Подземные комплексы ГЭС и ГАЭС

Подземные сооружения ГЭС и ГАЭС можно разделить по взаимодействию с водной средой на две основные группы:

гидротехнические подземные сооружения, предназначенные для подвода воды к гидроагрегатам ГЭС и ГАЭС и ее отвода, сооружения для дренажа плотин и для отвода воды в период строительства гидроузлов;

подземные выработки, в которых размещается основное и вспомогательное оборудование, необходимое для нормальной эксплуатации ГЭС и ГАЭС, а также выработки, предназначенные для транспортирования различных грузов, вентиляции, выполнения цементационных работ и др.

Гидроэлектростанции по схеме создания напора разделяются на типы, приведенные на рис. 1.1.

ГАЭС, в составе которых имеются подземные сооружения, можно разделить на две группы:

ГАЭС с подземным машинным залом и в ряде случаев с подземным нижним бассейном;

ГАЭС с подземными турбинными водоводами и наземным или полу- подземным машинным залом.

Характеристики крупнейших построенных и строящихся подземных ГЭС и ГАЭС, а также ГЭС и ГАЭС, в состав которых входят подземные сооружения, представлены в табл. 1.1.

В настоящее время построены крупнейшие комплексы подземных сооружений ГЭС и ГАЭС: Ингурская ГЭС (Грузия) смешанного типа с высокой плотиной и длинной деривацией; приплотин- ные крупнейшие ГЭС - Токтогульская с бетонной плотиной (Кыргызстан), Нурекская и Рогунская ГЭС с крупнейшими плотинами из местных материалов (Таджикистан), деривационная ГЭС Нечако-Кемано (Канада), Днестровская ГАЭС (Украина), ГАЭС Динорвик (Англия).

В настоящее время определились три основные взаимосвязанные характеристики, по которым определяется преимущество того или иного варианта компоновки сооружений:

энергоэкономические показатели ГЭС и ГАЭС (мощность, выработка, капиталовложения полные и удельные, себестоимость энергии, прибыль, рентабельность, срок окупаемости др.); надежность работы ГЭС или ГАЭС при эксплуатации; воздействие сооружений ГЭС и ГАЭС на окружающую среду при строительстве и эксплуатации.

Немаловажное значение при прочих равных условиях имеет также срок строительства, а для крупных гидроузлов - возможность ввода по очередям (на промежуточных напорах) с целью уменьшения инвестиционного периода и потерь от замораживания капитальных вложений.

Многолетний опыт отечественного и зарубежного строительства показал следующие преимущества подземных сооружений ГЭС и ГАЭС:

в некоторых случаях подземные сооружения являются единственным технически оправданным решением. Это могут быть деривации гидроэлектростанций, построенных на реках, протекающих в узких труднодоступных ущельях, туннели для пропуска расходов реки в период строительства в узких и глубоких ущельях, особенно при применении плотин из местных материалов, и некоторые другие. В деривационных ГЭС при подземном расположении удается получить самую короткую деривацию и тем самым уменьшить в ней гидравлические потери и получить оптимальное значение мощности. Туннельные деривации позволяют создавать новые схемы использования речного стока, перебрасывать воду из одной реки в другую, более рационально используя ее. Это распространено в горных районах Европы, Австралии и Северной Америки, на Серевном Кавказе и в Закавказье;

при конструировании подземных гидротехнических сооружений, особенно напорных, в наибольшей степени используется несущая способность горных пород, что дает возможность уменьшить толщину обделок и облицовок, сократить расход металла, цемента и упростить производство работ. Это существенно проявляется при применении породно-анкерных конструкций, необлицованных выработок и др.;

подземные сооружения не подвергаются воздействию горных обвалов и оползней, селевых потоков, в результате чего не требуется строительство специальных защитных сооружений (кроме входных и выходных порталов). Как показали многолетние наблюдения, подземные сооружения, особенно находящиеся на большой глубине, меньше подвержены воздействию землетрясений;

несравненно большая защищенность от любого вида военного нападения, катастроф, связанных с падением самолетов и других летательных аппаратов;

независимость от климатических условий в период строительства и эксплуатации. Особенно это важно для районов с суровым климатом - северной строительно-климатической зоне и высокогорных районов, где при строительстве подземных сооружений можно проводить строительно-монтажные работы круглый год;

высокая степень механизации работ (особенно при применении туннелестроительных комбайнов) позволяет значительно сократить потребность в рабочей силе на основных сооружениях и в обслуживающих хозяйствах;

подземные сооружения, как правило, требуют меньших расходов на ремонтные работы, а главное, значительно меньше эксплуатационного персонала, что позволяет намного сократить эксплуатационные издержки;

при подземном расположении сооружений воздействие на окружающую среду минимально, требуется наименьшая площадь отчуждаемых земель. В этом случае происходит лишь небольшое нарушение равновесного состояния покровных пород и грунтов, а также массива пород, что позволяет предотвратить появление обвалов и оползней. При строительстве подземных сооружений человек в наименьшей степени вторгается в сложившийся природный ландшафт, что особенно важно для густонаселенных или туристских районов.

Однако подземные сооружения имеют ряд объективных и субъективных недостатков:

относительно высокая в нашей стране стоимость подземных работ по сравнению с работами на поверхности земли и длительные сроки возведения сооружений, хотя этот недостаток может быть сведен к минимуму при правильной организации и достаточно высоком уровне механизации подземных работ;

большая зависимость по сравнению с наземными сооружениями от инженерно-геологических условий; возрастает значение инженерногеологических изысканий и исследований, так как неожиданное появление на трассе сооружений слабых пород может вызвать остановку работ, а в некоторых случаях необходимость местного или полного изменения трассы;

необходимость применения малогабаритного гидросилового и электрического оборудования, что связано с некоторыми затратами.

Вариант компоновки и конструкции сооружений ГЭС выбирается на основе технико-экономического сравнения. Многолетний опыт показывает, что при равных стоимостных показателях следует отдавать предпочтение подземному расположению гидротехнических сооружений, учитывая их преимущества, и особенно наименьшее воздействие на окружающую среду, которое не всегда удается оценить в денежном выражении.

Подземные сооружения гидроэлектростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1996.