В состав ГТС Павловской ГЭС входят здание ГЭС совмещенное с водосливом, подводящий и отводящий каналы, глухие русловая и левобережная грунтовые плотины, шлюз-водосброс, водохранилище.
Водохранилище.
Водохранилище Павловского гидроузла расположено на территории четырех районов: Караидельском, Покровском, Нуримановском и Аксинском. Водохранилище образовано в долинах реки Уфы и ее притоках: Юрюзань, Урюш, Тюй, Байки и других.
Основные показатели водохранилища [13, с. 17-19]:
| №№ п.п. | Характеристики | Значения |
| 1 | Отметка нормального подпорного уровня (НПУ) | 140 |
| 2 | Отметка форсированного подпорного уровня (ФПУ) | 142 |
| 3 | Отметка уровня мертвого объема (УМО) | 128,5 |
| 4 | Площадь зеркала при НПУ, кв. км | 115,9 |
| 5 | Полный объем, млн. куб. м при НПУ | |
| * по проекту (1960 г.) | 1410 | |
| * по данным съемки 1997 г. | 1410 | |
| 6 | Полезный объем, млн. куб. м | |
| * по проекту (1960 г.) | 895 | |
| * по данным съемки 1997 г. | 895 | |
| 7 | Характер регулирования бытового стока реки | суточный недельный сезонный |
Водоподпорные сооружения – земляные плотины: русловая и левобережная.
Русловая грунтовая плотина намывная с ядром.
Материалы плотины:
· ядро – мелкозернистый песок;
· боковые призмы – аллювиальные отложения на известняках.
Длина по гребню – 232,0 м.
Ширина по гребню – 8,0 м. Ширина по подошве – 250,0 м.
Наибольшая высота – 43,0 м.
Максимальный напор на плотину – 35 м.
Отметки гребня – 143,0-144,5.
Противофильтрационные устройства:
· ядро по оси плотины;
· над ядром возведена буробетонная стенка;
· двухрядная цементационная завеса в основании.
Левобережная плотина насыпная, укатанная, из местных материалов (суглинки).
Длина по гребню – 397,0 м.
Ширина по гребню: от 8,0 м до 40 м (в примыканиях к зданию ГЭС).
Ширина по подошве – 250 м.
Наибольшая высота – 46,0 м.
Максимальный напор на плотину – 35 м.
Отметки гребня – 143,0-144,5.
Противофильтрационные устройства: цементационная завеса, смещенная от оси плотины в сторону НБ на 5,1 м.
Дренажные устройства: в основании лоток с выпуском воды в отводящий канал. [13, с. 14-16].
Здание ГЭС.
Здание электростанции разделено на две секции, в каждой из которых расположено по два гидроагрегата и два водосливных пролета.
Надводная часть здания выполнена из железобетона с машинным залом гидроэлектростанции. Основные размеры надводной части, м:
· длина – 120,0
· ширина по верху – 30,0, по низу – 67,0
· высота – 40,0.
В щитовом отделении верхнего бьефа размещены пазы сороудерживающих решеток.
Подводная часть здания выполнена из железобетона и конструктивно представляет собой монолитную фундаментную плиту. В фундаментной плите располагается 3 потерны (цементационная, водоприемная, служебная) и 4 отсасывающие трубы.
Противофильтрационные устройства: понур перед зданием ГЭС – железобетонная плита длиной 16 м, цементационная завеса глубиной 56 м.
Основные размеры подводной части, м:
· длина – 123,0
· ширина – 67,0
· высота – 13,5.
Здание гидроэлектростанции сопрягается в верхнем бьефе гидроузла с левобережной грунтовой плотиной. Грузоподъемное оборудование для обслуживания механического оборудования здания ГЭС со стороны верхнего бьефа – 2 крана (150 т), со стороны нижнего бьефа – 1 кран (150 т).
Подводящий канал ограничен левобережной подпорной стенкой пирсом шлюза. Длина – 80 м, ширина – 79 м.
Отводящий канал.
Отметки уровней НБ:
- наивысшего – 114,80 при Q=5250 куб. м / с;
- наинизшего – 106,75 при Q=160 куб. м / с.
Канал общей длиной 300 м, состоит из 2-х участков: 100 м первый и 200 м второй.
Судоходный шлюз-водосброс.
Шлюз – водосброс, шахтного типа, находящийся на балансе Павловского района гидросооружений может служить, как для целей судоходства, так и для пропуска катастрофического паводка.
Число камер – 1.
Размеры камеры:
длина – 120 м;
ширина – 15 м.
Строительная высота – 44,5 м.
Глубина воды на короле – 1,75 м.
Система питания – через продольные галереи с поперечными выпусками.
Объем воды сливной призмы – 57 600 куб. м.
Пропускная способность при пропуске катастрофического паводка – 1410 куб. м/с.
Правая стенка камеры шлюза является упором русловой плотины, левая – общая со зданием ГЭС. Оборудование по маневрированию затворами со стороны ВБ и НБ находится в помещениях нижней и верхней голов шлюза.
В настоящее время однокамерный шлюз Павловского гидроузла является самым высоконапорным (32,9 м) в Российской Федерации. [13, с. 11-19].
Сведения о границах и размерах территории Павловской ГЭС, границах запретных и санитарно-защитных зон.
Длина напорного фронта гидротехнических сооружений Павловской ГЭС составляет 810 км. Подпор от Павловского гидроузла распространяется по водохранилищу на 150 км.
Запретной зоной Павловской ГЭС, которая огорожена и охраняется, является вся территория комплекса гидротехнического узла.
В соответствии с «Положением о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах», утвержденным Постановлением Правительства РФ от 23 ноября 1996 г №1404, минимальная ширина водоохранной зоны
· реки Уфы на участке расположения гидроузла, составляет 300 м;
· Павловского водохранилища составляет 55 – 100 м (в зависимости от крутизны склонов бортов водохранилища и вида угодий).
По Акту отвода земель №93 утвержденному Постановлением главы администрации Нуримановского района от 07.03.95 Дирекции Павловской ГЭС предоставлено в пользование
· 18,0 га земли под территории станционного узла с хоздвором и здания управления;
· 1184 га – площадь водного фонда;
· 9,08 га – под базу отдыха «Бирючево поле»;
· площади производственного фонда (2,66 га) в поселке Павловка;
· площади ведомственного фонда (120,8 га) в поселке Павловка. [13, с. 17-19].
3. Уязвимые места ГТС Павловской ГЭС
3.1 Краткая характеристика основных положений проекта гидротехнических сооружений
Проектирование ГТС выполнялось исходя из требований комплексного использования водных ресурсов. Выбор типа сооружений и компоновка гидроузла были произведены на основании технико-экономических показателей, разработанных с учетом:
· природных условий района и места возведения сооружений (инженерно-геологических, топографических, гидрогеологических и других факторов окружающей среды);
· перспективного развития энергопотребления;
· изменения условий рыбного хозяйства и судоходства;
· требований санитарной подготовки и санитарной охраны зоны водохранилищ;
· условий производства работ, временной и постоянной эксплуатации ГТС и т.д.
При проектировании гидроузла Павловской ГЭС выбирался вариант из 4-х основных компоновочных решений:
1. Левобережная компоновка с водосливной ГЭС в русле реки и пятиступенчатым шлюзом.
2. Пойменная компоновка с водосливной ГЭС на надпойменной террасе и пятиступенчатым шлюзом.
3. Левобережная компоновка с водосливной ГЭС в русле реки и одноступенчатым шлюзом.
4. Пойменная компоновка с водосливной ГЭС на надпойменной террасе и одноступенчатым шахтным шлюзом.
Наиболее экономичным по условиям производства работ был признан 4-й вариант компоновочного решения, который представлен в следующем виде:
· здание ГЭС совмещенное с водосливом расположено на надпойменной террасе реки Уфа в 20 м от старого русла;
· с левой стороны к нему примыкает монтажный блок ГЭС и справа – однокамерный шлюз;
· напорный фронт сооружений в левом плече завершается левобережной насыпной плотиной, а в русловой части - намывной плотиной.
Окончательная компоновка гидроузла была проверена лабораторией ВОДГЕО на жесткой модели на открытой площадке в масштабе 1:100, включающей в себя все элементы гидросооружений, а также русло и пойму реки на участке 2-5 км в районе створа.
Гидростатическое давление на плотину и давление волн учитывалось по ГОСТ 3255-46.
Давление фильтрационных вод определялось по методу, изложенному в приложении №7 к Техническим Условиям 24-104-40 Главгидроэнергостроя.
Сейсмические силы при расчёте не учитывались.
Статическое давление льда на сооружения – по ГОСТ 1664-42.
Ветровое давление – по ГОСТ 1664-42.
Нагрузки от судов – по ГОСТ 3439-46.
Расчёт общей устойчивости производился на следующие случаи работы:
- на опрокидывание;
- на сдвиг по основанию;
- на сдвиг по криволинейным плоскостям (глубокий сдвиг);
- на устойчивость грунта в основании;
- на осадку основания.
Общая устойчивость проверялась на чрезвычайные (катастрофические) условия эксплуатации. Исследовался случай наиболее невыгодной комбинации сил и нагрузок.
Применялись следующие коэффициенты запаса для сооружений 2-го класса:
- в нормальных эксплуатационных условиях –1,40;
- для строительного случая – 1,20;
- для чрезвычайных (катастрофических) условий эксплуатации – 1,10.
Гидравлические характеристики водосбросных сооружений приняты по результатам лабораторных исследований на модели гидроузла масштаба 1:100 и отдельных сооружений в масштабе 1:65. [13, с. 20-23].
3.2 Обоснование о включении Павловского гидроузла в перечень объектов электроэнергетики, на которые распространяются требования Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений»
Павловский гидроузел был запроектирован и построен в целях комплексного использования водных ресурсов реки Уфы, с учетом перспективного развития энергопотребления, водоснабжения и судоходства.
В комплекс Павловского гидроузла входят водоподпорные, водопроводящие, судоходные и другие сооружения (см. раздел 2 «Описание предприятия»), повреждения которых могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций, поскольку от их надежности зависит не только работа Павловской ГЭС, но и функционирование хозяйственных и промышленных объектов региона.