КамГэс и Камское водохранилище

Камское
водохранилище

первое водохранилище, образовавшееся на реке Кама

Карта камского водохранилища

Камское водохранилище —водохранилище Камской ГЭС на реке Каме. Создано в 1954 году после завершения строительства плотины ГЭС.

Долинно равнинный водоём, отличающийся большой изрещанностью береговой линии и наличием крупных заливов. Оно осуществяет сезонное, недельное и суточное регулирование стока.

Фотография камского водохранилища с высоты птичьего полёта

КамГЭС
Реки
Водоёмы
Граница г. Пермь

Описание Камского водохранилища

Территория водосбора Камского водохранилища охватывает бассейн Верхней и Средней Камы и расположена на северо-востоке европейской части России. Правобережная часть водосбора находится на Русской равнине, левобережная — в предгорьях и на западном склоне Уральских гор.

Камское водохранилище расположено в пределах холмисто-увалистой полосы Предуралья. Плотина его находится ниже впадения в реку Каму реки Чусовой в пределах северной окраины города Перми. Протяженность его с севера на юг составляет около 250 км. Камское водохранилище занимает центральное положение на водосборе Верхней и Средней Камы.

лесистый берег Камского водохранилища с высоты птичьего полёта, к которому приближается моторная лодка, на горизонте виден противоположный берег

Камское водохранилище образовано средненапорным гидроузлом, состоящим из железобетонной водосливной плотины, совмещенной со зданием гидроэлектростанции, земляных наливных русловой и пойменной плотин, судоходного шлюза.

Правые притоки Камского водохранилища являются типично равнинными реками с широкими, хорошо выраженными долинами и сравнительно спокойным течением. Левобережные притоки в верховьях имеют горный характер.

Характеристики Камского водохранилища

Основные параметры

Параметр	Значение
Полный объем, км3	12,205
Полезный объем, км3	9,2
Мертвый объем, км3	2,3
Площадь при НПУ, км2	1915
Площадь при УС, км2	650
Максимальная глубина, м	30
Длина, км	300
Ширина максимальная, км	35

Характерные уровни воды

NN п/п	Наименование параметра	Единица измерения	Значение
1	Нормальный подпорный уровень, НПУ	м	108,50
2	Минимальный допустимый уровень (мертвого объема, далее - УМО)	м	100,00
3	Уровень принудительной предполоводной сработки на 21 апреля (далее - УПС)	м	101,00
4	Максимальный допустимый уровень (форсированный подпорный, далее - ФПУ) при пропуске максимальных расходов обеспеченностью:	м
	0,01% с г.п.		110,20/110,12*
	0,1%		108,50
5	Минимальный навигационный уровень (далее - МНУ)	м	106,00
5	МНУ в начале навигации	м	104,00

* В числителе приведен проектный ФПУ, в знаменателе — полученный по результатам гидравлических расчетов, выполненных при разработке настоящих Правил.

Топографические характеристики

NN п/п	Наименование параметра	Единица измерения	Значение
1	Площадь зеркала при НПУ	км2	1915
2	Площадь зеркала при УМО	км2	550
3	Объем водохранилища при УМО	млн. м3	2374
4	Объем водохранилища при НПУ
	- полный	млн. м3	12205
	- полезный	млн. м3	9831
5	Объем водохранилища при ФПУ	млн. м3	15765
6	Объем форсировки водохранилища (между отметками ФПУ и НПУ)	млн. м3	3560
7	Объем навигационной сработки (между НПУ и МНУ)	млн. м3	4155

Основные показатели использования водных ресурсов

NN п/п	Наименование параметра	Единица измерения	Значение
1	Гидросиловое оборудование Камской ГЭС:
	- количество агрегатов	ед.	23
	-номинальная мощность не модернизированных агрегатов	МВт	21
	-номинальная мощность модернизированных агрегатов	МВт	24
	- установленная мощность ГЭС	МВт	522/552*
2	Напоры (нетто):
	- максимальный расчетный	м	20,5
	- минимальный расчетный	м	10,4
	- среднемноголетний зимний	м	16,8
	- среднемноголетний летний	м	17,6
3	Зимняя мощность обеспеченностью:
	- 90%	МВт	115
	- 95%	МВт	101
	Выработка электроэнергии:
	- средняя многолетняя годовая	млн. кВтч.	2020
4	- максимальная в ряду	млн. кВтч.	2980
	- годовая обеспеченностью 50%	млн. кВтч	1990
	- годовая обеспеченностью 75%	млн. кВтч.	1750
5	- годовая обеспеченностью 90%	млн. кВтч.	1620
	- годовая обеспеченностью 95%	млн. кВтч.	1540
	Обеспеченность МНУ в период с 1.VI по 11.XI
	- по числу бесперебойных лет	%	87
	- по продолжительности	%	97

* В числителе приведена мощность по состоянию на 15.09.2011, в знаменателе — после завершения технического перевооружения.

Камская гидроэлектростанция

первая ГЭС, построенная на реке Кама

Карта КамГЭС

Камская ГЭС — первая гидроэлектростанция на реке Кама в Пермском крае, входит в Волжско-Камский каскад ГЭС, является верхней ступенью каскада на Каме. Одна из крупнейших электростанций Урала.

Введена в эксплуатацию в 1954 — 1958 году. Является первой в РФ полностью модернизированной станцией. Текущая годовая выработка электроэнергии — 1700 млн кВт/ч, электрическая мощность — 522 МВт.

Фотография КамГЭС летом с высоты птичьего полёта

КамГЭС
Граница г. Пермь

Карта Перми с выделением на ней КамГэс и границ города

Описание КамГЭС

КамГЭС в тумане под красивым освещением фонарями

Станция принадлежит к тем первым ГЭС на равнинных реках, которые строились из монолитного бетона. С запасом прочности в расчете на прямое попадание бомбы.

По своей конструкции Камская ГЭС напоминает подводную лодку — состоит из 4 блоков (секций) — отдельных зданий, соединенных температурноосадочными швами. Каждый блок разделен на 6 пролетов. В каждом из 22 пролетов (было 23) установлена турбина. Высота, с которой вода падает в камеру рабочего колеса, может достигать 21 метра.

вид сверху на здание КамГЭС, виден логотип РусГидро

Особенность Камской ГЭС в том, что плотина совмещается со зданием электростанции. Все гидроагрегаты размещены внутри плотины. В ней объединены как подводы воды к турбинам, так и водосбросы для пропуска излишней воды в период паводка.

Этим Камская ГЭС отличается от аналогичных сооружений, ранее известных в отечественной и мировой практике строительства гидроэлектростанций.

Камская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Сооружения гидроузла включают в себя земляные намывные и пойменные плотины, водосливную плотину, совмещённую со зданием ГЭС, судоходные шлюзы с дамбами и подходными каналами.

Общая длина напорного фронта 2202 м, наибольшая высота 40 м, максимальный напор на сооружениях составляет 21 м.

бурлящие потоки воды под КамГЭС, в брызгах видно радугу

Каждый год, в зависимости от интенсивности таяния снегов и ряда других факторов, Камская ГЭС производит спуск воды. Начало спуска воды зависит от времени схода снега: если весна пришла рано, то воду спускают в начале мая. Поздняя весна обещает спуск в конце последнего весеннего месяца. Иногда спуск продолжается до середины июня.

Сегодня это одно из самых интересных инженерных сооружений города, снабжающее энергией Урал и Поволжье в пиковые нагрузки.

Возможные аварии на ГТС и их последствия

на примере КамГЭС и Камского водохранилища

Образование прорана сооружениях напорного фронта

Гидродинамическая авария — это чрезвычайное событие, связанное с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части, и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий

Требования по безопасности в верхнем и нижнем бьефах водохранилища
- Максимальная суточная амплитуда колебаний уровня воды в нижнем бьефе Камского гидроузла в летний период не должна превышать 2,5 м, а в зимнее время — 3,0 м.
- До достижения полного открытия водосливной плотины, которое может иметь место только после достижения отметки НПУ, интенсивность увеличения среднесуточных расходов воды через водослив Камской ГЭС не должна превышать 3000 — 3500 м3/с. Интенсивность нарастания турбинных расходов при этом не регламентируется (при суточном регулировании).
- Максимальный допустимый напор на водоподпорные и водопропускные сооружения для Камского гидроузла составляет 21 м.
- Минимальный допустимый напор по условиям работы гидромеханического и гидроэнергетического оборудования для Камского гидроузла составляет 11 м.
- Расстановка флота на зимний отстой ежегодно производится исходя из предельных отметок сработки Камского водохранилища — 100,0 м.
Аварии ГТС, приводящие к возникновению ЧС на определенной территории и акватории
- аварии ГТС без прорыва напорного фронта
- аварии ГТС с прорывом напорного фронта в результате образования прорана или бреши
Аварии ГТС с прорывом напорного фронта в результате образования прорана или бреши
- образование прорана в сооружениях из грунтовых материалов (плотины, дамбы каналов, ограждающие дамбы хранилищ отходов) или бреши в бетонных или железобетонных сооружениях без аварийного повышения уровня воды со стороны верхнего бьефа гидроузла (уровня воды в хранилище опасных отходов, сточных вод)
- образование прорана в сооружениях из грунтовых материалов или бреши в бетонных или железобетонных сооружениях при аварийном повышении уровня воды со стороны верхнего бьефа
- образование прорана в сооружениях из грунтовых материалов — ограждающих дамбах накопителей жидких промышленных отходов
Зоны аварийного воздействия при аварии ГТС
- верхний бьеф — акватория и участки примыкающей к водохранилищу (накопителю) территории выше створа ГТС
- территория ГТС — земельный участок и (или) участок акватории в границах, устанавливаемых в соответствии с земельным и водным законодательствами
- нижний бьеф — акватория и участки примыкающей к водохранилищу (накопителю) территории ниже створа ГТС
Последствиями гидродинамических аварий
- повреждение и разрушение гидроузлов и кратковременное или долговременное прекращение выполнения ими своих функций
- поражение людей и разрушение сооружений волной прорыва, образующейся в результате разрушения гидротехнического сооружения, имеющей высоту от 2 до 12 м и скорость движения от 3 до 25 км/ч (для горных районов — до 100 км/ч)
- катастрофическое затопление обширных территорий слоем воды от 0,5 до 10 м и более

Типы сценариев аварий для основных видов
гидротехнических сооружений

Тип сценария аварии	Вид ГТС	Характерные признаки аварии ГТС	Негативные воздействия аварии ГТС
1	2	3	4
Разрушения напорного фронта, сопровождающиеся образованием прорана, в который происходит излив воды или жидких отходов, неконтролируемый персоналом ГТС, а также неконтролируемый перелив через гребень плотины из-за переполнения водохранилища или возникновения экстремальных волн	Плотины водохранилищ	Образование прорана в напорном фронте	Опорожнение водохранилища, затопление местности
	Плотины водохранилищ	Перелив через плотину без прорыва напорного фронта (при переполнении водохранилища, возникновении в водохранилище волн вытеснения или экстремальных ветровых волн)	Затопление местности
	Здания гидроэлектростанций	Прорыв напорного фронта	Опорожнение водохранилища, затопление местности
	Водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения	Прорыв напорного фронта	Опорожнение водохранилища, затопление местности
Разрушения напорного фронта, сопровождающиеся образованием прорана, в который происходит излив воды или жидких отходов, неконтролируемый персоналом ГТС, а также неконтролируемый перелив через гребень плотины из-за переполнения водохранилища или возникновения экстремальных волн	Каналы	Прорыв напорного фронта насыпей (для каналов в насыпи или полунасыпи)	Затопление местности
	Каналы	Перелив длинных волн через гребень насыпей (возможная ситуация при резком закрытии затворов и резких переключениях насосных станций)	Затопление местности
	Туннели	Нарушение оболочки	Подтопление местности из-за избыточной фильтрации
	Сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных организаций	Прорыв дамбы	Опорожнение водохранилища, затопление местности
	Сооружения, предназначенные для защиты от наводнений, дамбы обвалования польдеров и осушенных территорий	Образование прорана в напорном фронте	Опорожнение водохранилища, затопление местности
		Перелив через дамбу без прорыва напорного фронта (при переполнении водохранилища, возникновении в водохранилище волн вытеснения или экстремальных ветровых волн)	Затопление местности
Повреждения отдельных элементов сооружения, приведшие к необходимости аварийного понижения напора на ГТС и сопровождавшиеся сбросом воды или жидких отходов	Плотины водохранилищ	Повреждение плотины, создающее угрозу разрушения напорного фронта с образованием прорана	Опорожнение водохранилища, затопление местности
	Здания гидроэлектростанций	Повреждение здания гидроэлектростанций, создающее угрозу гибели (травмирования) персонала и (или) разрушения напорного фронта с образованием прорана	Гибель (травмирование) персонала, опорожнение водохранилища, затопление местности
Повреждения отдельных элементов сооружения, приведшие к необходимости аварийного понижения напора на ГТС и сопровождавшиеся сбросом воды или жидких отходов	Водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения	Повреждение сооружения, создающее угрозу разрушения напорного фронта с образованием прорана	Опорожнение водохранилища, затопление местности
	Каналы	Повреждение насыпи канала, создающее угрозу разрушения напорного фронта с образованием прорана (для каналов в насыпи или полунасыпи)	Затопление местности
	Туннели	Разрушение запорных устройств	Прохождение по туннелю в нижний бьеф нерасчетного расхода воды (затопление местности, возможные дальнейшие разрушения)
Аварии ГТС, золошлакоотвалов и шламонакопителей, содержащих в отходах опасные вещества, связанные с нарушением фильтрационной прочности ГТС и его основания и приведшие к загрязнению опасными веществами территории вне ГТС	Сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций	Нарушение режима фильтрации	Загрязнение территории, поверхностных и грунтовых вод вредными веществами

Зоны катастрофического затопления
г. Пермь при прорыве плотины камгэс

Максимальная отметка затопления:
КамГЭС — 100.44 мБс
Пермь — 100.18 мБс

Максимальная скорость:
КамГЭС — 3.24 м/с
Пермь — 2.38 м/с

Максимальный расход воды:
КамГЭС — 39 711 м3/с
Пермь — 37 653 м3/с

Время добегания пика волны:
КамГЭС — 4.7 час.
Пермь — 24.5 час.

Площадь затопления — 1934.458194 км2
Повреждённые здания — 13 535

зона затопления
повреждённые здания

Анимационная модель затопления города пермь

Определение размера ущерба

Методика определения размера вреда, который может быть причинен жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и юридических лиц в результате аварии гидротехнического сооружения (за исключением судоходных и портовых гидротехнических сооружений) (далее — Методика), разработана в соответствии с пунктом 2 постановления Правительства Российской Федерации от 3 октября 2020 г. N 1596 «Об утверждении Правил определения величины финансового обеспечения гражданской ответственности за вред, причиненный в результате аварии гидротехнического сооружения» (Собрание законодательства Российской Федерации, 2020, N 41, ст. 6438).

Камскоеводохранилище