Самая большая ГЭС и бетонная плотина в мире. Часть 1⁠⁠

5 июля 2012 года о введении в строй последнего энергоблока крупнейшего в мире гидроэнергетического узла "Санься" /"Три ущелья"/ объявлено в Китае. Таким образом, расположенная в среднем течении реки Янцзы ГЭС вышла на полную мощность.

Впервые одновременно заработали все 32 турбины станции, совокупная мощность которых достигает 22,4 млн Квт. Это событие совпало с началом паводкового сезона, сообщает местная печать.

Сооружение гидроузла, в который было вложено почти 30 млрд долларов, началось в 1993 году. Реализация масштабного проекта потребовала переселения из региона около 1,3 млн сельских жителей.

В 2006 году была достроена крупнейшая в мире плотина, а спустя два года ввели в эксплуатацию 26 энергоблоков ГЭС на обоих берегах гигантского водохранилища. Затем их число увеличили еще на шесть за счет установки гидроагрегатов мощностью по 700 тыс кВт в подземном машинном зале.

Давайте подробнее посмотрим и прочитаем про это творение рук человеческих.

Гидроэлектростанция «Три ущелья» («Санься») на реке Янцзы в Китае занимает в гидроэнергетике особое место. Очень уж много в ней «самого-самого» – самая мощная и дорогая электростанция в мире, самое большое количество переселяемого населения, самые жаркие дебаты вокруг ее строительства.

Встав на пути реки Янцзы – главной водной артерии страны, она даже недостроенная уверенно держала первенство среди плотин мира по физическим размерам, объемам использованных стройматериалов и потраченных денежных средств, а гидроэлектростанция при ней – по количеству вырабатываемой электроэнергии.

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.

Однако, за большое и емкое водохранилище пришлось заплатить (в прямом и переносном смысле) большую цену. На новые места жительства пришлось переселить 1,24 миллиона(!) человек, в том числе население двух довольно крупных городов. В зоне затопления оказалось 1300 археологических объектов (впрочем, они были детально исследованы и частично вынесены на незатопляемые отметки). На подготовку зоны затопления ушло около половины общих затрат проекта, оцениваемых в 22,5 млрд.$. Впрочем, только за счет выработки электроэнергии эти колоссальные затраты окупятся за 10 лет после окончания строительства.

«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. Но это уже тема для отдельного разговора.

"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.

Дамба «Три ущелья» – грандиозное сооружение 2309 м в длину, 600 м в ширину и 185 м в высоту. Для сравнения: самая большая дамба в мире до 2006 года – Гранд Кули в США имеет лишь 1592 м в длину, 503 м в ширину и 168 м в высоту. И если возведение самой большой американской плотины потребовало 9,16 млн кубометров бетона, то на «Три ущелья» его ушло уже 28 млн кубометров.

Строительство ГЭС началось в 1992 году, окончание строительства запланировано на 2010 год.

Состав сооружений ГЭС:

гравитационная бетонная плотина длиной 2309 м и высотой 185 м;

левобережное приплотинное здание ГЭС с 14 гидроагрегатами;

правобережное приплотинное здание ГЭС с 12 гидроагрегатами;

правобережное подземное здание ГЭС с 6 гидроагрегатами;

двухниточный пятиступенчатый судоходный шлюз (в основном предназначен для грузовых судов, время прохода шлюзов около 4 часов);

судоподъемник (в основном предназначен для пассажирских судов, грузоподъёмность 3 000 т., время подъёма 30 мин.)

Проектная мощность ГЭС — 22,4 ГВт, среднегодовая выработка на 2008 год составила 80,8 млрд кВт·ч. В трёх зданиях ГЭС должны быть размещены 32 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 700 МВт, работающих при максимальном напоре 113 м. После добавления подземного машинного зала количество вырабатываемого электричества в год будет в бо́льшей степени зависеть от размера паводка на Янцзы, для обработки которого и предназначены дополнительные электрогенераторы.

Напорные сооружения ГЭС образуют крупное водохранилище, при создании которого было затоплено 27 820 га обрабатываемых земель, переселяется ок. 1,2 млн человек. Под воду ушли города Ваньсянь и Ушань.

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.