Зарама́зькі гідроелектроста́нції () — гідроенергетичний комплекс на річці Ардон в Алагирському районі Північної Осетії, що складається з двох взаємопов'язаних гідроелектростанцій — чинної Головної ГЕС і Зарамазької ГЕС-1, що ще будується. Будівництво комплексу було розпочато 1976 року, його закінчення заплановано на 2018 рік.

Проект реалізується в складних природних умовах і відрізняється рядом унікальних для російської гідроенергетики технічних рішень — зокрема, Зарамазька ГЕС-1 буде мати найбільший в Росії напір, найпотужніші ковшові гідротурбіни, найдовший дериваційний тунель. Управління будівництвом здійснює АТ «Зарамагские ГЭС», яке є дочірнім підприємством ПАТ «РусГидро».

Природні умови Споруди Зарамазьких ГЕС розташовані на ділянці верхньої течії річки Ардон (приплив Терека) від села Нижній Зарамаг, де річка виходить з Туальської улоговини (в якій зливаються чотири основні складові річки — Мамісондон, Нардон, Адайком і Цміакомдон), до впадіння річки Баддон, протяжністю близько 16 км. На цій ділянці річка протікає гірською місцевістю, на висотах 1730-1010 метрів, у вузькому (ширина по дну 20-40 м) Касарській ущелині, глибиною до 600-800 м і похилом схилів до 45°. Ущелині прорізає Бічний хребет, складеного скельними метаморфічними (сланці) та виверженими (граніти) породами, розірваними тектонічними порушеннями і зонами дроблення. Заплавна частина долини заповнена шаром алювіальних та озерно-алювіальних відкладів потужністю до 45 м, на глибині близько 25 м серед цієї товщі в основі греблі залягає шар пилуватих суглинків. Будівництво споруд ускладнюється наявністю в скельних породах численних тектонічних зон, активним розвитком схилових процесів (зсуви, каменепади, сіли, снігові лавини). Сейсмічність району будівництва складає 9 балів за шкалою MSK-64 .

Річка Ардон у створі Головної ГЕС має водозбірну площу 552 км², середньорічна витрата — 17,6 м³/с, середньорічний стік — 530 млн м³. Максимальна розрахункова витрата забезпеченістю 1 % (1 раз на 100 років) становить 277 м³/с, 0,1 % (1 раз на 1000 років) — 435 м³/с, спостерігається мінімальна витрата — 1,0 м³/с. У районі розташування Зарамазьких ГЕС річка Ардон має характер турбулентного водного потоку зі швидкостями течії 2,5—3,5 м/с. Внутрішньорічний розподіл стоку річки вкрай нерівномірний, у весняно-літній період проходить до 85—90 % річного стоку, гідрологічний режим річки характеризується бурхливими зливовими паводками на тлі льодовикового стоку. Річка переносить багато наносів, їх річний стік оцінюється в 235 тис. м³. Клімат району будівництва континентальний, з помірно холодною зимою і теплим літом. Абсолютний максимум температури у створу Головної ГЕС становить 32°С, абсолютний мінімум -34°С. Максимальна швидкість вітру досягає 30 м/с.

В долині річки Ардон у зоні будівництва проходить Транскавказька магістраль. Основні споруди гідроелектростанцій знаходяться в охоронній зоні Північно-Осетинського державного природного заповідника, а дериваційний тунель № 2 безпосередньо перетинає територію заповідника.

Опис споруд Зарамазький гідровузол є складним комплексом взаємопов'язаних споруд, який поділяється на дві групи: споруди головного вузла (Головна ГЕС) та споруди Зарамазької ГЕС-1. Головна ГЕС створена за приплотинною схемою і використовує напір, створюваний ґрунтовою греблею. Зарамазька ГЕС дериваційного типу, використовує напір, створюваний за допомогою довгого дериваційного тунелю. Сумарна встановлена потужність комплексу ГЕС — 352 МВт, середньодобова потужність — 24,9 МВт, сумарна середньорічна вироблення — 812 млн кВт·год .

Головний вузол

Споруди комплексу головного вузла забезпечують забір води у дериваційний тракт Зарамазької ГЕС-1 з утвореного греблею водосховища. При цьому створюється греблею напір використовується для вироблення додаткової електроенергії на Головній ГЕС. Комплекс головного вузла включає у себе греблю, водосховище, будівельно-експлуатаційний водоскид, водоприймач, напірний тунель №1, будівля Головної ГЕС, ВРП 110 кВ.

Гребля Ґрунтова гребля насипна, максимальна висота греблі 39 м, довжина 300 м, ширина по підошві 330 м, об'єм насипу 1,586 млн м³. Гребля відсипана з галечно-гравелистих ґрунтів, має протифільтраційне ядро з супісчано-щебенистих ґрунтів. У ході будівництва початковий проект греблі було змінено — зменшена висота греблі (за первинним проектом вона повинна була складати 79 м при обсязі насипу 3,726 млн м³), насип галечно-гравелистих ґрунтів у наполегливих призмах була частково замінена на насип рядового каміння з гірських осипів, що істотно підвищило надійність греблі. Особливістю греблі є підвищена по відношенню до нормального подпорному рівня води у водосховищі (НПР) відмітка гребеня греблі (1708 м при позначці НПЗ 1690,6 м; таким чином, гребінь греблі вище нормального рівня води у водосховищі на 17,4 м), що забезпечує безпеку греблі у випадку обвалення у водосховищі великого зсуву або обвалу. Крім того, конструкція греблі забезпечує можливість нарощування її висоти у разі прийняття в майбутньому такого рішення .

Водоскид Будівельно-експлуатаційний водоскид призначений для пропуску річкового стоку на етапі будівництва після перекриття річки, а також для пропуску підвищених витрат річки під час паводків на етапі експлуатації ГЕС. Розташований на лівому березі, є похилою вежею зі заглибленим під рівень водосховища глибинним отвором, перекривають плоскими затворами (основним і аварійно-ремонтним), оперування якими проводиться канатним механізмом. Водоскид розрахований на пропуск 488 м³/с води при НПР і 932 м³/с при ФПР. Пропуск води проводиться через відвідний тунель круглого перерізу діаметром 5 м з залізобетонною обробкою, довжиною 520 м. Тунель переходить у залізобетонний лоток-канал прольотом 8 м, призначений для скидання води у річку Ардон, береги якої навпроти місця скидання укріплені бетонними кубами щоб уникнути розмиву. В будівельний період використовувався окремий водоприймач, нині затоплений водосховищем, а будівельний тунель, що йде до нього, закладено бетонною пробкою .

Будівля Головної ГЕС Вода до будівлі Головної ГЕС і далі в деривацію Зарамазької ГЕС-1 подається через водоприймач і напірний тунель № 1, розташовані на правому березі. Водоприймач похилого типу обладнаний двома сміттєутримувальними ґратами і двома ремонтними плоскими затворами. Оперування ґратами і затворами проводиться за допомогою підйомника вантажопідйомністю 55 т. Напірний тунель № 1 має протяжність 674,29 м, перетин коритоподібний 7,3×7 м, оправа залізобетонна. Тунель забезпечений водовипуском з регульованим сегментним затвором, виконуючи таким чином функцію додаткового холостого водоскиду.

Будівля Головної ГЕС відкритого типу, берегова. У будівлі ГЕС встановлено один вертикальний гідроагрегат, обладнаний чотирьохлопатевою поворотно-лопатевою гідротурбіною ПЛ 70-В-340 з передтурбінним дисковим затвором. Діаметр робочого колеса гідротурбіни — 3,5 м, вага робочого колеса — близько 30 тонн. Турбіна приводить до руху гідрогенератора СВ 565/139-30 УХЛ4, видає електроенергію на напрузі 10 кВ. При розрахунковому напорі 18,6 м гідроагрегат розвиває потужність 15 МВт (у режимі ізольованої роботи Головної ГЕС; при спільній роботі з Зарамазькою ГЕС-1 потужність знижується до 10 МВт). Особливістю гідроагрегату є можливість значного збільшення його потужності (до 33 МВт) у разі прийняття рішення про збільшення висоти греблі; в цьому випадку конструкція робочого колеса передбачає його реконструкцію зі збільшенням кількості лопатей з 4 до 8. Виробник гідротурбіни — сизраньське ВАТ «Тяжмаш», гідрогенератора — новосибірське ВАТ «Элсиб». Вода, яка відпрацювала на гідроагрегаті, або скидається у відвідний канал і далі у русло річки Ардон (у період експлуатації Головної ГЕС до запуску Зарамазької ГЕС-1), або подається в дериваційний тракт Зарамазької ГЕС-1. Також можлива подача води у деривацію Зарамазької ГЕС-1 минаючи Головну ГЕС, для чого конструкцією станції передбачений блок конусних затворів, що відтинають гідроагрегат .

Електроенергія з гідроагрегату подається на відкритий розподільчий пристрій (ВРП) напругою 110 кВ, на ВРП встановлено один трансформатор ТД 40000/110У1 потужністю 40 МВА, виробник — «». Видача електроенергії в енергосистему здійснюється двома лініями електропередачі 110 кВ до підстанцій «Нузал» і «Зарамаг» .

Водосховище Гребля ГЕС створила невелике водосховище на річці Ардон повним обсягом 10,1 млн м³, корисним об'ємом 0,5 млн м³, максимальною глибиною 30,6 м. Відмітка нормального підпірного рівня (НПР) водосховища становить 1690,6 м, форсованого підпірного рівня (ФПР) — 1706 м, відмітка рівня мертвого об'єму (РМО) — 1690 м. Початковий проект передбачав створення водосховища сезонного регулювання (що дозволяє накопичувати воду у багатоводні періоди року і спрацьовувати її в межень) з відміткою НПР 1730 м, площею 2,5 км², повним обсягом 0,073 км³, корисним об'ємом 0,5 млн м³, максимальною глибиною 70 м, при цьому мало бути затоплено 130 га сільськогосподарських угідь. У поточному стані водосховищі практично не має регулювальної ємності і не може використовуватися для регулювання стоку.

Зарамазька ГЕС-1 Зарамазька ГЕС-1 повинна виробляти більшу частину електроенергії всього комплексу Зарамазької ГЕС. Це складна інженерна споруда, в значній мірі розташована під землею. Комплекс Зарамазької ГЕС-1 включає до себе дериваційний тунель № 2, напірно-станційний вузол (басейн добового регулювання з холостим водоскидом, водоприймач, сталезалізобетонний трубопровід, вертикальна шахта, субгоризонтальні водоводи), будівля ГЕС, КРПЕ 330 кВ.

Дериваційний тунель Безнапірний дериваційний тунель № 2 призначений для підведення води до напірно-станційного вузла ГЕС, починається біля будівлі Головної ГЕС і закінчується біля басейну добового регулювання. Проектна довжина тунелю 14 226 м (рекордна для гідротехнічних тунелів РосіїНайдовший залізничний тунель Росії — Північномуйський — 15 343 м завдовжки), перетин коритоподібний 4,5×4 м, обробка залізобетонна (в залежності від умов використовується кілька типів оброблення). Пропускна здатність тунелю становить 65 м³/сек, вода повинна проходити всю трасу тунелю за 50 хвилин. Траса тунелю перетинає різноманітні інтрузивні, метаморфізованні і осадові породи, які зазнали як складчасті, так і тектонічні порушення. Для проходки тунелю організовано 8 вибоїв, найдовша ділянка (7635,9 м) розташована між вибоями № 5 і № 6. Дана ділянка фактично визначає загальний термін будівництва тунелю і відповідно термін запуску ГЕС. Проходка тунелю була завершена наприкінці 2015 року Зарамазький тунель | Блоґ РусГідро .

Напірно-станційний вузол

Споруди напірно-станційного вузла складаються з басейну добового регулювання, водоприймача, сталезалізобетонного турбінного водоводу, вертикальної шахти і субгоризонтальних водоводів. Басейн добового регулювання (БСР) ємністю 270 тисяч м³ призначений для накопичення води перед подачею її на турбіни ГЕС. Є забетонованою чашою максимальною глибиною 9,8 м, з масивними стінками, на основі яких розташована галерея для відведення фільтраційних витрат і розміщення контрольно-вимірювальної апаратури. На випадок відмови затворів на головному вузлі БСР обладнано холостим водоскидом пропускною здатністю 65 м³/сек, що скидає воду в річку Баддон. У місці сполучення БСР з дериваційним тунелем влаштовується спеціальна розсіювальний пристрій. Відмітка нормального підпірного рівня води у БСР — 1635,58 м, форсованого підпірного рівня — 1641,8 м.