Конструкция станции
Саяно-Шушенская ГЭС представляет собой мощную высоконапорную гидроэлектростанцию приплотинного типа. Конструктивно сооружения ГЭС разделяются на плотину, здание ГЭС с корпусами вспомогательного назначения, водобойный колодец эксплуатационного водосброса, береговой водосброс, открытое распределительное устройство (ОРУ). Судопропускными сооружениями гидроузел не оборудован и не позволяет проход судов в нижний и верхний бьефы (на дальнюю перспективу на правом берегу было запланировано сооружение судоподъёмника). Ниже Саяно-Шушенской ГЭС расположен её контррегулятор[прим. 2] — Майнская ГЭС мощностью 321 МВт, организационно входящая в состав Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса. Саяно-Шушенская и Майнская ГЭС спроектированы институтом «Ленгидропроект».[1]
Плотина
План сооружений Саяно-Шушенской ГЭС
Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина, устойчивость и прочность которой обеспечивается действием собственного веса (на 60 %) и частично упором верхней арочной части в берега (на 40 %). Плотина имеет максимальную высоту 242 м, её верховая грань очерчена дугой с радиусом 600 м, ширина плотины по основанию — 105,7 м, по гребню — 25 м. Длина гребня плотины с учётом береговых врезок составляет 1074,4 м. Плотина врезана в породы левого и правого берегов на глубину 15 м и 10 м соответственно, в породы основания — на глубину до 5 м. В поперечном разрезе плотина выполнена в виде четырёх столбов бетонирования толщиной 27 м. В теле плотины размещены 10 продольных галерей (9 в первом столбе и одна — в третьем), служащих для размещения контрольно-измерительной аппаратуры (около 11 000 единиц), наблюдения за состоянием плотины и выполнения ремонтных работ; нижние галереи также служат для сбора и отвода дренажных и фильтрующихся вод и для обслуживания цементационной завесы в основании плотины; кроме того, в плотине на расстоянии 10—18 м от напорной грани выполнен дренаж. По условиям бетонирования и омоноличивания тела плотины её массив разделён радиальными швами на 68 секций шириной 15 м. Основание плотины укреплено площадной цементацией на глубину до 30 м; в основании устроена глубокая (до 100 м) цементационная завеса, сопрягающая завеса под верховой гранью (до 65 м), а также скважинный дренаж (максимальная глубина дренируемой зоны — 43 м, в русле размещено 268 дренажных скважин).[4][7][8][9]
Отметка гребня плотины находится на высоте 547 м, где расположена подпорная стенка со стороны верхнего бьефа. Низовая часть гребня с отметкой 542 м и шириной 9 м предназначена для технологического автодорожного проезда через плотину. С правого берега подъезд к гребню плотины осуществляется по открытой автодороге, с левого берега — по тоннелю длиной 1100 м и далее также по открытой автодороге вдоль ОРУ.[8] Плотина Саяно-Шушенской ГЭС является самой высокой в России и находится на седьмом месте среди существующих плотин в мире; кроме того, она является самой высокой в мире плотиной арочно-гравитационного типа.[10] Отношение пролёта плотины к её высоте (~4,5) является почти предельным для такого типа плотин.[4] Арочно-гравитационную плотину в России имеет ещё только одна ГЭС — Гергебильская, но она намного меньше. В плотину Саяно-Шушенской ГЭС уложено 9,075 миллионов м³ бетона.[1]
Плотина разделяется на левобережную глухую часть длиной 252,8 м (секции 0—15), станционную часть длиной 331,8 м (секции 16—36), водосбросную часть длиной 189,6 м (секции 38—48) и правобережную глухую часть длиной 300,2 м (секции 49—67). Левобережная и правобережная части осуществляют сопряжение плотины с берегами. В чётных секциях станционной части размещены 10 водоприёмников ГЭС, переходящих в турбинные водоводы, идущие вначале в теле плотины, а затем по её низовой грани. Водоприёмники ГЭС имеют пороги на отметке 479,0 м и могут перекрываться аварийно-ремонтными затворами. Сороудерживающие решётки водоприёмников выполнены по типу «корзинки», выступающей пятиугольным эркером за верховую грань плотины и поддерживаемой консолью с наибольшим вылетом 16 м. Сталежелезобетонные напорные водоводы имеют внутренний диаметр 7,5 м; толщина железобетонной облицовки — 1,5 м. В строительный период в станционной части плотины были размещены временные водоприёмники гидроагрегатов № 1—6 с отметками порогов: № 1 и № 2 — 369,5 м, № 3 — 408,5 м, № 4—6 — 426,5 м. Водоводы этих водоприёмников, размещённые в теле плотины, в настоящее время забетонированы. В водосбросной части плотины размещены 11 эксплуатационных водосбросов с отметками порогов на входе 479,0 м, в нижней части плотины расположены строительные водосбросы I и II ярусов, в настоящее время забетонированные.[8]
При проектировании сейсмичность района расположения плотины оценивалась в 7 баллов по шкале MSK-64. Позднее, после дополнительно проведённых исследований, сейсмичность была увеличена до 8 баллов, что потребовало проведения дополнительных расчётов сейсмостойкости плотины. Результаты расчётов показали, что при землетрясении силой 8 баллов сейсмостойкость плотины обеспечивается.[11]