薩彥舒申斯克水電站建在俄羅斯西伯利亞葉尼塞河上游，位於克拉斯諾雅爾斯克州宋努斯克市附近。重力拱壩，最大壩高245m，總裝機640萬kW，多年平均發電量235億kW·h。水庫總庫容313億m3 ，有效庫容147億m3 ，為多年調節水庫。工程具有發電、灌溉、航運和供水等綜合經濟效益。工程於1968年動工興建，1975年10月11日河道截流，1978年第1台臨時機組在60m水頭下投入運行，這時主體工程澆築的混凝土量約為全部混凝土工程量的1/3(320萬m3 )，1989年全部工程竣工。
基本介紹
- 中文名稱：薩彥-舒申斯克水壩
- 氣候條件：大陸性氣候
- 年降雨量：665mm
- 集水面積：18萬km2
簡介,水電站,主要發電機組,工程施工,
簡介
壩區屬大陸性氣候，多年平均氣溫為1℃，1月份最低氣溫為-42℃，6～8月氣溫35～36℃。壩區年降雨量665mm，日最大降雨量89mm。 壩址以上集水面積18萬km2 ，多年平均流量1480m3 /s，春夏冰雪解凍期為壩區洪水季節，5～6月實測洪峰流量10000～12000m3 /s。最大的理論推算流量為25000m3 /s(萬年一遇)，百年一遇春季最大設計流量13500m3 /s，最小流量500m3 /s。多年平均輸沙量442萬t，水流平均含沙量0.095kg/m3 。冬季為枯水期，河床流量只有200～300m3 /s。春秋兩季常有流冰出現，造成施工困難。 壩區為西薩彥山塊峽谷地形，葉尼塞河穿過這段峽谷流到下游30km處進入寬闊的努辛斯克盆地，形成多灘的河道。
水電站
壩區兩岸岩層較陡，水流湍急，基岩多為堅硬的結晶頁岩，是修建高壩的良好基礎。 壩址呈梯形峽谷，平水年河槽寬350m，最高水位時河槽寬可達400m左右。兩岸岸坡傾角38°～48°，壩頂高程處寬1066m，河谷寬高比4.351。河床沖積層厚10m。壩址段屬西薩彥構造帶，目前仍在繼續上升，地震烈度為7度。整個壩區岩層為變質結晶頁岩，含有明顯的綠簾閃石石英礦物成份。壩址岩層一般由北向南傾斜，並受到北東向褶皺帶的嚴重擠壓。壩址距構造破碎帶較遠。 樞紐布置 薩彥舒申斯克水利樞紐由攔河壩、泄水建築物和水電站等主要建築物組成。攔河壩為混凝土重力拱壩，最大壩高245m，壩頂長1066m，壩的長高比為4.35。壩頂厚25m，壩底最大厚度114m，大壩迎水面(上游面)為垂直面，平面半徑可達600m，下游面做成變化的坡度(1∶0.05～1∶0.70)。傳遞到大壩底部中心部位和兩岸的聯接段的主壓應力達到7～9MPa，上部(拱冠)承受的水平壓應力達7～8MPa，局部壩體產生的拉應力主要是在上游面。為了防止拉應力對壩體的有害影響，拱壩下部都做成變化的半徑，兩岸聯接段要小。 大壩分為右岸溢流壩段、左岸廠房壩段及兩岸非溢流壩。溢流壩段長189.6m，共布置11個溢水孔，孔口尺寸為5m×6m，進口高程479m，最大泄量按宣洩萬年一遇洪水設計，流量為13600m3 /s。進口處裝有平面定輪閘門，工作水頭61m，出口處裝弧形工作閘門， 尺寸為5m×6m，工作水頭110m。溢流面設有挑坎式和坎槽式摻氣設施。下游設有長142m的消力池，起點處寬130.6m，末端設消力檻，檻高29m，此處寬度為112m，最大單寬流量121m3 /s。消力池後為混凝土海漫，末端寬97m。消力池底板為15m×12.5m、厚2.5m的鋼筋混凝土板，板下有混凝土墊層，厚度不小於0.5m。板面接縫深0.4m處有水平不鏽鋼止水片，沿周邊縫設兩層止銅片。為了導流，在溢流壩段壩體底部設有導流底孔，進口高程374m(共11孔，其中兩側兩孔進口高程較高，尺寸為5.3m×11m，在壩體中部設有初期運用溢流孔，進口高程388m。 消力池在運行過程中，曾遭到多次破壞。1978、1982年檢查發現底板破壞深度分別達0.2～0.3m和1.0～2.8m。1985年夏秋，溢流壩5個孔過流，流量達4500m3 /s，11月底檢查發現80%的底板面積遭到破壞，有的部位岩基沖深達8m，錨桿拉斷，底板與基礎脫開，沖走混凝土2.7萬m3 、基岩3000m3 。主要原因是：過流時間過長(44號和45號壩段溢洪時間長達60d和70d)；由於早期補強填料破壞底板基礎產生脈動壓力，消力池首部和底部底板脈動壓力分別達11～12m和3～4m水頭。先後進行了3次補修。修復主要措施為基礎水泥灌漿、表面補澆一層混凝土、沖刷區塗聚合物料，設錨筋等。修復研究中得出的基本經驗是：①溢流壩泄槽末端設附加鼻坎，改善運行條件，可使底板上的脈動壓力荷載降低1/2；②動水壓力計算，一般取最大脈動壓力值為消力池進口流速水頭的7%～9%，此值可降低10%～15%；③平均厚6m，尺寸為6.25m×7.5m的底板，如接縫不灌漿，縫記憶體在脈動壓力作用，會破壞底板安全。 廠房壩段長331.8m，布置有進水孔和壓力鋼管。孔口設有攔污柵和平板運行閘門，孔口尺寸為7.5m×10.5m。壓力鋼管布置在大壩下游面，這樣不致於削弱應力集中的部位，還可保證大壩施工期間管道安裝工作和混凝土施工不致相互干擾。壓力鋼管內徑7.5m。
主要發電機組
廠房內共布置有10台單機容量64萬kW的立軸混流式水輪發電機組。水輪機為PO230/833-677型，轉輪直徑6.77m，轉速142.8r/min，比轉數58.3mkW。額定水頭194m，流量358m3 /s，額定出力65萬kW，最大水頭212m，最大出力73.5萬kW，轉輪重156t。最高效率96%。轉輪採用耐空蝕不鏽鋼製造。發電機為傘式，額定電壓15.75kV，額定容量為711MVA，最大容量736MVA，轉子採用強制風冷，定子採用水內冷。發電機轉子重935t，發電機總重1860t。 電廠發出的電能通過500kV和750kV高壓輸電線送到左岸露天配電站，然後輸入電力系統。 機組的正常工作水頭是175～220m，但首批2台機組60m水頭開始即發電，運行水頭範圍為60～140m，採用臨時轉輪，直徑6m，60m水頭下出力15.5萬kW，140m水頭下出力40萬kW。當水庫水位超過460m時，更換為正式轉輪。為配合低水頭臨時發電要求，設6個臨時進水口，分別按3個高程布置，1、2號機組進水口高程369.5m，4、5、6號機組進水口高程426.5m，3號機組進水口在上述兩高程之間。
工程施工
主體工程分兩期完成，一期為右岸基坑工程，包括導流底孔壩段、消力池、上游縱向圍堰、隔牆、下游右岸擋土牆；二期為左岸基坑工程，包括廠房壩段和水電站廠房。一期施工導流是通過圍堰束窄天然河床58%完成的。二期施工時，利用一期縱向圍堰拋石立堵進占，首先形成石戧堤，然後在二期上游圍堰濾水壩址處進行最後的河床截流。截流後河水從導流底孔通過。截流設計流量與實測流量相當，為550m3 /s。截流戧堤落差為2.7m。拋石戧堤頂寬18m，堤頂高程327m，拋石方量71000m3 。截流時一期上游圍堰龍口寬度為84m，下游為74m。1975年10月15日合龍。 工程施工採用的混凝土拌合設備有1座全自動化連續式拌合樓，生產能力為300m3 /h，1座分批生產的拌合樓(4×2.5m拌合機，生產能力為150m3 /h)。主要混凝土澆築設備是25t的塔式起重機，起重臂伸距為40m，起重機架在自升式棧橋上，一共安裝了10座棧橋，能滿足月澆築強度達到35萬m3 的要求。單機最大月澆築強度達2.23萬m3 ，自升式棧橋КВГС－1000結構很簡單，即一個鋼製構架固定在4根鋼管上，鋼管直徑為1000mm，並裝有螺旋提升機，4個螺旋提升機同時啟動時，鋼架隨其上的起重機一起上升，每小時上升速度為2.3m。自升機棧橋總重為245t，載重量為513t。起重機沿棧橋軌道的可移動距離為20m。1977年，對這種起重機又重新作了布置，利用大壩下游面的鍵槽，將起重機布置在第二層澆築塊上，這樣可擴大每台起重機的澆築範圍。由柱狀塊，高程401m上的第二柱塊和高程343m、413.5m上的棧橋作運輸平台。倉內振搗和平整工作用裝有振搗設備（推土板和大型振搗器組）的A-663型電動拖拉機完成。振搗器組裝在自行式寬履帶拖拉機上，操作平台為全旋轉式的，平台上裝有一個活動套管工作臂，升降全由液壓控制。工作臂端部裝一橫樑，其上掛有4～5個振搗器。工作臂最大伸距為7.5m，能在15m寬的倉內進行振搗。採用寬履帶拖拉機能使振搗器組在坍落度為5cm的混凝土層上順利地振搗。一層振搗完畢後，可轉入下一層振搗，卸下振搗器組的橫樑，還可用來轉運模板，振搗器組每小時可振搗混凝土80～100m3 。 工地還試驗一種B-1-69型新式振搗器，這種振搗器振搗厚度可達到1～5m。在平面尺寸較大的倉內（30m×27m）使用這種振搗器較為適合，使勞動消耗量和能量消耗均有所下降，並滿足振搗的要求，澆築強度和質量都有提高。工程還採用雙層懸臂式模板，面積40m2 重6t。每m2 模板鋼筋耗量為1.63kg。 實際施工時，混凝土澆築塊尺寸為12m×30m和27m×30m，澆築塊高3m的混凝土占48%，高3～23m的占28%(約200萬m3 混凝土)。為了達到提前發電、分期蓄水的要求，第一柱塊先達到擋水要求。位於基岩面上第一層混凝土中心溫度與壩基下1m厚處的溫差不超過20～21℃，向上每增加1m高，容許溫差增加1.5℃，但最高不超過42～44℃，混凝拌和機出口溫度控制在16～20℃。壩內冷卻用塑膠管，冬季用保溫板保護暴露面。壩體橫縫灌漿設計溫差為2～7℃，施工時實際為4～12℃。 1985年對已澆600萬m3 混凝土的調查，發現有大小裂縫5590條，開裂壩塊占總壩塊數的24%。裂縫平均開度0.2mm，大都呈垂直式或近似垂直分布在澆築塊的側面，長度最大者達30m。貫入整個壩段的裂縫約有300條。1991年檢查發現，一些壩段有強的滲漏水，漏水量為0.03～20.0L/s。 總工程量為：土方開挖680萬m3 ，石方開挖1010萬m3 ，土石方填築1000萬m3 ，混凝土澆築908萬m3 ，實際施工高峰人數6000人，混凝土年澆築最高強度為120萬m3 ，總工期達19年
