ГЭС "Санься" ("Три ущелья") или Великая Китайская стена на реке Янцзы

Почти все древние цивилизации зарождались в районе рек: индийская в районе рек Инд и Ганг, шумерская – в районе Тигра и Евфрата, египетская – вдоль берегов Нила. Не была исключением и китайская цивилизация, которая развивалась вдоль рек Хуанхэ и Янцзы. Реки служили источниками пресной воды. Однако природа не всегда благосклонна к человеку и его достижениям. На реках, особенно таких полноводных, как Янцзы (между прочим крупнейшая река Китая и третья по полноводности и по длине в мире – около 6300 км), случаются масштабные разрушительные наводнения. Так, только за период с 1152 года по 1998 год (фактически за 845 лет) на реке Янцзы произошло 84 крупных наводнения. Фактически, наводнения случались на реке в среднем каждые 10 лет. В результате таких наводнений уничтожались дома и промышленные сооружения, погибали десятки тысяч человек. Так, например, во время наводнения 1931 года погибло 145 тысяч человек, более 28 миллионов человек пострадало; в 1954 г. – при наводнении на реке Янцзы город Ухань был в «водной блокаде» на протяжении 3 месяцев, погибло 33 тысячи китайцев, пострадало более 18 миллионов человек, разрушено более 4 миллионов домов; в 1991 г. – ущерб от буйства водной стихии составил 250 млрд. юаней.
Такие катаклизмы не могли остаться незамеченными для руководства китайского народа. Еще «отец нации» Сунь Ятсен, революционер и политический лидер, в 1919 году обозначил идею строительства плотины с гидроэлектростанцией в районе «Санься» (в переводе с китайского «Три ущелья») для регулирования разливов реки Янцзы как один из главных проектов в экономической политике государства. Данная местность была выбрана не случайно, именно тут в районе Ушаньских гор существует естественный перепад уровня воды реки Янцзы перед выходом на Великую Китайскую равнину, который составляет более 150 метров (с 192 метров до 40 метров над уровнем моря). Общая протяженность системы из трех ущелий составляет более 150 километров. Не смотря на живописные пейзажи и прекрасные ландшафты с вкраплением многочисленных культурных и исторических достопримечательностей, данное место реки Янцзы не позволяло развиваться судоходству и тормозило экономическое развитие регионов страны, расположенных вверх по течению реки.
Продолжающаяся гражданская война в Китае не давала приступить к реализации проекта строительства плотины. В мае 1944 году правительство Гоминьдан (одна из главных на тот момент партий в Китае, не путать с Коммунистической партией Китая!) пригласило американского строителя плотин Джона Люсиана Сэваджа (автор проекта строительства плотины Гувера на реке Колорадо в США) для оценки возможности реализации проекта сооружения ГЭС в районе «Трех ущелий». В 1945 году американский инженер представил свой проект ГЭС, однако его реализация не была начата из-за возобновившейся борьбы между сторонниками Коммунистической партией Китая с одной стороны и приверженцами Гоминьдана, с другой стороны.
В 1949 году к власти в стране пришли коммунисты вместе с Коммунистической партией Китая и её лидером Мао Цзэдуном. Были продолжены исследования по возможности строительства плотин на реке Янцзы для борьбы с наводнениями и для развития народного хозяйства в районе бассейна реки. Страшное наводнение 1954 года еще более ускорило темпы данных исследовательских работ.
Разрабатываемым проектом строительства гидроузла на реке Янцзы предполагалось возведение двух плотин: первой – высотой 235 метров в районе «Трех ущельев», второй – «Гэджоуба» на расстоянии в 37,5 км вниз по течению реки. В результате созданное водохранилище затопило бы почти половину одного из крупнейших городов-миллионников Китая – Чунцин, потребовалось бы переселение более 2 млн человек. Правительство не приняло полностью данный проект, и приняло решение строительства только плотины «Гэджоуба». Однако и тут не обошлось без задержек, в том числе из-за конфликтов КНР с СССР, культурной революции и других факторов. Только 30.12.1970г. началось строительство плотины, которое продолжалась 18 лет (официальное открытие плотины состоялось 10.12.1988г.) Плотина с гидроэлектростанцией (ГЭС) «Гэджоуба» с суммарной номинальной мощностью генераторов 2715 МВт является первым крупным гидротехническим сооружением в Китае. Размеры плотины впечатляют: длина 2595 метров с максимальной высотой 47 метров, резервуар воды объемом 1,58 квадратных километров.
Новая ГЭС обеспечила покрытие годового роста потребления электроэнергии в 80х годах ХХ века, однако взрывной рост экономики страны в конце 1980х годов и все еще случавшиеся наводнения на реке Янцзы требовали сооружение новой плотины с новой ГЭС.
И во второй половине 1980х годов началось разработка проекта по строительству плотины «Три ущелья». Место возведения плотины было выбрано возле небольшого на тот момент рыбацкого поселка Саньдоупин, расположенного приблизительно посередине между крупными мегаполисами Чунцин и Ухань.
 
16 марта 1992 года на рассмотрение Государственному Совету был направлен готовый проект строительства новой плотины на реке Янцзы. Необходимо отметить, что все великие китайские проекты отличались стремлением к гармонизации природы, науки и жизни человека. Также было и в данном случае. Были проведены колоссальные исследования на месте строительства плотины. Специальные комиссии посетили и проинспектировали другие крупнейшие гидротехнические сооружения на реках, в том числе Асуанскую плотину на реке Нил в Египте и дамбу Гувера в США.
Официальный старт строительства плотины был дан в 1992 году. Параллельно стали проводится подготовительные работы, в том числе сооружение инфраструктуры, подготовка ложа для водохранилища (в основном снос домов и вырубка леса), переселение людей… По предварительным прогнозам, планировалось переселение 847,5 тысяч человек, однако учитывая естественный прирост населения и другие факторы всего было переселено около 1,3 миллиона человек. Цифра, поражающая своим грандиозным размахом. Беспрецедентное массовое переселение людей. Более трети всех средств, потраченных на строительство плотины, было направлено именно для данной цели.
Для «смягчения» процесса переселения деньги и пособия людям выдавались заранее. Переселялись китайцы в основном в места, расположенные ниже по течению реки Янцзы. Около 200 тысяч крестьян были переселены в отдаленные территории от места сооружения плотины, в том числе в города Нанкин и Шанхай.
В процессе строительства ГЭС и заполнения водохранилища было затоплено 27855 гектаров сельхозугодий. Под воду также ушли десятки городов, в том числе Ваньсянь, Ушань и Шичэн, перед затоплением которых были снесены и разобраны дома и сооружения, чтобы не представлять опасности для будущего судоходства по реке.
Переселялись люди и к району строительства плотины. Так некогда маленькая рыбацкая деревушка Саньдоупин, превратилась в полноценный город энергетиков с населением в 35 тысяч человек сегодня.
14 мая 1994 года началось строительство основного элемента будущей ГЭС – бетонной плотины. Первоначально сооружали земляную насыпь на месте строительства для постепенного перекрытия русла реки. Через три с половиной года данные работы были завершены: 8 ноября 1997 года основное русло реки Янцзы было перекрыто. Первые бетонные работы также были начаты лишь в 1997 году.
20 мая 2006 года (фактически за 12 лет) было завершено строительство плотины, которая перекрыла крупнейшую реку Евразии. Длина плотины составляет 2309,47  метров, высота – 185 метров. Максимально допустимая высота верхнего бьефа на уровнем моря составляет 175 метров (достигнута во время наводнения в 2010 году), высота нижнего бьефа – 66 метров. Таким образом, в течении года напорный уровень воды может изменяться от 79 до 109 метров (во время летних муссонов). За время строительства перемещено около 103 миллионов кубометров грунта, залито 27,2 миллионов кубометров бетона и использовано 463 тысячи тонн стали. Для сравнения, такого количества бетона хватило бы на сооружение не менее чем двух полноценных Великих Китайских стен длиной 6500 км, а стали – на 63 полноразмерных копии Эйфелевой башни.

Параллельно шло строительство трех зданий ГЭС (левобережное на 14 агрегатов, правобережное на 12 агрегатов и подземное на 6 гидроагрегатов), двухниточного пятиступенчатого судоходного шлюза и судоподъемника.
10 июня 2003 года осуществлен запуск первого (мощность 700 МВт) из планируемых к сооружению 26 гидрогенераторов. Общая установленная мощность всех 26 гидроагрегатов составила в 2009 году 18,2 миллионов кВт. В последующем было установлено дополнительно еще 6 гидрогенераторов мощностью 700 МВт и дополнительные 2 гидрогенератора мощностью по 50 МВт каждый для обеспечения собственных нужд станции. Суммарная мощность ГЭС к 2012 году стала 22,5 миллионов кВт, что более чем в 1,5 раза выше установленной мощности второй крупнейшей ГЭС в мире (ГЭС «Итайпу» на границе Бразилии и Парагвая, установленная мощность – 14 миллионов кВт). Для сравнения, на территории СНГ установленная мощность самых крупных ГЭС составляет 6400 МВт (Саяно-Шушенская ГЭС в России) и 6000 МВт (Красноярская ГЭС в России) – условные 9 и 10 место по установленной мощности среди всех действующих ГЭС.
Гидроагрегаты станции вырабатывают с 2008 года ежегодно как минимум 78,3 миллиардов кВт∙ч, а в 2012 и 2014 годах – более 98 миллиардов кВт∙ч. Для сравнения, упоминаемая ранее, ГЭС «Итайпу» выработала в 2012 году – 98,3 миллиардов кВт∙ч, в 2013 – 98,6 миллиардов кВт∙ч, а в 2014 году – 87,8 миллиардов кВт∙ч. Таким образом, данные ГЭС являются крупнейшими в мире по объему вырабатываемой электроэнергии.
Для выдачи мощности с ГЭС к потребителям было возведено 9484 километров высоковольтных сетей линий электропередачи, в том числе 6519 километров на переменном напряжении 500 кВ и 2965 километров линий постоянного тока (HVDC) напряжением ±500 кВ и выше. Общая установленная мощность трансформаторов на напряжении переменного тока составляет 22,75 ГВ∙А, а для системы HVDC – 18 ГВт. Всего от ГЭС расходится 15 высоковольтных линий в 10 различных провинций Китая.
За годы сооружения ГЭС в электроэнергетике Китая случился настоящий технологический прорыв, в первую очередь по направлениям строительства высоковольтных линий постоянного тока, производства силовых трансформаторов, а также создания и эксплуатации специальных систем регулирования мощности гидрогенераторов на ГЭС.
В общей сложности ГЭС, считая от начала подготовительного этапа в 1992 году до торжественного пуска 4 июля 2012 года, строилась 20 лет. И пусть Вас не смущают данные цифры, если Вы привыкли, что всё в Китае сооружается за очень короткие сроки: менее мощная ГЭС «Итайпу» сооружалась почти 30 лет, Саяно-Шушенская ГЭС более 30 лет, Красноярская ГЭС – около 16 лет (мощность станции меньше ГЭС «Три ущелья» почти в 4 раза).
Выработанная на ГЭС электроэнергия относится к «чистой» («зеленой») энергии, а сама ГЭС – к возобновляемым источникам энергии. Электроэнергия вырабатывается при попадании воды на турбины гидроагрегатов, которые при движении воды вниз по винтовым лопастям приводятся во вращение и передают данное вращение роторам генераторов, которые и вырабатывают описанные выше миллиарды кВт∙ч электроэнергии.

На ГЭС «Три ущелья» и «Гэджоуба» вырабатывается около 5% всей электроэнергии в стране (по проекту планировалось, что данная цифра будет составлять более 10%, однако никто не мог предсказать такого роста энергопотребления в стране, в том числе в связи со значительным ростом экономики Китая). Учитывая тот факт, что в Китае для выработки 1 кВт∙ч электроэнергии сжигается в среднем 366 грамм угля, ГЭС позволяет сокращать на 31 миллион тонн в год потребление угля, тем самым в атмосферу не будет выброшено 100 миллионов тонн парниковых газов, миллионы тонн пыли, 1 миллион тонн диоксида серы и т.д.
Для обеспечения судоходства на реке Янцзы была сооружена двух нитевая система пятикамерных транспортных шлюзов. Каждая нить обеспечивает передвижения судов только в одну сторону: отдельно для спуска и подъема. Длина шлюзовых камер составляет 280 метров, ширина 34 метра и глубиной 5 метров. Таким образом, площадь каждой камеры шлюза значительно превышает площадь футбольного поля. Прохождение всех пяти камер занимает примерно 4 часа. Самое слабое место шлюзов – шарниры петель ворот каждого шлюза. При выходе из строя любого шарнира остановится движения на всей нитке шлюза. По размеру каждая из створок ворот сопоставима с площадью двух баскетбольных площадок.
Грузооборот на данному участке реки увеличился с 10-18 миллионов тонн в год до 100 миллионов тонн в год, при этом цены на транспортировку снизились более чем на треть. Данные факты в немалой степени поспособствовали бурному экономическому развитию западных (относительно плотины) районов Китая, в первую очередь города Чунцина.
Также на плотине предусмотрен специальный судоподъемник: своеобразный «лифт» на высоту 113 метров для судов. Данный «лифт» позволяет уменьшить до 30-40 минут по сравнению со 4 часами прохождения плотины «Три ущелья» по судоходным шлюзам. Размеры камеры судоподъемника меньше камер шлюза и составляют по длине 120 метров, по ширине 18 метров и 3,5 метров по глубине, т.е. площадь камеры «лифта» более чем в 5 раз превышает размеры баскетбольной площадки.
Для регулирования уровня воды на плотине функционирует специальный водосброс с пропускной способностью в 116  тысяч кубометров воды в секунду (!). Именно зрелище работающего водосброса всегда привлекает туристов. Отметим, что наводнение 2010 года, не смотря на значительно большее количество воды в реке Янцзы по сравнению с разрушительным наводнением 1998 года, не привело к жертвам и значительным повреждениям. Таким образом, водосброс и сама плотина успешно справились с возложенными на них функциями.
Размеры нового водохранилища также значительны: площадь около 1084 квадратных километров, длина более 600 километров. Многие опасаются, что при разрыве плотины данная массы воды способна стать настоящей катастрофой для Китая. В районе возможного затопления проживает около 360 миллионов человек.
Экологи также опасаются изменения гидрорежима реки Янцзы: раньше во время наводнений и разливов реки систематически размывались берега, и река «забирала» с собой к Восточно-Китайскому морю миллионы тонн разнообразных наносов. После строительства дамбы данные иловые наносы будут накапливаться и их оползни могут привести к землетрясениям или другим непредсказуемым последствиям.
Отмечается, что возведение плотины на реке Янцзы не могло не навредить речной флоре и фауне, особенно рыбам семейства осетровых, китайским речному дельфину и веслоносу.
Что же касается стоимости сооружения плотины с ГЭС, то она по разным источникам составляет от 22,5 до 26 миллиардов долларов США в эквиваленте. По проекту её строительство должно окупится при выработке 1000 ТВт∙ч электроэнергии на ГЭС «Три ущелья». Отметим, что уже с 2003 по 2014 год выработано более 810 ТВт∙ч электроэнергии и в ближайшие 2-2,5 года строительство плотины с ГЭС может окупится. Таким образом, срок её окупаемости с момента ввода может составить менее 5 лет (!!!), что является уникальным достижением, не имеющим прецедентов в мировой практике.
Даже противники строительства гидроэлектростанций вынуждены согласиться, что для все увеличивающихся нужд экономики и населения Китая в дешевой и желательно бесконечной электроэнергии существенных альтернатив развитию гидроэнергетики в стране нет. Уже к 2020 году 10 из 25 крупнейших гидроэлектростанций будут функционировать в Китае, причем 8 из них уже работают в настоящее время. И ГЭС «Три ущелья», в свою очередь, является примером уникальных достижений Китая последних лет.