Чиркейская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Сулак у посёлка Дубки, в Буйнакском районе Дагестана. Самая мощная гидроэлектростанция на Северном Кавказе. Имеет вторую по высоте плотину в России и самую высокую в стране арочную плотину. Входит в Сулакский каскад ГЭС, являясь его верхней, регулирующей весь каскад ступенью. Чиркейская ГЭС (за исключением Тишиклинской дамбы) входит в состав Дагестанского филиала ПАО «РусГидро».
Чиркейская ГЭС расположена в одноимённом узком ущелье глубиной более 200 м. Ширина ущелья в верхней части - 300 м, в нижней - 12-15 м. Борта ущелья отличаются значительной крутизной, а также наличием потенциально неустойчивых скальных пород (в первую очередь на левом берегу). Ущелье сложено крепкими верхнемеловыми породами, главным образом плитчатыми известняками, переслаивающимися мергелями и глинами, которые отличаются значительной трещиноватостью (протяжённость трещин по длине и глубине до 150 м, раскрытие до 0,5 м). Сейсмичность района строительства составляет 9 баллов по шкале MSK.
Река Сулак в створе гидроузла имеет водосборную площадь 11 290 км², среднегодовой расход - 176 м³/с, среднегодовой сток - 5,58 км³. Река несёт большое количество наносов - 21,4 млн т в год. Водный режим реки отличается затяжным половодьем, проходящим с конца марта до конца августа, с наибольшими расходами в мае - июне. Сток реки формируется за счёт таяния снегов и ледников, а также выпадения дождевых осадков. Климат в месте расположения станции засушливый, среднегодовая температура составляет +12 °C, годовое количество осадков - 360 мм.
Чиркейская ГЭС представляет собой высоконапорную плотинную гидроэлектростанцию с арочной плотиной и приплотинным зданием ГЭС. В состав сооружений станции входят арочная плотина, здание ГЭС, эксплуатационный водосброс и Тишиклинская дамба. Установленная мощность электростанции - 1000 МВт, обеспеченная мощность - 166 МВт, среднегодовая выработка - 2470 млн кВт·ч.
Бетонная арочная плотина имеет длину по гребню 338 м и наибольшую высоту 232,5 м - это вторая по высоте плотина в России (после плотины Саяно-Шушенской ГЭС). Плотина состоит из арочной части, клинообразной пробки и правобережного устоя. Арочная часть плотины - двоякой кривизны, симметричного очертания, высотой 184,5 м, толщина изменяется от 6 м у гребня до 30 м на контакте с пробкой. Основанием плотины является пробка высотой 48 м, шириной 40 м и длиной по основанию 88 м, в нижней части которой устроена продольная полость эллиптического очертания длиной 21 м и пролётом 21 м. В плотину уложено 1,295 млн м³ бетона. Врезка плотины в правый берег составляет 10 - 15 м, в левый берег - до 50 м. С правого берега с целью обеспечения симметрии арочной части плотины сооружён устой высотой 44,5 м и длиной 50 м. Потенциально неустойчивые скальные массивы у левобережного примыкания плотины искусственно закреплены анкерами, расположенными в 6 ярусах, по 3 -5 штолен в каждом ярусе. В каждой штольне расположено по 32 анкера диаметром 56 мм, изготовленных из высокопрочной стали.
Центральная часть плотины длиной 75 м является станционной. На ней размещены наклонные водоприёмники (со стороны верховой грани) и 4 турбинных водовода (расположенные на низовой грани плотины). Турбинные водоводы имеют диаметр 5,5 м и среднюю длину 250 м, по конструкции - железобетонные (толщина стенки 1,5 м) с внутренней стальной оболочкой. В плотине на разных уровнях размещено 10 галерей, предназначенных для обслуживания контрольно-измерительной аппаратуры и цементационной завесы в основании плотины, а также контроля фильтрации через тело плотины. Водонепроницаемость бортов и основания плотины обеспечивается с помощью глубоких цементационных завес.
Тишиклинская дамба расположена в 10 км выше плотины, предназначена для защиты от затопления долины реки Шураозень. Дамба отсыпана из суглинка, её длина - 1300 м, максимальная высота - 12 м, ширина по гребню - 5 м и по основанию - 68 м. В теле дамбы имеется ирригационный водовыпуск в виде железобетонной трубы 2×2 м, оборудованной плоскими затворами. В отличие от остальных сооружений станции, Тишиклинская дамба принадлежит не «РусГидро», а муниципальному образованию «Село Чиркей» Буйнакского района.
Эксплуатационный водосброс - тоннельный (работает в безнапорном режиме), с открытым сливным лотком, расположен на левом берегу в 85 м от плотины. Входное отверстие имеет пролёт 22 м, перекрывается сегментным затвором высотой 14 м. К отверстию примыкает наклонный участок тоннеля подковообразного профиля длиной 158 м, шириной по низу 9,2 м и высотой 12,6 м, который переходит в слабонаклонную часть длиной 350 м. Та, в свою очередь, переходит в открытый лоток, заканчивающийся трамплином с боковым сливом - гасителем; открытая часть водосброса имеет общую длину 221 м. В строительный период использовался временный строительный водосброс, также тоннельного типа длиной 730 м, в настоящее время заглушённый.
Здание гидроэлектростанции - приплотинного типа, непосредственно примыкает к пробке плотины, имеет длину 60 м и ширину 43,8 м. Особенностью здания ГЭС является двухрядное расположение гидроагрегатов с двухъярусным расположением отсасывающих труб. Такая компоновка позволила вдвое сократить длину здания, что минимизировало врезку в скальные борта ущелья. На других гидроэлектростанциях России подобная компоновка гидроагрегатов не используется, на территории постсоветского пространства она также применена на Токтогульской ГЭС в Киргизии. Здание ГЭС имеет два параллельно расположенных машинных зала (по два агрегата в каждом), с общей монтажной площадкой.
В здании ГЭС установлено 4 вертикальных гидроагрегата с радиально-осевыми турбинами РО 230/9896-В-450 и генераторами ВГСФ 930/233-30 мощностью по 250 МВт. Турбины работают на напоре 156 -207 м (расчётный напор - 170 м, при котором расход воды через каждую турбину составляет 168 м³/с), диаметр рабочего колеса турбины - 4,5 м. Производитель турбин - Харьковский турбинный завод, генераторов - «Уралэлектротяжмаш». Отработавшая на гидроагрегатах вода сбрасывается в проложенный в скальной выемке отводящий канал. Подъезд к зданию ГЭС и пристанционной площадке осуществляется со стороны правого берега по автодороге, включающей в себя транспортный тоннель длиной 785 м и камнезащитную галерею непосредственно у здания ГЭС. Корпус управления расположен на правом берегу ущелья и соединён со зданием ГЭС кабельной шахтой.
С гидрогенераторов электроэнергия на напряжении 15,75 кВ передаётся на силовые трансформаторы ТЦ-400000/330 (изготовитель - Запорожский трансформаторный завод), расположенные на крыше здания ГЭС, а с них по воздушным линиям - на открытое распределительное устройство (ОРУ) напряжением 330 кВ, размещённое на правом берегу ущелья. Выдача электроэнергии и мощности Чиркейской ГЭС в энергосистему осуществляется по двум линиям электропередачи 330 кВ длиной по 23 км на подстанцию «Чирюрт».
Напорные сооружения ГЭС образуют Чиркейское водохранилище многолетнего регулирования (его ёмкость позволяет накапливать воду в многоводные годы и расходовать в маловодные). Площадь водохранилища составляет 42,5 км², полный и полезный объём - 2,78 и 1,32 км³ соответственно. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 355 м над уровнем моря, форсированного подпорного уровня - 357,3 м, уровня мёртвого объёма - 315 м. Значительный полезный объём водохранилища позволяет эффективно использовать водные ресурсы - холостые сбросы на Чиркейской ГЭС производятся весьма редко. При создании водохранилища было затоплено 3,04 тыс. га сельхозугодий и перенесено 830 строений, главным образом из аула Чиркей.
Чиркейская ГЭС является крупнейшей гидроэлектростанцией Северного Кавказа. Имея высокие маневренные возможности, она является основной регулирующей станцией в Объединённой энергосистеме Юга России, работая в пиковой части графика нагрузок. Также, она выполняет функции своеобразной «скорой помощи» в энергосистеме, позволяя в случае аварийного выхода блоков 150 -300 МВт на тепловых электростанциях быстро заместить выбывшую мощность. Благодаря наличию контррегулятора - Миатлинской ГЭС - станция не имеет ограничений по режимам сбросов, имея возможность быстро изменять свою мощность (и соответственно расходы в нижний бьеф). Осуществляя глубокое регулирование стока, Чиркейская ГЭС повышает выработку на нижележащих станциях каскада, а также обеспечивает надёжное водоснабжение населённых пунктов и орошение. При станции организовано рыбоводное хозяйство, специализирующееся на выращивании форели.
Впервые полевые изыскания и проектные проработки по гидроэнергетическому использованию реки Сулак были проведены в 1928 -1930 годах Ленинградским отделением Энергостроя. Итогом этих работ стала составленная инженером К. И. Лубны-Герцыком «Схема использования гидроэнергии р. Сулак», на которой впервые была намечена Чиркейская ГЭС. Учитывая благоприятные природные условия, позволяющие строительство мощной ГЭС с высотной плотиной и регулирующим водохранилищем, Чиркейская ГЭС рассматривается как первоочередной объект строительства, на ней концентрируются проектные и изыскательские работы. В 1933 году с целью исследования свойств горных пород в створе ГЭС в нескольких метрах от русла реки была пройдена шахта глубиной 61 м, из которой в сторону русла была пробита штольня длиной 27 м - русло реки находилось прямо над штольней, в нескольких метрах выше. Наблюдения показали высокую прочность и водонепроницаемость пород, их пригодность для строительства высотной плотины.
В 1931 году проектирование Чиркейской ГЭС передаётся Московскому отделению Главгидроэлектростроя, к консультациям привлекаются иностранные специалисты (немцы К. Терцаги и Н. Келен, итальянец А. Омодео и другие). Мнения специалистов о возможности возведения высотной плотины в данном створе разошлись, наибольшие опасения вызывало состояние бортов ущелья, сложенных трещиноватыми породами. В 1933 году был закончен эскизный проект ГЭС с арочно-гравитационной бетонной плотиной, который после доработок и длительной экспертизы был отклонён Техническим советом Главгидроэлектростроя. В его решении было отмечено, что в связи со сложными инженерно-геологическими условиями необходимо продолжить изыскательские работы в створе Чиркейской ГЭС, а в качестве первоочередного объекта на Сулаке принять меньшую по размерам Чирюртскую ГЭС.
Масштабные изыскательские работы в створе Чиркейской ГЭС были вновь начаты в 1956 году Бакинским отделением Гидропроекта. Этим институтом к 1960 году было разработано проектное задание Чиркейской ГЭС (главный инженер проекта - И. П. Алёшин), в котором рассматривалось два варианта компоновки ГЭС - с арочной и грунтовой плотинами. После прохождения необходимых согласований и экспертиз вариант с арочной плотиной был утверждён постановлением Совета Министров СССР № 570 от 8 июня 1962 года.
Строительство станции началось до утверждения технического проекта, при разработке которого Бакинское отделение Гидропроекта столкнулось с рядом трудностей, кроме того, сравнительно малочисленный коллектив института не справлялся с выпуском рабочей документации. В этой ситуации функции генерального проектировщика станции решением министра энергетики СССР П. С. Непорожнего были переданы институту «Ленгидропроект» (главный инженер проекта - М. А. Миронов). В ходе разработки технического проекта и последующего рабочего проектирования изначальная компоновка сооружений была существенно изменена. В числе этих изменений наиболее существенными были следующие:
- Разработка новой конструкции водосброса. Принятый в проектном задании водосброс поверхностного типа, расположенный на правом берегу, был заменён на правобережный тоннельный водосброс;
- Отказ от подземного здания ГЭС в пользу приплотинного в связи с сомнениями в его надёжности в сложных геологических условиях. Приплотинное здание сначала было спроектировано в традиционном виде с фронтальным последовательным расположением агрегатов, что в условиях узкого ущелья требовало больших объёмов врезок в борта. В связи с этим было спроектировано здание ГЭС с двухрядным расположением гидроагрегатов, что позволило сократить длину здания вдвое;
- Изменение конструкции строительного тоннеля с увеличением его длины с 350 м до 730 м, что позволило вынести его за пределы неустойчивого участка склона.
Разработка технического проекта Чиркейской ГЭС была завершена в 1966 году, и 14 декабря 1967 года он был утверждён распоряжением Совета министров СССР № 2881-Р].
Старт строительству Чиркейской ГЭС был дан приказом Минэнерго СССР № 84 от 11 июня 1963 года, которым предписывалось организовать строительно-монтажное управление и начать подготовительные работы по сооружению станции. 13 июня 1963 года вышло Постановление Высшего совета народного хозяйства СССР и Совета министров СССР «О мерах оказания помощи и ускорения строительства Чиркейской гидростанции на р. Сулак», согласно которому существовавшее с 1953 года строительное управление «Сулакгэсстрой», завершавшее сооружение Чирюртских ГЭС, было преобразовано в Управление строительства «Чиркейгэсстрой».
Подготовительный этап строительства Чиркейской ГЭС был начат в 1963 году с сооружения временных автодорог к строительной площадке ГЭС со стороны Буйнакска и Кизилюрта, а также линий электропередач, необходимых для энергоснабжения строительства, - ЛЭП-35 кВ от Буйнакской подстанции и ЛЭП-110 кВ Чирюрт - Чиркей. В августе 1963 года началось освоение площадки строительства станции. Поскольку со стороны нижнего бьефа створ был совершенно недоступен, временный посёлок строителей было решено разместить со стороны верхнего бьефа, в ложе будущего водохранилища, где изыскателями была проложена дорога. В мае 1964 года в посёлок переехали управление строительством и дирекция строящейся ГЭС, в июле того же года была введена в эксплуатацию временная ЛЭП 35 кВ, организовано водоснабжение. Одновременно в ноябре 1964 года была выбрана площадка для постоянного посёлка гидроэнергетиков Дубки.
Через три месяца после начала строительных работ в 200 метрах выше створа плотины после затяжных дождей на левом берегу произошёл обвал скального массива объёмом около 23 тыс. м³, который перекрыл русло реки. За 5 часов вода поднялась на 22 м, после чего размыла тело завала. Это событие заставило внести существенные изменения в конструкцию гидроузла и технологию его строительства: в частности, был полностью перепроектирован строительный тоннель, увеличена высота временной перемычки. В 1965 году на стройплощадку был передислоцирован тоннельный отряд № 1 Минтрансстроя СССР, имевший опыт строительства тоннелей на железнодорожной линии Абакан - Тайшет. В конце этого же года он приступил к проходке строительного тоннеля Чиркейской ГЭС.
Перекрытие реки Сулак было произведено 29 октября 1967 года при помощи направленного взрыва. Заряд взрывчатых веществ весом 37 т был размещён в трёх штольнях. Взрывом было обрушено более 65 тыс. м³ породы, расход воды в реке при этом составлял 130 м³/с, образовалась перемычка высотой более 20 м. После перекрытия реки появилась возможность приступить к работам по разработке котлована ГЭС, которая осуществлялась буровзрывным методом. Взорванная порода разрабатывалась экскаваторами ЭКГ-4 и вывозилась автосамосвалами БелАЗ-540. Впервые широко применялся метод контурного взрывания с предварительным щелеобразованием (гладкий откол), позволяющий обеспечить высокое качество обнажающихся после взрыва скальных поверхностей. Полностью с применением данного метода были выполнены врезка арочной плотины и откосы котлована здания ГЭС, при этом отклонения от проектного контура врезки не превышали 1-1,5 м.
Значительно осложнил строительство крупный обвал левобережного склона объёмом несколько десятков тысяч кубометров, заваливший котлован здания ГЭС. Он обошёлся без жертв (пострадала только строительная техника), но разрушил уже отработанный борт котлована и обнажил новые трещины и потенциально неустойчивые блоки склона, требовавшие срочного закрепления. Вывал склона котлована пришлось срочно заполнять специальной бетонной «пломбой». Для крепления потенциально неустойчивых склонов левого берега была в короткие сроки разработана и реализована сложная система закрепления, состоявшая из шести ярусов продольных (вдоль русла реки) штолен, проложенных в гарантированно устойчивом массиве. От продольных штолен до склона ущелья прокладывались поперечные штольни (от 3 до 5 в каждом ярусе), на концах которых бетонировались мощные балки, стягиваемые стальными анкерами. Таким образом, неустойчивый массив склона высотой более 190 м и длиной до 100 м как бы «пришивался» к устойчивым породам. Сложность и опасность реализации данного варианта заключались в необходимости проходки поперечных штолен буровзрывным методом в неустойчивых и, более того, медленно движущихся скальных массивах, грозящих обрушением.
Первый бетон в основание плотины (береговые открылки пробки) был уложен 28 февраля 1970 года. А уже 14 мая 1970 года строящаяся ГЭС оказалась в зоне воздействия сильного (магнитуда 6,6, сила толчков 8-9 баллов по шкале MSK-64) Дагестанского землетрясения. Землетрясение вызвало ряд обвалов и оползней в ущелье выше по течению, наиболее крупные из которых располагались в 3-х, 4-х и 10 километрах от створа ГЭС и имели объёмы 0,8, 1,5 и около 10 млн м³ соответственно. Оползни на некоторое время перекрыли русло реки, после чего были размыты переливом воды через гребень. Однако перемычка котлована ГЭС удержала волну прорыва, а строительный тоннель справился с пропуском повышенных расходов. Строительство станции пострадало мало - из-за остановки водоотлива был частично затоплен котлован вместе со строительной техникой, но стройка была остановлена на полгода из-за необходимости оборки склонов и подъездов от осыпавшихся камней.
Специфика условий строительства (узкое ущелье) предопределила особенности бетонных работ. Подача бетона велась сверху, с помощью трёх кабельных кранов грузоподъёмностью по 25 т и пролётом 500 м, использующих цилиндрические радиоуправляемые бадьи ёмкостью 8 м³. Бетон от бетонных заводов доставлялся автосамосвалами БелАЗ-540 с переоборудованным кузовом и КрАЗ-256Б. Бетонные работы были хорошо механизированы, использовалась двухъярусная унифицированная консольная опалубка, монтаж и демонтаж которой, как и практически весь комплекс бетонных работ, производились при помощи специально созданного на строительстве комплекса специальных машин. Так, на базе экскаватора Э-304 был сконструирован манипулятор для перестановки опалубки, на базе электрического трактора с крановым оборудованием ТК-53 изготовлен бетоноукладчик, на базе трактора ДТ-20 - самоходная зачистная машина для снятия с поверхности бетона цементной плёнки. Высокий уровень организации и механизации работ обусловил быстрое возведение плотины - уже 13 августа 1974 года она была поставлена под напор.
Первый гидроагрегат Чиркейской ГЭС был пущен 22 декабря 1974 года, на промежуточной отметке водохранилища и плотине, возведённой до высоты 185 м. Второй и третий гидроагрегаты были пущены 28 сентября и 30 декабря 1975 года соответственно. Последний, четвертый гидроагрегат был введён в постоянную эксплуатацию 30 июня 1976 года. Официально строительство Чиркейской ГЭС было завершено 9 февраля 1981 года с подписанием акта приёмки гидроузла в промышленную эксплуатацию.
В ходе строительства Чиркейской ГЭС было произведено 2,686 млн м³ земельно-скальных работ (в том числе 2,143 млн м³ выемки скального грунта), уложено 1,491 млн м³ бетона и железобетона, смонтировано 9,8 тыс. т металлоконструкций и механизмов. Стоимость строительства гидроузла (капиталовложения, отнесённые на энергетику) - 283 млн рублей в ценах 1970-х годов.
Материал из Википедии - свободной энциклопедии
