Специальные типы зданий гэс

Здания ГЭС одновременно с основными задачами выполняют функции водосборных сооружений.

- здания совмещенного типа: водосбросные отверстия расположены обычно в нижней части здания и осуществляются в виде водосбросных напорных галерей (Новосибирская ГЭС);

- здания водосливного типа: паводковые расходы пропускаются над машинным залом по всей длине или отдельным лоткам. В подавляющем большинстве гидроузлы с водосливными ГЭС других водопропускных сооружений не имеют;

- открытые здания ГЭС: не имеют машинного зала как такового (целесообразно только для теплого климата);

- полуоткрытые здания ГЭС: здания с пониженными машинным залом.В верхнем перекрытии такого здания делают люки со съемными крышками. Через люки проводят монтаж и ремонт агрегатов, используя козловые краны;

- подземные: наиболее многочисленная группа (Ирганайская ГЭС, Колымская ГЭС);

- полуподземные: переходные (Вилюй 1 и 2).

Примеры

Волховская ГЭС. Волховская гидроэлектростанция расположена на реке Волхов в Ленинградской области, в городе Волхов (рис.68). Это старейшая действующая ГЭС России.

Рис.68

Первый проект использования р. Волхов для выработки электроэнергии инженер Генрих Осипович Графтио подготовил еще в 1902г. В 1914 году он модернизировал проект под более мощные турбины. Царское правительство не проявило особого интереса к проекту. В 1918 г. Графтио удалось заинтересовать своим проектом В.И. Ленина, в этом же году начались работы по сооружению станции, скоро приостановленные по причине тяжелого положения страны, находящейся в состоянии гражданской войны. 16 сентября 1921 г. строительство ГЭС было включено в план ГОЭРЛО, в этом же году строительство было возобновлено. 28 июля 1926г. открыто сквозное судоходство по Волхову через шлюз ГЭС. 19 декабря 1926г. состоялось торжественное открытие Волховской ГЭС, были пущены три первых гидроагрегата шведского производства. В 1927 г. были пущены остальные гидроагрегаты. Мощность ГЭС составила 58 МВт. Строительство ГЭС значительно решило топливный кризис и проблему электроснабжения Петрограда и его промышленности. Постепенно мощность ГЭС увеличилась и к началу войны составляла 66МВт. В конце 1941г., при подходе к ГЭС немецких войск, оборудование было демонтировано и вывезено. Осенью 1942 г., после стабилизации фронта, часть оборудования ГЭС (три агрегата по 8МВт) было вновь смонтировано. По дну Ладожского озера был проложен электрический кабель и Волховская ГЭС начала снабжать электроэнергией блокадный Ленинград.В конце 1996 г. была проведена замена трех гидроагрегатов на более мощные, по 12 МВт. Планируется замена остальных агрегатов.

Волховская ГЭС представляет собой русловую низконапорную электростанцию.

Состав сооружений ГЭС:

- водосбросная бетонная плотина длиной 212 м;

- рыбоходное сооружение;

- здание ГЭС длиной 140м;

- однониточный однокамерный судоходный шлюз с подводящим и отводящим каналом;

- водоспуск;

- ледозащитная стенка длиной 256 м.

Сложный комплекс композиционно увязанных между собой сооружений является важнейшим градоформирующим объектом г. Волхов. Строго функциональные, четко прорисованные формы, ритм девяти арочных застекленных проемов создают впечатляющий архитектурный образ в стиле конструктивизма.

Нарвская ГЭС. Первые попытки использования водной энергии реки Наровы (Нарвы) относятся к середине 19в. В это время началось строительство мелких примитивных гидроустановок при фабриках у Нарвского водопада (рис.69).

Рис.69

Проект постройки крупной гидростанции на водопаде для снабжения электрической энергией Петербурга был впервые составлен в 1899 г. За ним последовали другие. В первые годы советской власти в Эстонии начались проектно-изыскательские работы по использованию энергии реки Наровы для нужд Ленинграда и Эстонии. Война временно прервала их.

В 1945г. Ленгидэпом на основе выполненных изыскательских работ был составлен ТЭД по схеме использования энергии реки Наровы. В качестве первоочередной была выбрана Нарвская ГЭС, расположенная в районе водопадов.В 1947г. Ленгидэпом было составлено проектное задание и в 1950г. закончен технический проект Нарвской ГЭС. Принятие деривационной схемы для Нарвской ГЭС предопределило состав ее сооружений. Большой комплекс разных сооружений, сложные геологические условия, уникальные размеры подводящего канала с расчетным расходом 750 м³/с и неблагоприятный зимний режим, сопровождающийся образованием шуги и заберегов, потребовали большой творческой работы со стороны проектировщиков, изыскателей и научно-исследовательских организаций.

Состав сооружений ГЭС:

- здание гидроэлектростанции длиной 84,7м;

- бетонная водосбросная плотина длиной 216м имеет 11 пролетов по 16 м.

- земляные дамбы общей длиной 1647м;

- ледозащитная стенка длиной 200м;

- водоприемник ГЭС длиной 54.0м;

- ледосброс станционного узла;

- угреход;

- подводящий деривационный канал длиной 2123,8м;

- отводящий деривационный канал длиной 1060м.

Длина напорного фронта – 2070 м, максимальный статистический напор – 25 м.Мощность ГЭС 125 МВт. В здании ГЭС установлено 3 поворотно-лопастных гидроагрегата мощностью по 41.7МВт, работающие при расчетном напоре 23.5м. Машинный зал длиной 61.5м, и шириной 18.41м. расстояние между осями агрегатов – 22.2м. Монтажная площадка длиной 22.2м.

Лесогорская ГЭС на рекеВуоксе. Строительство велось в два этапа: 1934-1937гг., 1946-1947гг. Река Вуокса вытекает из озера Сойма и впадает в Ладожское озеро. Длина реки 151 км, падение – 70.7м.

Состав сооружений ГЭС:

- гидроэлектростанция длиной 80.8м;

- водосбросная плотина длиной 109.3м;

- бревноспуск.

Длина напорного фронта – 0.2км, максимальный статистический напор – 17.8м. Установленная мощность при расчетном напоре – 27х4=108МВт, количество трансформаторов – пять. Здание ГЭС с монтажной площадкой длиной 80.8м. и шириной 14.5м, расстояние между осями агрегатов – 16.2м и 17.6м. Водосливная плотина с бревноспуском общей длиной 130.7м имеет два отверстия пролетом по 20м с вальцовыми затворами, одно отверстие пролетом 20м с сегментным затвором, два отверстия по 6.1м для сброса льда и четыре донных отверстия по 2.75м. Архитектура гидроузла очень интересна. При сравнительно небольших размерах, но имея укрупненную членность всех элементов, имеем монументальное и гармоничное сооружение (рис.70).

Рис.70

КАСКАД ГЭСНА РЕКЕ ВОРОНЬЕ. Река Воронья вытекает из Ловозера и впадает в Воронью губу Баренцева моря. Длина 150.1км, падение – 153.2м. В 1972 г. завершено строительство двух ГЭС. Серебрянская ГЭС №1строилась в 1964-1971гг. (установленная мощность 67х3=201МВт), Серебрянская ГЭС №2 – в 1968-1972гг.

Состав сооружений Серебрянской ГЭС №2:

- каменно-земляная плотина длиной1720м, наибольшая высота – 65м.;

- водосброс: строительная труба в теле земляной плотины;

- водоприемник: металлические трубопроводы по 177м;

- здание ГЭС длиной 60м;

- отводящий канал длиной 543м;

Длина напорного фронта – 1.8км, максимальный статистический напор – 64м.Установленная мощность – 50х3 = 150МВт. Количество трансформаторов – два. Машинный зал длиной 48м, шириной 17м, расстояние между агрегатными осями – 14м. Монтажная площадка длиной 12м (рис.71). Водоприемник имеет три отверстия размером 55х6 каждое, от которого по трем металлическим трубопроводам длиной 177м и диаметром 5.6-5.2м вода подается к турбинам ГЭС. Водосбросная плотина длиной 48м имеет четыре пролета по 10м.

Рис.71

КАСКАД ВОЛЖСКИХ ГЭС.Река Волга берет свое начало на Валдайской возвышенности и впадает в Каспийское море. Длина реки 3690км, падение составляет 256м. При строительстве волжских станций на реке была создана грандиозная система водохранилищ, поглотивших множество деревень и городов. Символом ушедших под воду поселений можно считать г. Калязин, называемый «городом затопленной колокольни». Высящаяся над водой, она единственное, что осталось от старинного городка.

Работа по использованию Волги начались в начале 30-ых годов со строительства канала Москва-Волга. Первый гидроузел – Иваньковский, затем Угличский и Рыбинский (достроены после войны). Эти ГЭС имеют большое народнохозяйственное значение. Использование водных ресурсов крупнейших рек создало мощные и надежные источники бестопливной электроэнергии в центральной части страны, создание глубоководной воднотранспортной системы соединило бассейны северных и южных морей с центром страны, корме того, стало возможным регулирование стока Волги и Камы.

Архитектурный образ Верхневолжских гидроузлов в значительной мере складывался в зависимости от месторасположения и конкретных условий строительства. Стремление к созданию образной архитектуры диктовало необходимость использовать классические приемы и средства композиции. Эти сооружения статичны. Можно сказать, архитектура застыла в монументальности.

ИваньковскаяГЭС (1933-1937гг.).Иваньковский гидроузел расположен между правобережной и левобережной частью г. Дубна, соединяя эти части плотиной (рис.72).

Рис.72

Состав сооружений ГЭС:

- станция длиной 79.3м примыкает к бетонной плотине и является первой станцией в СССР с открытым машинным залом. Установленная мощность – 15х2 = 30МВт. Две турбины расположены в самом теле плотины и сверху прикрыты металлическими колпаками. Для снятия колпаков, монтажа и демонтажа агрегатов используются портальные краны грузоподъемностью 150т, предназначенные для маневрирования затворами на водосливной плотине. Опыт эксплуатации плотины подтвердил возможность применения станций такого типа даже в относительно суровых климатических условиях. А в районах с более мягким климатом такие гидростанции нашли широкое применение. Трансформаторов – шесть;

- водосливная плотина длиной 216м, имеет восемь пролетов по 20м (четыре пролета с повышенным водосливом и четыре двухъярусных пролета с поверхностными и донными водопропускными отверстиями). По плотине проложена проезжая часть шоссейной дороги. Первый волжский шлюз встроен в железобетонную плотину.

- земляная плотина, перекрывающая старое русло Волги. Ее длина 350м. Плотина возведена с помощью гидромеханизации – намывом песков средней крупности из местных карьеров на левом берегу Волги. Это был первый опыт применения в Советском Союзе намывного метода в таком большом масштабе;

- земляная дамба длиной 8210м. Дамба ограждает Иваньковское водохранилище от разлива.

Длина напорного фронта – 7км, максимальный статистический напор – 14.5м.

Углическая ГЭС (1935 – 1941гг.).

Состав сооружений ГЭС:

- гидроэлектростанция длиной 104.5м;

- водосбросная плотина длиной 179м;

- однокамерный шлюз;

- земляная плотина (длина – 314м, высота – 27м).

Длина напорного фронта – 2км, максимальный статистический напор – 16м.Водосбросная плотина имеет шесть секций по 26м, одна секция у левобережного устоя имеет семь пролетов по 19.8м. Установленная мощность при расчетном напоре 13м – 55х2 = 110МВт. Трансформаторов – шесть. Внутри машинного зала построено постоянное покрытие над агрегатами для поддержания нормальной температуры в зимнее время (рис.73).

Рис.73

РыбинскаяГЭС(1935 – 1950гг.).

Состав сооружений ГЭС:

Шекснинский створ

- гидроэлектростанция длиной 216м, расположенная у правого берега Шексны в отводящем канале;

- земляная плотина длиной 470м и наибольшей высотой 35м;

- левобережная дамба длиной 3398м;

- правобережная сопрягающая дамба длиной 2637 м.

Волжский створ

- водосбросная плотина длиной 104м имеет восемь донных отверстий 8.5х5 мкаждое, предназначенных для регулирования стока воды и сброса ее излишков в период больших паводков.

- русловая плотина Волжского створа длиной 524м и высотой 27м возведена из разнозернистых песков намывным способом (рис.74).

Рис.74

Железнодорожный путь с правого берега Волги при подходе к ГЭС разделяется на две ветки: одна обслуживает монтажную площадку ГЭС, другая – открытую подстанцию. У здания ГЭС по верхнему бьефу проходит мост. Подведенное к ГЭС шоссе замыкается на ее территории небольшой площадью, образуемой административным зданием, трансформаторной мастерской и повысительной подстанцией. С площади вход в здание ГЭС осуществлен через двухэтажную пристройку, в которой находится пульт управления и бытовые помещения. Территория повысительной подстанции имеет отдельную ограду. На площадке повысительной подстанции, со стороны основного подъезда расположены цилиндрические масляные баки. Здание трансформаторной мастерской обращено главным симметричным фасадом к входной площади. Фасад решен в виде центрального портала металлических ворот, прорезающих глухую часть стены, и трех остекленных верхних проемов над порталом. В архитектуре трансформаторской мастерской учтено ее положение у входной площади. На входную площадь ориентировано также своим главным фасадом трехэтажное административное здание управления ГЭС. Фасад этого здания со стороны площади решен «лопатками» на высоту всех трех этажей. Все здание оштукатурено под светлый тон с разрезкой на камни. Простое решение фасада здания обусловлено подчиненным местом, которое оно занимает в общем ансамбле сооружений ГЭС.

В состав сооружений ГЭС входит и парный«двухниточный» шлюз. Железобетонная плотина и верхняя голова шлюза имеют, каждая в отдельности, симметричную композицию. Подобное решение можно оправдать некоторой самостоятельностью расположения шлюза в собственной деривации, а плотины за островом, отделяющим шлюз и судовой ход от русла Волги. Но в комплексе гидроузла эти сооружения недостаточно увязаны друг с другом. Учитывая доминирующую роль шлюза в ансамбле гидроузла, ему следовало бы подчинить композицию плотины. Верхняя часть земляной плотины озеленена. Откосы ее хорошо спланированы и в ряде мест оживляются площадками и лестницами-сходами. Пространственная организация набережных, плотины, откосов и дамб увязана с архитектурой шлюзов. Верхняя голова шлюзов состоит из четырехквадратных в плане башен, в которых размещаются механизмы управления. Башни играют роль высотной доминанты всего ансамбля гидроузла. На разделяющем стенки камер и выступающем вперед полукруглом пирсе установлены две средние башни, соединенные между собой вставной частью, в которой расположены подстанция и пульт управления шлюзами. Боковые башни установлены на береговых площадках. Все четыре башни имеют высоту до 30 м. На отметке пола верхнего этажа они связаны между собой переходными ажурными металлическими мостиками. Таким образом, получаются своеобразные ворота шлюзовых камер, через которые проходят суда. Особенно выразителен их фасад с верхнего бьефа на фоне большого водного зеркала. Большие плоскости гладких стен в сочетании с хорошо найденными пропорциями проемов, простыми профилями тяг, карнизов и выступов усиливают ощущение большой мощности и монументальности всей башенной композиции.

Вторым значимым по размеру и характеру сооружением гидроузла является железобетонная плотина. Архитектурный прием решения крановых зданий весьма сходен с решением шлюзовых башен. Здесь тот же простой и четкий объем зданий, несложные профили карнизов и тяг, те же пропорции основных членений по вертикали, та же степень монументализации посредством обобщенности архитектурных форм. Все это способствует архитектурному единству шлюза и плотины. Данный прием ослабляет некоторую разобщенность, которая обусловлена симметричной композицией каждого из этих сооружений.

Эстакада плотины обозревается с дальних точек как пространственная композиция, связанная с объемами крановых зданий. При движении по мосту нижнего бьефа эстакада воспринимается массивным и монументальным сооружением. Композиция эстакады показывает, что архитекторы направили свои усилия не на декоративное украшательство инженерного вооружения. Пропорции и прорисовка основных элементов эстакады отвечает масштабу и характеру нижнего строения плотины.Своей объемно-пространственной выразительностью эстакада хорошо выделяется в общем ансамбле гидроузла.

По своим масштабам, смелости и оригинальности технических решений сооружениеРыбинского и Угличского гидроузлов не имело аналогов в мировой практике гидротехнического строительства на равнинных реках и на скальном основании.

Архитектура электростанций, как и всех прочих советских построек, точно следовала за изменениями в политической конъюнктуре страны. На смену пышному сталинскому стилю пришел хрущевский максимализм.Послевоенные станции Волжского каскада отличаются простой композиционных построений и форм, основанных на полноценном решении технологических требований, конструктивной целесообразности и по-новому осознанной художественной выразительностью. На деле это означало полный отказ от всякого рода декоративных элементов (то же можно сказать обо всех станциях, построенных в послевоенные годы).

Нижегородская ГЭС (1948 – 1957гг.).Расположена у г. Городец Нижегородской области, в 440кмниже Рыбинской ГЭС. Является четвертой ступенью Волжского каскада (рис.75).

Рис.75

Состав сооружений ГЭС:

- гидроэлектростанция длиной 264 м;

- водосбросная плотина длиной286 м;

- семь земляных плотин и три дамбы общей длиной 18606 м;

- дваоднокамерных двухниточных шлюза с разъездным бьефом и автодорожным переходом через Волгу.

Длина напорного фронта около 18км. Максимальный статистический напор 17м.Водосбросная плотина длиной 286м имеет двенадцать пролетов по 20м. Русловая плотина возведена намывным способом из мелкозернистых песков.Установленная мощность при расчетном напоре равном 14 м, – 65х8 = 520МВт.

Саратовская ГЭС (1956 – 1970гг.).Расположена ГЭС в г. Балаково Саратовской области, на левобережной пойме. Является седьмой ступенью Волжского каскада. Это одна из самых крупнейших и самая низконапорная среди всех ГЭС: перепад между верхним и нижним бьефом – 12 м. По этой причине на Саратовской ГЭС было установлено специальное оборудование: крупнейшие в мире поворотно-лопастные турбины, впервые в стране установлены низконапорные гидрогенераторы, впервые в мире установлены два горизонтальных гидроагрегата мощностью 45МВт. Станция покрывает пиковую часть графика нагрузки в ЕЭС России (рис.76).

Рис.76

Состав сооружений ГЭС:

- гидроэлектростанция длиной 1127м (в том числе – монтажные площадки по 63м, рыбоподъемник длиной 24м, донные водосбросы: в секциях с вертикальными агрегатами размещено двенадцать отверстий, в секции с горизонтальными агрегатами размещено дваотверстия, размером 8.6х12 каждое, под монтажной площадкой устроено восемь водосбросов-рыбоходов, размером 8.6х12.);

- сопрягающие подпорные стенки и раздельные пирсы;

- русловая земляная плотина длиной 1260 м и наибольшей высотой 40м;

- пирс с площадками открытого распределительного устройства220 и500кВ;

- одноступенчатый двухниточный шлюз с подходными каналами и ограждающими г. Балаково дамбами со стороны верхнего бьефа;

- левобережная дамба.

Общая длина дамб 14000м. Вдоль сооружений гидроузла проходят железная и автомобильная дороги, расположенные в два яруса. Длина напорного фронта 2.4км, максимальный статистический напор 15м. В здании ГЭС установлено 24 гидроагрегата, работающих при расчетном напоре 9.7м (21 поворотно-лопастной гидроагрегат по 60МВт,2 горизонтальных капсульных гидроагрегата по 45МВт, 1 гидроагрегат мощностью 10МВт). Итого мощность ГЭС – 1360МВт.

КАСКАД КАМСКИХ ГЭС включает в себя Верхнекамский, Камский, Воткинский и Нижнекамский гидроузлы комплексного назначения.

Камская ГЭС (1949 – 1957 гг.) построена первой, расположенау г. Пермь.

Состав сооружений ГЭС:

- здание ГЭС длиной 386м;

- русловая и пойменная земляные плотины общей длиной 1328м;

- судоходный двухниточный шлюз.(рис.77)

Рис.77

Здесь впервые в мире сооружено здание ГЭС водосливного типа, в котором размещены 24 агрегата. Установленная мощность ГЭС – 504 МВт. Совмещение здания ГЭС с водосливной плотиной дало возможность сократить длину бетонных сооружений на 190м. Другая особенность гидроузла – шестикамерный шлюз, позволяющий шлюзовать одновременно несколько судов и плотов.

Воткинская ГЭС (1955-1963гг.).Гидроэлектростанция расположенау г. Чайковского Пермской области, в 30 км от города Воткинска (рис.78).

Рис.78

Состав сооружений ГЭС:

- восьмипролетная водосливная плотина длиной 191м и высотой 44.5м;

- земляные намывные плотины общей длиной 4,79 км и наибольшей высотой 35м;

- здание ГЭС с 10 агрегатами по 100МВт, длиной 308м (и двухниточный однокамерный шлюз).

Напорные сооружения общей длиной 5,4 км образуют Воткинскоеводохранилище. Установленная мощность Воткинской ГЭС – 1000МВт.

НижнекамскаяГЭС.ГЭС расположенавыше устья р. Вятки. Строительство началось в 1963 г. Первый агрегат пущен в 1979 г. при отметке НПУ 62м (проектная отметка НПУ 68м). К 1990г. строительство сооружений было в основном закончено, но работы по водохранилищу до сих пор не закончены(рис.79).

Рис.79

62 м – это минимально допустимый уровень, при котором энергетическое оборудование способно работать, а суда могут проходить через шлюз. Предварительно на площадях, подлежащих затоплению, были выполнены подготовительные работы: очистка от леса, переселение местных жителей (6165 дворов) и т.д.

В 1987 г. запущен последний шестнадцатый агрегат. Выйти на проектную мощность станции с заполнением водохранилища до отметки 68 планировалось в 1990г. Однако строительство ГЭС привело к массовым протестам экологических организаций. В итоге, в апреле 1990г., Верховный Совет Татарстана,и в сентябре того же года Верховный Совет Башкортостана были вынуждены принять решение о сохранении уровня водохранилища на отметке 62.0м.

Лишь в 2001 г. правительства Татарстана, Башкортостана, а в 2002г. к ним присоединилось и руководство Удмуртии, подписали соглашение о повышении отметки водохранилища до 63.3-63.5м. Работа на промежуточных отметках вызывает ряд экономических и экологических проблем. ГЭС не развивает проектной мощности и выработки, затруднено судоходство, сооружения инженерной защиты работают на непроектном режиме, что вызывает их разрушение. Водохранилище активно «цветет». Сегодня площадь мелководий (где глубина составляет меньше 2м) достигает 50%, хотя по санитарным нормам не должна превышать 20%. Подъем уровня водохранилища до проектной отметки приведет к затоплению в Татарстане 43 тыс. гектар сельхозугодий (0.9% от общего количества сельхозугодий), в Башкортостане – 15 тыс. гектар (0.2%), в Удмуртии – 13 тыс. гектар (0.6%). Но эти земли в значительной степени были выведены из сельхозоборота и списаны еще 20 лет назад, их потенциал утрачен: площади заросли кустарником и заболотились. Предстоит переселить жителей 4149 дворов (в том числе в Татарстане – 2672 дворов, в Удмуртии – 1068, в Башкортостане – 399 дворов, в Пермской области – жителей 10дворов). Подъем уровня водохранилища активно лоббируется властями Татарстана, однако встречает сопротивление властей Удмуртии, Башкорстана и Пермского края.

Гидроэлектростанция является русловой бетонной плотиной с совмещенным зданием ГЭС. Состав сооружений ГЭС:

- бетонная водосливная плотина;

- намывные русловая и пойменные плотины максимальной высотой 30м и общей длиной 2976м;

- здание ГЭС совмещенного типа;

- двухниточный однокамерный шлюз.

По плотине проложен автодорожный переход. Проектная мощность ГЭС – 1248МВт. В здании ГЭС размещено 16 поворотно-лопастных гидроагрегатов проектной мощностью по 78МВт, работающих при расчетном напоре 12.4м. Так как уровень водохранилища находится на отметке НПУ 63.3, мощность ГЭС составляет около 450МВт.

КАСКАД ГЭСНА РЕКЕ ИРТЫШ. Иртыш – вторая по длине река-приток в мире после Миссури. Длина 1643м. Исток – горы Китайского Алтая, устье – река Обь.

Усть-Каменогорская ГЭС(1939-1953 гг.). Вторая ступень Иртышского каскада расположена в верхнем течении Иртыша, в 10км выше города Усть-Каменогорска(Казахстан). Строительство началось в 1939г., но было приостановлено с началом Великой Отечественной войны. С 1948г. строительство возобновилось, первый гидроагрегат пущен в 1952г. По мощности ГЭС не велика, но она была первой на Алтае, именно с нее начался Иртышский каскад (рис.80).

Рис.80

Состав сооружений ГЭС:

- водосливная плотина, длина по гребню 92м, с четырьмя водосливными отверстиями, имеет четыре пролета шириной по 18м;

- левобережная глухая плотина длиной 94.03м;

- правобережная глухая плотина длиной 81.2м;

- здание ГЭС со щитовой стенкой длиной 129м;

- уникальный однокамерный шлюз шахтного типа.

В здании ГЭС установлено 4 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 2.8МВт, работающих при расчетном напоре 38.9м. В связи с неполным удалением строительной перемычки уровень нижнего бьефа оказался выше проектного на 1.5м, в связи с чем располагаемая мощность станции составляет 315МВт.

Бухтарминская ГЭС (1953-1966гг.).Верхняя ступень Иртышского каскада, расположена в Восточно-Казахстанской области Казахстана, ниже устья р. Бухтарма. Создаваемый плотиной подпор 67м распространяется и на озеро Зайсан, повышая его естественный уровень. Установленная мощность станции 675МВт в 9 агрегатах. Первый агрегат пущен в 1960г (рис.81).

Состав сооружений ГЭС:

-бетонная плотина длиной 381м, состоящая из левобережной глухой плотины длиной 59.9м, щитовой стенки длиной 173м, устоев длинной 28м;

-шандорохранилище длиной 24 м и правобережная глухая плотина длиной 80,47м. Правобережная бетонная плотина максимальной высотой 80 м,русловая бетонная плотина максимальной высотой 87 м с одним поверхностным водосливным пролетом длиной 18м;

-приплотинное здание ГЭС длиной 212м;

- четырехкамерный однониточный шлюз, размещенный на правом берегу.

Напорные сооружения гидроузла длиной 430м образуют Бухтарминское водохранилище.

Рис.81

Новосибирская ГЭС (1950- 1961гг.).Новосибирская ГЭС – русловая гидроэлектростанция, совмещенная с напорными водосбросными водоводами (рис.82).

Рис.82

Состав сооружений ГЭС:

-здание ГЭС длиной 223м, в том числе машинный зал длиной 189.75м, шириной 19.5м, монтажная площадка длиной 32м, расстояние между осями агрегатов – 25м.

- бетонная водосбросная плотина длиной 198.5 м, наибольшей высотой 28м.

- левобережная намывная земляная плотина длиной 318м;

- правобережная намывная земляная плотина длиной 4061м и наибольшей высотой 28м;

- правобережная намывная дамба длиной 1023м;

-трехкамерный однониточный шлюз с подходными каналами.

По плотине проложен автомобильный проезд. Мощность ГЭС 455МВт. В здании ГЭС установлено 7 поворотно-лопастных агрегатов мощностью по 65 МВт, работающих при расчетном напоре 16.5м.

В данном случае существуют экологические проблемы: в результате зарегулированности стока воды оказались недоступными с конца 50-х гг. значительные площади нерестилищ для полупроходных рыб. Плотина отрезала 40% нерестилищ осетра 70% нельмы. Зарегулирование стока верхней Оби привело к нарушению водного режима нижнего бьефа, непродолжительному и небольшому весеннему залитию поймы средней Оби – основной зоны воспроизводства озерно-речных рыб. Новосибирская ГЭС, как и другие ГЭС, созданные на равнинных реках, критикуется за большие площади затопления ценных земель. Площадь водохранилища 1072км². При создании водохранилища было затоплено 28.4 тыс. гектар сельхозугодий, перенесено 8225 строений.

КАСКАД ГЭС НА РЕКЕ АНГАРА.Начало проектирования и строительства высоких плотин на Ангаре относится к 50-м годамXXвека. К тому времени в Советском Союзе отсутствовал опыт проектирования высоких бетонных плотин на скальном основании. Единственной крупной бетонной плотиной была плотина Днепровской ГЭС высотой 60,5м, построенная в конце 20-х годов. Осложняли разработку проектов суровые климатические условия Сибири. Уровень вычислительной техники того времени ограничивал возможности решения сложных задач, связанных с напряженно-деформационным состоянием бетонных плотин совместно со скальным основанием. В связи с этим большое внимание уделялось экспериментальным исследованиям на моделях. Одновременно, в процессе строительства гидроузлов, накапливался опыт натурных наблюдений на строящихся и затем эксплуатируемых станциях.

Братская ГЭС (1954-1967 гг.).Гидроэлектростанция на реке Ангара в г. Братск, Иркутской области. Является второй, после Иркутской ГЭС, ступенью Ангарского каскада ГЭС (рис.83).

Состав сооружений ГЭС:

- бетонная гравитационная плотина с расширенными межсекционными швами длиной 924 м и максимальной высотой 124.5м, состоящая из станционной части длиной 515м, водосливной части длиной 242м и глухих частей общей длиной 167м;

-приплотинное здание ГЭС длиной 561м. В здании ГЭС установлено 18 радиально-осевых агрегатов мощностью по 250МВт, работающие при рабочем напоре 106м;

- береговые бетонные плотины общей длиной 506м;

- земляная правобережная плотина длиной 2987м и левобережная длиной 723м.

Рис.83

По гребню плотины проходит магистральная железная дорога Тайшет-Лена, а ниже – шоссейная дорога. Судопропускных сооружений ГЭС не имеет, сквозное судоходство по Ангаре отсутствует. Напорные сооружения длиной 5140м образуют уникальное по размерам Братское водохранилище многолетнего регулирования.

Усть-Илимская ГЭС (1963-1980гг.).Это третья ступень Ангарского каскада, расположена в г. Усть-Илимск (рис.84).

Рис.84

Массивная бетонная плотина, перекрывающая русловую часть напорного фронта ГЭС, имеет длину по гребню 1475м и наибольшую высоту 105м. Напорная грань вертикальная, низовая имеет уклон 160.7. Плотина состоит из станционной, водосливной и глухих частей. Водосливная часть плотины состоит из 11 секций с эксплуатационными поверхностными водосливами шириной по 15м в свету. Водосливные пролеты отделены друг от друга раздельными стенками и заканчиваются носком-трамплином для отвода воды от плотины.

Красноярская ГЭС (1956-1972гг.).Енисей берет начало двумя истоками:Бий-Хем и Ка-Хем и впадает в Енисейский залив Карского моря. Падение реки – 1578м.Красноярская ГЭС вторая по мощности ГЭС в России, входит в Енисейский каскад ГЭС.Первый блок был пущен 3 ноября 1967г (рис.85).

Рис.85

Состав сооружений ГЭС:

- гравитационная бетонная плотина длиной 1065м и высотой 124мсостоит из левобережной глухой плотины длиной 187.5м, водосливной длиной 225м, глухой правобережной, длиной 232.5м.

-приплотинное здание ГЭС длиной 430м. В здании ГЭС установлено 12 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 500МВт, работающих при расчетном напоре 93м;

- судоподъемник с аванпортом и нижним подходным каналом. Это единственный в России судоподъемник, сдан в постоянную эксплуатацию в 1982г.

Наиболее ответственным сооружением является плотина. Она запроектирована как монолитное сооружение по старому СНиПу, в котором не допускались растягивающие напряжения на верховой грани, в основании плотины. Правильное выполнение технологических требований и проектных решений позволили в конечном итоге получить действительно монолитную надежную плотину.

СЕВЕРНЫЕ ГЭС.Условия строительства северных ГЭС существенно отличаются от условий строительства ГЭС в умеренной и южной зонах страны.Для данной климатической зоны характерен суровый климат со сплошным и полуостровным распространением вечной мерзлоты. Например, гидроэлектростанции Вилюй 1 и Вилюй 2 возведены на прочном основании, сложенном изверженными скальными породами, находящимися в мерзлом состоянии. Скальные грунты в процессе оттаивания, в период строительства, не теряют своих свойств. Вилюй 3 возведен на полускальном осадочном полузамерзшем основании с оползневыми образованиями, трещинами, заполненными льдом. Затянувшее строительство значительно усложнило работу сооружений. Следствием сложных климатических условий является многоводность рек. В летний период – 80-95% годового стока, а в холодный летний период, длительность которого 8 месяцев, бытовые расходы резко падают.

ГЭС Вилюй 1 и 2 (1960-1978гг.).Эта гидроэлектростанция является родоначальницей гидроэнергетического строительства на Севере.

Состав сооружений ГЭС:

-каменонабросная плотина длиной 600м, наибольшей высоты 75м;

- здание ГЭС первой очереди длиной 121м, расстояние между осями агрегатов 17м.

- здание ГЭС второй очереди длиной 123.4м, расстояние между осями агрегатов 18.4м. Установленная мощность при расчетном напоре 55м равна 77Мвтх 4 + 85МВт х 4 = 648МВт.

- поверхностный береговой водосброс имеет пролет шириной 40м.

ГЭС Вилюй 3 (начало работ – 1987г.).Гидроэлектростанция построена по русловому типу и является второй ступенью каскада ГЭС на р. Вилюй, в 141.5км ниже действующих ГЭС Вилюй 1 и 2.

Состав сооружений ГЭС:

- подводящий канал длиной 80м, шириной 130.5м;

- здание водоприемника – каркасное с навесными панелями;

- совмещенное русловое здание ГЭС длиной по фронту 145м, по потоку – 78м. Массив агрегатных блоков: 4 поворотно-лопастных агрегата мощностью по 90МВт, работающих при расчетном напоре 23м, с проточной частью– 12 донных водосбросов под спиральными камерами, левобережным устоем и машинным залом, М.П. имеет четыре донных водосброса;

- технологический корпус (каркасная надстройка над отсасывающими трубами) примыкающий к низовому фасаду монтажной площадки;

- закрытое распределительное устройство 220КВт с размещением оборудования в двухзданиях и примыкающих к низовому фасаду машинного зала;

- отводящий канал длиной 155м, шириной 130.5 м завершается ковшом;

- левобережная и правобережная каменно-набросная плотины, имеющие длину 112м и 273м каждая;

- временный строительный канал для пропуска строительных расходов длиной 830м;

- пристанционная площадка с служебно-призводственным корпусом.

Максимальный статистический напор 30м.

Усть-Хантыйская ГЭС (1963-1975гг.).Одна из самых северных ГЭС мира, расположена на р. Хантыйка (правый приток Енисея) на севере Красноярского края.

Состав сооружений ГЭС:

-каменно набросная плотина длиной 420м и наибольшей высотой 72м;

-левобережная дамба с экраном длиной 1967м и наибольшей высотой 12м, отсыпана гравийно-галечным грунтом с супесчаным заполнителем;

-правобережная плотина длиной 2520м и наибольшей высотой 33м,с центральной частью из связанных грунтов и наружных призм из гравийно-галечных грунтов с супесчаным заполнителем;

-береговой водосброс с водосливом (два пролета шириной по 20м) подводящими и отводящими каналами;

-водоприемник длиной 140м;

- напорные подводящие панели;

-подземное здание ГЭС длиной 129м, с расстоянием между агрегатами 17м.

Мощность ГЭС – 441МВт. В подземном здании установлено 7 поворотно-лопастных агрегатов по 63МВт, работающих при расчетном напоре 45.8м. После предполагаемой модернизации станции мощность ГЭС должна составить 511МВт. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта5.34км) образуют крупное Хантыйское водохранилище.

В обширных пространствах Восточной Сибири особое место занимает Магаданская область, земли которой содержат практически всю таблицу Менделеева, а в промышленных масштабах – золото, серебро, олово.

Колымская ГЭС (1970 – 1996*гг.).Река Колыма образуется слиянием рек Коллу и Аян-Юрах, берущих начало на Халканском хребте. Длина реки 2129км, падение 515м.

Состав сооружений ГЭС:

- каменно-набросная плотина длиной по гребню 760м и максимальной высотой 131м;

- водоприемник;

- водосброс с небольшой водосбросной плотиной, длиной 127м, имеет шесть пролетов по 17м;

- подводящий канал общий для водоприемника и водосброса;

- подземное здание ГЭС: машинный зал на глубине 30м длиной 127м, шириной 20м, длина монтажной площадки – 28м. Расстояние между осями агрегатов – 18.5м. В подземном здании ГЭС установлено 5 диагональных гидроагрегатов мощностью по 180МВт, работающих при расчетном напоре 108м.

* на 2006 г. гидроэлектростанция не принята Государственной комиссией

Мощность ГЭС – 900МВт.Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 1,15км) образуют крупное Колымское водохранилище. При создании водохранилища было затоплено 40.84 тыс. гектар сельхозугодий (главным образом оленьих пастбищ), перенесено 66 строений.

Строительство ГЭС велось в суровых природно-климатических условиях, в зоне распространения многолетней мерзлоты. Плотина ГЭС входит в группу самых высоких плотин мира, возведенных в условиях вечной мерзлоты.

Особое внимание уделено подземному машинному залу. Он строился в сложнейших инженерно-геологических условиях.Граниты, вмещающие подземную камеру, представлены крепкими, слабо и среднетрещиноватыми разностями. Непосредственно в пределах зала и вблизи него в гранитах проходят пологие, крутопадающие и одна диагональная тектонические трещины. Более половины объема трещин заполнено льдом. Проектом предусматривалось следующее: кровлю камеры закрепить железобетонным сводом, стены железобетонными анкерами.

При проходке имели место вывалы породы. В процессе разработки нижележащих ярусов в железобетонном своде машинного зала возникла продольная трещина длиной 84м, произошел откол защитного слоя бетона и оголение арматурных стержней. После образования трещины начались изгиб и выпучивание вниз арматурных стержней нижнего ряда.

Причин возникновения в своде недопустимых сжимающих усилий, приведших к возникновению трещины, несколько:сейсмовзрывные воздействия; разгрузка массива в процессе интенсивной разработки камеры;изменение температурного режима массива и его термонапряженного состояния.

В связи с этим был разработан и осуществлен комплекс мероприятий: ограничение параметров взрывных работ;создание под железобетонным сводом новой несущей конструкции в виде породо-анкерного свода.

Опыт сооружения подземного машинного зала в мерзлом скальном массиве, растепляющемся при эксплуатации, имеет огромное значение для дальнейшего проектирования и строительства ГЭС в подобных условиях.

Магаданская система изолирована, поэтому излишки электроэнергии не могут перебрасываться другим потребителям. В связи с этим вхолостую сбрасывается 50-60% годового стока реки.Кризисное состояние в топливно-энергетическом комплексе Камчатской области привело к упадку ее хозяйственно деятельности.Первыми шагами по пути развитиятопливно-энергетического комплекса стало сооружение малых ГЭС.

КАСКАД ГЭСНА РЕКЕ ТОЛМАЧЕВА. Река Толмачева вытекает из озера Толмачева, площадью 22км², которое используется в качестве водохранилища с многолетним регулированием для всего каскада ГЭС путем поднятия его естественного уровня плотиной ГЭС 1 на 12м. Река Толмачева длиной 56км, имеет высотное падение 300м на первых 15км течения реки.

ГЭС 1 – низконапорный регулятор приплотинного типа с глубинным регулирующим водосбросом напором 18м, ГЭС 2 и ГЭС 3 – деривационные, с открытыми каналами и металлическими напорными водоводами диаметром 2.5м и длиной 2700м. Установленная мощность ГЭС1 – 2.0МВт; ГЭС 2 – 18.4 МВт; ГЭС 3 – 24.8МВт. В здании ГЭС 3 установлены2 радиально-осевых агрегата по 9.2МВт, работающих при расчетном напоре 122м.

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЕ ГЭС

Зейская ГЭС(1964-1978гг.).Река Зея–приток Амура. Длина реки 1242км, падение – 1677м. Первая крупная гидроэлектростанция Дальнего Востока уникальна: здесь впервые в мире были установлены мощные поворотнолопастные диагональные турбины. Плотина оригинальна по конструкции: не сплошная бетонная, а полая (бетонная контрфорсная) (рис.86).

Состав сооружений ГЭС:

- бетонная плотина длиной 699м, в том числеглухая левобережная плотина длиной 240м и правобережная плотина длиной 150м, с наибольшей высотой 110м, водосбросная плотина длиной 180м имеет восемь пролетов шириной 12м.

- приплотинное здание ГЭС: машинный зал длиной 154.3 м, шириной 24м, длина монтажной площадки –36м, установлено 6 агрегатов по 215МВт. Установленная мощность – 1290МВт, при расчетном напоре 78.5м, расстояние между осями агрегатов24м.

Рис.86

Длина напорного фронта0.71км, максимальный статистический напор 98.3м.Зейская ГЭС это комплексный гидроузел. Не только киловатт-часами измеряется ее отдача. На реке Зее она регулирует расход воды, предотвращая наводнения, которые в прошлом затопляли сотни гектаров плодородных земель, угрожали поселениям и городам.

Бурейская ГЭС. 1985 - …*.Расположена на реке Бурея, притоке Амура. Река берет свое начало в горах на высоте 1700м, в стыке хребтов Эзоп и Дусе-Алинь. Длина реки 623км, падение 1305м.Уникальный по своим размерам и сложности Бурейский гидроузел, включающий в себя плотину и 6 агрегатов общей мощностью 2000МВт, можно считать самым крупным энергетическим проектом за минувшее десятилетие.В мае 2003г. первый агрегат был испытан на холостом ходу (рис.87).

Состав сооружений ГЭС:

- каменно-земляная плотина длиной 740м;

- туннельный эксплуатационный водосброс;

- станционный узел: машинный зал длиной 154м и шириной 23.4м, длина монтажной площадки 36м, расстояние между осями агрегатов 24м.

* на 2008 г. гидроэлектростанция не принята Государственной комиссией

При строительстве Бурейской ГЭС встают экологические проблемы. По мнению экологов, Амур будет получать меньше воды.Это повлияет на воспроизводство рыбы, изменятся условия пойменной экосистемы, понесет убытки судоходство.

Ввод Бурейской ГЭС вызовет понижение уровня р. Бурея, отразится на состоянии озер и болот в Хинганском заповеднике. По проекту среднегодовой уровень реки в нижнем бьефе понизится на 1 м, это будет катастрофой для озер, глубина которых чуть больше метра.

Но обстоятельные исследования по этой проблеме не велись, выводы сделаны на примере Зейской ГЭС, которая изменила гидрологический режим на реке.

Рис.87

ДАГЕСТАНСКИЕ ГЭС. В республике работают шесть крупных гидроэлектростанций.Высокая эффективность водно-энергетичеких ресурсов Дагестана обратила внимание специалистов еще в начале 20 века. Наибольший интерес представляла река Сулак с ее многочисленными притоками. Крупнейшей гидростанцией Сулакского каскада является Чиркейская ГЭС с установленной мощностью 1000МВт. Эта гидростанция построена в узком, труднодоступном ущелье.

Чиркейская ГЭС (1963-1978гг.).

Состав сооружений ГЭС:

- арочная бетонная плотина высотой 232.5м, длиной по гребню 338м, толщина плотины от 6 до 30м;

- приплотинное здание ГЭС с двухрядным расположениемгидроагрегатов;

- эксплуатационный водосброс туннельного типа длиной 731м;

- отводящий канал длиной 58м;

- тишиклинская дамба с ирригационнымводовыпуском.

Мощность ГЭС – 1000МВт. В здании ГЭС установлено 4 радиально-осевых агрегата мощностью по 250МВт, работающих при расчетном напоре 170м. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 333м) образуют Чиркейское водохранилище площадью 42.4кв.км.Эта ГЭС – гордость российских гидростроителей (рис.88).

Рис.88