Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует бетонная арочно-гравитационная плотина — уникальное по размерам и сложности возведения гидротехническое сооружение. Конструкция высоконапорной арочно-гравитационной плотины не имеет аналогов в мировой и отечественной практике. Высота сооружения 242 м, длина по гребню 1074,4 м, ширина по основанию — 105,7 м и по гребню — 25 м. Плотина очерчена по напорной грани радиусом 600 м.
Устойчивость и прочность плотины под напором воды (около 30 млрд тонн) обеспечивается не только действием собственного веса (60%), но и работой верхнего арочного пояса с передачей нагрузки на скальные берега (40%). Плотина врезана в скалу левого и правого берегов соответственно на глубину 15 м и 10 м. Сопряжение плотины с основанием в русле произведено врезкой до прочной скалы на глубину до 5 м. Такая конструкция плотины позволила на 2 млн м3 (уложено около 10 млн м3) уменьшить объем бетонной кладки по сравнению с плотиной гравитационного типа.
По условиям бетонирования и омоноличивания тела плотины ее массив разделен радиальными швами на секции, а в поперечном сечении на четыре столба. Арочно-гравитационная плотина состоит из водосбросной, станционной и глухих береговых частей.
В теле плотины вдоль верховой грани устроены продольные галереи, используемые для наблюдения за состоянием плотины, размещения контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), сбора и отвода дренажных вод, выполнения цементационных и ремонтных работ.
Всего в теле плотины вдоль верховой грани устроены 10 продольных галерей, где размещены порядка одиннадцати тысяч единиц контрольно-измерительной аппаратуры, контролирующей состояние сооружения в целом и отдельных его элементов.
Нижняя цементационно-дренажная галерея шириной 3,5 м отнесена от напорной грани на 15 м. Галерея имеет уклоны от концов в сторону секции 36, где располагаются насосные станции для её осушения.
Галерея № 2 шириной 3,5 м и высотой свода 3,0 м с отметкой пола 332,3 м расположена выше максимальной отметки нижнего бьефа и используется для отвода самотеком дренажных вод из тела плотины.
Галерея № 3 с отметкой пола 344,15 м предназначена для контрольно-измерительных наблюдений за состоянием плотины. К галерее в ряде секций по их осям примыкают поперечные галереи, используемые для установки КИА.
Остальные продольные галереи (№№ 4-10) размером 3,0x3,0 м располагаются по высоте через 27,0 м.
Водосбросная часть плотины длиной 189,6 м (секции 38-48) расположена у правого берега и является эксплуатационным водосбросным сооружением СШГЭС.
В нижнем бьефе для гашения энергии и защиты скального основания от размыва устроен бетонный водобойный колодец длиной 144,8 м, заканчивающийся водобойной стенкой.
Максимальная пропускная способность эксплуатационного водосброса составляет 13090 м3/с (при ФПУ 540 м). Щадящим режимом пропуска расходов воды, как для водобойного колодца, так и для исключения подтоплений территорий ниже по течению реки Енисей, являются расходы 7000 — 7500 м3/с.
Энергия холостых сбросов гасится в водобойном колодце. В колодце поток теряет значительную часть своей энергии. За водобойной стенкой колодца скорость потока снижается до 6 м/с. Дно реки за водобойной стенкой на длине 60 м крепится бетонными плитами. Для осушения водобойного колодца в раздельном устое размещена насосная станция. Производительность каждого из трех установленных насосов 1200 м3/ч. Время осушения колодца — 55 часов.
Станционная часть плотины располагается в левобережной части русла реки и состоит из 21 секции (16—36) при общей длине 331,6 м. Со стороны нижнего бьефа к ней примыкает здание ГЭС, зона примыкания завершается трансформаторной площадкой на отм. 333 м.
В машинном зале ГЭС размещено 10 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 640 МВт, работающих при расчетном напоре 194 м. Максимальный статический напор на плотину — 220 м.
В станционной части плотины (секции 16—36) располагаются 10 постоянных водоприемников, от которых отходят проложенные по низовой грани плотины турбинные водоводы диаметром 7,5 м с железобетонной облицовкой толщиной 1,5 м. Отверстия водоприемников находятся на 3 метра ниже уровня мертвого объема водохранилища (УМО — 500 м) и перекрываются двумя рядами плоских затворов с гидравлическими приводами.
Глухие береговые части плотины осуществляют сопряжение плотины с берегами. Глухая левобережная часть имеет длину по гребню 252,8 м и состоит из 16 секций (0—15), правобережная — 300,2 м и состоит из 19 секций (49—67).
Площадь водосбора бассейна реки, обеспечивающей приток к створу ГЭС, составляет 179 900 км2. Среднемноголетний сток в створе — 46,7 км3. Площадь водохранилища составляет 621 км2, полная емкость водохранилища — 31,3 км3, в том числе полезная — 15,3 км3. Расчетный максимальный сбросной расход через гидроузел при обеспеченности притока 0,01% составляет 13 300 м3/с.
ПАО РусГидро
