Пермский шлюз на реке Каме (Камская ГЭС)
- Подробно
В состав сооружений Камского гидроузла, расположенного на реке Каме в Перми, помимо водосливной плотины, совмещённой со зданием ГЭС, а также русловой и пойменной намывных плотин, входит двухниточный шестикамерный судоходный шлюз.
Обслуживание шлюза находится в ответственности Пермского района гидротехнических сооружений и судоходства — филиала ФБУ «Администрация Камского бассейна внутренних водных путей» («Камводпуть»). Сроки навигации: 5 мая — 1 ноября.В эксплуатацию шлюз был сдан 1 мая 1954 года. 5 мая 1954 года состоялось первое шлюзование. Первоначально через шлюз пропускали только плоты с древесиной. 19 июля 1954 года состоялось первое шлюзование пассажирских судов.
Пермский шлюз шестикамерный, с двумя параллельными нитками, расположен у левого берега — подобных судопропускных конструкций, с таким количеством камер, на водных путях России нет. Все сооружения шлюза растянулись в длину на 2,5 километра. Полезная длина каждой камеры — 239,7 метра, ширина — 29,82 метров. Глубины на верхних порогах 7,75 метров при НПУ Камского водохранилища, на нижних — 3,92 метра при проектном уровне Воткинского водохранилища. К шлюзу ведут подходные каналы, верхний из которых имеет длину 700 метров и ширину 80 метров, а нижний — длину 550 метров и ширину 80 метров. Длина причальных линий в верхнем подходном канале: слева 250 метров, справа 423 метра, в нижнем подходном канале по 250 метров.
Высотный габарит судов ограничивают автодорожный и железнодорожный мосты и 5 линий электропередач. Надводный габарит судов, шлюзуемых без ограничения, 11 метров, пропускаемых по специальной технологии — 13,5 метра. Средняя продолжительность пропуска составов и крупных судов 144 минуты, включая время захода и выхода из камер шлюза.
В советские времена одну из ниток Пермского шлюза использовали для перегона плотов с лесом с верховьев Камы, но в 1980-х годах такой вид сплава был прекращен. Еще пермский шлюз интересен тем, что проводку несамоходных судов барж и плотов в 1950-1960-е годы прошлого века в нем осуществлялась с использованием железнодорожной тяги — электровозов, оборудованных специальными лебедками. Электровозов было 18 штук постройки 1953-1956 годов. Под кабиной с обоих сторон было установлено по два вертикальных барабана для троса и за ними лебедка для плотоведения. Для переброски электровозов с одной нитки на другую использовался кран, размещенный под автомостом.
Авария на Пермском шлюзе (Камская ГЭС) в 1994 году
4 ноября 1994 года на правой нитке Пермского шлюза, входящего в состав Камского гидроузла в Перми, произошла крупная авария. Во время шлюзования сверху в низ грузового состава (буксир-толкач и две баржи), во время опорожнения верхней камеры произошло открытие нижних ворот этой же камеры, в результате чего состав устремился вместе с потоком воды в следующую камеру, снеся затем все последующие ворота нижерасположенных камер. В результате аварии погибло два человека — рыбаки ловившие рыбу в запретной зоне шлюза, которых их смыло волной. От полного разрушения нитки шлюза и сброса воды из Камского водохранилища в нижний бьеф, где расположена Пермь, спасли действия персонала шлюза, успевшего закрыть аварийные ворота, расположенные ниже последней камеры.
Официально
«Акт расследования причин повреждения и вывода из эксплуатации западной нитки Пермского шлюза госпредприятия «Водные пути Камского бассейна» (Министерство транспорта РФ, Департамент речного транспорта, Главное управление водных путей и гидросооружений, 1995 г.)
Утром 4 ноября 1994 г. в Камском водохранилище выше Пермского шлюза находились два теплохода проекта №112 типа «Дунайский» каждый с двумя баржами проекта №1745 грузоподъехмностью по 4500т. Теплоходы «Дунайский 32» с двумя порожними баржами и «Дунайский 31» с баржами №3802 и 3808, гружеными хлористым калием по 3300 и 3000 т с осадкой 320 и 300 см соответственно, прибыли в район верхнего бьефа шлюза и должны были проследовать вниз. Температура воздуха была -1 ГС, без осадков, видимость хорошая, отметка верхнего бьефа 108,4 мБС.
Габаритный размер состава 145,7x28,4 м, надводный габарит 12,1м. Теплоход «Дунайский 31» с баржами, учаленными в два пыжа, на одной левой машине, работающей в режиме «малый вперед», двигался вдоль причальной стенки шлюза.
На момент аварии расстояние от носовых оконечностей барж до ворот №2, по заявлениям очевидцев, составляло 60-65 м, движение каравана практически прекратилось. Находящиеся на барже №3808 члены команды были готовы подать швартовы. В этот момент раздался сильный треск со стороны вторых рабочих ворот и конструкция ворот разломилась на две части. Баржа №3808, оторвавшись от баржи 3802, устремилась через образовавшийся проран во вторую камеру. Баржа №3802 сорвалась с автосцепа т/х «Дунайский 31» и устремилась следом за баржей №3808. Потоком воды и ударами барж разрушены ворота №№ 3,4, 5, 6, 7. Вал воды вышел за пределы территории шлюза. Металлоконструкция ворот в районе 4-го ригеля разошлась и в образовавшийся проран устремилась вода. Была дана команда закрыть аварийные ворота. С центрального пульта управления (ЦПУ) был включен привод аварийных ворот. Аварийные ворота пошли на закрытие и, пройдя 20 м, остановились из-за отключения электроснабжения западной нитки шлюза в результате срабатывания защиты от короткого замыкания на подстанции КамГЭС. Причиной короткого замыкания явилось поступление воды от прорывной волны в трансформаторную ячейку в здании механизмов головы №5.
Повторным включением со щита управления ЦПУ был введен в работу отключившийся масляный выключатель и восстановлено электроснабжение западной нитки шлюза.
Аварийные ворота были дозакрыты с местного пульта на верхней голове шлюза, при этом время (полное) закрытия аварийных ворот составило 6-7 минут. Поступление воды из Камского водохранилища прекратилось.
Впервые в практике эксплуатации судоходных сооружений на внутренних водных путях России аварийные ворота в напорном фронте водохранилища были закрыты в потоке при полном напоре. Была устранена угроза катастрофического затопления нижележащих территорий.
Осмотром на месте конструкций ворот, строительных элементов, электромеханического оборудования, ж/д путей западной нитки шлюза и состояния судов, находящихся в камерах № 1 и 6, установлено:
- металлоконструкции ворот № 2, 3, 4, 5, 6 и 7 разрушены и восстановлению не подлежат;
- опорно-ходовые части, уплотнения, цепной привод ворот № 2, гидроприводы клинкетных затворов восстановлению не подлежат;
- бетон верховых граней устоев голов №№ 2, 3, 4, 5, 6 разрушен, нарушены крепления закладных частей ворот, требуется вырубка старого и укладка нового бетона;
-теплоход «Дунайский 31», находящийся на расстоянии 25 м от створа вторых ворот, получил незначительные повреждения корпуса и автосцепа, находится в технически годном состоянии;
- баржа № 3808 находилась в камере № 6 в полузатопленном состоянии, корпус переломлен между первым и вторым трюмами, имеются многочисленные повреждения. Судно восстановлению не подлежит;
-баржа № 3802 находится в камере № 6 также в полузатопленном состоянии, корпус переломлен на расстоянии 1/3 длины судна от кормовой оконечности, восстановлению не подлежит.
В результате выполненных экспертных проработок установлено следующее:
1) химический состав, механические свойства и микроструктура материала силовых элементов конструкции ворот характерна для горячекатанной стали СтЗсп, что соответствует проекту, за исключением материала стенки и пояса первого ригеля, структура и механические свойства которого отличаются от проектных значений в худшую сторону;
2) в данной конструкции в ее проектном исполнении общие растягивающие напряжения в силовых элементах на безнапорной стороне значительно превышают по абсолютной величине сжимающие напряжения с напорной стороны;
3) лимитирующими по прочности являются растягивающие напряжения в полках ригелей с безнапорной стороны, исчерпание несущей способности которых предрасполагает к лавинообразному разрушению конструкции в целом;
4) анализ фактического состояния ворот выявил утончение элементов конструкции вследствие общей коррозии, а также коррозионное растрескивание металла различной протяженности и глубины. Полностью разрушены в результате коррозионного растрескивания оказалось сварное соединение стенки первого ригеля, что привело к существенному «догружению» несущих полок нижнего ригеля, причем напряжения в них оказались максимальными не в средней части ворот, а в районе их разрушения;
5) ворота эксплуатировались в условиях циклического нагружения (более 80 тыс. циклов). В 50-х годах понятие о малоцикловой выносливости в строительных нормах еще не утвердилось, поэтому конструкция была рассчитана без учета этого фактора;
6) визуальным осмотром установлено, что на поверхностях наблюдаются участки кристаллического излома, что характерно для хрупкого разрушения;
7) лабораторные испытания образцов подтвердили это и показали, что при температуре -10-S--12°С доля кристаллического излома достигает 70 -*¦ 90%. Фрагмент такого излома обнаружен в поясе первого ригеля;
8) по направлению деформации и по излому элементов конструкции ворот сделан вывод, что разрушение началось с безнапорной стороны. Скачкообразное возрастание напряжений привело к катастрофическому разрушению конструкции в целом.
На основе изложенного сделаны выводы. Разрушение произошло от действия комплекса причин, основными из которых являются усталостные явления в материале элементов конструкции ворот, общий коррозионный износ металла, наличие неудачных конструктивно-технологических решений на стадии расчета, проектирования и монтажа ворот, многочисленные ремонты в период эксплуатации.
Сейчас в составе гидроузла 10 камер, а до аварии было 12. Рабочих ворот в шлюзе — 12 (было 14), плюс двое ледовых ворот. Они закрываются на зиму и имеют усиленную конструкцию и переднюю наклонную стенку. Все ворота, включая ледовые, на обоих нитках заменены и рабочие, за исключением одних самых нижних на западной нитке, так как в аварии 1994 года они пострадали больше всего — конструкции стен были «вырваны с мясом». После аварии правую (при движении по реке Каме вниз или западную) нитку шлюза в эксплуатацию ввели только в октябре 2012 года.
Пермский шлюз на карте
Шлюзы на Каме
— Пермский шлюз в Перми
— Чайковский шлюз в Чайковском
— Нижнекамский шлюз в Набережных Челнах
Обслуживание шлюза находится в ответственности Пермского района гидротехнических сооружений и судоходства — филиала ФБУ «Администрация Камского бассейна внутренних водных путей» («Камводпуть»). Сроки навигации: 5 мая — 1 ноября.В эксплуатацию шлюз был сдан 1 мая 1954 года. 5 мая 1954 года состоялось первое шлюзование. Первоначально через шлюз пропускали только плоты с древесиной. 19 июля 1954 года состоялось первое шлюзование пассажирских судов.
Пермский шлюз шестикамерный, с двумя параллельными нитками, расположен у левого берега — подобных судопропускных конструкций, с таким количеством камер, на водных путях России нет. Все сооружения шлюза растянулись в длину на 2,5 километра. Полезная длина каждой камеры — 239,7 метра, ширина — 29,82 метров. Глубины на верхних порогах 7,75 метров при НПУ Камского водохранилища, на нижних — 3,92 метра при проектном уровне Воткинского водохранилища. К шлюзу ведут подходные каналы, верхний из которых имеет длину 700 метров и ширину 80 метров, а нижний — длину 550 метров и ширину 80 метров. Длина причальных линий в верхнем подходном канале: слева 250 метров, справа 423 метра, в нижнем подходном канале по 250 метров.
Высотный габарит судов ограничивают автодорожный и железнодорожный мосты и 5 линий электропередач. Надводный габарит судов, шлюзуемых без ограничения, 11 метров, пропускаемых по специальной технологии — 13,5 метра. Средняя продолжительность пропуска составов и крупных судов 144 минуты, включая время захода и выхода из камер шлюза.
В советские времена одну из ниток Пермского шлюза использовали для перегона плотов с лесом с верховьев Камы, но в 1980-х годах такой вид сплава был прекращен. Еще пермский шлюз интересен тем, что проводку несамоходных судов барж и плотов в 1950-1960-е годы прошлого века в нем осуществлялась с использованием железнодорожной тяги — электровозов, оборудованных специальными лебедками. Электровозов было 18 штук постройки 1953-1956 годов. Под кабиной с обоих сторон было установлено по два вертикальных барабана для троса и за ними лебедка для плотоведения. Для переброски электровозов с одной нитки на другую использовался кран, размещенный под автомостом.
Авария на Пермском шлюзе (Камская ГЭС) в 1994 году
4 ноября 1994 года на правой нитке Пермского шлюза, входящего в состав Камского гидроузла в Перми, произошла крупная авария. Во время шлюзования сверху в низ грузового состава (буксир-толкач и две баржи), во время опорожнения верхней камеры произошло открытие нижних ворот этой же камеры, в результате чего состав устремился вместе с потоком воды в следующую камеру, снеся затем все последующие ворота нижерасположенных камер. В результате аварии погибло два человека — рыбаки ловившие рыбу в запретной зоне шлюза, которых их смыло волной. От полного разрушения нитки шлюза и сброса воды из Камского водохранилища в нижний бьеф, где расположена Пермь, спасли действия персонала шлюза, успевшего закрыть аварийные ворота, расположенные ниже последней камеры.
Официально
«Акт расследования причин повреждения и вывода из эксплуатации западной нитки Пермского шлюза госпредприятия «Водные пути Камского бассейна» (Министерство транспорта РФ, Департамент речного транспорта, Главное управление водных путей и гидросооружений, 1995 г.)
Утром 4 ноября 1994 г. в Камском водохранилище выше Пермского шлюза находились два теплохода проекта №112 типа «Дунайский» каждый с двумя баржами проекта №1745 грузоподъехмностью по 4500т. Теплоходы «Дунайский 32» с двумя порожними баржами и «Дунайский 31» с баржами №3802 и 3808, гружеными хлористым калием по 3300 и 3000 т с осадкой 320 и 300 см соответственно, прибыли в район верхнего бьефа шлюза и должны были проследовать вниз. Температура воздуха была -1 ГС, без осадков, видимость хорошая, отметка верхнего бьефа 108,4 мБС.
Габаритный размер состава 145,7x28,4 м, надводный габарит 12,1м. Теплоход «Дунайский 31» с баржами, учаленными в два пыжа, на одной левой машине, работающей в режиме «малый вперед», двигался вдоль причальной стенки шлюза.
На момент аварии расстояние от носовых оконечностей барж до ворот №2, по заявлениям очевидцев, составляло 60-65 м, движение каравана практически прекратилось. Находящиеся на барже №3808 члены команды были готовы подать швартовы. В этот момент раздался сильный треск со стороны вторых рабочих ворот и конструкция ворот разломилась на две части. Баржа №3808, оторвавшись от баржи 3802, устремилась через образовавшийся проран во вторую камеру. Баржа №3802 сорвалась с автосцепа т/х «Дунайский 31» и устремилась следом за баржей №3808. Потоком воды и ударами барж разрушены ворота №№ 3,4, 5, 6, 7. Вал воды вышел за пределы территории шлюза. Металлоконструкция ворот в районе 4-го ригеля разошлась и в образовавшийся проран устремилась вода. Была дана команда закрыть аварийные ворота. С центрального пульта управления (ЦПУ) был включен привод аварийных ворот. Аварийные ворота пошли на закрытие и, пройдя 20 м, остановились из-за отключения электроснабжения западной нитки шлюза в результате срабатывания защиты от короткого замыкания на подстанции КамГЭС. Причиной короткого замыкания явилось поступление воды от прорывной волны в трансформаторную ячейку в здании механизмов головы №5.
Повторным включением со щита управления ЦПУ был введен в работу отключившийся масляный выключатель и восстановлено электроснабжение западной нитки шлюза.
Аварийные ворота были дозакрыты с местного пульта на верхней голове шлюза, при этом время (полное) закрытия аварийных ворот составило 6-7 минут. Поступление воды из Камского водохранилища прекратилось.
Впервые в практике эксплуатации судоходных сооружений на внутренних водных путях России аварийные ворота в напорном фронте водохранилища были закрыты в потоке при полном напоре. Была устранена угроза катастрофического затопления нижележащих территорий.
Осмотром на месте конструкций ворот, строительных элементов, электромеханического оборудования, ж/д путей западной нитки шлюза и состояния судов, находящихся в камерах № 1 и 6, установлено:
- металлоконструкции ворот № 2, 3, 4, 5, 6 и 7 разрушены и восстановлению не подлежат;
- опорно-ходовые части, уплотнения, цепной привод ворот № 2, гидроприводы клинкетных затворов восстановлению не подлежат;
- бетон верховых граней устоев голов №№ 2, 3, 4, 5, 6 разрушен, нарушены крепления закладных частей ворот, требуется вырубка старого и укладка нового бетона;
-теплоход «Дунайский 31», находящийся на расстоянии 25 м от створа вторых ворот, получил незначительные повреждения корпуса и автосцепа, находится в технически годном состоянии;
- баржа № 3808 находилась в камере № 6 в полузатопленном состоянии, корпус переломлен между первым и вторым трюмами, имеются многочисленные повреждения. Судно восстановлению не подлежит;
-баржа № 3802 находится в камере № 6 также в полузатопленном состоянии, корпус переломлен на расстоянии 1/3 длины судна от кормовой оконечности, восстановлению не подлежит.
В результате выполненных экспертных проработок установлено следующее:
1) химический состав, механические свойства и микроструктура материала силовых элементов конструкции ворот характерна для горячекатанной стали СтЗсп, что соответствует проекту, за исключением материала стенки и пояса первого ригеля, структура и механические свойства которого отличаются от проектных значений в худшую сторону;
2) в данной конструкции в ее проектном исполнении общие растягивающие напряжения в силовых элементах на безнапорной стороне значительно превышают по абсолютной величине сжимающие напряжения с напорной стороны;
3) лимитирующими по прочности являются растягивающие напряжения в полках ригелей с безнапорной стороны, исчерпание несущей способности которых предрасполагает к лавинообразному разрушению конструкции в целом;
4) анализ фактического состояния ворот выявил утончение элементов конструкции вследствие общей коррозии, а также коррозионное растрескивание металла различной протяженности и глубины. Полностью разрушены в результате коррозионного растрескивания оказалось сварное соединение стенки первого ригеля, что привело к существенному «догружению» несущих полок нижнего ригеля, причем напряжения в них оказались максимальными не в средней части ворот, а в районе их разрушения;
5) ворота эксплуатировались в условиях циклического нагружения (более 80 тыс. циклов). В 50-х годах понятие о малоцикловой выносливости в строительных нормах еще не утвердилось, поэтому конструкция была рассчитана без учета этого фактора;
6) визуальным осмотром установлено, что на поверхностях наблюдаются участки кристаллического излома, что характерно для хрупкого разрушения;
7) лабораторные испытания образцов подтвердили это и показали, что при температуре -10-S--12°С доля кристаллического излома достигает 70 -*¦ 90%. Фрагмент такого излома обнаружен в поясе первого ригеля;
8) по направлению деформации и по излому элементов конструкции ворот сделан вывод, что разрушение началось с безнапорной стороны. Скачкообразное возрастание напряжений привело к катастрофическому разрушению конструкции в целом.
На основе изложенного сделаны выводы. Разрушение произошло от действия комплекса причин, основными из которых являются усталостные явления в материале элементов конструкции ворот, общий коррозионный износ металла, наличие неудачных конструктивно-технологических решений на стадии расчета, проектирования и монтажа ворот, многочисленные ремонты в период эксплуатации.
Сейчас в составе гидроузла 10 камер, а до аварии было 12. Рабочих ворот в шлюзе — 12 (было 14), плюс двое ледовых ворот. Они закрываются на зиму и имеют усиленную конструкцию и переднюю наклонную стенку. Все ворота, включая ледовые, на обоих нитках заменены и рабочие, за исключением одних самых нижних на западной нитке, так как в аварии 1994 года они пострадали больше всего — конструкции стен были «вырваны с мясом». После аварии правую (при движении по реке Каме вниз или западную) нитку шлюза в эксплуатацию ввели только в октябре 2012 года.
Пермский шлюз на карте
Шлюзы на Каме
— Пермский шлюз в Перми
— Чайковский шлюз в Чайковском
— Нижнекамский шлюз в Набережных Челнах