1-5 Гидроэнергетика в годы Великой Отечественной войны (1941—1945 гг.)
В годы войны изменилась география гидроэнергетического строительства. В южных, центральных и северо-западных районах страны было прекращено сооружение гидроэлектростанций общей проектной мощностью около 1 млн. кВт. Гидроэнергостроительство стало осуществляться на Урале и в Средней Азии, куда была перебазирована часть промышленности из временно оккупированных районов. На Урале строились Верхотурская, Арпиннская и другие ГЭС.
Для энергоснабжения Ташкентского промышленного района сооружалась крупная Фархадская ГЭС на Сырдарье. Водохранилище при этой ГЭС предназначалось для орошения 800 тыс. га земель в Южной части Голодной степи. На реках и ирригационных каналах Узбекистана был построен ряд менее крупных гидроэлектростанций.
В Средней Азии строились в общей сложности 40 гидроэлектростанций, причем многие из них были заключены в исключительно короткие сроки с помощью всего трудящегося населения как народные стройки.
Большое значение имели гидроэлектростанции для энергоснабжения прифронтовых районов. Так, несмотря на близость фронта и частичный демонтаж оборудования громадную роль в снабжении электроэнергией Ленинграда в период блокады сыграла Волховская ГЭС имени В. И. Ленина.
Трудно переоценить значение Верхневолжских ГЭС для электроснабжения Москвы, особенно в зиму 1941 —1942 гг., когда они, будучи еще не законченными, подавали до 3,5 млрд. кВт·ч электроэнергии. Этим они освободили для других нужд народного хозяйства свыше 4 млн. т угля.
В годы войны немецко-фашистские войска нанесли большой урон советской энергетике: свыше 60 электростанций, в том числе пять гидроэлектростанций (нс считая мелких) —Днепровская, Нижне-Свирская, Кегумская, Кондопожская и Баксанская— общей мощностью 780 тыс. кВт были разрушены. Кроме того, на семи гидроэлектростанциях было демонтировано оборудование общей мощностью 280 тыс. кВт.
За 1941—1945 гг. было введено в эксплуатацию на новых ГЭС 280 тыс. кВт и на восстанавливаемых — около 250 тыс. кВт. Общая мощность гидроэлектростанций СССР составила в 1945 г. 1 252 тыс. кВт, и их выработка — 4,84 млрд. кВт-ч. Удельный вес ГЭС в производстве электроэнергии вырос до 11,2%.
Опыт Великой Отечественной войны еще раз подтвердил правильность положений плана ГОЭЛРО об использовании гидроэнергоресурсов страны и в то же время с особой остротой показал отставание уровня развития гидроэнергетики СССР от требований народного хозяйства. Промышленность районов, получавших электроэнергию полностью или по преимуществу от гидроэлектростанций (Мурманская обл., Армянская, Грузинская, и Узбекская ССР), работала в военное время устойчиво и бесперебойно. В целом ГЭС на неоккупированной территории сэкономили за годы войны более 15 млн. т угля, освободив 15 тыс. железнодорожных составов для других перевозок.
1-6 Гидроэнергетика в годы послевоенных пятилеток (1946—1958 гг.)
Четвертый период развития гидроэнергетики характеризуется восстановлением и реконструкцией разрушенных во время войны гидроэлектростанций и строительством крупных гидроэлектростанций преимущественно в центральных районах страны.
Несмотря на громадные разрушения Днепровской ГЭС коллектив Днепростроя, возглавляемый Ф. Г Логиновым и И. И. Кандаловым, в 1947 г. в основном восстановил подпорные сооружения гидроузла и ввел в строй три агрегата ГЭС.
В июне 1950 г. электростанция достигла проектной мощности 650 тыс. кВт. Она было не только возрождена, но и существенно модернизирована, повышен напор и увеличена полезная емкость водохранилища; благодаря применению более мощных (72 тыс. кВт) гидроагрегатов отечественного производства установленная мощность ГЭС на 16% превысила довоенную. Изготовленные ЛМЗ шесть турбин (три были заказаны фирме Ньюпорт-Ньюс, США) развивали большую мощность и имели более высокий к. п. д. (80 Мвт и 93,2%), чем американские (77 Мвт и 92,5%).
По своим конструктивным решениям и общему замыслу Днепрогэс до сих пор представляет большой интерес. Опыт ее сооружения, восстановления и эксплуатации был использован в строительстве и эксплуатации более мощных гидроэлектростанций СССР — Волжских имени В. И. Ленина и XXII съезда КПСС, Братской имени 50-летия Великого Октября и других.
Наряду с Днепровской были восстановлены и реконструированы Нижне-Свирская, Волховская, Кегумская на Даугаве (Западной Двине), Нивская II, Раухиальская и некоторые другие гидроэлектростанции.
В законе о четвертом пятилетием плане (1946—1950 гг.) указывалось: «Развернуть строительство гидроэлектростанций, обеспечив всемерное повышение удельного веса гидроэлектроэнергии по народному хозяйству».
В различных районах страны приступили к строительству крупных гидроэлектростанций: Горьковской на Волге, Мингечаурской на Куре в Азербайджане, Усть-Каменогорской на Иртыше в Казахстане, Верхне-Свирской на Свири, Гюмушской на Раздане в Армении, Камской на Каме, Дубоссарской на Днестре в Молдавии, Нарвской на Нарве в Эстонии, Павловской на Уфе в Башкирии и других.
Уже в первые послевоенные годы были введены в эксплуатацию гидроэлектростанции на Северном Кавказе, в Закавказье, и в Северо-Западе, в Средней Азии и в некоторых других районах.
В короткие сроки в районе Сочи была построена деривационная Краснополянская ГЭС на р. Мзымте. В Грузии было закончено сооружение высоконапорной Храмской гидроэлектростанции № 1 (рис. 1-6). Здесь возведена единственная в СССР каменно-набросная плотина со стальным противофильтрационным экраном, пройден один из крупнейших в стране деривационный туннель протяжением свыше 7 км.
В 1949 г. у г. Кандалакши было завершено строительство первой в СССР подземной гидроэлектростанции Пива III с напорным туннелем диаметром 12 м.
Уже в 1947 г. установленная мощность всех гидроэлектростанций достигла довоенного уровня.
1-6. Храмская ГЭС № 1 в Грузии.
1-7. Мингечаурская ГЭС на р. Куре в Азербайджане.
Одной из основных тенденций в гидроэнергетике в послевоенные годы (наметившейся еще в довоенные годы) явилась разработка схем использования водотоков и создание на реках каскадов гидроэлектростанций. При этом не только решались задачи энергоснабжения, но и осуществлялись реконструкция и развитие водного транспорта, обеспечивались водой различные отрасли народного хозяйства и, прежде всего, орошение н обводнение засушливых земель, производилось регулирование стока рек в целях борьбы с наводнениями и пр.
Так, например, в результате сооружения Мингечаурской ГЭС (рис. 1-7), предназначенной для энергоснабжения промышленности и сельского хозяйства Азербайджанской ССР, было орошено до 1,3 млн. га плодородных земель, улучшены условия судоходства, ликвидирована опасность наводнений на нижнем участке Куры, оздоровлены малярийные районы республики.
Другим примером комплексного подхода к строительству гидротехнических сооружений является Цимлянская ГЭС на Дону, построенная в исключительно короткий срок (1948— 1962 гг.). Одновременно с Цимлянским гидроузлом вошел в эксплуатацию Волго-Донской судоходный канал имени В. И. Ленина. До сооружения этого канала Волга была связана с тремя морями. Теперь в результате создания Волго-Донского водного пути низовья Волги соединились с Азовским и Черным морями.
Постройкой Цимлянского гидроузла был решен комплекс народнохозяйственных задач: создан глубоководный путь, обеспечено энергоснабжение и орошение плодородных земель Волгоградской и Ростовской областей.
В здании ГЭС установлено 20 гидроагрегатов с поворотнолопастными турбинами по 115 тыс. кВт, в то время крупнейшие в мире. Построенные на песчаных и глинистых грунтах водосбросные сооружения Куйбышевского гидроузла рассчитаны на пропуск паводковых расходов воды более 70 тыс. м/сек.
За короткие сроки на Куйбышевгидрострое были выполнены огромные объемы земляных и бетонных работ: 100 млн. м3 выемки, более 60 млн. м3 насыпи и 7,67 млн. м3 бетонной кладки.
Волгоградский гидроузел (1951—1962 гг.) по своим размерам, напору и условиям строительства в основном сходен с Куйбышевским. Он расположен выше Волгограда. Установленная мощность гидроэлектростанции 2 541 тыс. кВт, на ней работают такие же агрегаты, как и на Волжской ГЭС имени В. И. Ленина, но здесь их на два больше.
Велико комплексное значение двух наиболее крупных волжских гидроузлов — Куйбышевского и Волгоградского. Их роль в создании Единой энергосистемы Европейской части СССР трудно переоценить.
О транспортном значении этих гидроузлов будет сказано ниже. Водохранилища этих ГЭС создали реальную возможность орошения до 2 000 тыс. га плодородных засушливых земель в прилегающих районах.
В эти же годы недалеко от Перми была построена первая гидроэлектростанция на Каме. Камская ГЭС оригинальной конструкции совмещает водосливную плотину и здание ГЭС, чем достигается экономия в стоимости бетонных сооружении. Такой тип мощной гидроэлектростанции был построен впервые в мире (автор проекта Б. К. Александров — ныне член-корреспондент АН СССР). Здесь впервые в СССР был установлен опытный горизонтальный гидроагрегат с поворотнолопастной турбиной.
В 1954 г. на Каме было начато строительство второй гидроэлектростанции — Воткинской — мощностью 1 млн. кВт.
В 1956 г. была введена в эксплуатацию на полную мощность нижняя ступень Днепровского каскада — Каховская ГЭС. Одновременно с ней строились Южно-Украинский и Северо-Крымский оросительные каналы.
Каховский гидроузел имеет большое комплексное народнохозяйственное значение: созданное водохранилище полезным объемом 6,8 млрд. м3 стало надежной базой для орошения в перспективе около 1,5 млн. га плодородных земель юга Украины и Северного Крыма, а также для водоснабжения Криворожского железорудного бассейна (для чего был в последующие годы построен канал Днепр —Кривой Рог).
В 1954—1956 гг. было начато строительство следующих после Днепрогэса ступеней каскада Днепродзержинской и Кременчугской гидроэлектростанций. Широким фронтом шло сооружение каскада гидроэлектростанций на р. Раздан в Армении. Строились ГЭС в Грузии, на Северном Кавказе.
В Северо-Западном районе было завершено создание каскадов ГЭС на реках Свири и Ниве, были построены Княжегубская, Пальеозерская, Ондская и другие гидроэлектростанции.
Еще в 1950 г. Совет Министров СССР принял решение "О строительстве главного Туркменского канала Амударья — Красноводск, об орошении и обводнении земель южных районов Прикаспийской равнины Западной Туркмении, низовьев Амударьи и западной части пустыни Кара-Кумы".
В Средней Азин наряду с небольшими гидроэлектростанциями была сооружена Кайраккумская ГЭС на р. Сырдарье мощностью 126 тыс. кВт (рис. 1-9). Созданное здесь водохранилище обеспечило возможность гарантированной подачи воды в маловодные годы для орошения земель в Голодной степи.
В рассматриваемый период построены первые крупные гидроэлектростанции в Казахстане — Усть-Каменогорская на Иртыше, в Сибири — Новосибирская на Оби и Иркутская на Ангаре. Были начаты подготовительные работы к строительству Братской и Красноярской гидроэлектростанций.
1 «Правда», 12/IX 1950 г.
1-9. Кайраккумская ГЭС «Дружба народов» на р. Сырдарье в Таджикистане.
Новосибирский гидроузел находится выше Новосибирска и включает здание ГЭС с семью гидроагрегатами мощностью по 56,5 тыс. кВт; бетонную водосливную и земляные плотины, трехкамерный шлюз. По плотинам, зданию ГЭС и мосту через шлюз проходят железная и шоссейная дороги.
Строительством верхней ступени Ангарского каскада — Иркутской ГЭС было положено начало освоения Ангары, запасы гидроэнергии которой превосходят гидроресурсы Волги, Камы и Днепра, вместе взятых. Подробное энергетическое изучение Ангары, а также Енисея, было начато еще в начале 30-х годов коллективом изыскателей и проектировщиков во главе с крупными инженерами и учеными И. Г. Александровым, В. М. Малышевым и Н. Н. Колосовским. Прерванные войной эти работы еще с большим размахом были продолжены в послевоенные годы. Они завершились разработкой схемы использования р. Ангары (под руководством Π. М. Дмитриевского).
Особенностью Иркутской ГЭС (рис. 1-10) является отсутствие в составе ее сооружений бетонной водосливной плотины. Русло реки перекрыто земляной насыпной плотиной (из гравийно-галечных грунтов с суглинистым ядром) высотой 44 м, длиной 2 500 м, объемом 11,6 млн. м3 и зданием ГЭС, в котором имеются отверстия для сброса паводковых расходов воды.
1-10. Иркутская ГЭС на р. Ангаре.
Как уже отмечалось, рассматриваемый период развития гидроэнергетики прежде всего характерен использованием гидроэнергоресурсов центральных районов страны, что было сопряжено со строительством гидроузлов на равнинных многоводных реках, в створах, часто имеющих большую протяженность и нескальные основания.
В строительстве низко- и средненапорных гидроузлов на мягких основаниях советские гидростроители достигли больших успехов и заняли ведущее место в мире как по научным исследованиям и компоновочно-конструктивным решениям, так и по методам производства работ.
Еще при строительстве Нижне-Свирской ГЭС впервые был решен вопрос постройки тяжелых гидротехнических сооружений на глинистых грунтах.
Теперь уже многие крупные бетонные сооружения Куйбышевского, Волгоградского, Каховского, Горьковского и некоторых других гидроузлов успешно возведены на нескальных — глинистых и песчаных основаниях. Характерными для большинства этих гидроузлов являются: воспринимающие напор здания ГЭС, русловые бетонные водосливные плотины распластанного профиля и земляные намывные плотины, как правило, большой длины.
В процессе проектирования и строительства гидроэлектростанций была решена и другая серьезная задача — значительно уменьшен объем бетонных работ за счет сокращения водосливного фронта гидроузлов. Это было достигнуто путем строительства зданий ГЭС совмещенного типа и повышения удельных расходов воды, сбрасываемых через водослив.
Наличие на местах строительства неограниченных запасов аллювиальных песчаных отложений, хорошо поддающихся разработке и укладке средствами гидромеханизации, привело к отказу от насыпных плотин, возведение которых требовало в то время сосредоточения большого количества землеройных и транспортных машин и вело к усложнению и удорожанию работ*.
Намывные плотины из песчаных материалов, статическая и динамическая устойчивость которых была подтверждена обширными теоретическими и экспериментальными работами советских гидротехников, стали основным типом подпорных сооружений при строительстве гидроузлов на равнинных реках.
В Советском Союзе были успешно разработаны эффективные методы намыва плотин. Впервые в истории гидротехнического строительства намыта за один сезон земляная плотина Цимлянского гидроузла объемом 28 млн. м1. Методом торцового безэстакадного намыва возведена из гравелисто-песчаных грунтов с ядром из тяжелых супесей плотина Мингечаурского гидроузла высотой 81 м.
В процессе строительства крупных гидроузлов разработаны и освоены скоростные методы перекрытия русл многоводных рек.
Одновременно с оснащением гидроэлектростанций новым отечественным оборудованием проведена большая работа по автоматизации и телемеханизации эксплуатации гидроэлектростанций. Еще до 1955 г. все районные гидроэлектростанции были автоматизированы и более 60% из них переведены на телеуправление. Впервые телеуправление многими гидроэлектростанциями осуществлено на Чирчик-Бозсуйском каскаде ГЭС в Узбекской ССР.
За рассматриваемый период развития гидроэнергетики установленная мощность гидроэлектростанций увеличилась с 1,25 млн. кВт в 1945 г. до 10,86 млн. кВт в 1958 г., т. е. на 9,61 млн. кВт.
Производство электроэнергии на гидроэлектростанциях увеличилось с 4,84 до 46,48 млрд. κвτ·ч, а их доля в общем производстве электроэнергии возросла с 11,2 до 19,7%.
В начале 1959 г. в эксплуатации находилось около 120 средних и крупных гидроэлектростанций общей установленной мощностью свыше 9 млн. кВт.
