Гидравлические исследования проводятся во ВНИИГ ровно 100 лет – с момента его основания. Институт гордится сильной научной гидравлической школой, уникальными компетенциями и практически единственной в России полностью оснащенной лабораторной базой для проведения экспериментальных исследований на физических моделях ГТС.

В «лаборатории гидравлики», как ее неофициально называют во ВНИИГ, были исследованы практически все крупные гидроузлы нашей страны. Сегодня лаборатория занимает три этажа во втором корпусе института. Большая часть пространства отведена уменьшенным в десятки раз копиям ГТС. Это пространственные модели, воспроизводящие все виды водосбросных сооружений в мелком масштабе, а также фрагментарные – в более крупном. На них испытывают технические решения, которые впоследствии будут применяться на реальных объектах, рассказывает экскурсовод – старший научный сотрудник ВНИИГ, кандидат технических наук Олег Петров.

Тайны моделирования

Пересекаем большой зал, где установлены гидравлические модели Эзминской, Нижне-Бурейской и Рогунской ГЭС. На первых двух моделях цикл исследований уже завершен, через какое-то время их разберут и на их месте будут построены новые модели для других объектов.

На двух фрагментарных моделях Рогунской ГЭС недавно проводились работы по гидравлическому обоснованию проекта строительного тоннеля 4-го уровня. Еще три модели сейчас строят – все по-настоящему: песок и мешки с цементом, деревянные и металлические конструкции, а также инструменты для столярных и слесарных работ.

«Важным условием является максимальное соответствие модели натурному объекту, – говорит Олег Петров. – Тогда результаты исследований будут наиболее точными. С учетом этого подбираются материалы для моделирования сооружений, рельефа и технология их изготовления».

В основном модели строятся из дерева и оргстекла. Оргстекло, если пересчитывать на натурный объект, соответствует шероховатости бетонной поверхности. Из дерева изготавливаются второстепенные конструкции, например раздельные стены и устои. Сложные конструкции печатаются на 3D-принтере. Например, модель Новосибирской ГЭС на 80% построена при помощи 3D-печати.

Гидравлика в деталях

Большую часть помещения на втором этаже, где находится макет Новосибирской ГЭС, занимает площадка для проведения исследований (по-научному – лоток). Здесь же расположены датчики для выполнения измерений, у стены – лопаты, чтобы выравнивать русло смоделированной реки, например, после эксперимента на размывы. На модели выполняются гидравлические исследования для разработки укрепления элементов сооружений нижнего бьефа. По итогам работы специалисты составят рекомендации по обеспечению наименьших нагрузок на водопропускные сооружения гидроузла при прохождении половодий и паводков редкой повторяемости.

Работа непростая: нужно и в вопросах гидравлики быть подкованным, и оборудованием уметь пользоваться, и в воду не бояться залезть, и лопату уметь в руках держать. Сегодня проводится работа по измерению скоростей течения потока за Новосибирской ГЭС при помощи микровертушки. В распоряжении специалистов современная приборная база для проведения гидравлических исследований.

Исследованиями на физических моделях сооружений научные сотрудники не ограничиваются. Бывают расчетные работы, не требующие лабораторных исследований, а бывают и командировки, когда необходимо присутствие на реальном объекте. К примеру, для измерения пропускной способности водосбросных сооружений или выполнения полевых работ, а также просто для сбора большого объема исходных данных, необходимых для будущих исследований.

«Очень важен творческий подход, – делится Олег Петров. – Каждый из объектов уникален, поэтому одни и те же методы к поиску ответов на поставленные задачи не подходят. Нужно уметь подобрать и обосновать технические решения по их реализации, а также оптимальные подходы с точки зрения безопасности и экономической эффективности».