История крупнейших плотин мира: Итайпу, Асуан, "Три ущелья"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»

Кафедра «Гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики»

Реферат

По предмету: «История гидротехники»

На тему: «История крупнейших плотин мира: Итайпу, Асуан, «Три ущелья»

Выполнил студент 1 курса, Бикоев А.С.

Научный руководитель: Моргунов К.П.

Санкт-Петербург

2015



Содержание

Введение

1. Основная информация

1.1 Назначение

1.2 Классификация плотин

1.3 История

2. Гидроэлектростанция Итайпу

2.1 Конструктивные особенности

2.2 История строительства

3. Асуанская плотина

3.1 Экономическое значение

3.2 Конструктивные особенности

3.3 История строительства

3.4 Экологические проблемы

4. Плотина «Три ущелья»

4.1 Общие сведения

4.2 Экономическое значение

4.3 Через плотину

4.4 Экологические последствия

4.5 История строительства

Заключение



Введение

На протяжении всей истории человек создавал дамбы по различным причинам, чтобы предотвратить потопы и стихийные катастрофы, генерировать электричество или создать водоснабжение. Все началось еще тысячи лет назад на Ближнем Востоке, с маленьких стен, а сегодня дамбы играют важнейшую роль для производства электроэнергии, выполняя множество задач и требуя годы на строительство.



1. Основная информация

Плотимна -- гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоём для подъёма уровня воды. Также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.

1.1 Назначение

Обычно плотины входят в комплекс гидротехнических сооружений (гидроузел), сооружаемый в конкретном месте для использования водных ресурсов в различных целях: мелиорации, гидроэнергетики, обводнения пастбищ и прочего. Чаще плотины входят в группу речных гидротехнических сооружений (чем в группу внутрисистемных, расположенных на каналах). Если при этом комплекс сооружений связан с забором воды из реки, то его называют водозаборным гидроузлом.

В общем случае состав гидроузла, где располагают плотины, следующий:

1. Собственно сами плотины (водопропускные или глухие);

2. Головной водозаборный регулятор или водоподъёмная установка;

3. Сооружения гидроэлектростанций;

4. Судоходные шлюзы, бревноспуски;

5. Сооружения по борьбе с наносами (отстойники, промывники, струенаправляющие системы);

6. Рыбоходы и рыбоподъёмники;

7. Водослив;

8. Берегоукрепительные и выправительные сооружения.

По назначению плотины бывают водохранилищные, водоопускающие и водоподъёмные. Подпор уровня воды у водоподъёмных плотин невысок, целью устройства таких плотин является улучшение условий водозабора из реки, использования водной энергии и пр. Водохранилищные плотины отличаются заметно большей высотой, как следствие, большим объёмом создаваемого водохранилища. Отличительной особенностью больших водохранилищных плотин является способность регулировать сток, малые плотины, с помощью которых создают, например, пруды, сток не регулируют. Чаще всего подобное функциональное разделение плотин на водохранилищные и водоподъёмные является условным, в силу трудности определения более важной функции. Вместо этого может использоваться деление плотин по высоте подъёма воды: низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м), средненапорные (15-50 м), высоконапорные (более 50 м).

Поперек рек и речек плотины устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад, которым пользуются как механическою силою или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки.

Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются плотинами для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (реки Мста, Верхняя Волга и другие).

Плотины вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озёр и морей -- для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод внутрь страны.

1.2 Классификация плотин

Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. Плотины различаются по типу основного материала, из которого они возводятся, по назначению и по условиям пропуска воды.

По типу основного материала различают плотины:

· грунтовые

· бетонные

· металлические

· тканевые

· деревянные

· железобетонные

· габионные

По способу возведения:

· насыпные

· намывные

· направленного взрыва

По способу восприятия основных нагрузок:

· гравитационные

· арочные

· контрфорсные

· арочно-гравитационные

По условиям пропуска расхода воды:

· глухие (не допускают перелива воды через гребень)

· водосбросные

· фильтрующие (пропуск воды осуществляется через тело плотины)

· переливные (катастрофического действия)

1.3 История

Искусство возведения плотин известно уже с глубокой древности. О водоподъёмных плотинах упоминает Геродот. Абу-л-Фида сообщает о плотине, построенной персами для отвода воды от города Тостара. Аббас I Великий соорудил близ Кашана каменную плотину длиною 36 метров, высотою 16 м и толщиною 10 м, снабженную у подошвы каналом для пропуска воды. Наконец, в древние времена строились также весьма большие плотины для ограждения местностей от наводнений, например, арабами во II столетии н. э. Подобные же работы, по рассказу Абу-л-Фиды, предприняты были Александром Македонским для предупреждения разлива озера Кадис близ сирийского города Эмесы.

Самая древняя из известных плотин датирована 3000 годом до нашей эры. Располагалась она в ста километрах от Аммана; это была каменная стена 4,5 метров в высоту и 1 метр в толщину. В 2800^[3]/2600^[4] году до нашей эры в 25 километрах от Каира была возведена плотина протяжённостью 102 метра; она была вскоре разрушена ливнем. В середине III века была построена целая система рядом с индийским городом Дхолавира^[5].

Римляне строили весьма разнообразные плотины, в первую очередь -- для получения водохранилищ на засушливые периоды^[6]; самая высокая римская плотина достигала 50 метров в высоту и была разрушена лишь в 1305 году^[7].

С 1998 года в десятках стран мира ежегодно 14 марта по инициативе организации «Международная сеть рек» отмечается «Международный день действий против плотин» (иначе: «День действий в защиту рек, воды и жизни»). Активистам движения против плотин уже удалось добиться реальных результатов: в Соединённых Штатах были демонтированы две шестидесятиметровые плотины, а в Швеции принят закон, который запрещает строить плотины более пятнадцати метров в высоту.



2. Гидроэлектростанция Итайпу

Итайпум -- плотина, а также вторая по мощности и одна из двух крупнейших по выработке в мире (вместе с китайской ГЭС «Три ущелья») гидроэлектростанция на реке Парана, в 20 км от г. Фос-ду-Игуасу на границе Бразилии и Парагвая. Своё название получила от названия острова в устье реки, который стал основой крупнейшего гидротехнического сооружения и одного из крупнейших сооружений мира.

Плотина Итайпу расположена на реке Парана между Бразилией и Парагваем. Река Парана является седьмой по величине рекой в мире и второй по величине в Южной Америке. Плотина Итайпу является крупнейшим гидротехническим сооружением, крупнейшей гидроэлектростанцией в мире и является результатом совместных усилий правительств Бразилии и Парагвая.

Все это грандиозное сооружение находится между городами Фос-ду-Игуасу (Foz do Iguacu) в Бразилии, и г. Сьюдад-дель-Эсте в Парагвае. Название Итайпу был взятот названия острова, который существовал в устье реки и был основой у строительной площадки. На языке племени гуарани, “Итайпу” означает “звук камня”.

2.1 Конструктивные особенности

Длинна водохранилища Итайпу составляет 170 км. и ширина 7-12 км. и имеет объем при максимальном, нормальном уровне- 29 миллиардов тонн воды. Плотина состоит из ряда различных типов плотин и высота ее достигает 196 м, а общая длина 7,76 км.

Основным сооружением плотины является гидроэлектростанция, ради которой она и строилась, способная генерировать 14000 мегаватт (МВт) электроэнергии. Основная электростанция имеет 18 гидротурбин, каждая мощностью 715 МВт. Водосброс расположен на правом берегу, и имеет 14 шлюзов через которые проходит 62 200 кубических метров в секунду.

Объемы строительства в Итайпу, также впечатляют. Объем железа и стали использованного при строительстве плотины было бы достаточно, чтобы построить 380 Эйфелевых башен, а объем бетона, заложенного в Итайпу, в 15 раз превышает объем бетона , использованного для создания тоннеля под Ла-Маншем между Францией и Англией.

Электростанция является одним из основных туристических центров в районе Фос-ду-Игуасу. Более девяти миллионов посетителей из 162 стран посетили самую большую плотину, после того как она была закончена в 1991 году.

22 июня 1966 года, министры иностранных дел Бразилии и Парагвая подписали “Акт-Игуасу”. В 1967 году бразильско- парагвайская Совместная техническая комиссия была создана для проведения исследования и разработки проекта. Исследование было проведено в соответствии с подписанным актом и оно оценило потенциал гидроресурсов реки Парана, находящейся на границе этих двух стран.

26 апреля 1973 года, правительствами двух стран был подписан договор “О развитии гидроэнергетических ресурсов на реке Парана” и 17 мая 1974 года основано совместное предприятие “Итаипу бинасиональ”, которое должно было строить и затем эксплуатировать гидроэлектростанцию.

2.2 История строительства

Строительные работы начались в 1975 году, достигнув своего пика в 1978 году с 30 000 работающих на стройке человек. Ежемесячно вынималось до 338 000 м і грунта, о количестве бетона и металлических конструкций говорилось ранее.

Потребовалось почти три года для того, чтобы вырезать в скальной породе 150 метровый канал и направить течении реки по другому руслу, а строительство смогли начать только, когда старое русло высохло. Пятьдесят миллионов тонн земли и камня были удалены в процессе строительства. Инженеры выбрали полые бетонные блоки в основании плотины, поскольку это сэкономило 35 процентов бетона и позволило сделать ее шире. несмотря на это плотина по-прежнему тяжелая и достаточно крепкая, чтобы противостоять тому напору воды и не разрушиться под собственным весом.

После завершения строительства река была возвращена в прежнее русло, а огромные площади были затоплены водами искусственного водохранилища. При этом погибло много животных и птиц (например попугаев), которые в результате вырубки лесов лишились своей естественной среды обитания.

В 1982 году земля за плотиной (вверх по реке) была затоплена в течение 14 дней и водохранилище было создано. Энергоблок № 1 начал действовать в декабре 1983 года. Электрическое соединение с сетью в Парагвая было сделано в марте 1984 года, а через 5 месяцев электроэнергия стала получать и Бразилия. В марте 1991 года последний блок (№ 18) был введен в эксплуатацию. Однако в 2006 и 2007 годах было введено в эксплуатацию еще два дополнительных энергоблока.

Масштабы этого чуда промышленного строительства также может быть продемонстрировано тем, что в 1995 году только Итайпу давало 25% энергоснабжения в Бразилии и 78% в Парагвае.



3. Асуанская плотина

Асуанский гидроузел -- крупнейшая комплексная гидротехническая система сооружений в Египте на реке Нил, близ Асуана -- города на первом пороге Нила. (Главный инженер проекта -- Малышев Н. А.) Две дамбы преграждают реку в этом месте: новая «Асуанская верхняя дамба» (известная как Высотная Асуанская плотина) (араб. ЗбУП ЗбЪЗбнээ, Ас-Сад эль-Аали) и старая «Асуанская дамба» или «Асуанская нижняя дамба».

Нил берет начало у оз. Виктория на юге Африканского континента. Протекая на север до Средиземного моря, река разделяет его на западную и восточную части, пересекая на своем пути Уганду, Эфиопию, Судан и заканчивая Египтом. Каждое из этих государств имеет свои интересы на использование её водных ресурсов. Без водохранилища Нил выходил из берегов каждый год в течение лета, переполняясь потоком вод востока Африки. Эти наводнения несли плодородный ил и минералы, которые сделали почву вокруг Нила плодородной и идеальной для сельского хозяйства. Поскольку население по берегам реки росло, то возникла потребность управлять потоками воды, чтобы защитить сельхозугодья и хлопковые поля. Среднегодовой сток Нила в районе Судана и Египта оценивается в 84 млрд м. куб. Среднегодовой сток реки подвержен значительным колебаниям. Снижение стока в отдельные годы достигает 45 млрд м. куб., что приводит к засухам, подъём до 150 млрд м. куб. вызывает наводнения. В многоводном году целые поля могли быть полностью смыты, в то время как в низководном году был широко распространен голод вследствие засухи. Цель этого водного проекта состояла в том, чтобы предотвратить наводнения, обеспечить Египет электричеством и создать сеть оросительных каналов для сельского хозяйства.

плотина итайпу асуанский строительство



3.1 Экономическое значение

После строительства Асуанского гидроузла были предотвращены негативные последствия наводнений 1964 и 1973 годов, а также засух 1972--1973 и 1983--1984 годов. Вокруг озера Насера образовалось значительное количество рыбных хозяйств. На момент пуска последнего агрегата в 1967 году гидроузел вырабатывал более половины всей электроэнергии в стране. 15 % в 1988 году.

3.2 Конструктивные особенности

Особенностью гидростанции является конструкция водосбросов с выходом воды не под уровень воды низового канала, а в атмосферу с отбросом струи на расстояние 120--150 метров от здания гидроэлектростанции. Расход воды выбрасываемый 12 водосбросными отверстиями достигает 5000 м куб в секунду. Энергия потока гасится за счет подъёма струи на 30 м выше уровня воды нижнего бьефа с последующим падением в канал глубиной около 20 м. Подобное решение впервые в мировой практике было применено при строительстве Куйбышевской ГЭС

На входном участке водоприемника туннели разветвлены на два яруса. Нижний ярус, который в настоящее время перекрыт бетонной пробкой, использовался для пропуска воды в строительный период. По верхнему ярусу вода подается к турбинам и водосбросам. На входе туннелей размещено по два быстропадающих колесных затвора высотой 20 метров. Минимальное количество турбин определялось наибольшим диаметром рабочего колеса, которое можно провести по Нилу через существующие шлюзы. Исходя из этого было построено шесть туннелей диаметром 15 метров -- по одному на две турбины.

Высотная Асуанская плотина состоит из 3-х участков. Правобережный и левобережный участки плотины высотой 30 м имеют скальное основание, русловой участок длинной 550 м, высотой 111 м, имеет песчаное основание. Толщина залегания песков в основании 130 метров. Плотина была построена в существующем водохранилище глубиной 35 метров без устройства перемычек и осушения основания. Плотина имеет распластанный профиль и построена из местных материалов. Ядро и понур плотины выполнены из так называемых асуанских глин.

3.3 История строительства

Для управления стоком Нила первый проект постройки плотины ниже Асуана впервые был составлен в 11 веке Ибн ал-Хайсамом. Однако проект не мог быть осуществлён при технических средствах того времени. К пятидесятым годам двадцатого века на р. Нил было построено несколько низконапорных плотин. Наиболее высокая из них -- Асуанская высотой 53 м в районе первого Нильского порога с емкостью водохранилища 5 млрд м. куб. была построена британцами. Строительство первой дамбы началось в 1899 году, закончилось в 1902. Проект был разработан сэром Уильямом Виллкоксом и вовлек несколько выдающихся инженеров, включая сэра Бенджамина Бейкра и сэра Джона Эрда, чья фирма, Джон Эрд и Компания, была главным подрядчиком. Высота построенной плотины в периоды 1907--1912 и 1929--1933 гг наращивалась, но она обеспечивала сезонное регулирование стока лишь частично.

После революции 1952 года для регулировки стока было разработано три варианта новой плотины. Первый -- наращивание существующей Асуанской плотины, который был отвергнут потому что топография берегов не позволяла осуществить строительство плотины с заданной отметкой водохранилища. Второй и третий варианты предлагали разместить створ новой плотины 6,5 и в 40 км выше существующей, что по условиям рельефа отвечало требованиям создания водохранилища многолетнего регулирования. По геологическим условиям и транспортным связям был выбран вариант размещения створа в 6,5 км выше Асуанской плотины. Но этот свор попадал в зону существующего водохранилища, что усложняло конструкцию плотины и технологию её возведения.

К 1952 году английской проектно-изыскательской фирмой «Александр Джиб» был разработан проект Высотной Асуанской плотины. Была определена максимально возможная отметка верхнего бьефа водохранилища, предусматривающая возможность многолетнего регулирования стока Нила. Была определена емкость водохранилища -- 157 млрд м куб. из которых около 30 млрд м куб. отводилось на заиление и 10 млрд м куб. -- на испарение и фильтрацию. Этот проект предусматривал строительство водосбросных туннелей и транспортных туннелей общей протяженностью 17 км. Водосбросные туннели должны были иметь диаметр 14,6 м и длину 2,1 км. Облицовку этих туннелей необходимо было выполнить железобетонной обделкой. Здание ГЭС должно было быть подземного типа с туннельным подводом и отводом воды.

4 декабря 1954 года международный комитет представил правительству Египта отчёт, подтверждающий возможность осуществления проекта. Стоимость строительства оценивалась в 415 млн египетских фунтов, из которых 35 % приходилось на иностранную валюту для приобретения строительного и технологического оборудования. После этого правительство Египта приняло решение немедленно приступить к строительству. Финансирование строительства предполагалось осуществлять с помощью кредита Международного банка реконструкции и развития. 17 июля 1956 года государственный департамент США объявил, что соглашение о предоставлении кредита Египту одобрено. Сумма кредита в 200 млн долл. была разделена между США (70 %) и Великобританией (30 %). Кредит должен был быть предоставлен Международного банком в виде займа. Однако через два дня 19 июля банк отозвал свое решение.

В марте 1955 года между СССР и Египтом было подписано первое торговое соглашение. Дипломатическая миссия в Каире преобразовалась в посольство, а 21 мая в Москве начались переговоры о поставках советского оружия, которые завершились подписанием соглашения. 26 июля 1956 года Абдель Насер объявил национализацию Суэцкого канала, ежегодные доходы от эксплуатации которого в размере 100 млн долл. будут направлены на строительство Высотной Асуанской плотины. Англия, Франция и Израиль спровоцировали военный конфликт, заняв в ходе Суэцкого кризиса канал войсками. В ответ Советский Союз вводит в Средиземное море военные корабли. Под давлением ООН, США и СССР 6 ноября 1956 года было принято решение о прекращении агрессии и оставить канал в египетских руках. В разгар холодной войны в борьбе за страны третьего мира.

27 декабря 1958 года было подписано соглашение между СССР и Египтом об участии Советского Союза в строительстве Высотной Асуанской плотины и предоставлении кредита для этого строительства. В соответствии с этим соглашением Советский Союз предоставил кредит на 12 лет с нормой 2,5 % годовых на сумму 34,8 млн египетских фунтов на поставку оборудования и оказание технической помощи для работ первой очереди строительства, а 27 июля 1960 года было заключено дополнительное соглашение на сумму 78,4 млн фунтов на тех же условиях для завершения всех работ по гидроузлу. Генеральным проектировщиком был назначен институт «Гидропроект», главным инженером Николай Александрович Малышев, Главным советским экспертом -- Иван Васильевич Комзин, заместителем Главного эксперта -- Георгий Александрович Радченко, заместителем Главного эксперта по снабжению -- Георгий Иванович Сухарев, заместителем Главного эксперта по кадрам -- Виталий Георгиевич Морозов, руководителем административной группы -- Виктор Иванович Кулыгин.

Советский проект гидроузла отличался от утвержденного коренным образом. Был сохранен район створа, но плотина была размещена на 400 метров выше, деривация была принята комбинированной. Основную её часть составляют подводящий и отводящий каналы, и только участок в 315 метров выполнен в виде шести туннелей диаметром по 15 метров. Для создания деривации была выполнена открытая скальная выемка глубиной до 70 метров и объёмом около 10 млн м. куб. Камень из этой выемки использовали для отсыпки в плотину и для планировки строительной площадки. Туннели длинной по 315 метров в строительный период после перекрытия русла отводили воду на недостроенное здание ГЭС, а во время эксплуатации вода по ним подается к турбинам и водосбросам, также размещенным в здании ГЭС.

Система управления строительством начала формироваться в 1952 году. В начале было создано несколько специализированных комитетов. 19 октября 1955 года при Совете Министров было создано Управление Высотной Асуанской плотины во главе с премьер-министром. В 1958 году был образован Высший комитет Высотной Асуанской плотины. 16 августа 1961 года республиканским указом было образовано Министерство Высотной Асуанской плотины. Этим же указом было образовано Управление строительства. Министром был назначен Мусса Арафа. 1962 году этот пост занял Азиз Мухаммед Сидки.

Был организован Учебный центр по всем основным строительно-монтажным специальностям, в котором обучение проводилось по программам Советского Союза. За год в учебном центре проходило подготовку 5 тысяч человек. Всего за период строительства прошли обучение около 100 тысяч.

День официального открытия строительства -- 9 января 1960 года. В этот день президент Египта нажав красную кнопку пульта взрывного устройства, произвёл взрыв скальной породы в котловане будущих сооружений. 15 мая 1964 года было произведено перекрытие Нила. В этот день строительную площадку посетили Никита Сергеевич Хрущев, президент Алжира Ферхат Аббас и президент Ирака Абдул Салам Ареф. Верхняя Дамба была закончена 21 июля 1970 года, однако водохранилище начало заполняться уже с 1964 года, когда был завершен первый этап постройки дамбы . Водохранилище поставило под угрозу исчезновения многие памятники археологии, поэтому была предпринята спасательная операция под эгидой ЮНЕСКО, в результате которой 24 основных памятника были перемещены в более безопасные места или переданы странам, которые помогли с работами (Храм Дебод в Мадриде, Храм Дендур (англ.) в Нью-Йорке, Храм из Тафиса).

Торжественное открытие и ввод в эксплуатацию Асуанского гидроэнергетического комплекса состоялись 15 января 1971 года при участии Президента ОАР Анвара Садата, который перерезал ленточку в голубой арке на гребне плотины, и Председателя Президиума Верховного совета СССР Н. В. Подгорного.

3.4 Экологические проблемы

В дополнение к выгодам, однако, каптаж Нила вызвал множество экологических проблем. Были затоплены обширные территории нижней Нубии, что привело к переселению более чем 90 000 человек. Озеро Насера затопило ценные археологические участки. Плодородный ил, который ежегодно намывался при наводнениях в нильские поймы, теперь задерживается выше дамбы. Ныне ил постепенно повышает уровень озера Насера. Кроме того, произошли изменения в экосистеме Средиземноморья -- улов рыбы на побережье снизился, так как из Нила перестали поступать питательные вещества.

Имеет место некоторая эрозия сельхозугодий вниз по реке. Эрозия линии берегов, из-за нехватки новых отложений от наводнений, в конечном счёте вызовет потерю рыболовства в озёрах, которое является в настоящее время наибольшим источником рыбы для Египта. Понижение дельты Нила приведёт к наплыву морской воды в её северную часть, где сейчас находятся рисовые плантации. Сама дельта, не удобряемая больше Нильским илом, потеряла своё былое плодородие. Производство красного кирпича, при котором используется глина дельты, также оказалось затронуто. В восточном Средиземноморье наблюдается существенная эрозия береговых линий из-за нехватки песка, который ранее приносился Нилом.

Потребность использовать искусственные удобрения, поставляемые международными корпорациями, также спорна, поскольку, в отличие от речного ила, они вызывают химическое загрязнение. Недостаточный ирригационный контроль привёл к тому, что некоторые сельхозугодья оказались уничтожены в результате подтопления и увеличения солёности. Эта проблема усугубляется ослабленным течением реки, из-за чего солёная вода вторгается всё далее в дельту.

Средиземноморские рыбные ресурсы также пострадали в результате строительства дамбы, поскольку морская экосистема сильно зависела от богатого потока фосфатов и силикатов из Нила -- средиземноморские уловы снизились почти наполовину. Участились случаи заболевания шистосомозом, так как большое количество водорослей в Озере Насера способствует размножению улиток -- переносчиков данного заболевания.

В конце 1990-х озеро Насера начало расширяться на запад и затоплять низменность Тошка. Для предотвращения этого явления был построен канал Тошка, позволяющий отвести часть вод Нила в западные регионы страны. Канал Тошка связывает водохранилище с озером Тошка. Водохранилище, названное озером Насера, имеет 550 км длины и 35 км максимальной ширины; площадь его поверхности составляет 5250 кмІ, а полный объём -- 132 кмі.



4. Плотина «Три ущелья»

Три ущелья (кит. трад. ЋO›µ, упр. ЋO‹¬, пиньинь: Sвnxiб -- «Три ущелья») -- плотина, а также первая по мощности и одна из двух крупнейших по выработке в мире (вместе с бразильско-парагвайской ГЭС «Итайпу») гидроэлектростанция, действующая в Китае на реке Янцзы, третьей по длине реке в мире. Одно из крупнейших гидротехнических и любых других сооружений мира. Расположена близ города Саньдоупин в городском округе Ичан провинции Хубэй. Гравитационная бетонная плотина этого водохранилища является одной из крупнейших в мире. При заполнении водохранилища было переселено 1,3 млн человек, что стало самым масштабным в мире при проведении сооружений.

4.1 Общие сведения

Строительство ГЭС началось в 1992 году, полное завершение строительства и ввод в официальную эксплуатацию состоялся 4 июля 2012 года.

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, размеры камер 280 x 35 x 5 м);

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

Проектная мощность ГЭС -- 22,5 ГВт, что более чем в полтора раза больше чем у ГЭС «Итайпу». Уровень проектной годовой выработки в 100 млрд кВт·ч был впервые практически достигнут в 2012 году, в течение которого было произведено 98,1 млрд кВт·ч, что стало соизмеримо с максимум 98,3 млрд кВт·ч у ГЭС «Итайпу».

В трёх зданиях ГЭС размещены 32 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 700 МВт при расчетном напоре 80,6 м. Также введены в строй два генератора для собственных нужд станции, мощностью по 50 МВт. После добавления подземного машинного зала в 2012 году, количество вырабатываемого электричества в год будет в бомльшей степени зависеть от размера паводка на Янцзы, сработку которого позволяют дополнительные электрогенераторы.

Напорные сооружения ГЭС образуют крупное водохранилище площадью 1 045 кмІ, полезной ёмкостью 22 кмі. Максимально допустимая высота верхнего бьефа над уровнем моря (НПУ) равная 175 м была впервые достигнута в 2010 году, водохранилище может срабатываться до 145 м. Высота нижнего бьефа над уровнем моря составляет 66 м. Таким образом, напорный уровень в течение года изменяется от 79 м до 109 м, максимум достигается в сезон летних муссонов. Гидроузел оборудован водосбросом пропускной способностью 116 000 мі/сек.

При создании водохранилища было затоплено 27 820 га обрабатываемых земель, под воду ушли города Ваньсянь и Ушань.

На момент конца 2008 общий объём инвестиций в проект ГЭС составляет порядка $26 млрд, среди которых порядка $10 млрд -- строительство, столько же -- расходы на переселение, и около $6 млрд -- проценты с кредитов (см. пппрп).



4.2 Экономическое значение

ГЭС «Санься» имеет огромное значение для экономики Китая, обеспечив покрытие годового роста потребления электроэнергии. Электростанция вместе с ГЭС Гэчжоуба в нижнем бьефе станет центром объединённой энергосистемы Китая. Изначально планировалось, что ГЭС будет покрывать 10 % потребности Китая в электричестве. Однако за 20 лет строительства потребление электричества росло опережающими темпами, и в 2011 году ГЭС выработала всего лишь 1,7 % всей китайской электроэнергии.

Второй функцией плотины является регулирование водного режима Янцзы. За последние две тысячи лет губительные паводки происходили более двухсот раз. Только в XX веке катастрофические разливы реки стали причиной гибели около полумиллиона человек. ГЭС должна частично защитить земли в нижнем течении Янцзы от разрушительных наводнений.

Также планируется перебрасывать 5 процентов годового стока Янцзы в бассейн Хуанхэ, что вдвое увеличит полноводность Жёлтой реки и позволит расширить орошаемые площади в Северном Китае.

Оборудование гидроузла шлюзами и образование водохранилища улучшило условия судоходства в этой части Янцзы, что позволило увеличить общий грузооборот примерно в десять раз и довести его до более чем 100 млн тонн различных грузов в год.

4.3 Навигация через плотину

Шлюзы

Предполагается, что устройство шлюзов увеличит грузооборот плотины с 10 до 100 миллионов тонн в год, как следствие, цены на транспортировку снизятся на 30-37 %. Навигация станет безопасней, так как ущелья печально известны своей опасностью для судов. Суда со значительно большей осадкой смогут проходить вверх по реке на расстояние 2400 километров от Шанхая вплоть до Чунцина. Предполагается, что судоходство до Чунцина возрастёт в пять раз.

Возле дамбы устроено две нитки шлюзов (30°50?12? с. ш. 111°01?10? в. д.? / ?30.83667° с. ш. 111.01944° в. д.? / 30.83667; 111.01944 ). Каждая из них состоит из пяти ступеней и имеет время прохождения примерно 4 часа. Шлюзы пропускают суда водоизмещением не более десяти тысяч тонн. Длина шлюзовых камер 280 метров, ширина 35 метров, глубина 5 метров (918 x 114 x 16.4 футов) Это на 30 метров длиннее, чем на шлюзах морского пути Святого Лаврентия, но уступает по глубине в два раза. До постройки плотины максимальный грузооборот на участке. Три Ущелья составлял 18,0 миллионов тонн в год. С 2004 по 2007 годы оборот через шлюзы составил в целом 198 миллионов тонн. Возможности реки увеличились в 6 раз, и при этом стоимость транспортировки уменьшилась на 25 %. Предполагается, что пропускная способность шлюзов достигнет 100 миллионов тонн в год.

Шлюзы представляют собой разновидность бескамерных шлюзов. Затворы представляют собой весьма уязвимую шарнирную конструкцию, поломка которых приведёт к нарушению функционирования всей нитки шлюза. Наличие двух ниток, отдельно для подъёма и спуска, обеспечивает более эффективную работу по сравнению с вариантом, когда одна нитка служит попеременно для подъёма и спуска судов.

Судоподъёмники

В дополнение к шлюзам строится судоподъёмник, который сможет поднимать суда водоизмещением до трёх тысяч тонн. Оригинальным проектом предусматривался подъёмник грузоподъёмностью 11500 тонн. Высота подъёма будет составлять 113 метров, а размер подъёмной камеры 120х18х3,5 метра. После ввода в эксплуатацию судоподъёмник будет перемещать корабли за 30-40 минут, по сравнению с 3-4 часами, если бы они двигались через шлюзы. Сложность состоит в том, что уровень воды может очень сильно меняться. Требуется обеспечить работу судоподъёмника в условиях, когда уровень воды может ходить в пределах 12 метров с низовой стороны и 30 метров с верховой.

Судоподъёмник был ещё не завершён к моменту официального открытия сооружения 20 мая 2006 года. В ноябре 2007 года местные новости озвучили, что строительство подъёмника начнётся в октябре 2007 года и планируется к завершению в 2014 году.

В феврале 2012 года информационное агентство «Синьхуа» сообщило, что четыре башни, что должны служить несущей конструкцией сооружения, уже почти построены. В сообщении утверждалось, что башни возведены на высоту 189 метров из 195 ожидаемых, и завершение строительства планируется в 2015 году.

Рельсовый судоподъёмник

Существуют планы по строительству рельсовых путей для перевозки судов через плотину. Для этого собираются проложить короткие рельсовые пути по обе стороны реки. 88-километровый северный рельсовый участок пройдёт от портовой зоны Тайпинци (Taipingxi) на северной стороне Янцзы, вверх от дамбы через железнодорожную станцию Ичан Ист до портовой зоны Байян Тьянцьяхэ в городе Байянь. 95-километровый южный участок пройдёт от Маопиня (с верховой стороны плотины) через железнодорожную станцию Ичан Саут до Чжиценга.

В конце 2012 года начались подготовительные работы по прокладке этих железнодорожных путей.

4.4 Экологические последствия

Учитывая тот факт, что в Китае для выработки 1 кВт·ч электроэнергии сжигается 366 грамм угля, как предполагается, ввод в строй электростанции приведёт к сокращению потребления угля на 31 млн тонн в год, из-за чего в атмосферу не будет выброшено 100 млн тонн парниковых газов, миллионы тонн пыли, 1 млн тонн диоксида серы, 370 тыс. тонн оксида азота и т. д. Также объявлено, что повышение уровня Янцзы вследствие создания водохранилища позволит проходить по реке гораздо более вместимым судам, что также даст снижение выбросов в атмосферу продуктов сгорания органического топлива.

Вместе с тем, многие учёные указывают и на возможные негативные последствия строительства ГЭС. До строительства дамбы Янцзы и её притоки, размывая берега, выносили ежегодно миллионы тонн наносов. Вследствие перекрытия русла это количество существенно сократится, что, как считается, может привести к большей уязвимости нижележащих районов перед наводнениями, а также изменениям в видовом разнообразии. Также отмечается, что строительство плотины не может не повредить ряду биологических видов, населяющих реку и прилегающие районы. В частности, существенный ущерб популяции практически исчезнувшего стерха может нанести затопление болотных угодий, где зимует эта редчайшая птица. Ожидается, что изменение температурного и водного режима вследствие возведения «Трёх ущелий» неотвратимо повлияет на ряд видов рыб, обитающих в Янцзы, в частности, семейства осетровых. Что касается китайского речного дельфина, который скорее всего вымер уже к началу строительства ГЭС, считается, что постройка дамбы уже окончательно поставит крест на выживании данного вида.

В случае прорыва дамбы под угрозой попадания в зону затопления может оказаться около 360 млн человек.

4.5 История строительства

Об идее строительства ГЭС в районе трёх ущелий на реке Янцзы говорил Сунь Ятсен ещё в 1918 году. Однако масштабность проекта надолго задержала его реализацию.

Хроника современного строительства такова:

· 1992 год -- начало работ по сооружению ГЭС;

· 14 мая 1994 года -- начало строительства плотины;

· 1997 год -- укладка первых слоев бетона;

· 8 ноября 1997 года -- перекрытие Янцзы;

· 2003 год -- пуск первых гидроагрегатов (10 июня -- первый гидрогенератор);

· сентябрь 2005 года -- ввод в строй левого здания ГЭС; станция достигла мощности 9,8 ГВт;

· 20 мая 2006 года -- закончено строительство плотины;

· 7 декабря 2007 года -- ввод в действие 20-го гидроагрегата, мощность станции достигла 14,1 ГВт;

· август 2008 года -- окончание строительства приплотинного здания ГЭС, с введением 26-го агрегата станция достигла мощности 18,2 ГВт;

· 29 октября 2008 -- запущены все 26 гидрогенераторов основных зданий;

· В 2011 году -- планировался ввод в строй подземного здания ГЭС и окончание строительства судоподъёмников;

· 4 июля 2012 -- официально объявлено о полном завершении строительства и вводе в эксплуатацию последнего 32-го энергоблока.



Заключение

На протяжении всей истории человек создавал дамбы по различным причинам, чтобы предотвратить потопы и стихийные катастрофы, генерировать электричество или создать водоснабжение. Все началось еще тысячи лет назад на Ближнем Востоке, с маленьких стен, а сегодня дамбы играют важнейшую роль для производства электроэнергии, выполняя множество задач и требуя годы на строительство.

Размещено на Allbest.ru

...