Минимальные уровни формируются в ходе зимней сработки водной массы Камского водохранилища, осуществляющего сезонное регулирование стока. Она выполняется по диспетчерскому графику с расчетом опорожнения водохранилища к 20 апреля до отметки 101–105 м абс. (в зависимости от водности года). Максимальное понижение уровня должно составлять 7,5 м.
Характеристика уровенного режима в фазу зимней сработки Камского (1958–1987) водохранилища дана по многолетним данным. Длительность временного интервала включает как многоводные, так и маловодные периоды и отличается наибольшей полнотой данных за все время существования исследуемого водоема.
В формировании минимальных значений зимних уровней на Камском водохранилище возможны несколько вариантов: 1. Вначале наинизшего значения зимний уровень достигает в районе переменного подпора водоема – г. Березники. Это имело место в 1964 г., 16 апреля. Затем 18 апреля он отмечается в центральной части водохранилища (Островная – Висим) и только 20 апреля, т.е. спустя 4 дня, он фиксируется в его нижней части (Добрянка – КамГЭС); 2. Более часто (1965–1968 гг., а также 1970, 1973, 1974, 1984 гг.) верхний район водоема (г. Березники) выходит из подпора в первой декаде апреля (4–9 апреля), и здесь зимние уровни достигают наинизших значений. В остальной части водохранилища минимальные значения уровня отмечаются почти синхронно по всей акватории от Пожвы до Камской ГЭС. Даты их наступления могут различаться на 1–2 дня. В большинстве случаев (1966–1968, 1971, 1973–1974, 1976, 1980 и 1984 гг.) они приходятся на вторую декаду апреля (11–17 апреля), реже на первую декаду этого месяца (1970, 1972, 1975, 1977 и 1983 гг.) и крайне редко на третью декаду апреля (1965, 1979, 1981 гг.).
По времени наступления минимальных зимних уровней выделяются годы с наиболее ранними и наиболее поздними датами. В 1978 и 1983 гг. минимальные уровни зимой были отмечены в наиболее ранние даты: Березники – 25 марта, Усть-Пожва – 27 марта, Добрянка – 28 марта, Висим и КамГЭС – 29 марта. Интенсивный сброс воды из водохранилища был в 1978 и 1983 гг., он в среднем в 2–3 раза превышал приток и обусловил быстрое понижение уровней до их минимальных значений. Совершенно иная ситуация развивалась зимой 1971 и 1981 гг. В эти годы наинизшие уровни воды были зафиксированы на постах в наиболее поздние даты – 23–29 апреля (Березники – 26–27 апреля, Усть-Пожва – 27 апреля, Островная – 29 апреля, Чермоз – 25 апреля, Висим – 24–25 апреля, Камская ГЭС – 23–25 апреля). Причиной столь поздних дат послужила гидрометеорологическая ситуация. Примером может служить зима 1981 г. Избыточная увлажненность почвы в бассейне в осенний период и исключительно теплая зима определили повышенную водность всех рек бассейна водохранилища (108–200 %). В соответствии с водностью рек приток в водоем составил зимой 1981 г. 107–129 % среднемноголетних значений, что и обеспечило продолжительное стояние зимних уровней на относительно высоких отметках. Интенсивная предполоводная сработка уровня водохранилища в конце марта и в апреле привела к их снижению до минимальных значений. При этом средний уровень зимы был ниже его сезонного значения за многолетний период на 120 см. Характерна и последовательность выхода уровней на минимальные отметки. Вначале они были зафиксированы в нижнем районе водоема у Камской ГЭС (23–25 апреля), 24–25 апреля их отметили на посту Висим, и только 26–27 апреля в Березниках. Таким образом, понижение уровня шло от плотины ГЭС к району переменного подпора.
Абсолютная величина наинизших значений минимальных зимних уровней составила в Березниках – 101,95 м абс, Усть-Пожве – 100,30 м, Островной – 100,20 м, Усть-Косьве – 100,13 м, Висиме – 100,12 м, Добрянке – 100,16 м, Хохловке – 100,47 м и в районе Камской ГЭС – 100,07 м. абс. Приведенные значения показывают, что во всех случаях они были ниже проектной отметки зимней сработки, равной 101,00 м. абс.
Наиболее низкие зимние уровни наблюдались по постам: Березники – в 1964 г., Усть-Пожва – 1976 г., Островная и Висим – 1982 г., Добрянка, КамГЭС – 1979 г. Таким образом, как и с датами наступления, в рассматриваемом ряду выделяются годы 1976, 1978, 1979 и 1982 гг. с наиболее низкими значениями зимних уровней.
Зимнее понижение уровней воды в водохранилище до минимальных значений негативно сказывается на экологической ситуации в водоеме. В первую очередь это касается ихтиофауны, переработки береговой отмели и условий зимовки флота.
В ходе зимнего понижения уровней воды обсыхают значительные площади мелководной зоны. Это наиболее характерно для центральной и верхней частей водохранилища. На большей части Иньвенского, Косьвинского и Обвинского заливов и прилегающей к ним акватории лед ложится на грунт. То же происходит на левобережье от створа п. Орел – Огурдино до п. Усть-Пожвы и в Яйвинском заливе. Глубокая зимняя сработка водоема приводит к массовой гибели рыб. При этом не только той, которая экологически связана с мелководной зоной, но и ряда ее видов в области затопленного русла Камы и ее притоков, поскольку создаются заморные условия в зимовальных ямах. Следствием зимней сработки является также сокращение кормовой базы рыб в осушаемой и промерзаемой зоне. Это отрицательно сказывается на темпе роста рыб, уменьшает упитанность и повышает ее смертность.
С зимним понижением уровня воды связана берегоформирующая роль льда. Мощность ледяного покрова на мелководных участках Камского водохранилища может достигать 1,0–1,5 м. К концу зимы ледовый покров располагается значительно ниже бровки прибрежной отмели. Механическое воздействие всплывающего в начале весеннего наполнения льда проявляется во вспашке мелководий и частичном разрушении уступов отмели. Перемещение льдин уничтожает затопленный лес, выкорчевывает пни на мелководьях. По мнению И.А. Печеркина, на обнажившемся дне Камского водохранилища к концу зимы остается около 11 млн м³ льда и 7 млн м³ снега. На крутых склонах подтаявшие льдины, смещаясь вниз, также производят разрушение берегов, выламывая глыбы породы. Таяние льда и снега на прибрежной отмели способствует усилению эрозионной деятельности временных потоков, а, следовательно, частичному ее разрушению. В случае смерзания льда с торфяной залежью, что характерно для верхней части водоема (Верхний Лух, Косьвинский залив, район левобережья напротив Усть-Пожвы и др.), всплытие льда ведет к образованию сплавин и плавающих торфяных массивов. Таким образом, зимнее понижение уровня воды принимает участие в формировании биогенных берегов водохранилища.
При глубокой зимней сработке возможна аварийная ситуация в затонах и местах зимнего отстоя флота. Анализ имеющихся материалов показал, что зимние уровни в водохранилище в отдельные годы опускались ниже отметки 101 м. абс., гарантированной ПИВР (Правила использования водных ресурсов). Это следует учитывать как при зимнем регулировании стока из водоема, так и при выборе мест зимовки судов.
Зимняя сработка водохранилища ниже отметки 101 м. абс. может привести к обнажению оголовков водозаборных сооружений питающих водой промышленные предприятия и населенные пункты. Наиболее подвержены этой опасности это верхняя и частично в центральная части водохранилища.