Kolmen rotkon pato | Kiina

Historia

Kiinan poliittinen johtaja Sun Yat-sen ehdotti patoa vuonna 1919. Kiinalaiset ja japanilaiset tekivät patopaikan tutkimukset vuosina 1932 ja 1939. Japanilaiset laativat patoa koskevan suunnitelman (Otani-suunnitelma), mutta huomasivat myöhemmin, että Kiina pysyisi Kiinan hallinnassa. Myöhemmin, vuonna 1944, Yhdysvallat auttoi patoa koskevien suunnitelmien laatimisessa, mutta kaikki padon rakennustyöt lopetettiin vuonna 1947 Kiinan sisällissodan vuoksi. Vuonna 1949 työt aloitettiin uudelleen, mutta työ oli hidasta talousongelmien vuoksi. Myöhemmin vuonna 1958 jotkut patoa vastustaneet insinöörit vangittiin.

Vuonna 1980 padon rakentaminen jatkui nopeammin. Kansallinen kansankongressi äänesti padon puolesta vuonna 1992. Hallitus hyväksyi padon, ja 14. joulukuuta 1994 padon rakentaminen alkoi. Vuonna 2009 pato alkoi tuottaa vesivoimaa. Joitakin uusia suunnitelmia, kuten rakenteilla oleva kuuden uuden voimalaitoksen sarja, otettiin käyttöön vuonna 2011. Pato täyttyi vuoden 2008 lopussa.

 
Padon rakentaminen.  

Suunnittelu, kustannukset ja tarkoitus

Kolmen rotkon pato koostuu padon pääseinämästä ja oikealla olevasta osasta, jossa on viisi sulkua, joita käytetään veneiden ja laivojen nostamiseen.

• Pato on:
• 2 309 m (7 575 jalkaa) pitkä.
• 331 jalkaa (101 m) pitkä
• 115 metrin (377 jalkaa) paksuinen pohjassa.
• Paksuus huipultaan 40 metriä (131 jalkaa).
• Pato käyttää:
• 27 200 000 kuutiometriä (35 600 000 kuutiometriä) betonia.
• 463 000 tonnia terästä
• 102 600 000 kuutiometriä (1,342E+8 kuutiometriä) maa-ainesta.
• Säiliö on:
• 175 m merenpinnan yläpuolella. 574 jalkaa (175 m) merenpinnan yläpuolella.
• 299 jalkaa (91 m) syvyydessä
• 410 mailia (660 km) pitkä
• 1,1 km (0,7 mailia) leveä.

Pato maksoi 180 miljardia Kiinan juan renminbiä (noin 30 miljardia dollaria). Vaikka kustannukset vaikuttavat valtavilta, ne olivat itse asiassa 20 miljardia juania (noin 3,3 miljardia Yhdysvaltain dollaria) pienemmät kuin alkuperäisen budjetin 203,9 miljardia juania (noin 34 miljardia Yhdysvaltain dollaria). Kustannukset saadaan kuitenkin takaisin, kun pato tuottaa rahaa tuottamalla sähköä. Noin 10 vuodessa padon kaikki kustannukset saadaan takaisin.

Tulvasuojelu

Yksi tärkeimmistä syistä, miksi pato rakennettiin tulvien hallitsemiseksi. Se suojaa suuria kaupunkeja, kuten Wuhania, Nanjingia ja Shanghaita, jotka ovat hyvin lähellä jokea. Joen lähellä sijaitsee myös paljon maatiloja, pieniä kyliä ja kaupunkeja sekä tehtaita. Tulvan sattuessa padon takana on 22 kuutiokilometriä (18 miljoonaa hehtaarijalkaa) tilaa, joka pidättää tulvavedet. Tulvavedet varastoidaan padon taakse tulevaa käyttöä varten. Kuivana kautena vesi lasketaan jokea pitkin, ja padon taso laskee valmistautuakseen seuraavaan tulvaan. Pato ei kuitenkaan suojaa joen alempia sivujokia tulvilta.

Navigointi

Toinen syy padon rakentamiseen oli vesiliikenteen eli ihmisten ja tavaroiden kuljettaminen laivoilla. Sulkusarjoja on kaksi, ja kummassakin on viisi vaihetta. Kukin sulku on 280 metriä (918 jalkaa) pitkä, 35 metriä (114 jalkaa) leveä ja 5,0 metriä (16,4 jalkaa) syvä, mikä vastaa kooltaan maailman suurimpiin kanaviin kuuluvan Panaman kanavan alkuperäisiä sulkuja. Padon takana oleva tekojärvi tulvii vaaralliset jokiosuudet, joten veneet ja laivat voivat kulkea turvallisesti ja helposti. Siellä on myös "laivahissi" (hissi laivoille), joka voi nostaa jopa 3 000 tonnin painoisia laivoja.

 
Kolmen rotkon padon navigointisulut.  


Malli Kolmen rotkon padon ylivuotoputkista, joita käytetään tulvaveden poistamiseen altaasta.  


Osa kolmen rotkon patoa  

Sähkö

Kolmen rotkon pato tuottaa 22 250 megawattia, mikä tekee siitä maailman suurimman yksittäisen vesivoimanlähteen. Siinä on 34 sähkögeneraattoria, joista 32 on päägeneraattoreita. Jokainen generaattori saa virtansa padosta tulevasta vedestä. Kukin näistä 32 generaattorista tuottaa noin 700 megawattia sähköä. (Tämä on enemmän sähköä kuin Glen Canyonin padon, yhden Yhdysvaltojen suurimman padon, koko sähköntuotanto). Kaksi muuta generaattoria tuottaa sähköä itse patoa varten. Nämä kaksi generaattoria tuottavat kumpikin 50 megawattia.

Generaattorit

32 päägeneraattorista 14 generaattoria on padon pohjoispuolella. 12 on padon eteläpuolella. Kuusi generaattoria on erillisessä voimalaitoksessa, joka sijaitsee vuoren alla padon eteläpuolella. Padon tuotantokapasiteetti on 10 000 MWh (megawattituntia) eli tunnissa tuotettu megawattimäärä. Kukin päägeneraattori painaa massiiviset 6000 tonnia (suunnilleen saman verran kuin kolme tuhatta autoa). Vesi putoaa 80 metrin (264 jalkaa) altaasta generaattoriin, joka käyttää Francis-turbiiniksi kutsuttua turbiinityyppiä. Kunkin turbiinin leveys on 10 metriä (34 jalkaa) ja korkeus 9,8 metriä (32 jalkaa). Turbiiniin menevän veden määrä voi olla 1 968 kuutiojalkaa (600 m³ ) - 3 116 kuutiojalkaa (950 m³ ) sekunnissa. Turbiinit pyörivät 75 kierroksen minuutissa (RPM) nopeudella. Generaattorien hyötysuhde on 94-96,5 prosenttia.

Rakentaminen

Pohjoispuolen 14 päägeneraattoria asennettiin vuosina 2003-2005. Ensimmäinen sähköä tuottava generaattori (generaattori nro 2) käynnistyi 10. heinäkuuta 2003. Viimeinen (generaattori nro 9) käynnistyi 7. syyskuuta 2005. Pohjoispuolen generaattoreiden täyttä tehoa (9 800 megawattia) testattiin ensimmäisen kerran 18. lokakuuta 2006, kun säiliö oli noussut 156 metriä merenpinnan yläpuolelle. Eteläpuolen 12 päägeneraattoria asennettiin vuosina 2007-2008. Ensimmäinen sähköä tuottava generaattori (generaattori nro 22) käynnistyi 11. kesäkuuta 2007. Viimeinen (generaattori nro 23) käynnistyi 19. elokuuta 2008.

Sähkön tuotanto ja jakelu

Kolmen rotkon pato on valmistumisensa ja maaliskuun 2009 välisenä aikana tuottanut noin 296 550 000 MWh (megawattituntia) sähköä.

Vuosittain tuotettu energia
Vuosi	Asennettujen yksiköiden lukumäärä	TWh
2003	6	8.607
2004	11	39.155
2005	14	49.090
2006	14	49.250
2007	21	61.600
2008	26	80.812
2009	26	8.441
Yhteensä	26(32)	296.955

Kolme voimajohtoa lähettää sähköä padolta kolmeen sähköverkkoon, joita kutsutaan Itä-, Keski- ja Etelä-Kiinan verkoiksi.

• Toinen menee East China Grid -nimiselle sähkönjakelijalle. Tämä voimajohto voi kuljettaa 7 200 megawattia.
• Sen haara menee Shanghaihin. Tämä haara kuljettaa 3 000 megawattia.
• Toinen haara menee Changzhouhun. Tämäkin haara kuljettaa 3 000 megawattia.
• Kolmas haara menee ensin Gezhoubaan ja sitten Shanghaihin. Tämä haara voi kuljettaa 1 200 megawattia.
• Toinen menee Keski-Kiinan verkkoon. Tämä voimajohto kuljettaa 12 000 megawattia.
• Kolmas menee Etelä-Kiinan verkkoon. Tämä voimajohto voi kuljettaa 3 000 megawattia.

Pato tuottaa noin 3 prosenttia Kiinan sähköstä. Alun perin padon oli kuitenkin tarkoitus tuottaa 10 prosenttia Kiinan sähköstä. Syynä laskuun on se, että Kiinan energiankäyttö kasvoi paljon nopeammin kuin suunnittelijat odottivat.

 
Sähkön tuotanto Kiinassa lähteittäin. Vertaa: Täysin valmistuneen Kolmen rotkon padon osuus sähköntuotannosta on noin 100 TWh vuodessa.   Thermofossil   Vesivoima   Ydinvoima  


Yksi Kolmen rotkon padon jättiläisturbiineista.  

Padon hyödyt

Koska Kolmen rotkon pato on vähentänyt fossiilisten polttoaineiden, kuten hiilen ja öljyn, sähköntarvetta, se on säästänyt 31 miljoonaa tonnia hiiltä vuodessa ja estänyt:

• 100 miljoonaa tonnia kasvihuonekaasuja vuodessa
• 1 miljoona tonnia rikkidioksidia vuodessa
• 370 000 tonnia typpioksidia (suuret määrät sitä voivat vahingoittaa ihmiskehoa).
• 10 000 tonnia hiilimonoksidia
• Suuret määrät elohopeaa ja pölyä

Pato on hyödyttänyt myös liikennettä joella. Patoon asennettujen sulkujen (laivojen nostolaitteet) ansiosta hyötyjä ovat:

• 6 kertaa suurempi vesiliikenteen kapasiteetti joella
• 25 prosentin lasku toimituskuluissa
• Pato säästää polttoainetta korvaamalla maakuljetukset vesikuljetuksilla, mikä on vähentänyt hiilidioksidipäästöjä 10 miljoonalla tonnilla.

Padon vuoksi monet jätevesiputket, jotka aiemmin laskivat jätevedet suoraan Jangtsejokeen, on nyt käsiteltävä. Yli 65 prosenttia tästä jätevedestä käsitellään nyt ennen sen johtamista altaaseen. Alueella on nyt noin 50 vedenkäsittelylaitosta. Myös kiinteät jätteet kerätään nyt 32 kaatopaikalle. Ne voivat käsitellä 7 664,5 tonnia jätettä päivittäin.

Pato sai myös Kiinan hallituksen miettimään vakavasti Jangtse-joen ja muun Kiinan saastumista.

 
Kolmen rotkon pato valmistumassa, alajuoksun puolelta katsottuna.  

Padon haitat

Yhteensä 1,24 miljoonaa ihmistä joutui muuttamaan eri paikkoihin, koska pato tulvi heidän kotinsa. Määrä on noin 1,5 prosenttia Hubein maakunnan (60,3 miljoonaa) ja Chongqingin kaupungin (31,44 miljoonaa) kokonaisväestöstä, jossa pato sijaitsee. 140 000 pelkästään Hubein maakunnassa. Suurin osa ihmisistä siirrettiin turvallisesti 22. heinäkuuta 2008. Vielä 4 miljoonaa ihmistä joutuu lopulta muuttamaan Chongqingiin Kolmen rotkon padon lähellä sijaitsevista kodeistaan.

Villieläinten elinympäristöt ja historialliset kohteet

Myös suuri osa eläinten elinympäristöstä on tuhoutunut. Monet eläimet, joiden populaatiot ovat kriittisen pieniä, ovat menettäneet elintärkeän elinympäristönsä. Tällaisia ovat esimerkiksi uhanalainen siperiankurki, Jangtse-joen delfiini (baiji) ja Jangtse-joen sampi. Jangtsejokeen virtaa vuosittain noin miljardi tonnia likaista vettä. Pato on estänyt tämän likaisen veden huuhtoutumisen Shanghaihin ja aiheuttanut vakavia saastumisongelmia.

Kolmen rotkon tekojärvi on täyttänyt noin 1300 historiallista kohdetta. Monet näistä historiallisista kohteista on siirretty turvallisempiin paikkoihin. Joitakin historiallisia kohteita ei voida siirtää niiden sijainnin, koon tai rakenteen vuoksi.

Kolmen rotkon padosta tulee paljon vähemmän näyttävä, koska vedenpinta nousee paikoin jopa 91 metriin, mikä vähentää kanjonien syvyyttä.

Sedimenttiongelmat

Altaaseen on jäänyt paljon joen kuljettamaa silttiä (sedimenttiä). Jos patoa ei poisteta, allas täyttyy lopulta lietteellä, mikä tekee siitä käyttökelvottoman. Koska joen siltti ei myöskään enää kulje alajuoksulle, Shanghain kaupunki kärsii, koska joen suulla huuhtoutuneen maan tilalle ei ole ollut silttiä. Jangtsen kaltaisessa runsaasti lietettä sisältävässä joessa sedimentti voi tukkia padon suuaukot, eikä se voi päästää vettä. Vesi kerääntyisi padon taakse, eikä sillä olisi paikkaa, minne mennä, ja lopulta se ylittäisi padon, jolloin se romahtaisi.

Muut vaarat

Pato on myös mahdollinen sotakohde, mikä heikentää Kiinan kansallista turvallisuutta. On myös mahdollista, että pato sijaitsee seismisen vian päällä.

 
Kolmen rotkon luonnonkaunis alue on nyt osittain tulvillaan.  

Patohankkeiden avustaminen

Gezhouban pato

Gezhouban pato (Gezhouba Water Control Project, kiinaksi: 长江葛洲坝水利枢纽工程) on Kolmen rotkon padon jälkipato (pienempi pato edessä). Se muodostaa altaan, joka ulottuu ylävirtaan Kolmen rotkon padon juurelle ja parantaa merenkulkua. Pato rakennettiin 30. joulukuuta 1970-10. joulukuuta 1988. Pato on 2 595 metriä (8 513 jalkaa) pitkä ja jopa 47 metriä (154 jalkaa) korkea. Se tuottaa 2 710 megawattia sähköä. Padolla on kolme laivasulkua. Sulkusulku nro 2, joka on 280 metriä (918 jalkaa) pitkä, 34 metriä (111 jalkaa) leveä ja 5,0 metriä (16,5 jalkaa) syvä, kuuluu maailman 100 suurimman joukkoon.

Muut padot

Jangtse- ja Jinsha-joille suunnitellaan myös useita muita patoja ylävirtaan. Jangtse-joen varrelle suunnitellaan noin neljää patoa, jotka tuottavat yhteensä 38 500 megawattia. Jinsha-joelle suunnitellaan kahdeksaa patoa ja kahdeksan muuta patoa ylävirtaan, ja eräässä alkuperäisessä suunnitelmassa esitettiin patoa Tiger Leaping Gorge -joen rotkoon, joka on yksi maailman syvimmistä jokikanjonista. Tämä suunnitelma kuitenkin hylättiin 21. joulukuuta 2007, koska rotko on maailmanperintökohde.

 
Osa Gezhouban patoa.  


Tiger Leaping Gorge oli suunniteltu padon sijoituspaikaksi, mutta suunnitelma hylättiin vuoden 2007 lopulla.