世界各國近期建成的混凝土面板堆石壩

李 慧 摘譯自英刊《水力發電與壩工建設》2009年第10期

1 冰島卡拉哈壩

2002年,經過冰島議會的同意,卡拉哈水電工程于2003年開工,2008年完工。電站總裝機容量為 69萬 kW,年發電量約為4.6億 kW? h,為美國Alcoa公司在冰島東海岸新建的工廠供電。冰島國家能源公司 Landsvirkjun是這一水電工程的擁有者,并同時擁有運行權,其與 Alcoa公司達成了 40a的電力供應協議。

地勢低洼的弗廖斯達勒(Fljotsdalur)峽谷截斷了瓦特納(Vatnajokull)冰川北部的高原,形成了發電所需的高水頭(600m)。

卡拉哈壩穿越哈夫拉瑪(Hafrahvammar)峽谷最南端,壩長約700m,壩高198 m,是世界上最高的混凝土面板堆石壩之一,也是歐洲最高的混凝土面板堆石壩。在大壩的施工過程中,河水通過大壩西岸的2條導流隧洞導流。壩的左右側分別修建了兩座相對較小的土石心墻堆石壩,壩高約為28m和29m。

卡拉哈壩的左右側修建了2座副壩,其中一座壩高 68m,它和另外 3座即將在東河修建的大壩都是冰漬土心墻堆石壩。這些大壩所需的堆石料總量為 600萬 m3,由本地的承包商負責修建。

2 墨西哥拉耶斯卡壩

拉耶斯卡壩位于哈利斯科(Jalisco)州和納亞里特(Nayarit)州交界處,距圣地亞哥河埃爾卡洪(El Cajon)工程上游 62 km,壩高220m,壩頂長約 629 m,由墨西哥電力聯邦委員會開發,是總裝機容量為750MW的水電工程的一部分。

混凝土面板設置有銅片和 PVC止水,用于所有混凝土面板的接縫以及基礎周邊縫,以保證滲漏最小。為了測量這些滲漏,在下游區域帷幕底部設置了滲水廊道。

3 蘇丹麥羅維壩

麥羅維壩位于尼羅河上,靠近卡特拉克特(Cataract)河,河流在此被一座較大島嶼分成很多小的支流,壩址靠近麥羅維市,距離蘇丹首都喀土穆 350km,地處北緯19°,東經 32°。

麥羅維壩主要用于:總裝機容量為1250MW的水電站發電,發展中心農業灌溉系統(灌溉面積約為 30萬 hm2),保護北部地區免遭尼羅河引發的洪災。

另外,大壩還具有攔沙的作用,減少下游的埃及阿斯旺壩的泥沙淤積。

由于壩址處的地形條件,大壩總長約為9.3 km,大壩主要結構見表1。

表1 麥羅維壩主要結構

電站為壩后式廠房,裝有10臺發電機組,左右岸布置灌溉輸水建筑物,用于將來發展灌溉。

4 哥倫比亞波爾塞Ⅲ壩

總裝機容量為 844MW的波爾塞Ⅲ水電工程于2010年竣工,混凝土面板堆石壩壩高155m,壩頂長426m。左壩肩有一個泄槽,過流量為10850m3/s,由 4個弧形閘門控制,并有一個挑流鼻坎進行消能。

工程還布置有導流隧洞和低泄水孔、地下廠房和發電設施。地下廠房兩個洞室內都配置有發電機和變壓器、電纜和通風廊道、門廊和尾水隧洞,尾水隧洞可以通過消能通道將回流水導入河流。

這座混凝土面板堆石壩的主要特征如下:

(1)壩高155m;

(2)壩頂長 426m;

(3)壩頂寬 8m;

(4)總庫容170hm3;

(5)集水面積 3698 km3;

(6)壩基總開挖量123000m3;

(7)底座總開挖量 425000m3;

(8)總堆石量 415萬 m3。

5 巴西巴拉格蘭德壩

巴拉格蘭德壩壩高187m,長 665 m。大壩位于佩洛塔斯(Polotes)河上,距離佩洛塔斯河與巴西卡諾阿斯(Rio Canoas)河交匯處 43 km。大壩面板厚度為0.3+0.002H＞0.005H,上游坡度為1.3,下游坡度為1.4。大壩修建于玄武巖堆石上,總堆石量為100萬 m3。總庫容為500萬 m3。工程裝有3臺236 MW的混流式機組,由 Energerica Barra Grande SA公司負責運行。

大壩施工從2001年開始到2005年完工。2005年 9月混凝土面板在發生擠壓的情況下出現大范圍的破裂。水庫滲漏達到150L/s,到2006年1月,達到1280L/s。

2007年 6月,在壩頂上鋪設土質材料以減少滲漏。隨后滲漏降至 800L/s。

6 萊索托莫哈勒壩

萊索托的莫哈勒壩是萊索托高地水利工程1B階段的組成部分。這座145m高的混凝土面板堆石壩,壩頂長度為540m,總土方量為700萬 m3,通過32 km的隧洞將森軍延(Senqunyane)河河水導流到卡采(Katse)水庫(由高185m的卡采碾壓混凝土壩攔蓄而成)。利用一個 82 km長的隧洞系統,通過裝機容量為72MW的穆埃拉(Muela)地下廠房,從此處將水引至南非瓦爾(Vaal)河的源頭,為約翰內斯堡提供額外的水量。

莫哈勒壩建于玄武巖上,于2002年完工。主壩包括上游混凝土面板、底座和胸墻。左壩肩布置有一個50m寬的反弧形溢洪道(包括泄槽和挑流鼻坎),此外還有2條導流隧洞、1個上游圍堰(高27 m,設有分流渠道),以及7m高的下游圍堰。

大壩主要特征值見表2。

表2 莫哈勒壩主要特征

7 巴西坎普斯諾沃斯壩

坎普斯諾沃斯壩位于圣卡塔琳娜巴西利亞州的卡諾阿斯河上。大壩壩高202 m,體積1200萬 m3,于2001年10月開始施工,2005年2月完工。

堆石壩主體的施工分為 3個階段,面板澆筑分2個階段進行。先填筑上游堆石壩體并進行面板澆筑直到568 m高程,這時大約相當于大壩最終高度的52%,能夠抵御500a一遇的洪水。

下游的堆石壩體填筑到570m高程后再上升到660m高程。堆石主體完工之后進行面板澆筑。

大壩主要特征值見表 3。

表3 坎普斯諾沃斯壩主要特征

8 墨西哥埃爾卡洪壩

埃爾卡洪壩建于納亞里特(Nayarit)州的圣地亞哥河上,距特皮克(Tepic)市東 80km,距下游已建成的阿瓜米爾帕(Aguamilpa)工程 60km。施工始于2003年,于2007年7月完工,共耗資 8億美元。

大壩長 640m,高178 m。水庫庫容為50億m3,用于調節流域徑流,惠及阿瓜米爾帕地區。大壩由國有企業聯邦電力委員會運行,設計裝機容量750MW的電站能夠滿足墨西哥2%的電力需求。

導流建筑物包括兩個開挖于巖石上的隧洞(分別長734m和 811m),位于左岸。隧洞的設計流量為 6481m3/s。建有兩個圍堰,上游圍堰高 48m,下游圍堰高15 m。

位于右岸的溢洪道,設計為明渠,由 6扇閘門控制,當洪峰流量達到15915m3/s的設計洪水時,其總過流量為14864 m3/s。

工程有一個進水口引水渠,兩個壓力管道,一座地下廠房(裝配有兩臺混流式水輪機,每臺的最大裝機容量為416.7MW),一座變電站,一個尾水隧洞和露天開關站,這些都布置在右岸。