Мар 22, 2016

Самая большая ГЭС в мире

A.D. Города и страны, Событие, Техника XX I век, грандиозный проект, ГЭС, достопримечательности, Китай, оригинальное решение, плотина, Самая большая ГЭС в мире, строительство, технические новинки, фотографии, Янцзы 0 комментариев

Китайцам не впервой удивлять весь мир грандиозными проектами. 5 июля 2012 года вступила в строй Самая мощная в мире ГЭС «Санься» (Три ущелья), которая расположена близ города Саньдоупин в городском округе Ичан провинции Хубэй в Китае Эта ГЭС имеет общую установленную мощностью около 22 500 МВт и годовую выработку около 100 млрд кВт⋅ч. При строительстве было переселено около 1,3 млн человек и под водой осталось более 1300 исторических памятников. Стоимость ГЭС превысила 30 млрд. долларов.

Река Янцзы является крупнейшей водной артерией Китая и одной из мощнейших рек мира. Значительная часть течения реки проходит по горным районам, а учитывая тот факт, что исток реки находится в Тибете на высоте 5600 м, огромный гидроэнергетический потенциал реки очевиден. Одним из наиболее привлекательных для освоения участков реки является район «Трех ущелий», где река прорывается через горы Ушань и выходит на равнину. Сочетание узкой долины, больших падений и значительных расходов реки создало условия для строительства огромной гидроэлектростанции.

Идею строительства в этом месте крупной ГЭС выдвинул еще в 1919 году первый президент Китая Сунь Ят Сен. В 1932 году предварительными проработками проекта занялось правительство Чан Кайши, затем началась японо-китайская война и проектом заинтересовались японские инженеры. После того, как японцев выгнали, в створе работали американцы, после чего дело застопорилось в связи с гражданской войной. После победы коммунистов, Мао Цзедун также поддержал проект, особенно после разрушительного наводнения 1954 года, унесшего жизни более чем 30 тысяч человек. На помощь китайцам пришли советские инженеры, проводившие изыскания в створе и составившие схему использования реки.

Однако, далее в Китае началась известная «культурная революция», и руководству страны стало не до ГЭС. Кроме того, испортились отношения с СССР, а со странами Запада у председателя Мао они всегда были плохими; собственными же силами построить столь масштабный объект китайцы тогда не могли. Было решено начать освоение Янцзы с проекта поменьше, а именно с ГЭС Гэчжоуба – гидроэлектростанции руслового типа мощностью 3,15 ГВт ниже по течению, которая сейчас выполняет роль контррегулятора для «Трех ущелий». Ее строительство, начатое в 1970 году, к 1988 году было завершено, и встал вопрос о том, что строить дальше.

К этому моменту Китай уже мог позволить себе самые масштабные проекты, но решиться на строительство самой большой и дорогой электростанции в мире было не так просто. Рассматривались разные варианты, в частности создания вместо одной грандиозной плотины трех поменьше, но необходимость создания емкого водохранилища, способного защитить нижележащие земли от наводнений, стала серьезным аргументом для строительство одной большой плотины. Решение о строительстве было принято высшим органом управления страной – Всекитайским собранием народных представителей в 1992 году, из 2633 делегатов поддержали проект 1767 человек.

Строительство ГЭС началось 14 декабря 1994 года. Река была перекрыта в 1997 году, в 2003 году пущен первый гидроагрегат, в 2006 году завершено строительство плотины. Что же получилось в итоге?

При всей своей грандиозности, в конструктивном плане ГЭС «Три ущелья» довольно проста. Это типичная гравитационная бетонная плотина с поверхностным водосбросом, очень похожую конструкцию имеет например Красноярская ГЭС. Высота плотины – 185 м, длина – 2,3 км, в плотину и здание ГЭС уложено 27,2 миллиона кубометров бетона. Водосброс расположен по центру плотины и рассчитан на пропуск 116 000 м3/с воды (только вдумайтесь – в секунду более чем со стометровой высоты обрушивается более чем 100 тысяч тонн воды!).

Для столь масштабного сооружения, одним зданием ГЭС обойтись не удалось, и их у «Трех Ущелий» целых три – левобережное (14 гидроагрегатов), правобережное (12 гидроагрегатов) и подземное (6 гидроагрегатов). Итого, на станции 32(!) гидроагрегата мощностью по 700 МВт, не считая двух «небольших» (по 50 МВт) гидроагрегатов собственных нужд. Таким образом, общая мощность станции после завершения строительства составит 22,5 ГВт, а среднегодовая выработка – около 100 млрд.кВт.ч. На данный же момент (ноябрь 2011) еще не закончены работы по монтажу и наладке трех гидроагрегатов в подземном здании ГЭС, соответственно мощность станции составляет 20,4 ГВт. Для сравнения, находящаяся на втором месте бразильская ГЭС Итайпу имеет мощность 14 ГВт.

Электроэнергия с ГЭС выдается по сети ЛЭП напряжением 500 кВ, как переменного, так и постоянного тока. ГЭС должна играть роль центра создаваемой единой энергосистемы Китая. Когда строительство станции только начиналось, то планировалось, что «Три ущелья» будут обеспечивать 10% потребности Китая в электроэнергии; однако, энергопотребление росло такими темпами, что сейчас эта цифра сократилась до 2%.

Особое значение при строительстве ГЭС уделено обеспечению судоходства. Речной транспорт на Янцзы развит очень хорошо (река-то не замерзает) и имеет большое значение. Обычно, на таких напорах пропуск судов осуществляется через судоподъемники (например, такой установлен на Красноярской ГЭС с высотой плотины 121 м). Судоподъемник на «Трех ущельях» тоже есть (точнее, строится), но он предназначен для пропуска в основном пассажирских судов весом до 3000 т. Грузовые же суда пропускаются через уникальные двухниточные пятиступенчатые шлюзы, рассчитанные на суда водоизмещение до 10 000 т. Водохранилище ГЭС кардинально улучшило условия для судоходства, грузопоток вырос в 5-6 раз.

Плотина станции создала крупное водохранилище общей емкостью 39 км3, из которых полезная емкость составляет 22 км3. Такая емкость позволяет эффективно использовать водохранилище ГЭС для защиты от наводнений; согласно расчетам, вероятность сильных наводнений после ввода плотины снижена с 10% до 1% в год. В 2010 году, плотина прошла испытание сильнейшим наводнением – при притоке в 70 000 м3/с (максимальный за 130 лет!) вниз сбрасывалось почти вдвое меньше – 40 000 м3/с, остальное аккумулировалось в водохранилище, уровень которого вырос за сутки на 3 м. Это позволило спасти множество жизней и предотвратить многомиллиардный ущерб.

В засушливые периоды года аккумулированная в водохранилище вода срабатывается, что позволяет использовать ее для орошения.

«Три ущелья» – самая большая, но отнюдь не последняя ГЭС на Янцзы. Выше по течению строится целый каскад из весьма солидных станций, который после завершения станет крупнейшим по мощности в мире.

«Три ущелья» призваны не только вырабатывать в огромных масштабах «чистую» электроэнергию, но и предотвращать масштабные наводнения в бассейне Янцзы.

В то же время, все большее число экспертов сейчас признают, что сооружение такого мегакомплекса, наряду с огромными положительными достижениями, обернулось и рядом побочных негативных последствий. Считается, что этот объект нарушил экологическое равновесие в регионе, провоцирует геологические катастрофы, участившиеся засухи и аномальные природные явления.

Одной из причин строительства дамбы на Янцзы – самой большой реки Китая, были постоянные паводки, которые выливались в по-настоящему катастрофические наводнения. За тысячелетие их произошло 215. При этом последнее совсем недавно – в 1998 году, в разгар реализации проекта «Три ущелья». На тот момент уже была построена временная плотина отводящая русло Янцзы от участка под основное строительство. Однако, она никак не могла помешать обычному буйству природы. В результате разлив Янцзы 1998 года унес 4000 жизней крестьян, возделывавших землю ниже по течению реки, 14 млн человек лишил домов. Общие экономические потери страны тогда были оценены в $24 млн.

Однако, печальные последствия наводнения 1998 года как аргумент в пользу своей позиции используют и сторонники, и противники проекта «Три ущелья». Сторонники утверждают, что теперь, благодаря контролю за спуском паводковых вод, предусмотренному плотиной, траурные церемонии по жертвам наводнений остались в прошлом. Противники же наоборот убеждены, что главная трагедия еще впереди. Дело в том, что в результате строительства дамбы в районе ущелий Цюйтан, Уся и Силин в центральной провинции Хубэй образовалось водохранилище размером в 1000 кв километров и глубиной в 175 метров. Таким образом, на плотину давят своей массой 22 млрд кубометров воды. Если – не дай Бог – плотина обрушится, например, в результате землетрясения, то последствия этого обрушения невозможно даже вообразить, ведь по берегам Янцзы проживает 360 млн человек и в ее дельте находится большая часть сельскохозяйственных земель.

Помимо землетрясения причиной обрушения плотины может стать и сверхпаводок, в результате чего вода может перелиться через край дамбы и подточить дно у ее основания. История знает примеры таких трагедий. Так, в середине XX века в штате Пенсильвания, США, проливной дождь вызвал паводок, в результате которого вода попросту перелилась через край бетонной плотины. Падая с высоты в несколько десятков метров, вода с такой силой ударялась о речное дно у основания плотины, что ее фундамент поплыл, и она рухнула, освободив дорогу заточенной в неволе реке Аустине. Небольшой городок Джорджтаун, который находился вниз по течению, смыло с лица земли стеной воды высотой 18 метров. Более 2000 человек пропали без вести. Другими словами, масштаб катастрофы был таким, что не нашли даже тел погибших.

Другая проблема плотин такого масштаба – бетон и его свойства. Теоретически даже маленькая трещина в теле плотины может привести к полному ее разрушению, а избежать этих микротрещин, когда имеешь дело с таким количеством бетона, почти невозможно. Причина кроется в свойствах этого распространенного строительного материала.

Бетон состоит из цемента, воды и песка, которые, образуя бетонную смесь, нагреваются. При этом в естественных условиях бетон застывает от внешних сторон внутрь, и когда остужается слишком большое количество бетона, он долго остается горячим внутри. В результате он остывает и, соответственно, сжимается позже внешней оболочки, и таким образом вероятность деформации формы заливки и возникновения трещин весьма высока. Например, для того, чтобы естественным образом остудить то количество бетона, которое потребовалось для знаменитой плотины Гувера на реке Колорадо в США, потребовалось бы 125 лет. Чтобы сократить этот процесс до 22 месяцев американские инженеры замуровали в тело плотины более 950 км стальных бетонных труб, по которым пускали воду, охлаждаемую на специально построенном для этого заводе. Тем не менее, окончательно плотина Гувера продолжает затвердевать до сих пор. А это «всего лишь» 3,33 млн кубометров бетона. Да-да, «всего лишь», ибо при возведении дамбы «Три ущелья» потребовалось 28 млн кубометров этого популярного строительного материала.

Несмотря на почти в восемь раз большее количество бетона, на дамбе «Три ущелья» отказались от его искусственного охлаждения. Вместо этого было принято решение заливать смесь очень маленькими партиями. Но все равно приходилось обкладывать залитые участки льдом и время от времени напускать над плотиной искусственного тумана, чтобы солнце не замедляло процесс затвердевания. Ну и, конечно, потребовалось большее количество времени: если дамбу Гувера возвели за пять лет, то строительство плотины на реке Янцзы заняло все девять. Словом, строители сделали все, чтобы сооружение могло, как говорят боксеры, «держать удар» любой силы.

Район трех ущелий сейсмоактивным никогда не считался. Однако, в 2001 году здесь было зафиксировано землетрясение силой 4 балла. Несмотря на то, что ни о каком давлении воды на грунт и горные породы в тот момент говорить не приходилось – на время строительства река была пущена в обход, противникам проекта это дало лишний повод пророчить необратимое. Стали ли подземные толчки результатом естественного движения земной коры (все-таки дамба строилась на стыке трех горных ущелий, откуда, собственно, и ее название) или их спровоцировали земляные работы, так и осталось невыясненным. Зато огромные оползни по берегам образовавшегося позже водохранилища – очевидный и, стало быть, неоспоримый факт, и само по себе способно привести к катастрофе, как, например, в Итальянских Альпах. 9 октября 1963 года со склона горы Ток в водохранилище плотины Вайонт сползло 240 млн кубометров грунта. Волна высотой 100 метров перемахнула через гребень устоявшей дамбы и смыла селение Лонгароне и вместе с ним 2500 человек.

Совершенно очевидно, что берега рек, на которых строятся дамбы, не рассчитаны на сдерживание в своем русле таких объемов воды. Это касается и Трех ущелий: с начала строительства плотины зафиксировано обрушение берегов в почти ста местах общей протяженностью около сорока километров. Даже по признанию главы штаба по предотвращению геологических катастроф, созданном на время кампании «Три ущелья», эти оползни вызывают волны высотой в несколько десятков метров, что приводит к дальнейшему размыванию берегов.
Однако, борьба с этим неминуемым при строительстве плотин явлением ведется нешуточная: еще к 2006 году на работы по предотвращению оползней в районе Трех ущелий правительством Китая было потрачено более $1,5 млрд. Да и в целом, если проанализировать бюджет стройки, который в зависимости от того, кто его освещает, колеблется от $25 до $75 млрд, становиться ясно, что 2/3 максимальной суммы запланированы на сопутствующие строительству расходы. В числе оных борьба с оползнями, расселение людей и вывоз исторических объектов из района затопления, а также на разного рода ранее не предусмотренные явления. Например, на строительство очистных сооружений в городах, чьи сточные воды отныне пополняют не проточный, как ранее, поток Янцзы, а протянувшийся на 600 км вверх по течению резервуар, а это совсем другая экология.

Но, несмотря на все страхи и опасения, ГЭС и плотина «Три ущелья» продолжает оставаться одним из самых смелых и грандиозных проектов, который изменил мир и доказал отсутствие пределов человеческих возможностей.