卡里巴水電站資料

1、卡里巴水電站 Kariba Hydropower Station 概述卡里巴水電站位于非洲贊比亞和津巴布韋兩國交界的贊比西(Zambezi)河中游卡里巴峽谷內，距索爾希伯里290km，工程目的主要是發(fā)電。大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高128m，水庫總庫容1840億m3，是世界上蓄水量最大的水庫之一。電站裝機容量150萬kW，年發(fā)電量達80億kW·h。工程分兩期施工，右岸(津巴布韋)一期工程裝機60萬kW，年發(fā)電量35億kW·h，于1955年開工，1959年6月大壩主體工程竣工；1959年12月28日第一臺機組開始發(fā)電，1960年5月17日正式運行，1963年一期工程竣工；左

2、岸(贊比亞)二期工程目前裝機90萬kW，1970年12月開工，1976年投入試運行。另外還準備提高現(xiàn)有設備的功率并安裝新的機組，電站總裝機容量可能增至195.0萬kW。贊比西河穿過廣闊的平原，然后進入卡里巴峽谷。峽谷全長26km。兩岸高出水面183488m，河岸邊坡陡度在30°40°，河谷較寬，但仍可修建拱壩。深水河槽靠近右岸，左岸有一處92m寬的巖石階地，枯水期露出水面。壩址區(qū)系由前寒武紀巖石組成。整個河床、左岸及右岸下部三分之二高度以下均為變質黑云母片麻巖，表面有灰色與白色相間條紋，葉理呈現(xiàn)折曲。河床中巖石露頭質地堅硬，有細裂隙，兩岸巖石侵蝕深度達4.56m，易受風化。

3、右岸上部為堅硬的褐色石英巖，裂隙發(fā)育，夾有風化的黑云母片麻巖侵入體，偉晶花崗巖呈脈狀出現(xiàn)。片麻巖中幾乎全是黑云母透鏡體，由于分布不廣，對地下工程不致有重大影響。壩址區(qū)雖然無大斷層存在，但有一處破碎帶與峽谷近似平行，對于電站廠房的西北角、閘門室和調壓室有一定影響。工程位于穩(wěn)定地區(qū)，不屬于地震區(qū)。壩址以上控制流域面積66.3萬km2，多年平均徑流量約460億m3，多年平均流量1444m3/s，最小流量227m3/s，最大流量16142m3/s(1958年)。水庫最低水位476m，正常蓄水位485m，非常洪水位490m。水庫長274km，平均寬19km，最大水深157m，面積達5180km2，調節(jié)庫

4、容達690億m3。樞紐布置樞紐包括：混凝土雙曲拱壩、地下電站廠房、溢洪道等。工程分兩期建設，第一期工程包括大壩、河床工程及右岸地下廠房，第二期工程則為左岸地下廠房及相應設施。拱壩高128m，壩頂長617m，頂寬13m，最大底寬24m，長高比接近5，開創(chuàng)了在寬河谷中修建高拱壩的先例。壩體在正常蓄水位以下27.5m處設置了6個用直升閘門控制的泄洪孔口，孔口尺寸為9.1m×9.46m(寬×高)，總泄流量為9500m3/s，每孔流量1580m3/s，單寬流量176m3/s，水舌拋射距離85m，下游護坦長35m。采用中孔泄洪方式，沖刷坑遠離壩腳，下游河谷不用采取保護措施。但運用10余

5、年后，沖刷坑深達60m；上游坑緣離壩腳僅40m，預計還將沖深，不得不在坑內填預應力混凝土。右岸地下廠房安裝6臺水輪發(fā)電機組，水輪機為混流式，平均水頭94.5m，引用流量125m3/s。交流發(fā)電機額定容量10萬kW，轉速167r/min，出線電壓18kV。每2臺機組聯(lián)接3臺單相18/330kV變壓器，變壓器容量為8萬kVA。地下主廠房長143m、寬23m、高40m。變壓器室與主廠房平行布置，長163m、寬17m、高18m。6個進水口分設在3個高程，矩形斷面，尺寸為6.1m×4.9m，在進口上游處安裝弧形閘門，緊靠每扇門的上游門槽安放疊梁閘門。1、2、5、6號機組進水口在最低水位以下15

6、m(460m高程)，3、4號機組進水口在445m高程，低高程處(418m)的2個臨時進水口在水庫蓄水1年后開始使用，以便在1、2號機組安裝完畢以后投入運行，當永久進水口建成后，就封堵臨時進水口。6個進水口分別供給6條垂直壓力管道，管道上段直徑6.1m，不襯砌；在418m高程以下直徑減至5.2m，鋼板襯砌最大厚度32mm。機組出水通過6個閘門室在3個調壓室底部合二為一。調壓室高51.5m，直徑19.2m，圓形拱頂。水流經(jīng)3條尾水隧洞泄出，斷面尺寸為10.5m×7.6m(高×寬)，長300m，在有壓條件下運行，3號隧洞兼作部分施工導流，隧洞出口處設疊梁閘門槽，除此在河中還設導流

7、墻，以免泄洪洪水沖刷集中在尾水隧洞出口處。除主廠房和變壓器室之外，地下工程還有13條深度不同的豎井和29條廊道。第二期地下廠房位于左岸，裝機90萬kW。水輪機為豎軸混流式，最大凈水頭104m，平均水頭92m，額定流量186.79m3/s，轉輪直徑5.05m。發(fā)電機轉速136.4r/min，最大連續(xù)出力15萬kW，功率因數(shù)0.9，出線電壓18kV，轉子直徑9.428m。每臺機組聯(lián)接1臺變壓器，變壓器容量為16.7萬kVA。主機室長130m、寬124m、高48m，變壓器室布置在地面階地上。4個進水口斷面尺寸為12m×15m(寬×高)，設有直升閘門，分別供給4條長250m、直徑6

8、.75m的壓力鋼管。機組出水通過4條長131m、9.0m等直徑的尾水隧洞泄出。工程施工3.1施工導流贊比西河每年前6個月為汛期，后6個月為枯水季，該河的枯水季、枯水流量比較有規(guī)律，河谷底部很不對稱，據(jù)此選用分期圍堰的導流方式。其施工導流程序如下：1956年枯水季，在左岸階地上修建左岸圍堰，河水沿右岸深槽過流。左岸圍堰只有遇到特大洪水時才允許過流。1957年初的洪水季內，在左岸圍堰內完成5個壩段的基礎工程，并在這幾個壩段內建4個底孔以供1957年枯水季導流。在左岸圍堰施工的同時，進行底孔上下游明渠的開挖。此外，在右岸較低高程上修建了一個斷面積為102m2(12.2m高×9.15m寬)的

9、導流隧洞，為截流創(chuàng)造條件。在1957年枯水季內完成下述工作：在主河道中修建下游堆石圍堰；爆破拆除左岸圍堰和在靜水中修建第二期拱圍堰。1958年初汛期，在二期圓形圍堰內將主河道壩體的混凝土澆筑到兩岸已修建壩段的高程。1958年末枯水季，封堵導流底孔和導流隧洞。在1958年11月，大壩尚未達到設計高程的情況下，水庫開始蓄水。3.2圍堰施工在工程分期施工導流中，左岸采用了拱圍堰，河床采用圓形圍堰擋水，這使壩體得以快速施工，且很經(jīng)濟。左岸拱圍堰高18m，半徑180m，頂長288m，長高比高達16，厚僅1.8m。沿圍堰內外弧面均配有少量鋼筋，還加密了拱冠梁內弧面底下的垂直鋼筋，并使鋼筋和基巖相連結，以便

10、保證圍堰的穩(wěn)定性。中央拱段在堰頂設置1排可單向傾倒的小拱門，并將堰體加厚到2.4m。當圍堰內水位高，出現(xiàn)逆向壓力后，小拱門即傾倒，向外泄流。1955年枯水季內，清除左岸圍堰基礎部位覆蓋層，進行拱圍堰的基礎開挖，開挖深度為4.56m，開挖部分用壓漿混凝土回填度汛，共完成石方開挖3440m3，壓漿混凝土3050m3。1956年汛期完成少量的開挖和混凝土澆筑工作。1956年下半年完成圍堰基礎其余部分的石方開挖工作(2300m3)后，在9月1日11月15日，完成了7640m3的混凝土澆筑?；炷翝仓K的長度為14.3m，澆筑層高3.6m，澆筑采用帶有垂直金屬鑲頭的木模板，澆筑后采用大型風動振搗器搗實。

11、混凝土澆筑完畢2個月后僅用4d時間完成了拱體接縫灌漿工作。圍堰基礎內設單排帷幕，灌漿孔共118個，孔深3m，平均吸漿率為110kg/m。1957年1月21日左岸圍堰施工完畢。贊比西河1957年3月的洪峰歷時很長，圍堰淹沒達5星期之久，堰頂最大溢流水深約3m，洪峰流量達到8500m3/s。當洪水退卻時，堰頂預留小拱門自行翻倒過流，所以圍堰沒受任何損害，基坑于1957年4月18日再度排干。為使壩體底孔過流，在左岸拱圍堰上下游段各炸開一個寬度約45m和76m的缺口，1957年7月6日順利完成圍堰拆除。1957年枯水季，用15萬t碎石形成的下游堆石圍堰?高45m、半徑115m的第二期圓形拱圍堰，下部堰

12、體為2排鋼板樁，在鋼板樁之間填了壓漿混凝土，上部堰體則為混凝土結構。這種拱圍堰是在電站施工中首次采用并獲得了成功。3.3混凝土施工大壩澆筑混凝土107萬m3，一期地下廠房澆筑混凝土13.5萬m3。大壩混凝土澆筑層厚為2.25m，每層平均體積約750m3。大部分壩體澆筑塊的平均速度為0.27m/d，最快速度0.32m/d；對于加快澆筑的區(qū)域，平均速度為0.52m/d，最快速度為0.70m/d。為使大壩混凝土加速散熱，以便提前進行接縫灌漿，加速封拱，提前蓄水，對70萬m3混凝土進行了人工冷卻。冷卻方法主要是在每一澆筑層布置蛇形鋼管，使冷卻水在封閉回路中循環(huán)。管外徑27mm，厚0.91mm，水平面上各管間距為1.7m，垂直方向上為2.25m。其次是預冷骨料，使混凝土入倉溫度達到10。結果，位于上部一半高度以上的拱，在封縫時冷卻到19，而對基礎部分的拱，則慢速澆筑，所以很容易達到溫控要求。3.4地下建筑物施工對于第一期工程：主機間和變壓器室都是拱頂首先開挖，再向下開挖主體部分；大部分豎井都是先挖導洞，然后自上而下進行擴挖。調壓室拱頂在主體工程開挖前分段開挖。豎井和邊墻混凝土施工采用滑動模板，效果良好?？傞_挖量為：壩基及引水渠438萬m3；導流隧洞、地下廠房52萬m3；進水口閘門操作平臺及開關站35.3萬m3。3.5基礎處理基礎處理主要是進行固結與帷幕灌漿，