Vodní elektrárna Vidraru

Vodní elektrárna Vidraru je vodní dílo na řece Arges v Jižních Karpatech v Rumunsku. Do provozu byla při stanoveném výkonu 220 MW uvedena v roce 1966. Potřebný objem vody a spád zajišťuje dvojitě klenutá železobetonová přehrada, která byla v době zprovoznění 5. nejvyšší hrází v Evropě a 9. na světě. Koruna hráze je součástí populární horské silniční cesty Transfagarasan.

Vodní elektrárna Vidraru
Poloha
Kontinent	Evropa
Stát	Rumunsko
Kraj	župa Arges
Souřadnice	45°22′0″ s. š., 24°37′49″ v. d.
Hydrologické údaje
Povodí řeky	Arges, Dunaj
Přítok	Arges, Topolog, Vâlsan
Odtok	Arges
Roční průtok	19,7 m³/s
Vodní elektrárna
Výkon současný	220 MW
Typ turbíny	Francis
Ostatní
Stav	špičková
Začátek výstavby	1960
Dokončení	1966

Hydrologická charakteristika

Přehrada se nachází v nejužším místě údolí horního toku řeky Arges mezi horami Pleașa a Vidraru. Řeka zde poskytuje průměrný průtok 7,5 m³/s při rozkyvu od stovek litrů za sekundu po hodnotu přes 660 m³/s. Pro Arges jako pro všechny evropské vysokohorské řeky je charakteristická jarní povodňová vlna s prudkými a obtížně předvídatelnými epizodickými povodněmi v letním období. Pro energetické využití tak připadá v úvahu pouze špičkový výkon při vysokém poměru užitečného objemu nádrže a průměrného průtoku. Všechny řeky v této oblasti tečou souběžně jižním směrem, stejně jako většina jejich přítoků. Pro navýšení průtoku tak byla použita voda z povodí souběžných toků, které se přirozeně vlévají buď do řeky Arges pod místem zadržení, či do jiných dunajských přítoků. Mezi největší patří Valea lui Stan, Doamnei, Vâlsan a Limpedea z povodí řeky Arges a Topolog z povodí řeky Olt. Vybudováním sběrného systému zádrží a podzemních štol se pak průtok navýšil o 12,2 m³/s z více než deseti sekundárních povodí. Celkový průtok tak vzrostl na 19,7 m³/s při celkovém povodí 745 km².

Historie projektu a výstavby

Po 2. světové válce zajišťovalo instalovaný výkon rumunských elektráren 740 MW 229 generátorů, z nichž 7 bylo ve vlastnictví státu. Klíčovým hráčem ve výrobě a distribuci elektrické energie byla belgicko-francouzská společnost Hydrofina. Členové vedení rumunské sekce této společnosti byli po válce souzeni za spolupráci s nepřítelem a společnost byla znárodněna. Spolu se změnou společenskoekonomické formace přišly i velkolepé plány na přeměnu zemědělské země na moderní a výkonný průmyslový stát. Velkolepé industrializační projekty byly podpořeny jednak utužením režimu stalinského typu a následným vznikem pracovních táborů s bohatými lidskými zdroji, jednak snahou o politiku nezávislosti na Sovětském svazu a z ní vyplývající podporou Mezinárodního měnového fondu. V roce 1948 započala výstavba rozsáhlé přenosové sítě od napětí 110 do 220 kV a poté na 400 kV, později i k realizaci propojení se sousedními zeměmi. Spolu s rostoucím výkonem elektráren rostly i požadavky na vodní energii jako na nejúčinnější regulační člen sítě. V roce 1959 začala výstavba první obloukové hráze v Rumunsku, 78 m vysoké Negovanu, v roce 1961 stavba dvojitě klenuté přehrady Vidraru. Ta se spolu s podzemní elektrárnou a důmyslným systémem podzemních štol stala dílem srovnatelným se špičkovými díly vodního stavitelství alpských zemí. 

Vypracováním stavebního projektu byl pověřen prof. Radu Priscu, hydrotechnické části akademik Cristea Mateescu. Konzultantem projektové i stavební fáze byla švýcarská kancelář prof. Alfreda Stuckyho. Hydrotechnické vybavení bylo vyrobeno v Československu, instalace vysokonapěťové části díla byla uskutečněna za podpory italských specialistů.

Přípravné práce začaly v roce 1960. Jedinou dopravní cestu na staveniště v počátku představovala úzkokolejná železnice v údolí Arges. Byla vybudována stanice přípravy betonu s testovací laboratoří. V levém břehu vznikla štola pro převod říční vody do velikosti povodňové hodnoty. Výstavba podzemní elektrárny a hráze začaly souběžně v roce 1961. Bylo vyraženo 42 km podzemních štol, vytěženo 1 768 000 krychlových metrů horniny, z toho milion krychlových metrů z podzemí. Uloženo bylo 930 000 m³ betonu, z toho v podzemí 400 000 m³. Naistalováno bylo 6 300 tun elektrotechnického materiálu. 15. března 1966 začalo napouštění jezera. 9. prosince 1966 začala vodní elektrárna Vidraru dodávat elektřinu do národního energetického systému.  

Popis

Systém podzemních štol

Celková délka vodních podzemních cest přesahuje 43 km. Z toho 29 552 m připadá na soustavy svodných štol, umožňujících přívod vod ze sousedních povodí do přehradní nádrže. Základní dvě štoly vedené z obou břehů na západ a východ doplňují dva krátké kanály 913 a 270 m, přivádějící vodu z nejbližších pánví říček Valea lui Stan a Lipedea. Sběrný systém navyšuje průtok a tím i výkon elektrárny zhruba 4×.

Pro převod povodňových vln jakož i pro potřeby vypouštění nádrže byly vybudovány dvě spodní výpustí o délkách 218 a 244 m, vyúsťující pod hrází do koryta řeky.

Přivaděč je veden pravým břehem údolí a je tvořen ze 20 % ocelovým a z 80 % železobetonovým potrubím o průměru 5,5 m a celkové délce 2 130 m. Údolí Valea lui Stan překonává vzdušnou cestou ocelovým potrubím o délce 105 m. Při hltnosti systému 90 m³/s dosahuje rychlost proudění v této časti přivaděče hodnoty 4 m/s. Závěrečná část vodní cesty je zakončena svislým ocelovým potrubím o průměru 4,10 m a výšce 185 m, kde rychlost proudění dosahuje hodnoty 8 – 9 m/s. Souběžně s kolmým přivaděčem byla vybudována vyrovnávací šachta o průměru 7,1 m a výšce 145 m, tlumící rázy při náhlých provozních změnách turbín. Mezi nadmořskými výškami 830 a 506 m tak vzniká celkový spád 324 m.

Od elektrárny je voda odváděna ve sklonu 22 promile 11 162 m dlouhou štolou o průměru 5,15 m do vyrovnávací nádrže ve městě Oeștii Ungureni, kde vyúsťuje na povrch a stává se klidnou řekou.

Přehrada

Dvojitě klenutá hráz sestává z 22 vertikálních částí z betonu a železobetonu. Poloměr zakřivení v koruně činí 145,8 m. Výška stavby je 166, 6 m, šířka v základně 25 m a šířka v koruně 6 m. Délka v koruně, která je součástí strategické silnice, je 307 m. Přehrada je vybavena třemi povrchovými přepady o šíři 9 m. Na stavbu bylo použito 480 000 m³ betonu. Těleso hráze je protkáno devíti horizontálními revizními šachtami, na vnějším těle stavby jsou postaveny z obou břehů čtyři ochozy se symetrickým výškovým rozdílem zhruba 30 m.

Elektrárna

Podzemní elektrárna je umístěna 104 m pod povrchem. Sestává z 67,8 m dlouhé, 16,7 m široké a 31,7 m vysoké strojovny, která navazuje na kavernu transformátorů vysokého napětí. Elektrárna je vybavena čtyřmi Francisovými turbínami Škoda o výkonu 4 × 56,5 MW a sedmi jednofázovými silovými transformátory o výkonu 40 MVA. Instalovaný výkon elektrárny je 220 MW. Přístup do elektrárny umožňuje šachta o průměru 7,2 m a výšce 104 m, navazující na horizontální chodbu o délce 132 m.

Přehradní nádrž

Vzedmutím řeky Arges bylo vytvořeno umělé jezero o délce 10,3 km a ploše 894 ha, zadržující vodu o objemu 465 000 000 m³. Pro výrobu elektrické energie poskytuje užitečný objem 320 000 m³.

Podrobné informace o přehradní nádrži najdete v článku Přehradní nádrž Vidraru.

• 
  Vzdušná část ze silnice směrem k elektrárně
• 
  Návodní část při nižším stavu
• 
  Přeliv horní propustí v srpnu 2010
• 
  Pohled k patě hráze se vstupy do revizních štol
• 
  Vzdušná část přivaděče nad údolím Valea lui Stan
• 
  Údolí Arges mezi hrází a elektrárnou
• 
  Elektrárna Vidraru

Bezpečnost

Při náhlém prolomení přehrady by povodňová vlna za 20 minut zasáhla při výšce 25 m historické město Curtea de Arges, opustila by horské údolí a začala se rozlévat v nížině. Stopadesátitisícové Piteşti by bylo zničeno 12 m vysokou povodňovou vlnou za 72 minut. Hlavní město by ohroženo nebylo. 320 000 ohrožených obyvatel je pravidelně školeno pro případ katastrofického scénáře.  

Zohlednění ve výstavbě

Projekt byl vypracován v období důvěry v odolnost klenbových přehrad. Tato důvěra byla podlomena v roce 1959 tragédií na francouzské přehradě Malpasset. Za příčinu prolomení hráze tam byla určena nejednotnost betonových šarží, způsobená válkou a změnou dodavatelů. Ukládání betonu v hrázi přehrady Vidraru naopak označil prof. Stucky jako přehnaně úzkostlivé. V říjnu 1963 došlo k sesuvu horniny do jezera Vajont v Itálii, kdy 262 m vysoká klenbová přehrada vydržela úder 200 m vysoké vlny. Tehdy důvěra v pevnost klenbových hrází opět vzrostla, na scéně se však objevila nová hrozba v podobě nepředvídatelnosti chování geologického podloží pod vysokým hydrostatickým tlakem, která trvá stále. Podobně jako u Vajontu, byla později i u vodního díla Vidraru zdrojem nehody na přehradě příčina geologického původu.

Sesuv horniny v roce 1974

V červenci 1974 probíhala oprava ventilů výpustních štol. Rázy způsobené manipulacemi ve výpustním systému vyvolaly odezvu v geologickém podloží levého břehu. 6. července 1974 kolem 12:50 – 13:00 se na srázu levé části soutěsky objevily vodní paprsky a do údolí pod hrází se začal drolit skalní štěrk. Během 15 minut začaly padat i celé skalní bloky. Do koryta se zřítilo zhruba 10 000 m³ horniny. Ocelový štít, který umožňoval vstup vody do výpustní štoly zůstal v otevřené poloze za situace, kdy bylo přerušeno napájení. Došlo ke zkřížení štoly a poškození výpustního Johnsonova ventilu, jehož některé částí byly později nalezeny až 500 m daleko. Do údolí se začala pod tlakem 12 až 14 atmosfér řinout voda na odhadované úrovni odpovídající stoleté povodni. Umělá povodeň zničila pět domů, tři mosty a zasáhla stanoviště armády, která prováděla práce na silnici Transfagarsan. Zde smetla 200 nákladních automobilů a cisterny s pohonnými hmotami. Největší nebezpečí představovala stoupající hladina, která se po zaplnění údolí začala vzdouvat ke vstupu do elektrárny. V 19:30 se konečně podařilo uvolnit vtokový štít a jeho volným pádem vodě uzavřít cestu z jezera.

Elektrárna byla zachráněna a výčet obětí bylo tabuizované téma. Po vypuštění jezera byl výpustní systém opraven a levý břeh byl zpevněn další betonovou injektáží. V době stavby silnice Transfagarsan a elektrárny Železná vrata byly náklady na sanaci bolestivé, nicméně ke zpevnění břehu došlo necelé tři roky před hlavní prověrkou odolnosti, kterou se stala tektonická činnost.

Zemětřesení v roce 1977

Nejvýznamnější prověrkou stability vodního díla bylo zemětřesení ze 4. března 1977, které při síle 7,2 Richterovy stupnice bylo jedním z dosud nejsilnějších v Evropě a jehož epicentrum se nacházelo 150 km od přehrady. Přestože si v Rumunsku vyžádalo více než 1500 obětí, na přehradě nebyly zaznamenány významné poruchy ve sledovaných parametrech stability. Přehrada je projektována pro odolnost proti zemětřesení do síly 9. stupně Richterovy stupnice.

Záchyt povodňových vln

Poměr objemu přehradního jezera a povodňového průtoku umožňuje plný záchyt povodňových přívalů do hodnot pětileté vody. Zhruba v pětiletém intervalu je voda přepouštěna horními propustmi. K disposici je ještě možnost odtoku spodními výpustmi do celkové propustnosti přesahující odhad stoleté vody 660 m³/s. Neexistuje tak hrozba poškození koruny hráze stoletou vodou.

Význam

Za padesát let své činnosti vyrobila elektrárna Vidraru 18 000 GWh. Náklady byly amortizovány za 28 let. Akumulační schopnosti přehradní nádrže umožňují plynulou výrobu elektrické energie i na nižších částech toku Arges. Z celkového výkonu třinácti vodních elektráren na řece představuje Vidraru svými 220 MW 61 % celkového instalovaného výkonu a svými 400 GWh 59 % roční výroby. V celostátním měřítku přispívá k celkové výrobě vodní energie méně jak dvěma procenty. Ve světovém žebříčku výšky přehrad poklesla Vidraru do třetí desítky, v Evropě ve své pozici zůstává a spolu s elektrárnami Železná vrata I a Železná vrata II patří mezi nejvýznamnější díla evropského vodního stavitelství a mezi oprávněné zdroje národního sebevědomí. Koruna hráze je součástí silnice Transfagarasan, tato cesta vede po celém levém břehu přehradní nádrže. Spolu s popularitou této horské silnice roste i popularita vodního díla Vidraru, které je nejčastější zastávkou na této cestě.

Odkazy

Související články

• Přehradní nádrž Vidraru
• Transfagarasan

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Vodní elektrárna Vidraru na Wikimedia Commons