Гидроэнергетика СССР - Высоконапорные гидроузлы

Сооружаемые на многоводных реках со значительными паводками высоконапорные гидроузлы характеризуются протяженными бетонными водосливными плотинами, при плоти иными зданиями ГЭС и наличием на береговых участках (в широких створах) грунтовых плотин или бетонных глухих плотин. На горных и предгорных участках водотоков осуществляются плотинные и плотинно-деривационные гидроузлы с напорами, достигающими 300—450 м, и высокими плотинами из грунтовых материалов или бетона; большинство этих гидроузлов являются комплексными. Создание таких уникальных как по своим параметрам, так и по масштабам работ гидроузлов является характерной особенностью гидростроительства последних лет. В условиях широких речных долин с развитыми пойменными террасами, образованными сложным комплексом скальных и нескальных пород, и при достаточной протяженности скальных площадок наиболее приемлемыми типами высоких плотин являются массивно-контрфорсные или гравитационные водосливные бетонные плотины, приспособленные для пропуска строительных и эксплуатационных расходов водотока и для размещения в плотинах водоподводящих трактов к расположенным ниже зданиям ГЭС.
Как уже указывалось, на компоновку и выбор типа сооружений гидроузлов существенно влияют условия пропуска строительных расходов, причем сложность проблемы возрастает для многоводных потоков и высоконапорных сооружений. При возведении бетонной водосливной плотины в широком створе пропуск строительных расходов обычно осуществляется через стесненное русло реки, а после перекрытия основного русла — через несколько ярусов водосбросных отверстий и далее через полностью или не полностью законченный водослив. В узких створах строительные расходы обычно пропускаются через туннель.

Рис. 8.2. План Красноярского гидроузла.
1 — здание ГЭС; 2 — станционная плотина; 3 — водосливная плотина; 4 — глухая русловая плотина; 5 — правобережная береговая глухая плотина; 6 — правобережная глухая русловая плотина; 7 — левобережная глухая плотина; 8 — монтажная площадка; 9 — верховой судоходный путь; 10 — низовой судоходный путь; 11 — поворотное устройство; 12 — судоходная камера.

Рис. 8.3. План Братского гидроузла.
1 — право- и левобережная грунтовые плотины; 2 — бетонная плотина; 3 — здание ГЭС; 4 — ОРУ.

Примером такого решения является Красноярский гидроузел, в состав сооружений которого входят: бетонные (глухая, водосливная и станционная) плотины, приплотинное здание ГЭС, турбинные трубопроводы, размещенные на низовой грани плотины, наклонный судоподъемник и открытые распределительные устройства (рис. 8.2). Водосливная плотина размещена в левобережной части русла и имеет семь водосливных отверстий пролетом по 25 м и напором на гребне 10 м, общей пропускной способностью 14 600 м³/с. Здание ГЭС. расположенное за плотиной в нижней части, представляет бетонный армированный массив, способствующий вследствие замоноличивания шва между плотиной и ГЭС увеличению сопротивляемости сдвигу бетонной плотины.
При строительстве в достаточно широких створах высоконапорных гидроузлов типа Братского, Усть-Илимского, Саяно-Шушенского, Красноярского, Зейского с бетонными плотинами, как правило, применяется русловая компоновка, вследствие чего в русле реки возводятся высокие перемычки I и II очереди, способные противостоять довольно значительным скоростям течения (в некоторых случаях доходящим в условиях I очереди строительства до 8—10 м/с, а в условиях II очереди — до 25 м/с и выше) и выдерживающие значительные напоры. В этих условиях пропуск строительных расходов производится через донные строительные и глубинные эксплуатационные водосбросы, устраиваемые в теле бетонной плотины и располагаемые обычно в несколько ярусов, а также через постоянные поверхностные и погруженные отверстия. При использовании в качестве подпорного сооружения многоарочной или контрфорсной плотины условия пропуска строительных расходов в случае многоводного потока могут несколько усложняться в связи с ограничением протяженности водопропускного фронта.
Для иллюстрации описанных решений на рис. 8.3 дан план основных сооружений Братской ГЭС, в состав которой входят бетонные глухие, водосливная и станционная плотины, приплотинное здание ГЭС и плотины из грунтовых материалов. Осуществление судоходных сооружений до завершения всего каскада ГЭС на Ангаре не предусматривается, так как в связи с наличием порожистых участков на ней отсутствует транзитное судоходство.

Рис. 8.4. План Богучанского гидроузла.
1     — плотовозная секционная платформа; 2 —грунтовая плотина; 3— бетонная плотина; 4 — здание ГЭС.

В проекте строящегося Богучанского гидроузла, расположенного выше Братского гидроузла, наиболее сложным вопросом в рассмотренных вариантах компоновки явился выбор типов бетонных водосбросных сооружений и здания ГЭС. В большинстве вариантов по условиям геологии, транспортных и других связей бетонные сооружения гидроузла расположены на левом берегу Ангары или в левой части ее русла, остальная же часть створа перекрывается плотиной из грунтовых материалов. На участке бетонных сооружений залегает пласт прочных интрузивных долеритов шириной по поверхности вдоль русла 400—500 м и подошвой на глубине 100—110 м, в котором встречаются отдельные зоны повышенной трещиноватости и рассланцевания. На правом берегу и в правой части русла залегают аргиллиты, алевролиты, песчаники, известняки с низкими геотехническими показателями, что предопределило местоположение плотины из грунтовых материалов. Площадка строительства удалена от базы Братскгэсстроя на 340 км, расположена в необжитом суровом климатическом районе, и поэтому предъявляются требования минимального применения привозных материалов и максимальной экономии трудозатрат.
Были рассмотрены следующие компоновки бетонных сооружений: с бетонной плотиной и приплотинным зданием ГЭС; с бетонной плотиной и зданием ГЭС совмещенного типа протяженностью 370 м; со зданием ГЭС совмещенного типа и двухрядным расположением агрегатов; с туннельным подводом воды; с предварительно напряженной железобетонной плотиной, занимающей весь напорный фронт. В принятом приплотинном варианте (при одинаковых сроках ввода в эксплуатацию по сравнении с другими вариантами) требуется укладка меньшего объема бетона до перекрытия русла, строительство станционной плотины и здания ГЭС осуществляется до пуска без затопления котлована, кроме того, возможно использование средств механизации бетонных работ, созданных на строительстве Усть-Илимской ГЭС, и опыта коллектива Братскгэсстроя. В состав бетонных сооружений Богучанского гидроузла входят (рис. 8.4): гравитационная бетонная плотина длиной 624 м, приплотинное здание ГЭС и сопрягающее сооружение между земляной и бетонной плотинами. Здание ГЭС с 12 агрегатами по 330 МВт располагается за станционной частью плотины, в которой расположены железобетонные водоводы диаметром по 10 м. Строительные расходы пропускаются через пять донных отверстий в водосбросной плотине. Десять глубинных водосбросов, расположенных выше строительных отверстий, используются для пропуска строительных расходов в период наполнения водохранилища и в дальнейшем для пропуска паводков эксплуатационного периода.

Рис. 8.5. План основных сооружений Саяно-Шушенской ГЭС.
1 — правобережная глухая плотина; 2 — водосбросная плотина; 3 — станционная плотина; 4 — левобережная глухая плотина; 5 — здание ГЭС.

Рис. 8.6. Сооружения Зейского гидроузла.
1 — левобережная глухая плотина; 2 — правобережная глухая плотина; 3 — станционная плотина; 4 — водосбросная плотина; 5 — водоприемные отверстия здания ГЭС; 6 — естественная поверхность земли; 7 — кровля сохранной скалы; 8 — подошва цементационной завесы.

При строительстве на широкой многоводной реке высоконапорного гидроузла с водосливным бетонным напорным фронтом в ряде случаев простой и удобной является компоновка водосливной плотины, глухих и станционной плотин в одну линию, со сбросом паводкового потока не на всей ширине русла, что позволяет станционному потоку свободно выходить в нижний бьеф (компоновки, принятые на Братском, Красноярском, Мамаканском, Зейском и Усть-Илимском гидроузлах). Здания ГЭС в этих гидроузлах — приплотинные, не воспринимают напора и участвуют в отдельных случаях в сопротивлении сдвигу станционной части плотины.
В широких створах при описанных выше компоновках станционный поток незначительно стесняет водоток, и можно допускать большие удельные расходы. В то же время в более стесненных створах, при невозможности удлинения водосбросного фронта плотины, когда возникает проблема недопущения подмыва склонов и обеспечения успокоения потока для устранения интенсивных течений вдоль берегов, иногда переходят к заблаговременному устройству колодца-траншеи в месте падения потока или водобойного колодца, при котором гарантируются благоприятные условия в нижнем бьефе и предотвращается образование баров и значительных размывов русла. Такой вариант реализован на приплотинной Саяно-Шушенской ГЭС (рис. 8.5). Арочно-гравитационная плотина здесь максимально используется для размещения всех водопропускных и водосбросных отверстий на общий расход 15 500 м³/с (с учетом трансформации паводка 25 000 м³/с в водохранилище при форсировке уровня на 5 м). Станционный узел включает станционную часть плотины, водоприемные отверстия, металлические обетонированные наружные трубопроводы, приплотинное здание ГЭС с десятью агрегатами общей мощностью 6400 МВт.
Значительный интерес представляют также компоновки таких гидроузлов комплексного назначения, как Зейский и Токтогульский.
Зейский гидроузел (рис. 8.6) предназначен для борьбы с наводнениями, выработки электроэнергии и др. В состав его сооружений входят глухая, водосливная и станционная массивно-контрфорсная бетонные плотины максимальной высотой 110 м, перекрывающие весь напорный фронт, и приплотинное здание ГЭС. Гидроузел Токтогульской ГЭС (рис. 8.7) предназначен для ирригационно-энергетических целей, защиты от наводнений и повышения гарантированной мощности на гидроэлектростанциях Сырдарьинского каскада. В районе створа река протекает в узком скальном ущелье с высотой бортов около 700—1000 м. 

Рис. 8.7. План сооружений Токтогульского гидроузла.
1 — плотина; 2 — водоприемник ГЭС; 3 — донные водосбросы; 4 — здание ГЭС; 5 — помещение затворов донных водосбросов; 6 — транспортный туннель; 7 — водосброс I очереди.

Известняки основания плотины рассечены многочисленными трещинами бортового отпора, что потребовало выполнения специальных инженерных мероприятий по закреплению отчлененных неустойчивых массивов. Сейсмичность района строительства оценивается более чем в 9 баллов.
В состав сооружений Токтогульского гидроузла входят: гравитационная бетонная плотина, глубинный аварийный водосброс для сброса паводковых расходов и энерго-ирригационных попусков, поверхностный водосброс, приплотинное здание ГЭС с четырьмя агрегатами общей мощностью 1200 МВт, водоприемниками и расположенными в плотине турбинными водоводами.
Здание ГЭС принято с размещением агрегатов в два ряда при двухъярусном расположении отсасывающих труб в целях исключения подрезок склонов. Кроме того, в составе гидроузла был предусмотрен временный водосброс первой очереди, предназначаемый для сброса паводковых расходов и подачи воды на нужды ирригации во время возведения плотины после закрытия строительного туннеля.
Высокая сейсмичность района строительства (9 баллов и более) потребовала проверки устойчивости и прочности сооружений при сейсмических ускорениях 0,3g и 0,45g.
Ниже Токтогульской ГЭС сооружается Курпсайский гидроузел с водохранилищем, позволяющим осуществить суточное регулирование стока при многолетнем регулировании на вышележащей Токтогульской ГЭС. Коренные породы в створе гидроузла представлены толщей песчаников (75%) и алевролитов, разбитых тектоническими трещинами. Район относится к 9-балльной зоне по сейсмичности.
В проекте рассматривались различные варианты сооружений и их компоновок. При этом сопоставлялись следующие типы плотин: из грунтовых материалов и бетонные — арочная, контрфорсная, прямолинейные гравитационные плотины с омоноличенными деформационными швами, в том числе облегченная плотина с металлическим экраном и вынесенной в верхний бьеф цементационной завесой. С учетом положительного опыта Нарынгидроэнергостроя по возведению бетонной плотины в горных условиях, наличия промышленной базы для возведения бетонных сооружений и высокой сейсмичности района принято решение о возведении пространственно работающей прямолинейной бетонной гравитационной плотины с устройством штраб и закладкой цементационных труб для цементации деформационных швов в случае необходимости. Подвоз бетонной смеси намечен от бетонного хозяйства, расположенного на площадке Токтогульского гидроузла, с введением добавок, замедляющих схватывание бетона. В состав Курпсайского гидроузла входят: плотина высотой 112 м; поверхностный и глубинный водосбросы, пропускающие вместе с турбинами ГЭС 3600 м³/С; водоприемник, встроенный в бетонную плотину; турбинные сталежелезобетонные водоводы и приплотинное здание ГЭС. Для повышения устойчивости плотины и обеспечения нормальных коэффициентов запаса береговых секций обеспечивается упор бортовых секций в здание ГЭС.
Распространенными типами высоких водосливных плотин в широких створах являются бетонные гравитационные плотины, облегченные широкими швами и полостями, а иногда для повышения устойчивости имеющие замоноличенные секции, и массивно-контрфорсные плотины, сооружаемые в любых климатических условиях. В узких створах, при соотношении длины плотины по гребню к ее высоте до 4—6 и при удовлетворительном качестве скальных оснований, наиболее экономичными по сравнению с другими типами глухих и водосливных бетонных плотин являются арочные и арочно-гравитационные плотины.
Бетонные плотины обычно максимально используются в качестве водосбросных и водоподводящих сооружений на различных этапах строительства и эксплуатации ГЭС. В проектных решениях, как правило, рассматривается также целесообразность размещения в плотинах (как в сопрягающих устоях, так и в быках плотин) агрегатов ГЭС и водопропускных отверстий. Наличие в теле бетонных плотин отверстий, предназначенных для пропуска строительных и эксплуатационных расходов водотока на различных этапах строительства, несколько усложняет конструкцию плотины и ведение строительных работ. Но в условиях поэтапного возведения и пуска гидростанции, при необходимости обеспечения во время строительства постоянных попусков воды в нижний бьеф, использование в этих целях водосливной бетонной плотины для ряда гидроузлов является наиболее приемлемым решением, так как перенос в берега строительных, водоприемных и других сооружений требует разветвленной сети туннелей и различного типа водосбросов, удорожает стоимость и удлиняет сроки строительства.

Рис. 8.8. План Чиркейского гидроузла.
1 — арочная плотина; 2 — здание ГЭС; 3 — водоприемник; 4 — эксплуатационный водосброс; 5 —  строительный туннель; 6 — транспортный туннель.

Здания высоконапорных ГЭС могут осуществляться в виде приплотинных, встроенных, встроенно-водосливных конструкций, особенно приемлемых в узких ущельях на реках с большими сбросными расходами воды. Как показывает опыт строительства в горных районах, целесообразно возведение подземных ГЭС, в особенности в связи с повышением уровня механизации подземных скальных работ (применение комбайновых и других туннельных машин непрерывного действия и снижение стоимости туннельных работ).
Применение подземных ГЭС упрощает компоновку гидроузлов, что существенно в стесненных створах и особенно в скальных ущельях с крутыми и недостаточно устойчивыми склонами.
Расположение подземной ГЭС в начале деривации (головная компоновка) позволяет создать безнапорный деривационный тракт и в некоторых случаях отказаться от уравнительной шахты.
Благоприятными условиями для применения встроенных зданий ГЭС являются наличие достаточно высокой (не менее 50 м) бетонной гравитационной или арочно-гравитационной плотины и целесообразность установки агрегатов сравнительно небольшой единичной мощности. В некоторых случаях применяют врезку на глубину 8—15 м здания ГЭС в тело бетонной плотины.

Рис. 8.9. Эксплуатационный водосброс Чиркейской ГЭС, совмещенный со строительным туннелем.

Для приплотинных наземных ГЭС, расположенных за бетонными плотинами, характерным является размещение водоприемных устройств на верховой грани плотин и прокладка металлических турбинных водоводов в теле плотины (Бухтарминская ГЭС, Братская, Усть-Илимская ГЭС) либо размещение их на низовой грани (Красноярская, Саяно-Шушенская, Чиркейокая ГЭС).
Для Чиркейской ГЭС на р. Сулак (рис. 8.8) принята приплотинная компоновка с арочной плотиной, центральная часть которой используется как станционная. Четыре водоприемника ГЭС представляют собой бетонную конструкцию высотой 65 м, вынесенную на верховую грань плотины. Турбинные водоводы диаметром 5,5 м располагаются на низовой грани плотины. Приплотинное здание ГЭС характерно двухрядным расположением агрегатов с последовательной установкой двух агрегатов в одном блоке, что позволило уменьшить объем скальных работ и кубатуру бетона. Представляет интерес боковой водосброс туннельного типа с наклонной шахтой, совмещенный со строительным туннелем (рис. 8.9).
Выбор варианта размещения турбинных напорных водоводов в приплотинных ГЭС должен быть тщательно обоснован, так как при расположении водоводов по низовой грани плотины облегчаются монтажные работы, но несколько увеличивается кубатура бетона за счет создания соединительного бетонного массива перед зданием ГЭС и устройства железобетонной одежды вокруг металлической облицовки трубопровода. С другой стороны, размещение трубопроводов в теле плотины приводит к некоторой неопределенности статической работы низовой грани плотины.
При строительстве гидроузлов с высокими плотинами из грунтовых материалов для пропуска строительных расходов устраиваются, как правило, туннельные и поверхностные береговые водосбросы или прокладываются трубы в русле рек. На Нурекском, Чарвакском, Жинвальском гидроузлах имеются туннельные водосбросы; на Мингечаурском, Вилюйском, Жинвальском и ряде других использованы поверхностные водосбросы. При необходимости ввода ГЭС очередями, по мере возведения высоконапорной плотины, береговые туннельные водосбросы зачастую располагаются ярусами, количество которых зависит от общего напора на плотину и допускаемого напора на глубинный затвор, перекрывающий вход в туннель. В условиях многоводных рек со значительными паводками при возведении плотин из грунтовых материалов в дополнение к указанным береговым водосбросам возможно использование для пропуска высоких паводков основного русла реки путем допуска перелива паводковых вод через недостроенную плотину и через гребни каменнонабросных перемычек с временным затоплением котлована (применено на строительстве Усть-Хантайской ГЭС), а также пропуска весенне-летнего половодья через возведенную до промежуточной отметки русловую плотину.
Строительные туннели по возможности используются в дальнейшем для сброса эксплуатационных паводковых расходов и в отдельных случаях в качестве деривационных. Общепринятые схемы пропуска строительных расходов претерпят в будущем, очевидно, заметные изменения в связи с внедрением в практику новых типов затворов для напоров, превышающих 100—120 м, что позволит отказаться от многоярусности в расположении трубчатых водосбросов в теле бетонных плотин и туннельных водосбросов, сократить число необходимых по высоте ярусов и более широко использовать эксплуатационные водосбросы всех видов для пропуска строительных расходов в период возведения сооружений.
Сооруженные и осуществляемые в последние годы плотинно-деривационные и деривационные гидроэлектростанции имеют в своем составе обычно туннельную деривацию. Вследствие природных условий деривационные каналы применяются реже и преимущественно для отводящего тракта. Выбор типа деривации, трассы и размеров деривационных сооружений производится на основе технико-экономического сопоставления вариантов, разработанных для конкретных топографических, геологических и прочих природных условий, с учетом широкого использования современных методов производства работ и строительного оборудования, а также опыта эксплуатации деривационных сооружений в аналогичных условиях. В первую очередь по гидравлическим, энергоэкономическим и другим соображениям выбирается тип деривации: напорный (туннель или трубопровод) или безнапорный (канал или туннель). При трассировании деривации стремятся, чтобы трасса деривации была прямолинейной или состояла из отдельных прямолинейных участков с плавным их сопряжением; туннели проходили вкрест простирания пород, а каналы — преимущественно в полувыемке-полунасыпи; в трубопроводах исключалось образование вакуума.

Рис. 8.10. Головной узел сооружений Ингурской ГЭС.
а — схема каскада; б — головной узел; в — разрез по водоводам; 1 — арочная плотина; 2 — водоприемник; 3 — строительный туннель; 4 — верховая перемычка; 5—низовая перемычка; 6 — водосбросы; 7 — шахта затворов; 8 — уравнительный резервуар; 9 — помещение дисковых затворов; 10 — здание ГЭС; 11 — ОРУ; 12 — отводящий туннель.

Гидравлический и термические режимы безнапорной деривации должны обеспечить скорости течения воды, допускаемые по условиям размыва и отложения наносов, транспортировки шуги и образования ледяного покрова. Гидравлический режим деривации и уравнительных резервуаров должен обеспечить невозможность переполнения их с учетом положительной волны при быстром сбросе 100% нагрузки агрегатов гидростанции, входящих в отдельный электрический блок, самостоятельно присоединенный в энергосистеме, а также при повышении уровня воды при набросе нагрузки.
В качестве примера деривационной гидроэлектростанции может быть рассмотрена Зарамагская ГЭС на р. Ардон в Северо-Осетинской АССР, использующая падение наиболее эффективного участка реки. Головной узел включает земляную плотину высотой 79 м, шахтный водосброс, глубинный водоприемник и водовыпуск. Головное водохранилище полезного объема 63 млн. м³ обеспечивает частичное сезонное регулирование стока. Деривационный туннель безнапорный, корытообразного сечения 4,5x4,5 м, длиной 14,65 км пропускает расход 65 м³/с. В состав станционного узла входят подземный и  наземный турбинный водоводы длиной около 2 км с аварийным сбросом, бассейн суточного регулирования объемом 250 тыс. м³ с холостым водосбросом и наземное здание ГЭС. Расчетный напор 638 м. Непосредственно к отводящему туннелю ГЭС подсоединен подводящий туннель ГЭС II очереди, работающий на зарегулированных расходах реки.
Спорным при разработке проекта Зарамагской ГЭС являлся вопрос выбора режима работы деривационного туннеля — напорного или безнапорного. Деривационный туннель проходит в тектонически разрушенных интрузивных скальных породах, по зонам дробления которых возможен значительный приток грунтовых вод, и ожидается, что гидростатический напор на отметках заложения туннелей может составлять 500—600 м. По условиям строительства и с учетом незначительного экономического преимущества предпочтительным оказался вариант с безнапорным туннелем.
Ингурская ГЭС мощностью с Перепадными ГЭС 1640 МВт, являющаяся типичным примером плотинно-деривационной ГЭС, представляет собой комплекс сооружений (рис. 8.10), включающий головной узел с глухой и водосливной арочной плотиной высотой 271,5 м, глубинный водоприемник ГЭС, напорный деривационный туннель диаметром 9,5 м и длиной 15,3 км и напорно-станционный узел, состоящий из уравнительной шахты, напорных подземных трубопроводов, подземного здания ГЭС с расчетным напором 325 м, отводящего безнапорного туннеля длиной 3,15 км и отводящего канала длиной 24 км, на перепадах которого размещаются четыре гидроэлектростанции.
При наличии подходящих местных материалов и соответствующих строительно-хозяйственных условий широко применяются в качестве основного напорного сооружения каменнонабросные и каменноземляные плотины высотой до 300 м и более. В последнее время строительство плотин из грунтовых материалов значительно расширилось вследствие широкой механизации земельно-скальных работ, развития теории расчетов и исследования явлений фильтрации, прочности, осадок, сейсмичности и др. В состав сооружений Нурекского гидроузла (рис. 8.11) входят плотина из грунтовых материалов высотой 315 м, три строительных туннеля в ярусном исполнении, катастрофические водосбросы с поверхностным и глубинным водозаборами и напорно-станционный узел сооружений, состоящий из одного временного и трех постоянных водоприемников ГЭС, одного временного и трех постоянных туннелей, девяти турбинных водоводов и открытого здания ГЭС с агрегатами общей мощностью 2700 МВт.
В выбранном Нижне-Рогунском створе Рогунской ГЭС были рассмотрены варианты сооружения плотин четырех типов — арочной, арочно-гравитационной, гравитационной и из грунтовых материалов. В условиях высокой сейсмичности, неясности возможных величин осадок неоднородного основания плотины, имеющего ряд мелких разрывных нарушений, и наличия в основании пласта каменной соли предпочтение отдано плотине из грунтовых материалов. На выбор этого решения повлияло также наличие строительной базы и коллектива строительства Нурекской ГЭС, имеющего опыт возведения грунтовой плотины, и, кроме того, возможность экономии 3 млн. т низкотермичного цемента. К тому же, несмотря на благоприятные топографические условия (длина хорды плотины по гребню 650 м, высота плотины 325 м), вследствие значительного заглубления арочной плотины в основание экономические показатели гидроузлов с арочной плотиной и плотиной из грунтовых материалов оказались примерно одинаковыми. 

Рис. 8.11. План Нурекского гидроузла.
1 — плотина; 2 — здание ГЭС; 3 — водоприемники ГЭС; 4 — подводящие туннели ГЭС; 5 — паводковые водосбросы; 6 — строительные туннели; 7 — оголовок катастрофического водосброса с глубинным водозабором; 8 — то же с поверхностным водозабором.

Рис. 8.12. План Рогунского гидроузла.
1 — плотина; 2 — строительные туннели; 3 — турбинные водоводы; 4 — отводящие туннели

Рис. 8.13. План гидроузла на р. Араке.
1 — грунтовая плотина; 2 — подводящие каналы; 3 — здание Советской ГЭС; 4 — здание Иранской ГЭС; 5 — водосброс; 6 — отводящие каналы.

Таким образом, напорный фронт Рогунского гидроузла (рис. 8.12) создается плотиной из грунтовых материалов. В состав гидроузла входят: глубинные водоприемники I и II опереди, подземная ГЭС с подземным расположением трансформаторов, туннельный водосброс с глубинными и поверхностными водозаборами, два яруса строительных туннелей 12x12 м и длиной 790 м.
В проекте Колымской ГЭС, расположенной в районе вечной мерзлоты со среднегодовой температурой воздуха —12°С, выбор плотины из грунтовых материалов обусловлен сокращением при этом варианте сроков строительства, возможностью ввода ГЭС во временную эксплуатацию при напоре, создаваемом верховой перемычкой, входящей в состав верхового клина плотины, удешевлением пускового комплекса, возможностью отказа от дорогостоящих транспортных перевозок и меньшей по сравнению с бетонными вариантами материалоемкостью сооружения.
Перспективными являются компоновки гидроузлов со взрывонабросными плотинами (плотины Медео, Байпазинская плотина и др.), позволяющие в некоторых случаях уменьшить стоимость строительства, сократить его сроки и упростить производство строительных работ. 

Таблица 8.5. Содержание арматуры в основных сооружениях гидроузлов

* Основным сооружением гидроузла является грунтовая плотина.
** Без учета каркасов напорных трубопроводов.
*** При расчете на сталь А-11.

В практике гидротехнического строительства существуют компоновки гидроузлов с двумя зданиями ГЭС, расположенными на разных берегах, но применяются они редко из-за эксплуатационных неудобств. Такая компоновка принята, например, для пограничных станций, которыми являются ГЭС Джердап — Железные ворота на Дунае и гидроузел на Араксе (рис. 8.13). В состав последнего входят грунтовая с ядром плотина, железобетонная полая водосливная плотина с напором 25 м, оборудованная плоскими затворами 11,5x7 м, и две самостоятельные русловые ГЭС на советской и иранской стороне. На равнинных реках при значительной неравномерности стока и при отсутствии тяжелого ледохода могут быть применены гидроэлектростанции бычкового типа, строительство которых развито в Югославии, Австрии, ФРГ, ГДР, Франции.
Характерным показателем металлоемкости гидроузлов является содержание арматуры в основных сооружениях гидроузлов (табл. 8.5).
В настоящее время обращено внимание на снижение металлоемкости, что, например, достигнуто в сооружениях Усть-Илимского и Саяно-Шушенского гидроузлов.