Цимлянская ГЕС - гідроелектростанція на річці Дон у Ростовській області. у міст Волгодонська і Цимлянського. Побудована в 1949-1954 роках в рамках програми спорудження Волго-Донського судноплавного шляху, переважно силами ув'язнених ГУЛАГу. є однією з «великих будівництв комунізму». Має важливе економічне значення, забезпечуючи великотоннажне судноплавство на нижньому Дону, функціонування Волго-Донського судноплавного каналу. зрошення великих масивів посушливих земель, водопостачання, захист від повеней і вироблення електроенергії. Власником споруд ГЕС (за винятком судноплавних шлюзів) є ТОВ «Лукойл-Екоенергія».
Цимлянская ГЕС розташована на річці Дон в 309 км від її гирла, є єдиною гідроелектростанцією на цій річці. Площа водозбору річки в створі ГЕС складає 255 000 км (близько 60% площі водозбірного басейну річки). Клімат району розташування ГЕС континентальний. водосховище розташоване в сухостепной і напівпустельною зонах з властивими їм засухами і суховіями. Середньорічна кількість опадів становить 350-400 мм при випаровуванні з дзеркала водосховища близько 1000 мм. Водний режим Дона характеризується чітко вираженим весняною повінню. в ході якого проходить в середньому 72% річного стоку. Середньорічна витрата води в річці в створі Цимлянской ГЕС становить 655 м³ / с, середньорічний стік - 20,66 км ³. Максимальні витрати води, з повторюваністю один раз в 10 000 років, оцінюється в 21 532 м³ / с, максимальна витрата води, зафіксований за весь період спостережень, склав 14 436 м³ / с. Нижче Цимлянской ГЕС на Дону розташовані Миколаївський, Костянтинівський і Кочетовскій гідровузли. не мають в своєму складі гідроелектростанцій. Їх основним завданням є підтримка судноплавних глибин [1] [2].
Річка Дон в створі Цимлянской ГЕС має піднесений правий берег і низинний лівий. Будівля ГЕС і водоскидних гребля побудовані в заплаві на лівому березі (причому гребля частково розташована в межах колишнього озера Сусорово), що дозволило природним шляхом вирішити проблему пропуску стоку річки в період будівництва, а також скоротити обсяг робіт по перемичках будівельних котлованів. Земляні греблі з лівого берега на більшій частині своєї довжини розташовані на надзаплавних терасах. правобережна гребля - на заплаві. В області будування ГЕС, розташованих в межах заплави і русла річки. лежать дрібнозернисті алювіальні піски, підстилаються на глибині 25-30 м шаром глинистих мергелів. Надзаплавні тераси складені лесовидними суглинками [3] [2] [4].
земляні греблі
Більшу частину напірного фронту Цимлянской ГЕС утворюють три земляні греблі - лівобережні № 90 і № 91 і правобережна № 92, в які укладено в цілому 31,614 млн м грунту. Лівобережна дамба № 90 розташована між лівим берегом заплави Дону і судноплавними шлюзами, в тіло греблі врізане головне спорудження Донського магістрального каналу. Довжина греблі - 2740,73 м, ширина по гребеню - 20 м, максимальна ширина по основі - 115 м, максимальна висота - 11,8 м. Гребля відсипана з лесовидних суглинків, верхової укіс закріплений залізобетонними плитами на шарі піску, низовий укіс - відсипання гравію і щебеню. Протифільтраційних пристроїв в тілі і основі греблі немає, дренажні пристрої представлені наслонних дренажем з шару піску товщиною 1 м на низовому укосі, стрічковим збірним дренажем з бутового каменю з поперечними дренамі з піску в основі греблі і дренажної канавкою [8] [6].
Лівобережна дамба № 91 розташована між судноплавним шлюзом і будівлею ГЕС. Довжина греблі - 6760,21 м, ширина по гребеню - 20 м, максимальна ширина по основі - 327,5 м, максимальна висота - 25 м. Гребля намита з дрібнозернистого піску, верхової укіс закріплений залізобетонними плитами, низовий укіс - відсипання гравію. Протифільтраційних пристроїв в тілі і основі греблі немає (за винятком ділянки сполучення з будівлею ГЕС, де влаштовані дві діафрагми з металевого шпунта). Дренажні пристрої представлені горизонтальним закритим трубчастим дренажем в нижній частині низового призми греблі (бетонна труба діаметром 0,8-1,6 м), уздовж низового укосу прокладена дренажна канавка і виконаний вертикальний дренаж (розвантажувальні свердловини) [9].
Правобережна гребля № 92 розташована між водозливної греблею і правим берегом заплави Дону. Довжина греблі - 3171,04 м, ширина по гребеню - 20 м, максимальна ширина по основі - 345,55 м, максимальна висота - 35 м. Гребля намита з дрібнозернистих і разнозерністих пісків, верхової укіс закріплений залізобетонними плитами, низовий укіс - відсипання гравію ; залізобетонним плитами загальною довжиною 80 м закріплений також примикає до греблі берег водосховища. Протифільтраційних пристроїв в тілі і основі греблі немає, дренажні пристрої представлені горизонтальним закритим трубчастим дренажем в нижній частині низового призми греблі (бетонна труба діаметром 0,8 м), уздовж низового укосу прокладена дренажна канавка і виконаний вертикальний дренаж (розвантажувальні свердловини) [10].
водозливна гребля
Рибопідйомники, призначений для пропуску йдуть на нерест осетрових і частикових риб. розташований між водозливної греблею і будівлею ГЕС. До складу Рибопідйомники входять вхідний лоток, садок, рибопод'ёмний шлюз, вихідний лоток і малий гідроагрегат. Вхідний лоток довжиною 110 м і шириною 6 м розташований в нижньому б'єфі, утворюючи роздільний пірс між водозливної греблею і будівлею ГЕС. Заманювання риби в лоток відбувається за допомогою струму води, створюваного роботою малого гідроагрегату, вихідний отвір відсмоктує труби якого розташоване на дні лотка. Гідроагрегат має потужність 4 МВт, складається з вертикальної поворотно-лопатевої турбіни ПЛ 495-СБ-225 виробництва заводу «Уралгідромаш» і генератора ВГС-325 / 64-24 виробництва заводу «Електросила». Риба, що пройшла лоток, накопичується в коші розміром 5 × 18 м, звідки вона за допомогою переміщаються сіток направляється в рибопод'ёмний шлюз. Шлюз має розміри 5 × 7 м, наповнюється водою з верхнього б'єфу і обладнаний підйомної сіткою, що спонукає рибу до переміщення вгору. Після завершення шлюзування риба переміщається в водосховище по вихідного лотка довжиною 65 м і шириною 6 м. Процес шлюзування повністю автоматизований і займає близько 40 хвилин. Рибопідйомники забезпечений системою плоских затворів, що перекривають різні його ділянки як при звичайній роботі, так і при проведенні ремонтних робіт [14] [2] [5].
Електроенергія виробляється генераторами ГЕС на напрузі 10,5 кВ, яке підвищується до 110 і 220 кВ за допомогою шести однофазних силових автотрансформаторів ОДТГА 666667/220, об'єднаних в дві групи (по три фази в кожній). Трансформатори розташовані на майданчику, що примикає до будівлі ГЕС. Видача потужності ГЕС в енергосистему виробляється з відкритого розподільного пристрою 110/220 кВ по чотирьом лініям електропередачі [15] [2]:
- ВЛ 220 кВ «Цимлянская ГЕС - ПС Ш-30»
- ВЛ 220 кВ «Цимлянская ГЕС - Волгодонська ТЕЦ-2»
- ВЛ 110 кВ «Цимлянская ГЕС - ПС Цимлянская»
- ВЛ 110 кВ «Цимлянская ГЕС - ПС ВОЕЗ»
судноплавні шлюзи
Судопропускних споруди Цимлянського гідровузла розташовані на лівому березі, між земляними дамбами № 90 і 91. Траса судопропускних споруд перетинає земляну греблю і виходить в нижньому б'єфі до річки в 5 км нижче основних споруд ГЕС, за межами зони впливу потоку, що скидається через гідроагрегати і водоскидних греблю . До складу судопропускних споруд входять аванпорт. два однокамерних шлюзу з проміжним каналом між ними і низовий підхідний канал. Аванпорт розташований в Цимлянском водосховище, створює захищену від високих хвиль акваторію і забезпечує спокійний підхід судів до шлюзів. Крім того, на території аванпорту розміщені річковий порт і лесобаза. Аванпорт утворений двома дамбами - північній і східній, між якими розташований прохід для суден, що має ширину 400 м. Північна дамба зведена відсипання з лесовидних суглинків. її довжина становить 1500 м. Східна дамба довжиною 1580 м має змішану конструкцію - її найбільш протяжний ділянку довжиною 1240 м побудований намивом з дрібнозернистого піску, інша частина - відсипання з вапняку з суглинком. Укоси дамб, звернені до водосховища, закріплені бетонними плитами, звернені до аванпорту - великим каменем [2] [16].
Судноплавні шлюзи однокамерні, між ними розташований проміжний роз'їзний канал довжиною 1 593 м. Шлюзи мають номери 14 і 15, їх конструкція і розміри відповідають таким шлюзів Волго-Донського каналу (розмір камер 145 × 18 м). Шлюзи залізобетонні, з головним системою наповнення спорожнення камер. З нижнім бьефом шлюзи з'єднуються низовим підхідному каналі довжиною 3440 м. При будівництві створений заділ для другої нитки шлюзів у вигляді голови і частини камери шлюзу, врізаних в земляну греблю [2] [16].
Шлюзи оформлені в стилі монументальної архітектури того часу ( «сталінський ампір»). Будівля управління верхньої голови шлюзу № 14 виконано у вигляді монументальної арки заввишки 30 м. Вибір такого рішення пояснюється прагненням декорувати аварійно-ремонтний затвор шлюзу, що знаходиться в підвішеному стані між двома будівлями верхньої голови шлюзу. Арка перекрита фронтоном з аттиком. на якому розміщені чотири чавунні скульптурні композиції. Поблизу верхньої голови шлюзу № 14 на напівкруглої набережній встановлено монумент «З'єднання п'яти морів», що представляє собою ступінчастий постамент з вмонтованими скульптурними зображеннями носових частин корабля. На постаменті розміщена чавунна скульптурна композиція (скульптор С. Н. Волков). Будинки управління нижньої голови шлюзу № 15 виконані у вигляді двох веж висотою 30 м, які увінчані 8-метровими кінними статуями донських козаків (скульптор Г. І. Мотовилов) [17].
Головне спорудження Донського магістрального каналу
Головне спорудження Донського магістрального каналу врізане в греблю № 9, являє собою Безнапірні семиочковою залізобетонну трубу, що складається з трьох секцій. Довжина споруди - 47,34 м, ширина (уздовж напірного фронту) - 49 м, розмір кожного водопропускного отвори 4,5 × 7,25 м, загальна пропускна здатність - 250 м³ / с. Спорудження обладнано плоскими колісними основними і аварійно-ремонтними затворами, оперування якими проводиться за допомогою електролебёдок і мостового крана. Протифільтраційні пристрою представлені металевим шпунтом з боку верхнього б'єфу і дренажем у вигляді тришарового зворотного фільтра в основі споруди. Підведення води з водосховища проводиться по подводящему каналу, облицьованому бетонними плитами [18].
водосховище
Напірні споруди ГЕС утворюють велике Цимлянське водосховище. Площа водосховища при нормальному підпорному рівні 2624 км². довжина 360 км, максимальна ширина 40 км, максимальна глибина 30,8 м. Повна і корисна ємність водосховища становить 22,97 і 11,29 км ³ відповідно, що дозволяє здійснювати багаторічне регулювання стоку (водосховище наповнюється в багатоводні роки і спрацьовується в маловодні). Відмітка нормального підпірного рівня водосховища становить 36 м над рівнем моря (за Балтійською системою висот), форсованого підпірного рівня - 38 м, рівня мертвого об'єму - 31 м [19].
Історія будівництва і експлуатації
Будівництво Цимлянской ГЕС було частиною проекту Волго-Донського водного шляху, що передбачає будівництво Волго-Донського судноплавного каналу і поліпшення умов судноплавства на Дону нижче каналу. Перший докладний проект цього шляху був складений в 1927-1928 роках і передбачав, крім каналу, спорудження десяти низьконапірних гребель з шлюзами, в тому числі однієї - вище станиці Цимлянской. По ряду причин до реалізації цього проекту не приступили. Така ж доля спіткала проекти 1933 і 1938 років, має на увазі, крім іншого, створення великого регулює водосховища в районі міста Калача-на-Дону. У 1944 році проектування Волго-Донського водного шляху було доручено «ГІДРОПРОЕКТ», де велося під керівництвом С. Я. Жука [20].
В ході проектування було вирішено розмістити велике регулює водосховище в районі станиці Цимлянской. В цьому випадку вирішувалося відразу кілька завдань - забезпечувалися судноплавні глибини на найбільш складній ділянці Дона від Цимлянской до Калача-на-Дону, а також глибини на нижньому Дону (за рахунок пропусків води з водосховища), з'являлася можливість організації самотечного зрошення земель на лівому березі, а також вироблення значної кількості електроенергії. Альтернативні варіанти розміщення водосховища володіли суттєвими недоліками. Так, кумівські створ, що знаходиться поблизу входу в Волго-Донський канал, дозволяв створити ємне водосховище, але не забезпечував самотечного зрошення, вимагав великого обсягу днопоглиблювальних робіт і будівництва додаткових низьконапірних гребель нижче за течією. Нижньо-Курмоярская створ, розташований в 40 км вище створу Цимлянской ГЕС, при сприятливій для розміщення споруд ГЕС формі долини, приводив до необхідності трассіровать Донський магістральний канал по сильно порізаному і крутому лівому березі річки, що сильно ускладнювало і здорожувало будівництво. Використання Костянтинівського створу (нижче за течією) призвело б до різкого збільшення площі затоплення цінних земель, а також до значного укрупнення і подорожчання споруд ГЕС [2].
економічне значення
Цимлянская ГЕС забезпечує великотоннажне судноплавство на річці Дон - гідровузол є важливою складовою частиною Волго-Донського судноплавного шляху. Цимлянське водосховище розміщується на місці найбільш складного, що має велику кількість перекатів ділянки Дона протяжністю 186 км, що повністю вирішило проблему забезпечення необхідних (не менше 4 м) судноплавних глибин на ділянці. Водосховище забезпечує харчування водою Волго-Донського судноплавного каналу (відбір води за проектом - до 320 млн м³ на рік), а також необхідні глибини на вході в канал. Накопичуючи воду у водосховищі під час повені і скидаючи її в межень. Цимлянская ГЕС забезпечує підвищений рівень води і судноплавні глибини на нижньому Дону, а також значно знижує необхідний для забезпечення судноплавства обсяг днопоглиблювальних робіт нижче за течією. Режим роботи ГЕС передбачає так званий судноплавний попуск - підвищені витрати води з метою забезпечення необхідних глибин (не менше 3,4 м) нижче за течією [34] [2] [35].
Маючи ємне водосховище, Цимлянская ГЕС вирішує завдання захисту населених пунктів і земель нижче за течією від повеней. Так, з початку експлуатації максимальний спостережуваний приплив у водосховищі становить 6000 м³ / с (в 1979 році), а максимальний скидання в нижній б'єф при цьому - 2270 м³ / с, тобто витрати води були знижені більш ніж удвічі [38]. Цимлянське водосховище має велике рибопромисловоє значення, займаючи провідне місце по промисловому вилову риби серед внутрішніх водойм Росії - близько 5-6 тисяч тонн на рік, що приблизно відповідає вилову риби на всіх водосховищах Волзько-Камського каскаду. разом узятих. Рибопродуктивність водосховища становить 60-80 кг / га, що оцінюється як високий показник [39].
За час експлуатації Цимлянской ГЕС вироблено велику кількість дешевої відновлюваної електроенергії; станція є найбільшим в Ростовській області джерелом високоманевреної потужності. У той же час вироблення електроенергії не є першочерговим завданням Цимлянського гідровузла, режим роботи якого підпорядкований завданням забезпечення судноплавства, водопостачання та інших неенергетичних водокористувачів, виробництво електроенергії здійснюється при цьому попутно [29].
Економічні показники Цимлянской ГЕС [5]
При створенні Цимлянського водосховища було затоплено 263,6 тис. Га земель, у тому числі 9,6 тис. Га садиб і городів, 0,7 тис. Га садів і виноградників, 35,7 тис. Га ріллі, 71,1 тис. га сінокосів, 78,2 тис. га пасовищ і 30,1 тис. га лісу і чагарників. У зоні затоплення опинилися 164 сільських населених пункти і частково місто Калач-на-Дону, було перенесено 13 716 дворів і 507 дрібних промислових об'єктів. Знадобився перенесення або зміцнення насипів деяких ділянок залізничної лінії Сталінград - Відважна. був побудований новий Чирський міст через Дон. На нові місця були перенесені кілька ділянок автомобільних доріг та ліній зв'язку. У місті Калачі-на-Дону і хуторі Сталіндорф Калачёвского району побудовані захисні споруди у вигляді обвалування і мережі осушувальних каналів [2]. У зоні затоплення опинилося археологічний пам'ятник - стародавня фортеця Саркел. в 1949-1951 роках при підготовці ложа водосховища до затоплення археологами було обстежено менше третини площі об'єкта [40].