Как работает чебоксарский шлюз. Межшлюзовая гэс История строительства и эксплуатации

На этот раз не будет аналитики и проблемных вопросов, а будет таймлапс, анимация и куча фото про то, как устроены и как работают шлюзы на наших многочисленных водохранилищах.
, я уже рассказывал. Сейчас подробно посмотрим, как суда преодолевают немаленькие пороги возведённых плотин, чтобы попасть вверх или вниз по течению.

Посмотрите вид на Чебоксарскю ГЭС и шлюзы:

Почему шлюзы строились одновременно с плотинами, понятно.
А знаете ли вы, что сегодня во многих местах сами шлюзы и ГЭС вместе с плотиной принадлежат разным ведомствам?
ГЭС - РусГидро, а шлюзы - Росморречфлоту. Вот такая ирония приватизации.
Впрочем, что это я? Обещал без отступлений!

Тогда давайте сначала смотреть видео, а потом уже - детали на фотографиях.
Перед тем скажу только, что на шлюзы обычно экскурсий не водят, поэтому предоставленную возможность пришлось использовать на полную катушку - поставил старый Canon S3 IS над пропастью и начал таймлапс снимать:

Ну а потом ещё взял свою систему моделирования и сделал модель шлюза с анимацией, чтобы показать на модели, как ворота закрываются, откуда вода течёт и всё такое.
Ибо что такое шлюз? Это тот же бассейн из классической задачи по арифметике: в одну трубу вливается, в другую выливается. Ничего сложного!

Обратите внимание, что на речных шлюзах не требуется никаких насосов: вода наполняет шлюзовую камеру или вытекает из неё сама, стоит только открыть задвижки.
А вот на каналах, проходящих через водоразделы (как канал имени Москвы), насосы нужны (хотя не обязательно на самих шлюзах).

Математическая модель этого "бассейна" чуть посложнее двух труб: кроме них, ещё ведь корабликом и воротами управлять надо. И вода чтобы в трубах текла:

Что? Язык незнакомый? Ну это нормально! ;)

Всё-всё-всё, больше не буду забивать голову премудростями. Просто смотрим видео и всё увидим сами.
Правда, вмонтированная (для красоты) фотография пульта управления шлюзом - от Нижегородской ГЭС, но, думаю, наши меня за это простят! :)

Ну а теперь фотоподробности.

Что крыша машинного зала Чебоксарской ГЭС одновременно является мостом через Волгу:

Поэтому чебоксарцы и гости столицы обычно видят нашу ГЭС из окна автомобиля, а в лучшем случае (если остановиться перед мостом) примерно так:

Чтобы видеть всю красоту и мощь гидротехнического сооружения, надо подняться на гору к роще.
Туда мы в детстве приезжали на велосипедах, чтобы посмотреть на великую стройку и испытать радость труда ("это такое чувство, которое испытывает поэт, глядя на строящуюся плотину") .
Ну или взобраться на Башню управления шлюзами - именно там и стоял мой фотоаппарат на штативе:

Кто забыл или в первый раз - по клику мыши фото открывается в большом размере!

Это был вид сверху. А вот сама Башня, вид снизу:

Как выглядит сей Центр?
Пульт управления немудрёный и не особо современный (но здесь этого достаточно - не аэропорт же):

Есть и ещё одна интересная система. На них видно все суда, идущие по Волге вверх и вниз (все, у которых есть ГЛОНАСС/GPS и специальные средства передачи данных).
На экране виден синий трек очередного теплохода. Мы хотели его подождать, но так и не дождались - он был далеко и шёл медленно:

Собственно, в скорости и есть основной недостаток водного транспорта. Скоропортящиеся продукты на барже не повезёшь.
Зато очень удобно везти строительные материалы. То, что сегодня их возит по автодорогам армия Камазов - просто преступление против экологии, да и здравого смысла. И нас не покидает надежда, что водный транспорт будет, в конце концов, восстанавливаться и развиваться.
Посмотрите на заглавное фото или вот на эту красивую баржу, которая входит в шлюзы Нижегородской ГЭС - какая грузоподъёмность! Чтобы перевезти столько груза Камазами из одного волжского города в другой, надо сжечь цистерны топлива и разбить сотни километров трассы...

Стоп. С разбитой трассой всё понятно, а вот с цистернами топлива? Впрочем, КПД всего судна по грубым прикидкам составляет всего 3%. Так что нынешние технологии водного транспорта существенно проигрывают грузовому транспорту (суммарный КПД около 8%) - и ещё более - железнодорожному. Поэтому пока забудьте всё, что я говорил абзацем выше - здесь требуется отдельная тема для анализа и сравнения!

А пока Волга, увы, довольно пустынна:

Но давайте не будем отвлекаться и продолжим знакомство с работой шлюза.

Вот для полноты картины вид "в пропасть" с Башни:

На первом фото была сдвоенная баржа, которая заняла весь шлюз.
А тут будет всего один маленький кораблик:

Каждому судну диспетчер шлюза указывает место, которое ему нужно занять в шлюзе - номер рыма для швартовки, а капитану большого корабля помогают следить за положением такие указатели:

Кораблик швартуется к рымам - большим поплавкам, которые ходят по рельсам в нишах стен шлюзовой камеры, поднимаясь и опускаясь вместе с водой и судном:

Наш кораблик идёт вниз, поэтому теперь необходимо закрыть верхние ворота.
На большинстве шлюзов Волжско-Камского каскада они сделаны в форме подъёмной стены:

Обратите внимание на едва показавшиеся из воды "зубцы" - это неподвижное основание, укреплённая стена, которая помогает воротам выдерживать напор громадной массы водохранилища.
Посмотрите, какое маленькое расстояние от них до верхней границы воды (4 метра)!
Судно с осадкой больше 3,6 м здесь просто не пройдёт (40 см - необходимый по регламенту запас). А если из-за маловодья, какое имело место этим летом, уровень воды в водохранилище чуть понизится, то и более мелкие суда уже не смогут пройти.
На Чебоксарской ГЭС такое жёсткое ограничение возникло из-за того, что уровень водохранилища не поднят на проектную высоту. На проектной отметке 68 метров ворота надо будет немного приподнять, но порог станет уже 6 м, что гарантированно хватит для всех волжских судов.

Верхние ворота вблизи:

Здесь мы видим рабочие и дублирующие их аварийные ворота одновременно (шлюз полностью заполнен водой).
Аварийные ворота нужны на случай выхода из строя или планового ремонта рабочих ворот.
Когда нет шлюзующихся судов, можно проводить регламентные работы по техобслуживанию механизмов, что мы сейчас и видим.

С помощью теодолита производится контроль прогиба ворот:

Только представьте, эта железная громадина всё-таки ощутимо прогибается под давлением воды в водохранилище - до 1,5 см аварийные и меньше сантиметра рабочие ворота!

Подъёмный механизм у ворот гидравлический:

Маслонасосы для обслуживания верхних ворот:

В шлюзах всегда много птиц:

Потому что здесь удобно подбирать рыбу, которая остаётся на поднимающихся из воды воротах:

Перейдём к нижним воротам.
Опять же на большинстве волжских шлюзов они сделаны в виде громадных двустворчатых дверей:

В закрытом состоянии двери сходятся под заметным углом, чтобы противостоять напору воды в шлюзовой камере:

На Чебоксарской ГЭС предусмотрены специальные меры, чтобы вытекающая из шлюзовой камеры вода не размывала берег. Часть сливается из-под ворот (бурлящая вода на снимке), а часть - далеко от шлюза и от берега - к середине Волги:

Чтобы избежать волн при наполнении шлюзовой камеры, здесь также предусмотрены специальные меры - сложная распределительная система, гасящая скорость потока воды и равномерно распределяющая его по шлюзу. Снаружи видна часть этих специальных камер. Они остались недостроенными, потому что тогда решили не поднимать воду до проектной отметки. Сейчас, если подъём всё-таки будет, придётся достраивать:

Наконец, вода из шлюза выпущена, можно открывать нижние ворота:

Посмотрим внимательно в окрестности нижних ворот:

Прямо под мостом, над аварийными воротами, видны рельсы, которые как будто обрываются в пропасть. Они использовались при строительстве, да и сейчас могут быть использованы - только нужно опустить большую балку, которая видна слева вверху, прямо под мостом - это не что иное, как подвижный пролёт железнодорожного моста. Он ляжет поперёк шлюза, и рельсы будут продолжены!

Что ещё интересного можно увидеть?
Например, хоздвор между шлюзовыми камерами:

И немного брутальных конструкций на закуску:

А вот и баржа выходит из шлюза:

Проект строительства гидростанции на Волге впервые был рассмотрен еще в начале прошлого века. В 1910 году талантливый самарский инженер Г.М.Кржижановский (впоследствии председатель комиссии ГОЭЛРО) обратился к царскому правительству с предложением построить гидростанцию на Волге у Жигулей. Но только в 1919 году по предложению Ленина Глебу Максимилиановичу было дано поручение выбрать место для гидроузла. Обследовав район, Кржижановский предложил три варианта размещения будущей ГЭС: в районе села Переволоки, на Красной Глинке близ Самары и у села Отважное ниже города Ставрополя. В 1940 году на Красной Глинке был заложен поселок Управленческий (), в котором должен был разместиться штаб строительства гидростанции. Но началась Великая Отечественная война и все работы были приостановлены. Дополнительные гидро-геологические исследования, проведенные в послевоенные годы, подсказали целесообразность строительства ГЭС близ села Отважное. Здесь в 1950 году развернулась гигантская стройка, в ходе которой была построена самая большая в стране плотина, огромный машинный зал и мощные судоходные шлюзы.

01. Берег Волги, перед началом строительства ГЭС, 1950 год.

02. Начало освоения территории стройплощадки. Начальником строительства Куйбышевской гидроэлектростанции был назначен генерал-майор Иван Васильевич Комзин.

03. Ни для кого не секрет, что на стойке трудились тысячи заключенных. В основном, они содержались в Кунеевском лагере, на месте будущего Комсомольского района г. Тольятти. В пик строительства, в 1955 году, количество заключенных достигло 46000!

05. Подготовка котлована станции

06. Хотя, стоит отдать должное руководству, на строительстве использовалась самая современная на тот момент техника - земснаряды, экскаваторы, самосвалы.

07. Подготовка плавучего моста на месте будущей водосливной плотины.

08. Строительство водосливной плотины

09. Всего, при строительстве станции уложено 7 миллионов кубометров бетона.

10. Водосливная плотина

11. Водосливная бетонная плотина расположена на левобережной пойме. Длина плотины-1 км. Она имеет 38 водосливных пролетов. На водобое плотины имеются устройства для гашения энергии воды. Для маневрирования затворами на плотине смонтированы 3 козловых крана, грузоподъемностью 250 тонн.

12. Фрагмент стройки рядом с машинным залом.

13. На стройку часто приезжали правительственные делегации и комиссии.

14. Бетонный завод.

15. Работа земснаряда. Земснаряды использовались для намыва земляной плотины.

16. Установка рабочего колеса гидротурбины.

17. Земляная плотина намыта из местных мелкозернистых песков и расположена между зданием ГЭС и водосливной плотиной. Длина плотины составляет 2800 м, ширина по основанию – 600 м. Наибольшая высота в русловой части – 50 м.

18. Строительство машинного зала

19. В строительстве были задействованы водолазы. Один из водолазных костюмов хранится в музее Жигулевской ГЭС ().

20. Одновременно, на левом берегу Волги, строились двухниточные судоходные шлюзы.

21. Фрагмент шлюза

22. Нижние шлюзы

24. Верхние шлюзы

25. Проверка крепления высоковольтной ЛЭП

26. Цементный завод в Яблоневом овраге

27. Строительство понтонного моста между зданием ГЭС и земляной плотиной.

29. Чтобы перекрыть естественное русло, на дно Волги, менее чем за сутки, было сброшено 1765 десятитонных пирамид из железобетона.

31. Волга была перекрыта за рекордные 19 часов и 35 минут.

32. Вода пошла через донные водосбросы станции

33. Началось наполнение Куйбышевского водохранилища.

34. Торжественный митинг, по поводу успешного перекрытия Волги.

35. Вверх от ГЭС разлилось водохранилище протяженностью более 600 км. Наибольшую ширину – 40 км – водохранилище имеет в районе слияния Волги и Камы. Максимальная глубина в приплотинной части – 40 м. Емкость водохранилища – 58 млрд. кубометров, оно является самым крупным искуственным водохранилищем в Европе.

36. В зону затопления попали 270 населенных пунктов (17 городов и райцентров), 19 колхозов, две машинно-тракторные станции (МТС), 175 зданий различных учреждений и организаций, расположенных вне Ставрополя. Переносу подлежали также населеннее пункты, не входившие в зону затопления, но лежащие в зоне отвода земель для строительства плотины и других сооружений гидроузла. Всего в 1953 году было перенесено более 1600 дворов, а также школы, больницы, промпредприятия.

37. 10 августа 1958 года состоялась церемония торжественного пуска ГЭС. На торжества в Ставрополь прибыли руководители КПСС и Советского правительства во главе с Н.С. Хрущевым.

Небольшая справка:
Здание Жигулевской ГЭС (старые названия - Куйбышевская ГЭС, Волжская ГЭС им. Ленина) расположено на правом берегу Волги. Оно состоит из 10 двухагрегатных секций с донными водосбросами. В машинном зале установлены 20 гидроагрегатов мощностью по 115 МВт (сейчас идёт модернизация и увеличение мощности) с поворотно-лопастными турбинами (диаметр рабочего колеса – 9,3 м) и генераторами зонтичного типа (диаметр ротора – 14,3 м, статора – 17,1 м).

Общая длина здания ГЭС вместе с монтажной площадкой – 730 м, ширина – 100 м, высота от подошвы до кровли – 80 м. Строительный объем здания – 4500 тыс. кубометров. Здание ГЭС имеет пристройку со стороны нижнего бьефа, которая сделана для выравнивания перепада напряжения под зданием и водоемом, и предупреждения пластического выпора грунта из-под подошвы сооружения. Отдельное сороудерживающее сооружение, расположенное в 33 м от здания ГЭС, введено впервые в практике гидротехнического строительства.

Посмотрите ещё мои записи о Жигулевской ГЭС: ,

Мои фотоподборки об истории строительства других ГЭС: ,

Просьба при использовании на других интернет-ресурсах, не забываем ставить ссылку на первоисточник.

Приглашаю всех в группу вКонтакте (

ГЭС - это гидроэлектростанция, преобразующая энергию водного потока в электрическую. Поток воды, падая на лопасти, вращает турбины, которые, в свою очередь, приводят в движение генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Гидроэлектростанции сооружаются на руслах рек, при этом обычно строятся плотины и водохранилища.

Принцип работы

Основа работы ГЭС - это энергия падающей воды. Из-за разности уровней речная вода образует непрерывный поток от истока к устью. Плотина - неотъемлемая часть практически всех гидроэлектростанций, перекрывает движение воды в русле реки. Перед плотиной образуется водохранилище, создавая значительную разницу уровня воды до и после нее.

Верхний и нижний уровень воды называют бьефом, а разницу между ними - высотой падения или напором. Принцип работы достаточно прост. На нижнем бьефе устанавливается турбина, на лопасти которой направляется поток с верхнего бьефа. Падающий поток воды приводит в движение турбину, а она через механическую связь вращает ротор электрического генератора. Чем больше напор и количество воды, проходящее через турбины, тем выше мощность гидроэлектростанции. Коэффициент полезного действия составляет около 85%.

Особенности

Существует три фактора эффективного производства энергии на гидроэлектростанциях:

• Круглогодичная гарантированная водообеспеченность.
• Благоприятствующий рельеф. Наличие каньонов и перепадов способствуют гидростроительству.
• Больший уклон реки.

Эксплуатация гидроэлектростанция имеет несколько, в том числе сравнительных особенностей:

• Себестоимость производимой электроэнергии существенно меньше, чем на других видах электростанций.
• Возобновляемый источник энергии.
• В зависимости от количества энергии, которое должна производить ГЭС, ее генераторы можно быстро включать и выключать.
• По сравнению с другими видами электростанций ГЭС намного меньше влияет на воздушную среду.
• В основном ГЭС - это удаленные от потребителей объекты.
• Строительство гидроэлектростанций очень капиталоемкое.
• Водохранилища занимают большие территории.
• Строительство плотин и устройство водохранилищ перекрывает многим видам рыб пути к нерестилищам, что кардинально меняет характер рыбного хозяйства. Но при этом в самом водохранилище устраиваются рыбоводческие хозяйства, увеличиваются запасы рыбы.

Виды

Гидроэлектростанции разделяют по характеру возведенных сооружений:

• Приплотинные ГЭС - это самые распространенные в мире станции, в которых напор создается плотиной. Строятся на реках с преимущественно небольшим уклоном. Для создания большого напора под водохранилища затопляются значительные территории.
• Деривационные - станции, сооружаемые на горных реках с большим уклоном. Нужный напор создается в обходных (деривационных) каналах при сравнительно малом расходе воды. Часть потока реки через водозабор направляется в трубопровод, в котором создается напор, что приводит в движение турбину.
• Гидроаккумулирующие станции. Они помогают справиться энергосистеме с пиковыми нагрузками. Гидроагрегаты таких станций способны работать в насосном и генераторном режиме. Состоят из двух водохранилищ в разных уровнях, соединенных трубопроводом с гидроагрегатом внутри. При высоких нагрузках вода сбрасывается из верхнего водохранилища в более низкое, при этом происходит вращение турбины и вырабатывается электричество. При низком спросе вода перекачивается назад из низкого хранилища в более высокое.

Гидроэнергетика России

На сегодняшний день в России суммарно вырабатывается более 100 МВт электроэнергии на 102 гидроэлектростанциях. Общая мощность всех гидроагрегатов ГЭС России составляет порядка 45 млн кВт, что соответствует пятому месту в мире. Доля ГЭС в общем количестве вырабатываемой электроэнергии в России составляет 21 % - 165 млрд кВт*ч/год, что также соответствует 5 месту в мире. По количеству потенциальных гидроэнергоресурсов Россия стоит на втором месте после Китая с показателем 852 млрд кВт*ч, но при этом степень их освоения составляет лишь 20%, что существенно ниже, чем практически у всех стран мира, в том числе развивающихся. Для освоения гидропотенциала и развития российской энергетики в 2004 году была создана Федеральная программа по обеспечению надежной эксплуатации функционирующих гидроэлектростанций, завершение действующих строек, проектирование и возведение новых станций.

Список крупнейших ГЭС России

• Красноярская ГЭС — г. Дивногорск, на реке Енисей.
• Братская ГЭС — г. Братск, р. Ангара.
• Усть-Илимская — г. Усть-Илимск, р. Ангара.
• Саяно-Шушенская ГЭС — г. Саяногорск.
• Богучанская ГЭС — на реке. Ангара.
• Жигулёвская ГЭС — г. Жигулевск, р. Волга.
• Волжская ГЭС — г. Волжский, Волгоградская обл, река Волга.
• Чебоксарская — г. Новочебоксарск, река Волга.
• Бурейская ГЭС — пос. Талакан, река Бурея.
• Нижнекамская ГЭС — Челны, р. Кама.
• Воткинская — г. Чайковский, р. Кама.
• Чиркейская — река. Сулак.
• Загорская ГАЭС — река. Кунья.
• Зейская — г. Зея, р. Зея.
• Саратовская ГЭС — река. Волга.

Волжская ГЭС

В прошлом Сталинградская и Волгоградская ГЭС, а ныне «Волжская», расположенная в одноименном городе Волжский на реке Волга, средненапорная станция руслового типа. На сегодняшний день считается крупнейшей гидроэлектростанцией в Европе. Количество гидроагрегатов - 22, электрическая мощность - 2592,5 МВт, среднегодовое количество вырабатываемой электроэнергии 11,1 млрд кВт*ч. Пропускная способность гидроузла - 25000 м3/с. Большая часть вырабатываемой электроэнергии поставляется местным потребителям.

Возведение ГЭС стартовало в 1950 году. Пуск первого гидроагрегата был осуществлен в декабре 1958. В полном объеме Волжская гидроэлектростанция заработала в сентябре 1961 года. Ввод в эксплуатацию сыграл важнейшую роль в объединении значимых энергосистем Поволжья, Центра, Юга и энергоснабжения Нижнего Поволжья и Донбасса. Уже в 2000-х годах было произведено несколько модернизаций, что позволило увеличить общую мощность станции. Кроме производства электроэнергии Волжская ГЭС используется для орошения засушливых земельных массивов Заволжья. На сооружениях гидроузла устроены автодорожные и железнодорожные переходы через Волгу, обеспечивающие связь районов Поволжья между собой.

Судоходный шлюз - гидротехническое сооружение на водных путях для обеспечения перехода кораблей из одного водного бассейна в другой с различными уровнями воды в них. Например, из водохранилища в реку. Посмотрим, как проходят шлюз большие корабли.

1. Это Волжская ГЭС. В составе гидроузла здесь есть две шлюзовые камеры. Вот сухогруз входит в подводной канал

2. Сухогруз «Сормовский 3064» заходит в шлюзовую камеру

3. По команде из диспетчерской он прижимается к одному из бортов шлюзовой камеры

4. Створки камеры закрываются под наблюдением сотрудника

5. Сотрудник шлюза смотрит, чтобы во время закрытия между створок не попал посторонний предмет:

6. Створки шлюзовой камеры закрыты. В шлюзовую камеру начинает поступать вода

7. Через несколько минут шлюзовая камера заполняется водой

8. Лишняя вода перетекает в водосброс

9. Швартовочная команда сухогруза

10. Вид с диспетчерской башни на верхние камеры шлюза

11. Нижние камеры шлюзы

12. Пассажирский теплоход «К.Минин» выходит из верхней шлюзовой камеры

13. Вид на водоотводный канал нижних шлюзовых камер

14. Ворота шлюза, общий вес которых составляет 390 тонн. За полвека здесь было осуществлено почти 423 тысячи шлюзований, через створки главных ворот прошли 950 тысяч судов. Общий объем грузоперевозок превысил 802 миллиона тонн

Я та еще зараза — уже почти год назад по приглашению РусГидро побывала на огромной и невероятной Волжской ГЭС, и до сих пор ничего не показала. В поездке удалось не только посмотреть на гидроэлектростанцию, но покататься на катере по Волге, познакомиться с работой шлюзов и посмотреть на огромных осетров и белуг, которых разводят на рыбзаводе в теле плотины. Но у меня был легкий творческий кризис: снимать по-старому уже не хотелось, а как по-новому я тогда еще не понимала. В результате год спустя мне все же удалось как-то переосмыслить ту съемку и кое-что выбрать.

Гидроэлектростанцию мы посетили в мае, благодаря чему удалось застать весенний сброс воды с плотины — поэтому на воде пена.

2. Плывем на катере в пенных "облаках" смотреть на открытые щиты

3. Все клокочет. Вид, конечно, завораживает. Поезда даже не слышно. Длина бетонной водосливной плотины 724 метра.

Кстати, во время строительства Волжской ГЭС было выбрано 140 000 000 м³ грунта. Если бы была необходимость весь этот грунт перевезти в подобном товарном поезде, то потребовалось бы 8 миллионов вагонов.
4.

5. Подходим к самой ГЭС

6. По ТБ находиться в помещениях электростанции необходимо в касках

7. Машинный зал впечатляет: здание длиной 736 м, 22 гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами

8. Весной 2013 на Волжской ГЭС проводились работы по капитальному ремонту и модернизации нескольких гидроагрегатов

9. Ведется демонтаж старого агрегата

10.

11. Сотрудник станции снимает показатели с щита управления

12.

13.

14. Шахта турбины

15. Работа кипит

16. Не знаю, что это — просто свет красиво падал

17.

18. Вечером отправляемся снимать режимные виды плотины и ЛЭП вокруг, дрожание воздуха искажает реальность

19.

20. Мужики ловят удочками облака... романтика!

21. А вылавливают вот таких рыбин (вообще нельзя на сбросе рыбачить, но семью кормить надо)

22. Идем смотреть работу судоходных сооружений Волжской ГЭС. Сотрудник шлюзов встречает сухогруз

23. Створки шлюзовых камер закрывают в основном женщины-сотрудницы

24.

25. В здании судоходного сооружения есть небольшая ГЭС, конструктивно являющаяся частью гидроузла, но юридически не относящаяся к Волжской ГЭС

Плотина Волжской ГЭС, являющейся нижней ступенью каскада, перекрыла путь на нерест проходным рыбам Каспийского моря. Особенно пострадали белуга, русский осётр, белорыбица, волжская сельдь. Для поддержания их поголовья применяется искусственное рыборазведение. Рыбзавод расположился прямо в теле плотины.

26.

27.

28.

29.

30.