IV. Состав и описание гидротехнических сооружений водохранилищ

4.1. В состав Камского гидроузла входят: железобетонная водосливная плотина, совмещенная со зданием ГЭС, земляные намывные русловая и пойменная плотины, судоходный шлюз. Общая длина напорного фронта 2202 м, наибольшая высота 40 м, максимальный напор на сооружениях составляет 21 м. План расположения сооружений Камской ГЭС представлен в Приложении N 9 к настоящим Правилам.

4.2. Русловая грунтовая намывная плотина Камского гидроузла имеет отметку гребня 114,0 м, длину 650 м. Ширина по гребню этой плотины составляет 11 м. Пойменная плотина Камского гидроузла, выполненная также из намывного грунта, имеет отметку гребня 113,46 м, длину 1166 м и ширину по гребню 21 м. Материал плотин - мелкозернистые пески и песчано-гравийная смесь.

4.3. Водосливная плотина Камского гидроузла имеет отметку гребня 112,06 м и отметку порога водослива 97,4 м. Длина плотины с устоями составляет 429 м, ширина плотины составляет 52,5 м. Тип плотины - железобетонная гравитационная, водослив практического профиля. Водосливная плотина состоит из четырех секций, разделенных шестиметровыми разделительными бычками. Каждая секция разделена на шесть водосбросных отверстий промежуточными бычками. Плотина имеет 23 рабочих пролета общей пропускной способностью 17020 м³/с при НПУ (без учета пропускной способности агрегатов ГЭС), 24-ый пролет в пропуске стока через створ гидроузла не участвует: установленный в нем опытный горизонтальный агрегат полупрямоточного типа списан. Затворы водослива - металлические плоские двухсекционные, размером 12,00 x 10,65 x 10,65 м.

Пропускная способность одного пролета водосливной плотины Камского гидроузла:

Пропускная способность одного пролета водослива Камского гидроузла представлена в Приложении N 10 к настоящим Правилам.

Маневрирование затворами водосливной плотины осуществляется по следующей схеме: в первый день маневрирования шаг открытия обязателен 0,5 м, при достижении отметки нижнего бьефа 90,0 м шаг открытия - 1 метр, полное открытие отверстий производится через пролет.

Крепление русла реки в нижнем бьефе ограничено водобойным участком длиной 100 м, в пределах которого происходит выравнивание скоростей потока по вертикали. Конструктивно водобой осуществлен из шарнирно связанных армированных бетонных плит, размером 20 x 16 м и толщиной от 3 м в начале и до 2 м в конце водобоя. Первые 20 м на отметке 79,06 м поверхность водобоя горизонтальная, на следующих 20 м она повышается до отметки 82,06 м и снова переходит в горизонтальную поверхность, через 20 м повышается до отметки 81,5 м и также переходит в горизонтальную поверхность. Водобой оканчивается вертикальным зубом переменной глубины (11,7 - 14,10 м).

4.4. ГЭС Камского гидроузла совмещенного типа оборудована 23 гидроагрегатами с общей установленной мощностью 522 МВт (по состоянию на август 2011 г.). Изначально ГЭС была оборудована 23 вертикальными и 1 горизонтальным гидроагрегатом, который был демонтирован в 1992 году. С 2004 года на ГЭС идет техническое перевооружение - замена гидротурбин типа ПЛ 510-ВБ-500 на ПЛ 20-В-500 и перемаркировка гидрогенераторов номинальной мощностью 21 МВт на мощность 24 МВт. Расчетный по мощности напор для старых гидротурбин составляет 15 м, а для новых - 16,5 м. Эксплуатационная характеристика гидротурбины Камской ГЭС типа ПЛ 510-ВБ-500 представлена в Приложении N 11 к настоящим Правилам и эксплуатационная характеристика гидротурбины Камской ГЭС типа ПЛ 20-В-500 представлена в Приложении N 12 к настоящим Правилам. По состоянию на 15 сентября 2011 г. полностью заменено 13 из 23 гидротурбин. Эксплуатационная характеристика Камской ГЭС на линиях ограничения по расходу и мощности для 23 гидроагрегатов (13 - модернизированных, 8 - не модернизированных, 2 - заменены только турбины) приведены в Приложении N 13 к настоящим Правилам.

4.5. Пермский судоходный шлюз шестикамерный, шестиступенчатый, с двумя параллельными нитками, расположен у левого берега р. Кама. Полезная длина каждой камеры 229,6 м, минимальная ширина 29,7 м. Глубины на верхних порогах 7,6 м при НПУ Камского водохранилища, на нижних - 3,92 м при НПУ Воткинского водохранилища. К шлюзу ведут подходные каналы, верхний из которых имеет длину 700 м и ширину 80 м, а нижний - длину 550 м и ширину 80 м. Длина причальных линий в верхнем подходном канале: слева 250 м, справа 423 м, в нижнем подходном канале по 250 м. Правая нитка шлюза после крупной аварии с 1994 по 2012 год не эксплуатировалась.

Отметки ворот и порогов Пермского шлюза:

- порог аварийно-ремонтных ворот шлюза (верхний бьеф):

восточная нитка - 100,90 м, западная нитка - 100,88 м;

- верх аварийно-ремонтных ворот шлюза (верхний бьеф):

восточная нитка - 109,50 м; западная нитка - 109,51 м;

- верх ворот с козырьком - 110,20 м;

- верх первых рабочих ворот (верхний бьеф) - 109,25 м;

- верх вторых рабочих ворот (верхний бьеф) - 108,54 м;

- порог ремонтных и седьмых рабочих ворот (нижний бьеф) - 83,08 м;

- верх ремонтных ворот (нижний бьеф) - 92,00 м;

- верх седьмых рабочих ворот - 93,64 м.

После форсировки уровня воды у плотины Камского гидроузла выше 108,5 м шлюз перекрывается со стороны верхнего бьефа аварийно-ремонтными воротами и шлюзование прекращается.

4.6. В состав Воткинского гидроузла входят: бетонная водосливная плотина, ГЭС, грунтовые плотины, отводящий канал, судоходный шлюз. План расположения сооружений Воткинской ГЭС приведен в Приложении N 14 к настоящим Правилам.

4.7. Четыре однородные намывные земляные плотины Воткинского гидроузла имеют отметку гребня 93,5 м. Со стороны верхнего бьефа на гребне по всей длине плотин устроен сплошной бетонный парапет высотой 1 м. Плотины N 1 и N 3 выполнены из мелкозернистых песков, плотина N 4 - из песчано-гравелистых грунтов. Длина плотины N 1 по гребню составляет 787 м, ширина - 18 м; длина плотины N 2 - 1832 м, ширина - 18 м; длина плотины N 3 - 1319 м, ширина - 22,2 - 29,6 м; длина плотины N 4 - 853 м, ширина - 29 м.

4.8. Бетонная водосливная 8-пролетная плотина Воткинского гидроузла практического профиля имеет длину 191 м и отметку гребня 79,0 м. Плотина разделена температурно-осадочными швами на 4 секции, включающих по два водосливных отверстия в каждом, шириной в свету по 20,0 м. Пропускная способность плотины при НПУ и полностью поднятых затворах равна 11300 м³/с.

Пропускная способность одного пролета водосливной плотины Воткинского гидроузла:

Пропускная способность одного пролета водослива Воткинского гидроузла приведена в Приложении N 15 к настоящим Правилам.

Плотина оборудована восемью рабочими и двумя аварийно-ремонтными плоскими скользящими затворами. Маневрирование затворами осуществляется с помощью козлового крана. Водосливная плотина выполнена с пустотелыми водосливами, конструкция которых образована железобетонной напорной стенкой и сливной гранью. Вместо фундаментной плиты под водосливом - тонкая внутренняя и анкерная плита.

Гашение энергии сбрасываемого потока, в основном, происходит на водобое плотины, посредством затопленного прыжка. На рисберме плотины происходит уменьшение и выравнивание скоростей потока за счет растекания его по фронту сооружения и по глубине. Общая длина крепления в нижнем бьефе равна 177,5 м.

4.9. Отводящий канал ГЭС имеет протяженность около 700 м. На левом берегу отводящего канала расположены открытые распределительные устройства 110, 220 и 500 кВ. Левобережный откос канала очерчен из условия плавного отвода потока от ГЭС к основному руслу р. Кама при отсутствии водоворотных зон.

4.10. Здание Воткинской ГЭС руслового типа, железобетонное, сборно-монолитное, состоит из пяти секций, по два агрегата в каждой. Общая длина по фронту составляет 273 м, 307 м с монтажной площадкой, строительная высота - 53 м, ширина - 67,5 м.

В здании Воткинской ГЭС располагается 10 гидроагрегатов с гидротурбинами ПЛ-661-ВБ-930. Установленная мощность Воткинской ГЭС составляет 1020 МВт, суммарная пропускная способность всех турбин составляет 7000 м³/с. Расчетный по мощности напор гидротурбин составляет 16,75 м. В 2001 году на Воткинской ГЭС были завершены натурные испытания всех гидроагрегатов и уточнены их эксплуатационные и расходные характеристики.

Расходная характеристика гидроагрегата N 1 Воткинской ГЭС представлена в Приложении N 16 к настоящим Правилам, эксплуатационная характеристика Воткинской ГЭС на линиях ограничения по расходу и мощности для 10 гидроагрегатов по данным натурных испытаний представлена в Приложении N 17 к настоящим Правилам.

4.11. Чайковский судоходный шлюз однокамерный, с двумя параллельными нитками, расположен у левого берега р. Кама. Полезная длина каждой камеры 285,2 м, минимальная ширина 29,0 м. Глубины на верхних порогах 7,0 м при НПУ Воткинского водохранилища, на нижних - 3,5 м при проектном уровне. К шлюзу ведут подходные каналы, верхний из которых имеет длину 500 м и ширину 110 м, а нижний - длину 4500 м и минимальную ширину 80 м. В меженный период осадку судов ограничивают волновые колебания уровня воды в нижнем подходном канале шлюза. С учетом нормативных запасов воды под днищем, в том числе волнового, при стоянии проектного уровня в нижнем бьефе Воткинской ГЭС на отметке 66,0 м на шлюзование принимаются сухогрузные суда, нефтеналивные суда с двойным дном и грузом 2 - 4 класса - с осадкой 0,3 м, а пассажирские суда, нефтерудовозы, танкеры с одним дном и танкеры с грузом 1 класса - с осадкой 0,29 м.

Отметки ворот и порогов Чайковского шлюза:

- порог ремонтных ворот верхней головы (верхний бьеф) - 82,00 м;

- верх ремонтных ворот верхней головы (верхний бьеф) - 89,50 м;

- верх аварийно-эксплуатационных ворот (верхний бьеф) - 90,00 м;

- верх аварийно-эксплуатационных ворот с козырьком (верхний бьеф) - 90,60 м;

- порог нижней головы (нижний бьеф) - 62,50 м;

- верх ремонтных ворот (нижний бьеф) - 75,61 м;

- верх рабочих ворот (нижний бьеф) - 90,00 м;

- отметка днища камеры - 62,50 м.