Karun-3 (perz. سد کارون ۳) je betonska lučna brana i derivacijska velika hidroelektrana na rijeci Karun u Iranu odnosno pokrajini Huzestan.IWPCo: Project Introduction (2012.) Projekt je jedan u seriji velikih energetsko-vodoprivrednih planova na Karunovom porječju započetih sredinom 20. stoljeća,Borjian, Habib (29.4.2011.) a primarna namjena mu je proizvodnja električne energije, navodnjavanje i kontrola sezonskih poplava.
Studije provedivosti projekta Karun-3 između 1978. i 1989. vodile su sjevernoameričke građevinske tvrtke, a izrada izvedbenih planova potom je povjerena iransko-kanadskom konzorciju Hatch-Mahab Kods.Hatch: Karun III HE Development (2012.) Prilikom ove faze na geotehničkim istraživanjima projekta sudjelovali su i hrvatski stručnjaci iz tvrtke Geotehnika d.d.Vidi:• Vrkljan, Ivan; Kavur, Boris (velj. 2006.)• Vrkljan, Ivan; Kavur, Boris; Fifer-Bizjak, Karmen (tra. 2006.) Izgradnja brane je natječajem iz 1995. godine povjerena iranskim građevinskim tvrtkama, a radovi su okončani 8. studenog 2004. godine. Hidroelektrana je počela isporučivati struju u veljači 2005. godine, no puni kapacitet dosegnula je godinu i pol kasnije s obzirom na to da se umjetno jezero punilo do 9. srpnja 2006. godine.
Visinom od 205 m Karun-3 nadmašila je branu Dez (203 m) koju su 1963. podigli talijanski inženjeri i postala je najvišom branom u Iranu, a taj status zadržala je do 2010. godine kada su iranski graditelji dovršili Karun-4 (230 m). Glavna tehnička karakteristika brane Karun-3 jest lučni dizajn odnosno dvostruka betonska ljuska duljine 462 m kojom se opterećenje umjetnog jezera prenosi na bočne litice planine.IWPCo: Technical Information (2012.) Debljina brane na vrhu iznosi 5,5 m odnosno 29 m kod temelja, a zapremnina joj je 1,300.000 m³. Akumulacijski vodospremnik proteže se tokom Karuna oko 60 km, površina mu je 48 km² odnosno zapremnina 3,0 km³. Učestale sezonske poplave čiji istjek doseže i 27.000 m³/sIWPCo: Basic Information (2012.) (~3700% više od prosječnog) kontrolira se pomoću tri različita preljeva odnosno tunelima.
Podzemna strojarnica smještena je oko 0,5 km od brane i u njoj se nalazi osam Francisovih turbina s instaliranom snagom od 2000 MW, a konstruktivni pad je 161 m. Hidroelektrana godišnje proizvede 4172 GWh električne struje kojom se prvenstveno snabdijevaju gradovi u pokrajinama Huzestan i Čahar-Mahal i Bahtijari. Vodospremnikom se navodnjava površina od oko 100.000 ha, a s obzirom na to da ima status nacionalnog simbola brana Karun-3 je i popularno turističko odredište s nizom popratnih sadržaja.
Lokacija
mini|lijevo|200px| Porječje rijeke Karun
Brana Karun-3 nalazi se u jugozapadnom Iranu, oko 28 km istočno od grada Iza na sjeveroistoku pokrajine Huzestan. Podignuta je na najvodonosnijoj iranskoj rijeci Karun, približno 610 km od njenog ušća u Arvand-Rud odnosno 120 km uzvodno od brane Karun-1 (ili „Šahid Abaspur”). Zračna udaljenost od grada Ahvaza kao pokrajinskog središta jest 140 km. Karunov tok u ovom se dijelu pruža u smjeru jugoistok-sjeverozapad, a njegova dolina u Zagrosu predstavlja povijesnu vezu između između huzestanskih ravnica i središnje Iranske visoravni zbog čega obiluje arheološkim lokalitetima.Payvand News (10.11.2004.) Planine koje omeđuju dolinu brane su Dehdez na sjeveru odnosno Šalu i Mongašt na jugu, koje su ujedno i zaštićena područja.
Prirodni uvjeti
Topografija i geologija
Lokacija se u topografskom smislu nalazi u planinama Bahtijarija, najvišim i najsurovijim dijelovima planinskog lanca Zagrosa smještenim između ravnica Luristana i Širaza. Planine su visoke do 4000 m i pružaju se u smjeru sjeverozapad-jugoistok stvarajući pritom brojne doline prosječne visine između 1000 i 2000 m. Na razini tla topografija je različita što je uvjetovano prirodnim čimbenicima poput gužvanja slojeva sedimentnih stijena i erozije.
Naborani antiklinalni slojevi su dugački i sastoje se od lapora i vapnenačkih stijena, a doline su V-oblika, pretežito niske tj. duboke, te izrazito strmih padina. Orogenski masiv Zagros i danas je izložen primjetnoj tektonici litosfernih ploča koja rezultira godišnjim deformacijama od 5-10 mm odnosno brzom erozijom što u cjelini utječe na stvaranje surovog reljefa i brzog protjecanja strmih vodotoka poput Karuna. Povoljne značajke ove rijeke za izgradnju brana jest njeno protjecanje kroz duboke doline, a nepogodna postojanje podzemnih kanala koji utječu na gubitak istjeka u njenom glavnom koritu.
Seizmološka istraživanja u Huzestanu pokazuju da su svi potresi zabilježeni u pokrajini bili do 6,8 stupnjeva po Richterovoj ljestvici, te da većina potresa nije uzrokovana površinskim gužvanjima i pukotinama u Zemljinoj kori već deformacijama u unutrašnjoj litosferi. Zbog ovih čimbenika za projektiranje huzestanskih brana uzima se predviđena brzina oslobađanja od 0,2–0,3 g.
Hidrologija i meteorologija
Klimu porječja rijeke Karun karakteriziraju suha ljeta i umjerene zime za vrijeme kojih su učestale oborine. Na hidrološki ciklus područja djeluju oblaci iz tri različita smjera: sezonske vodne mase s Indijskog oceana koje imaju najveći utjecaj na kišovitost, hladne mase s polarnih područja koje rezultiraju niskom vlažnosti, te sredozemne mase koje povremeno uzrokuju snažne oluje. Prosječna godišnja količina oborina u porječju mjerena kod mosta Šalu iznosi 620 mm, a na vodostaj Karuna također utječu i planine prekrivene snježnim kapama (iznad 2000 m n. v.) čija područja obuhvaćaju oko 16.000 km². Površina čitavog Karunovog porječja iznosi 60.000 km² od čega na lokaciju brane Karun-3 otpada 40% odnosno 24.000 km².
Karun je najvodonosnija iranska rijeka čija se duljina procjenjuje između 829Britannica: Karun (2012.) i 950 km, a njeni najveći pritoci su Abvang, Beheštabad, Vanak, Bazoft i Hersan. Prema statistikama provedenim na osnovu 60-godišnjeg istraživanja kod Ahvaza, mosta Šalu, Godar-e Landara i Gotvanda, prosječni istjek rijeke na lokaciji brane Karun-3 kreće se između 302 i 727 m³/s. Tijekom sezonskih poplava protok se drastično povećava (~3700%): maksimalni pretpostavljeni istjek iznosi 27.000 m³/s, a obujam poplavne vode oko 4 km³.
Povijest
Planiranje mini|lijevo|300px| Zemljovid i shematski razvedeni presjek projekata glavnih brana na porječju Karuna
Energetski i vodoprivredni potencijali porječja rijeke Karun prepoznati su sredinom 20. stoljeća kada započinje gradnja niza velikih kanala, tunela i brana.Shourijeh, Piltan Tabatabaie; Soroush, Abbas; Nemati, N.; Izad-Doustdar, A. H. (2006.), str. 289.-292. Prvi među takvim projektima bio je tunelsko-branski sustav Kuhrang (1948. – 1953.) između rijeka Karun i Zajande-Rud, kojim je tunelom duljine 2,7 km dio Karunovog toka preusmjeren od slijeva Arvand-Ruda odnosno Perzijskog zaljeva do unutrašnjosti endoreične Iranske visoravni. Između 1961. i 1971. godine, američki Harza Engineering Company i iranski Farman Farmaeian zajedno su provodili opsežne studije o hidroenergetskim kapacitetima Karuna što je 1976. godine urodilo izgradnjom prve velike betonske lučne brane Karun-1 (ili „Šahid Abaspur”) s instaliranom snagom od 1000 MW.
Neposredno nakon izgradnje ove brane počeli su planovi za izgradnju uzvodnih brana Karun-2, Karun-3 i Karun-4 na čijim su studijama provedivosti između 1978. i 1989. godine radile tvrtke Akers (Hatch) iz Kanade odnosno Land and Water Resources iz Sjedinjenih Država. Prilikom njihovog rada ispitivane su tehnološke i ekonomske prednosti nabijene kamene ili betonske lučne brane, a razmatrana je i mogućnost gradnje jedne kolosalne brane visine 300 m na uštrb dviju (Karuna-2 i 3). Ipak, u konačnici je odabrana varijanta s dvije betonske brane lučnog tipa, a prednost za izgradnju dobio je gornji projekt Karun-3.
Druga faza odnosno izrada izvedbenih projekata za branu Karun-3 godine 1989. povjerena je iransko-kanadskom konzorciju Hatch-Mahab Kods, koji je između ostalog bio zadužen i za nadzor dodatnih geotehničkih istraživanja na lokaciji Karun-2, te pripremu završnih studija za brane Karun-2 i Karun-4. Godinu dana kasnije konzorcij je bio ovlašten za pripremu međunarodne ponudbene dokumentacije koja uključuje izgradnju, montažu, pogonske sustave, tehnološki prijenos, financiranje, obučavanje, nabavu i nadzor. Konačno, u srpnju 1995. godine natječaj za izvođenje radova dodijeljen je iranskim tvrtkama.
Najvažnija pitanja druge faze projekta bili su snaga hidroelektrane s obzirom na to da je razmatrano povećanje s 2000 na 3000 MW što u konačnici nije implementirano, te kapacitet preljeva brane. Stručnjaci su prvotno na temlju procijenjene maksimalne poplave planirali instalaciju preljeva koji mogu obuzdati poplavni istjek od 22.350 m³/s, no sveobuhvatnom analizom šireg područja ustanovljeno je da će zbog izgradnje uzvodne brane Karun-4 biti dovoljan smanjeni kapacitet od 13.200 m³/s. U razdoblju između 1991. i 1994. godine na planskim studijima projekta Karun-3 radila je i hrvatska tvrtka Geotehnika d.d. iz Zagreba koja je obavila više od 100 dilatometarskih ispitivanjaVrkljan, Ivan; Kavur, Boris; Fifer-Bizjak, Karmen (tra. 2006.), str. 187.-197. uključujući 28 pokusa pločom i 17 pokusa velikim zračnim jastucima.Vrkljan, Ivan; Kavur, Boris (velj. 2006.), str. 5.-14.
Izgradnja mini|desno|300px|Kruna brane s glavnim i sporednim preljevom
Početak gradnje brane Karun-3 nastupio je 1995. godine, iako je dvije godine ranije iranska tvrtka Sabir počela s kopanjem 700-metarskih tunela za preusmjeravanje Karunovog toka. Glavna tehnička karakteristika brane jest lučni dizajn,Hatch: Karun III Multi-Contract Supervision (2012.) idealan za uske stijenovite klance jer se pritisak umjetnog jezera prenosi na bočne litice planine čime se rasterećuje glavni temelj.Tokmechi, Zaniar (2011.), str. 2846. U poprečnom presjeku brana se sastoji od dvostruke betonske ljuske što je još jedna konstruktivna prednost s obzirom na to da je njena temeljna baza od 29,5 m debljine sedmerostruko tanja od npr. one kod Hooverove brane. Kruna brane debljine je 5,5 m i proteže se 462 m, a konačnom visinom od 205 m postala je najvišom branom u Iranu i zadržala je taj status do 2010. godine kada su iranski graditelji dovršili Karun-4 (230 m). Budući da se nalazi u seizmički aktivnom području, brana je projektirana da izdrži potrese do sedam stupnjeva po Richterovoj ljestvici.
Na strukturu brane utrošeno je 1,300.000 m³ betona, a dodatnih 530.000 m³ izliveno je za najveći betonski umirujući bazen na svijetu odnosno pripadajuću sporednu branu visine 50 m. Ova nizvodna građevina ključna je za stabilnost cjelokupne konstrukcije jer sprječava eroziju uzrokovanu snažnim udarima preljevne vode koja može ugroziti meke slojeve tla, a time i temelje odnosno sidrišne upornjake brane.Ghazvinian, A. H.; Khoshboresh, A. R.; Moradian, Z. A. (2005.) Iz ovih razloga u strukturu 400-metarskog umirujućeg bazena ugrađeno je i 6576 šipaka armature ukupne dužine 260.000 m, a među glavnim snabdijevačima tog građevinskog materijala bila je njemačka tvrtka Dyckerhoff & Widmann AG Systems.DYWIDAG-Systems: Karoon III (2012.)
Preljev brane ima kapacitet 13.200 m³/s i sastoji se od četiri elementa: glavne, sporedne i interventne ustave, te kompenzacijskih cijevi promjera 2,2 m. Glavna ustava smještena je s desne (sjeverne) strane i ima dva brzotoka, a preljev se regulira pomoću četiri segmentne zapornice. Sporedna ustava nalazi se na kruni brane i preljev se vrši slobodno kroz tri otvora, a interventna ustava smještena je na polovici visine i ima dva otvora s četiri zapornice.
Veliki građevinski radovi obavljeni su i za izradu hidroelektrane s popratnim građevinama, prilikom čega je premješteno 5,000.000 m³ zemlje i kamenja. Gotovo 2,000.000 m³ iskopano je za izgradnju podzemnih postrojenja kao što su: Podzemna strojarnica (251 x 25 x 47 m) Podzemni transformator (251 x 21 x 26 m) Hala ulaznih razvodnika (244 x 10 x 22 m) Hala ulaznih vrata (177 x 11,5 x 30 m) Provodnici vode (d = 5 km, Φ14 m)