Кайдани для води гідроелектростанції - плюси і мінуси, журнал популярна механіка

Вважається одним із екологічно чистих способів виробництва енергії, гідроенергетика надає при цьому серйозний вплив на природу. І у цього впливу є як позитивні, так і негативні сторони. На фото - гребля Чіркейская ГЕС в Дагестані

Інгурі ГЕС Гребля на грузинській річці Інгурі може вважатися гордістю радянської гідроенергетики: це найвища в світі бетонна гребля арочного типу. Її висота становить 272 м. Будівництво греблі було розпочато ще в 1961 році, а повністю завершено лише в 1987-му. В даний час Інгурі ГЕС поділена між Грузією і недавно визнаної Україною Абхазією, якій належить 40% вироблюваної енергії

Зейская ГЕС Гребля, споруджена на річці Зея в Амурській області # 40; 1965-1980), відноситься до унікального дляУкаіни масивно-контрфорсних типу. Вона розділила річку на два не пов'язаних один з одним б'єфу - конструкцією не передбачені ні шлюзи, ні рибопод'емнікі. Водосховище має велике протипаводкове значення.

Америка # 058; гребля Гувера Названа на честь президента Герберта Гувера найвища в США гребля гравітаційно-арочного типу перекрила річку Колорадо в 1936 році. Цілі будівництва - гідроенергетика, зрошення полів, поліпшення умов судноплавства, боротьба з повенями

Америка # 058; Панамський канал Одне з найвідоміших гідроспоруд в світі - Панамський канал # 40; завершено в 1914 році). Суду проводять через шлюзи каналу за допомогою локомотивів-буксирів, які рухаються по зубчастих рейках, прокладених уздовж шлюзу

Америка # 058; «Діра слави» Аркова гребля Monticello Dam, що перекриває каліфорнійську річку п'ють-Крік, нічим особливо не знаменита, крім «дірки слави». Таке дивне назва носить нерегульований водозлив, виконаний у вигляді бетонної воронки. Коли рівень у водосховищі Берріесса перевищує проектний, вода переливається через краї воронки, створюючи красиве, але трохи моторошне видовище

Парад гігантів # 058; ГЕС «Ітайпу» Одна з найбільших в світі гребель перегородила річку Парана поблизу бразильсько-парагвайської кордону. Для будівництва греблі, зробленої з землі, каменю і бетону, в скелях був пробитий 150-метровий канал, по якому воду річки відвели в бік від русла. Після висихання русла в обраному створі в 1979 році почалося зведення греблі. Її загальна довжина становить 7235 м.

Строго кажучи, будівництво гребель і дамб не обов'язково має відношення до гідроенергетиці. Московські греблі просто піднімають рівень колись майже обмілілої річки, а, наприклад, Житомирське водосховище на річці Кубань створено для потреб іригації. Але все ж переважна більшість великих гідроспоруд вУкаіни пов'язано з енергетичною галуззю. З часів затвердження в 1921 році IX Всеукраїнським з'їздом Рад плану ГОЕЛРО наша країна активно використовує енергію малих і великих річок.

підступне дно

Якщо не вдаватися в подробиці класифікації, греблі електростанцій діляться в основному на гравітаційні і арочні. Гравітаційна гребля - як правило, має трикутне поперечний переріз - будується з грунту, каменю або бетонних блоків. З самого терміна «гравітаційна» видно, що така гребля утримує масу води за рахунок своєї ваги, - течія річки не в силах зрушити цю громадину з місця, і вода починає підніматися. Арочні греблі використовуються в гірській місцевості. За рахунок своєї форми (по суті це фрагмент купола, вигнутого в бік напирає води) така гребля передає навантаження на борту каньйону. Арочна гребля складніше в будівництві, але економічніше в сенсі витрат матеріалів. При висоті 100 м гравітаційна гребля повинна мати підставу шириною 70-80 м, а у арочної греблі такої ж висоти ширина підстави складе всього близько 5 м. Є також греблі змішаного гравітаційно-арочного типу (приклад - гребля найбільшою вУкаіни Саяно-Шушенській ГЕС) і контрфорсних типу.

Щоб гребля виконувала своє завдання і не підносила неприємних сюрпризів, потрібне ретельне геологічне дослідження створів річки в місці, де передбачається будівництво ГЕС. Історія знає випадки, коли греблю ставили на дно, в якому знаходилися карстові порожнини. Після наповнення водосховища вода просочувалася в ці порожнини, а потім знаходила вихід в нижньому б'єфі. Водосховище починало зливатися, і, щоб не допустити цього, в карстові порожнечі довелося закачувати бетон, обсяг якого був приблизно дорівнює обсягу самої греблі.

Ідеальним для будівництва греблі є скельне дно, менш краща слизька глинистий грунт. В останньому випадку при недостатній вазі греблі вона може просто «поїхати» за течією.

Вода дірочку знайде

Гребля ГЕС - структурно складна споруда. До її складу входять глухі греблі - через гребінь яких вода не переливається (або, у всякому разі, не повинна переливатися); станційні греблі, через які вода з водосховища надходить в камери з турбінами, що обертають вали електрогенераторів; і водозливні греблі, через які скидається вода для регулювання рівня води у верхньому б'єфі (у водосховищі).

Система водоскиду - один з ключових елементів гідровузла. Рівень води в перекритою греблею річці може значно коливатися в залежності від пори року і кліматичних факторів, таких як танення снігу і льоду у верхів'ях або зливові дощі. Неконтрольований скидання води з верхнього б'єфа може привести до руйнування всієї конструкції.

хижі моря

Водосховища - мабуть, головна «ахіллесова п'ята» гідроенергетики. І саме навколо них ведуться безперервні дискусії між енергетиками та екологами. Очевидно, що з'явилися в результаті будівництва гідровузлів штучні «моря» не можна вважати лише неминучим злом. Водосховища мають велике значення для організації судноплавства і рибопромисла, служать резервуарами питної води і виконують рекреаційну функцію (як, наприклад, каскад водосховищ вододільного б'єфу каналу ім. Москви). Часто вони допомагають вирішити проблеми паводкових повеней в районах, що лежать нижче за течією перекритою річки. Однак ціна цього - перетворення суші в дно, серйозні зміни в екологічній ситуації і навіть зміни клімату. Нерідко затоплюються лісу і анаеробне гниття на мілинах великих мас рослинної органіки призводить до викиду в атмосферу метану - одного з «парникових газів». Цей факт трохи псує імідж гідроенергетики як альтернативи спалюванню викопного палива.

Дитя перших п'ятирічок - гігантське Рибінська водосховище - поглинуло, як відомо, величезну здавна населену територію в самому центрі ЕвропейскойУкаіни. «Море» заповнило собою Молго-Шекснинского низовина, що утворилася в результаті танення льодовика. Під водою опинилися сотні сіл і ціле місто Молога, церкви, монастирі, кладовища і навіть три сотні жителів, які не побажали покинути свою «малу батьківщину». «Ліс рубають - тріски летять» - такою була одна з основоположних принципів сталінської політики. У більш гуманні часи, при будівництві інших водосховищ Волзького каскаду, рукотворним морях вже не давали розливатися безконтрольно, віддаючи їх берегову лінію на відкуп рельєфу. Однак єдиний спосіб зупинити розлив води - обвалування, тобто спорудження за встановленими кордонів водосховища земляних дамб. На практиці це означає, що знаходяться поруч з дамбою будинку, дороги або промислові об'єкти виявляються нижче рівня водойми і забезпечення їх безпеки стає окремою проблемою. Мова йде не тільки про підтримку дамб в справному технічному стані, але і про огорожі цих гідроспоруд від, так би мовити, людський фактор. Зараз вздовж дамб деяких водосховищ Волзького каскаду ведеться міліцейське патрулювання і зводяться паркани.

Гребля і вічність

Не можна забувати і ще про одну проблему, пов'язану з появою водосховищ. Під тиском величезної маси волога просочується в навколишній грунт, піднімаючи рівень грунтових вод. Іноді цим можна скористатися: наприклад, в районах, де регулярно пересихають колодязі, запруживания місцевої річки допоможе їх наповнити. Однак, коли мова йде про макромасштабах, підйом грунтових вод призводить до заболочування великих територій та інших малоприємних наслідків. Зокрема, одним з аргументів екологів, які виступають проти будівництва Евенкійської ГЕС на річці Нижня Тунгуска, є ймовірна інфільтрація води в порожнині, що залишилися від проводилися в цьому районі підземних ядерних вибухів. У цьому випадку може виникнути небезпека потрапляння радіоактивних матеріалів в Нижню Тунгуску і Єнісей. Створення водосховищ також може привести до затоплення підземних комунікацій, підвалів будівель і шахт на прилеглій території. Зрозуміло, при проектуванні гідровузлів подібні побічні ефекти намагаються прораховувати, проте дія водної стихії не може бути передбачуваним на всі 100%.

У великих гідросоруженій є одна унікальна особливість. На відміну від шахти або кар'єра, їх не можна закинути, віддати на поталу сил природи. Або греблю треба вічно підтримувати в робочому стані (що практично навряд чи доцільно), або після закінчення певного терміну гідровузол повинен бути демонтований, а водосховище злито або перетворено в замкнуту водойму. Тільки так можна уникнути катастрофічних наслідків стихійного руйнування. У цьому, до речі, проглядаються спільні риси атомної енергетики та гідроенергетики. Вартість виведення з експлуатації АЕС порівнянна з витратами на її будівництво. Те ж саме стосується і гідроелектростанцій. Споруджені в СРСР греблі ГЕС розраховані на роботу протягом ста років. З одного боку, вік - це немало, але з іншого - деякі гідроелектростанції, наприклад Жигулевская ГЕС на Волзі, вже виробили близько половини терміну, а то і більше. Таким чином, питання про те, що робити з відпрацьованими своє гідроспоруди і у скільки обійдеться їх демонтаж або капітальна реконструкція, встане вже перед нині живуть поколіннями.

Очевидно, що робота з величезними масами води вимагає грамотних інженерних рішень, технологічної дисципліни і відповідальності. На щастя, у нас вУкаіни - в країні, де ГЕС вносять величезний вклад в енергетичне господарство, - є і технології, і висококласні фахівці, здатні розвивати гідроенергетику на принципах ефективності, екологічності та безпеки.