, еще и февраль, и март. В этой связи подрядная организация разработала специальные технологические карты очистки доков ото льда с помощью парогенераторов и тяжелой строительной техники. В результате всего за 24 часа и док, и батопорт полностью освобождаются от ледовых фракций и снова готовы к работе.
Так же мы столкнулись с проблемой, при одном из зимних наводнений, когда затворы были закрыты, шугой заполнились и проницаемые объемы батопорта, увеличив тем самым вес конструкции и нарушив ее плавучесть. Тогда мы смогли завести батопорты обратно в доки и уже потом, в доковых камерах, боролись с этими рыхлыми ледовыми накоплениями: топили шугу паром, и за несколько дней справились - все вычистили. Для предотвращения подобных ситуаций решили немного модернизировать конструкцию самих затворов, закрыть часть проницаемых объемов на уровне ватерлинии, там где плавает шуга. Проектировщики помогли нам решить эту задачу.
Также у нас возникла небольшая проблема с гидроцилиндром на С-2. Шток агрегата имеет керамическое покрытие, которое эффективно работало на протяжении 10 лет. Однако, в связи с тем, что затвор С-2 находится постоянно в воде, масляная пленка, защищающая покрытие, вымывалась водами Финского залива. Как известно, некоторой соленостью они все-таки обладают. В результате на покрытии штока появились паутинные трещины, которые в итоге могли повлиять на работу сооружения. Было принято решение о немедленной замене гидроцилиндра и в прошлом году мы заказали его в Германии и произвели замену. Производители учли влияние на оборудование агрессивной водной среды и изготовили шток из нержавеющей стали. Сделали это до введения санкций! В настоящее время ведем переговоры с российскими производителями.
Таким образом, за прошедшее время через преодоление проблем к нам пришло полное знание объекта, его состояния, принципов работы.
— Насколько мне известно, гидроцилиндры – это не единственное импортное оборудование, которое задействовано на КЗС. Так, например, в тоннеле установлены испанские вентиляторы Zitron. Как быть с заменой их комплектующих в условиях санкций?
— Все возникающие задачи мы стараемся решать безотлагательно. Пару лет назад мы столкнулись с проблемой естественного износа лопастей струйных вентиляторов и незамедлительно проработали с производителем вопрос их замены. В результате - получили полный ремкомплект. Как оказалось, самое уязвимое место — крыльчатка, которая под воздействием агрессивной среды имеет тенденцию к разрушению. Испанские производители не только предоставили нам полный ремкомплект, но и нанесли на лопасти дополнительное защитное покрытие, и мы сейчас производим их замену в плановом режиме. В дальнейшем, если ситуация не изменится, будем подбирать российские аналоги.
— Насколько актуально для вас импортозамещение в целом?
— Мы, как и многие, работаем в этом направлении. Стараемся подбирать схожее отечественное оборудование и находить компании, которые будут адаптировать новые решения для КЗС. Ведь невозможно заменить одно на другое без изменения системы управления и т. п.
При этом подчеркну, что с точки зрения эффективности самой защиты Санкт-Петербурга здесь не может быть сомнений. Комплекс запроектирован с большим запасом по надежности, рассчитан даже на такие наводнения, которых в обозримой истории не было.
Очень важно также проводить регламентное техническое обслуживание всего оборудования. Если КЗС будет для этого обеспечен соответствующим финансированием, то и надежность его будет несомненной.
Беседовала Регина ФОМИНА
Вставки
От технологий до экологии
Дмитрий ДРУГАЧУК,
начальник отдела информации КЗС:
— Все плановые работы на водопропускных сооружениях проводятся по графику — это замена гидравлического масла, обслуживание машин и механизмов, поддержание эстетического состояния объектов (весенняя помывка, в том числе кожухов гидроцилиндров, фасадов водопропускных сооружений после зимних реагентов), чтобы не только осуществлять нашу основную функцию — защищать город от наводнений и обеспечивать движение автотранспорта по кольцевой автодороге, но и создавать парадный вид морского фасада нашего города.
Цилиндры, которые поднимают затворы на водопропускных сооружениях, не эксклюзивные. Есть отечественные предприятия, которые могут их изготовить. Поэтому водопропуски не вызывают у нас опасений в рамках наложенных санкций.
А вот на С-2 стоят уникальные цилиндры немецкого производства. В прошлом году прошла замена одного из четырех гидроцилиндров в связи с изменением состояния покрытия штока. В настоящее время сооружение работает полностью в штатном режиме. Сам затвор — коробчатого типа, длина — 110 м, ширина — 10 м, высота — 11,5 м. Опускается в доковую камеру, где находится постоянно на отметках 7–19 м под водой. Для защиты от наводнений он поднимается до отметки +4,5 м и перекрывает канал, чтобы остановить движение нагона со стороны Финского залива.
Недавно завершились работы по ежегодному обслуживанию. Затвор С-2 поднимался в ремонтное положение. Это наш единственный затвор, который хранится в доке, под водой, ниже порога канала, в агрессивной морской среде. Чтобы поддерживать его в рабочем состоянии каждый год, в апреле месяце его полностью вынимают из воды, проводят работы по контролю антикоррозионного, покрасочного покрытия, проводят очистку от иловых отложений и мусора. Камера затвора очищается водолазами с помощью земснаряда.
Под каналом С-1 (шириной 200 м и глубиной 16 м) проходит автодорожный тоннель протяженностью 1961 м. Автомобили спускаются вниз на отметку –24,5 м. За 11 лет эксплуатации тоннель показал себя с хорошей стороны. Все системы функционируют полностью в штатном режиме. Каждый год весной проводим работы по обслуживанию систем вентиляции, пожаротушения, систем оповещения, связи с ограничением движения с трех полос до одной попеременно, проводится помывка тоннеля.
Отдельно стоит сказать несколько слов о его гидроизоляции тоннеля. Как шутят гидростроители, любое гидротехническое сооружение обязано (!) течь. Но течи должны быть контролируемы и ликвидируемы. Конечно, Появляются протечки, но они оперативно устраняются путем инъектирования бетона, восстановлением гидроизоляции. У нас все под контролем, а непосредственно этим занимается обслуживающая подрядная организация.
Также отмечу уникальный способ перекрытия судоходного канала системой батопортов. Плавучий затвор С-1 состоит из двух створок. Составной элемент каждой створки - батопорт, разработанный ЦКБ МТ «Рубин», эта организация проектирует атомные подводные лодки. Также затвор оснащен опорной рамой, шаровой опорой и устоем — это та часть, которая воспринимает на себя все нагрузки. Хранятся батопорты в сухих доковых камерах, отделенных от акватории доковыми воротами, и перекрывают канал достаточно быстро. Правда, затопление камеры, которое занимает всего 20 минут, происходит заранее, за 8-10 часов до подхода нагонной волны — на основании точных прогнозов подъема уровня воды в Санкт-Петербурге. Доки заполняют водой, чтобы привести в готовность затвор. Далее в течение полчаса открываются доковые ворота, и полчаса затворы выводятся на центральную ось канала, а затем 15 минут затапливаются.
В каждом батопорте — по шесть балластных цистерн, система трубопровода, распределительный коллектор. Автоматика контролирует заполнение балластных цистерн забортной водой, нивелируя дифференты на нос и корму, так как необходимо обеспечить плавную горизонтальную посадку на порог канала. Все технологические процессы автоматизированы, управление осуществляет диспетчерская служба Дирекции КЗС. Визуальный контроль и работа на местах осуществляется специалистами подрядной организации. Общая численность персонала для ликвидации наводнений, который выводится на рабочие места, составляет порядка 70 человек. Во время эксплуатации большое внимание уделяется контролю работоспособности всех систем, машин и механизмов, постоянно проводятся испытания. Мы уверены, что комплекс всегда находится в рабочем состоянии.
По проекту КЗС в закрытом состоянии может находиться до 48 часов. После этого времени возникает вероятность затопления (остаточного подтопления) Санкт-Петербурга уже от вод Невы. Река же сбрасывает воды в акваторию Невской губы, которая, к сожалению, в последнее время уменьшается из-за нового строительства и создания намывных территорий. А это со временем может негативно сказаться на работе КЗС. Где этот предел — пока мы не знаем, так как для оценки надо разработать математическую модель «Ладожское озеро — река Нева — Финский залив» со всеми параметрами самого сооружения, с водосбросом, с уровнем воды озера (он тоже меняется сезонно).
Развивая тему, следует рассмотреть и природоохранные аспекты, которым сейчас уделяется повышенное внимание. Подчеркну, что с точки зрения экологии, акватория чувствуют себя хорошо. Происходит постоянное улучшение экологической обстановки. Прежде всего, это связано с тем, что КЗС со своей территории не сбрасывает в акваторию никаких сточных вод. Со всей магистрали весь диффузионный сток собирается и отправляется в 42 локальных очистных сооружения, где проходит 100%-ю очистку. Вся талая и дождевая вода из тоннеля откачивается и проходит физико-химическую очистку на двух станциях экологической безопасности. В тоннеле стоки разделяются на загрязненные с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) и просто загрязненные. Стоки с ЛВЖ утилизируются на специальных полигонах.
Сам КЗС тоже улучшает экологическую обстановку в акватории Невской губы и в Санкт-Петербурге. Дело в том, что если раньше при наводнении и затоплении промышленных территорий большое количество загрязняющих веществ попадало в воду, которая потом возвращалась обратно в Финский залив, возникали залповые загрязнения. В настоящее время территории города не затапливаются, и эти загрязнения предотвращены.
Есть также вопрос распространения сине-зеленых водорослей, который часто связывают с КЗС. Замечу, что они находятся в воде постоянно, и их цветение, увеличение объемов колоний связано с изменением климатических условий и повышением температуры воды. Когда лето холодное, они не размножаются, а как только среднегодовые показатели температуры превышают нормы, то их и появляется больше. Важно также, что питаются эти водоросли фосфатами, которые попадают в акваторию с полей и от плохо очищенных сточных вод, в том числе, от новых коттеджных поселков, которыми застраивается побережье. Комплекс же к этому никакого отношения не имеет.
Наоборот, экологи рассматривают наш комплекс как искусственный риф, который создает вокруг себя отдельную экосистему. Здесь останавливается большое количество перелетных птиц, некоторые из них занесены в Красную книгу. На дамбе Д-2, например, гнездятся чайки и полярные крачки, которые уже не летают дальше на север, а здесь выводят своих птенцов. Также огромная колония птиц на дамбе Д-7, в связи с чем все работы по обслуживанию и восстановлению геометрии защитных дамб до проектных значений (дамбы тоже подвержены изменению вследствие волновой активности во время наводнений) смещаем на более поздний, осенний период времени. Также большое значение для природы имеют плавни Невской губы, представляющие собой заросли высшей растительности, не закрепленной ко дну. Они образовались у северной части острова Котлин, в местах с очень медленным течением. Плавни имеют большое экологическое значение, так в них нерестится рыба и выводятся мальки, а также гнездятся птицы.
А вообще сама идея строительства дамбы от берега до берега именно по оси острова Котлин принадлежит Пьеру-Доминику Базену (1786 — 1838), который жил и работал в Санкт-Петербурге. В частности, он являлся директором Института инженеров путей сообщения, председателем Комитета строений и гидравлических работ. Много лет Базен возглавлял техническое обустройство города, в том числе строил Обводный канал и мосты. Он первым правильно оценил природу наводнения — морской нагон. До этого считалось, что «виновата» Нева. Но Базен предположил, что не может река Нева в кратчайший период времени (а затопление города происходило за 4-5 часов) дополнительно выдать такой огромный объем воды. Значит, он приходит извне. А место, откуда вода может прийти — это Финский залив. Таким образом Базен определил «виновника» затопления — нагонную волну — и в 1835 году предложил построить дамбу на пути ее движения. Но в те времена эту идею реализовать было технически и технологически невозможно.
ВРЕЗКА:
Определение отметки, от которой ведется отсчет уровня Мирового океана, является заслугой российской науки. Так, русский ученый-гидрограф и вице-адмирал Михаил Францевич Рейнеке (1801 — 1859) в течение 15 лет проводил наблюдения за уровнем Балтийского моря. На основании долгих кропотливых наблюдений, он, в 1840 году, определил средний уровень моря и нанес метку на граните кронштадтского Синего моста через Проводной канал. Точность определения была так высока, что Кронштадтский футшток стал эталоном и по настоящее время является исходной точкой отсчета нивелировочной сети всей страны. От нуля Кронштадтского футштока отсчитываются высоты и глубины по всей территории России, в омывающих ее морях, а также в воздушном пространстве. К нему по сей день «привязаны» все географические карты, и даже орбиты космических аппаратов определяются по этой отметке. Оценивая заслуги ученого и адмирала, благодарный потомки назвали в его честь остров и поселок Рейнеке в Японском море у Владивостока, остров и залив в Охотском море, залив на Новой Земле.
