世界各国近期建成的混凝土面板堆石坝

李 慧 摘译自英刊《水力发电与坝工建设》2009年第10期

1 冰岛卡拉哈坝

2002年,经过冰岛议会的同意,卡拉哈水电工程于2003年开工,2008年完工。电站总装机容量为 69万 kW,年发电量约为4.6亿 kW◦ h,为美国Alcoa公司在冰岛东海岸新建的工厂供电。冰岛国家能源公司 Landsvirkjun是这一水电工程的拥有者,并同时拥有运行权,其与 Alcoa公司达成了 40a的电力供应协议。

地势低洼的弗廖斯达勒(Fljotsdalur)峡谷截断了瓦特纳(Vatnajokull)冰川北部的高原,形成了发电所需的高水头(600m)。

卡拉哈坝穿越哈夫拉玛(Hafrahvammar)峡谷最南端,坝长约700m,坝高198 m,是世界上最高的混凝土面板堆石坝之一,也是欧洲最高的混凝土面板堆石坝。在大坝的施工过程中,河水通过大坝西岸的2条导流隧洞导流。坝的左右侧分别修建了两座相对较小的土石心墙堆石坝,坝高约为28m和29m。

卡拉哈坝的左右侧修建了2座副坝,其中一座坝高 68m,它和另外 3座即将在东河修建的大坝都是冰渍土心墙堆石坝。这些大坝所需的堆石料总量为 600万 m3,由本地的承包商负责修建。

2 墨西哥拉耶斯卡坝

拉耶斯卡坝位于哈利斯科(Jalisco)州和纳亚里特(Nayarit)州交界处,距圣地亚哥河埃尔卡洪(El Cajon)工程上游 62 km,坝高220m,坝顶长约 629 m,由墨西哥电力联邦委员会开发,是总装机容量为750MW的水电工程的一部分。

混凝土面板设置有铜片和 PVC止水,用于所有混凝土面板的接缝以及基础周边缝,以保证渗漏最小。为了测量这些渗漏,在下游区域帷幕底部设置了渗水廊道。

3 苏丹麦罗维坝

麦罗维坝位于尼罗河上,靠近卡特拉克特(Cataract)河,河流在此被一座较大岛屿分成很多小的支流,坝址靠近麦罗维市,距离苏丹首都喀土穆 350km,地处北纬19°,东经 32°。

麦罗维坝主要用于:总装机容量为1250MW的水电站发电,发展中心农业灌溉系统(灌溉面积约为 30万 hm2),保护北部地区免遭尼罗河引发的洪灾。

另外,大坝还具有拦沙的作用,减少下游的埃及阿斯旺坝的泥沙淤积。

由于坝址处的地形条件,大坝总长约为9.3 km,大坝主要结构见表1。

表1 麦罗维坝主要结构

电站为坝后式厂房,装有10台发电机组,左右岸布置灌溉输水建筑物,用于将来发展灌溉。

4 哥伦比亚波尔塞Ⅲ坝

总装机容量为 844MW的波尔塞Ⅲ水电工程于2010年竣工,混凝土面板堆石坝坝高155m,坝顶长426m。左坝肩有一个泄槽,过流量为10850m3/s,由 4个弧形闸门控制,并有一个挑流鼻坎进行消能。

工程还布置有导流隧洞和低泄水孔、地下厂房和发电设施。地下厂房两个洞室内都配置有发电机和变压器、电缆和通风廊道、门廊和尾水隧洞,尾水隧洞可以通过消能通道将回流水导入河流。

这座混凝土面板堆石坝的主要特征如下:

(1)坝高155m;

(2)坝顶长 426m;

(3)坝顶宽 8m;

(4)总库容170hm3;

(5)集水面积 3698 km3;

(6)坝基总开挖量123000m3;

(7)底座总开挖量 425000m3;

(8)总堆石量 415万 m3。

5 巴西巴拉格兰德坝

巴拉格兰德坝坝高187m,长 665 m。大坝位于佩洛塔斯(Polotes)河上,距离佩洛塔斯河与巴西卡诺阿斯(Rio Canoas)河交汇处 43 km。大坝面板厚度为0.3+0.002H＞0.005H,上游坡度为1.3,下游坡度为1.4。大坝修建于玄武岩堆石上,总堆石量为100万 m3。总库容为500万 m3。工程装有3台236 MW的混流式机组,由 Energerica Barra Grande SA公司负责运行。

大坝施工从2001年开始到2005年完工。2005年 9月混凝土面板在发生挤压的情况下出现大范围的破裂。水库渗漏达到150L/s,到2006年1月,达到1280L/s。

2007年 6月,在坝顶上铺设土质材料以减少渗漏。随后渗漏降至 800L/s。

6 莱索托莫哈勒坝

莱索托的莫哈勒坝是莱索托高地水利工程1B阶段的组成部分。这座145m高的混凝土面板堆石坝,坝顶长度为540m,总土方量为700万 m3,通过32 km的隧洞将森军延(Senqunyane)河河水导流到卡采(Katse)水库(由高185m的卡采碾压混凝土坝拦蓄而成)。利用一个 82 km长的隧洞系统,通过装机容量为72MW的穆埃拉(Muela)地下厂房,从此处将水引至南非瓦尔(Vaal)河的源头,为约翰内斯堡提供额外的水量。

莫哈勒坝建于玄武岩上,于2002年完工。主坝包括上游混凝土面板、底座和胸墙。左坝肩布置有一个50m宽的反弧形溢洪道(包括泄槽和挑流鼻坎),此外还有2条导流隧洞、1个上游围堰(高27 m,设有分流渠道),以及7m高的下游围堰。

大坝主要特征值见表2。

表2 莫哈勒坝主要特征

7 巴西坎普斯诺沃斯坝

坎普斯诺沃斯坝位于圣卡塔琳娜巴西利亚州的卡诺阿斯河上。大坝坝高202 m,体积1200万 m3,于2001年10月开始施工,2005年2月完工。

堆石坝主体的施工分为 3个阶段,面板浇筑分2个阶段进行。先填筑上游堆石坝体并进行面板浇筑直到568 m高程,这时大约相当于大坝最终高度的52%,能够抵御500a一遇的洪水。

下游的堆石坝体填筑到570m高程后再上升到660m高程。堆石主体完工之后进行面板浇筑。

大坝主要特征值见表 3。

表3 坎普斯诺沃斯坝主要特征

8 墨西哥埃尔卡洪坝

埃尔卡洪坝建于纳亚里特(Nayarit)州的圣地亚哥河上,距特皮克(Tepic)市东 80km,距下游已建成的阿瓜米尔帕(Aguamilpa)工程 60km。施工始于2003年,于2007年7月完工,共耗资 8亿美元。

大坝长 640m,高178 m。水库库容为50亿m3,用于调节流域径流,惠及阿瓜米尔帕地区。大坝由国有企业联邦电力委员会运行,设计装机容量750MW的电站能够满足墨西哥2%的电力需求。

导流建筑物包括两个开挖于岩石上的隧洞(分别长734m和 811m),位于左岸。隧洞的设计流量为 6481m3/s。建有两个围堰,上游围堰高 48m,下游围堰高15 m。

位于右岸的溢洪道,设计为明渠,由 6扇闸门控制,当洪峰流量达到15915m3/s的设计洪水时,其总过流量为14864 m3/s。

工程有一个进水口引水渠,两个压力管道,一座地下厂房(装配有两台混流式水轮机,每台的最大装机容量为416.7MW),一座变电站,一个尾水隧洞和露天开关站,这些都布置在右岸。