凱姆貝爾壩

凱姆貝爾壩建在肯亞境內的塔納(Tana)河上，地處七道叉工程的下游，位於首都奈洛比東北約130km處。土石壩，最大壩高112m，水庫總庫容5.85億立方米。水電站裝機14萬kW，年發電量9億kW·h，工程目的主要是發電。該壩自1984年動工興建，1987年按期完工，1988年初電站投入運行。

凱姆貝爾壩

Kiambere Dam

概述

凱姆貝爾壩建在肯亞境內的塔納(Tana)河上，地處七道叉工程的下游，位於首都內羅畢東北約130km處。土石壩，最大壩高112m，水庫總庫容5.85億m3。水電站裝機14萬kW，年發電量9億kW·h，工程目的主要是發電。該壩自1984年動工興建，1987年按期完工，1988年初電站投入運行。 壩區岩石由經受過強烈的區域變質作用和結構變形的部分前寒武紀岩系組成，岩石包括葉片狀花崗片麻岩和黑雲母片麻岩，其中夾有因變質作用和交代作用而形成的較軟的長英質和鎂鐵質混合岩互層。岩層走向為NNE-SSW，傾角接近垂直。近期的一次變形作用形成了一些大斷層，老斷層和裂縫系統已在一次偉晶岩化作用和花崗岩化作用中得到癒合。 地下廠房位於一塊穩定的、四周被斷層包圍的花崗片麻岩岩體內，岩塊新鮮完整，地質條件良好，上覆30m的花崗岩床，岩床使廠房所在岩塊免受風化作用。 塔納河流域的氣候受印度洋季風的支配，在3～5月形成一個長雨季，在10～12月形成一個短雨季。上游流域的年降雨量最大值約為2400mm，到凱姆貝爾壩址以下的下游流域，降雨量減至300mm，壩址的蒸發能力為2100mm/年，淨蒸發量為1400mm/年。 河流天然流量的季節性很強，通常是2～3月流量最小，4～5月流量最大。但在壩址處，流量深受馬辛加和坎布魯這兩座水庫的影響，估計40年一遇的低流量為22m3/s，而在洪水通過上游水庫後，壩址處萬年一遇的特大洪水的洪峰流量為5500m3/s。 壩址以上流域面積11965km2，平均流量(1947～1977年)113m3/s。泥沙淤積速率110萬m3/年。水庫正常蓄水位700m，設計洪水位703.5m，最高洪水位704m，水庫最低消落水位663.5m。正常蓄水位時，水庫長17km，面積25km2，總庫容5.85億m3，有效庫容4.85億m3。

樞紐布置

樞紐建築物由主壩、副壩、主溢洪道、非常溢洪道、引水隧洞和地下廠房組成。 主壩為分區土壩，壩頂高程705.5m，壩頂長840m。採用較厚的不透水斜心牆和粒狀壩殼，心牆材料由紅壤、毛石、風化基岩表層物組成，合成材料呈塑性，滲透率低於10-9m/s。壩殼材料為風化混合岩和花崗岩製成的砂礫料。 副壩為一座小型鞍形土壩，採用與主壩相似的設計。壩頂長1470m，最大壩高41m，壩頂高程705.5m。 主溢洪道為自由溢流側槽式溢洪道，末端設挑流鼻坎，正常設計泄流量為3600m3/s，最大設計泄流量為4500m3/s。溢洪道全長980m，其中"S"形堰頂長度260m，堰頂高程700m。堰頂設計水深3.5m，最大水深4.0m。控制段寬90m，混凝土泄槽長600m，寬36m。 自潰式非常溢洪道位於副壩右岸岩脊上，岩脊整平後，又澆築了一層0.75m厚的混凝土底板。堰頂高程703.65～704.0m，堰頂長度170m，最大設計泄流量為1000m3/s，與正常溢洪道一起可泄放萬年一遇的洪水流量5500m3/s。 水電站地下輸水系統包括1條引水隧洞、調壓室、2條壓力管道和尾水隧洞。 進水口建築物為自承式鋼筋混凝土結構，高50m，平台高程705m。設2個進水口，每扇定輪閘門尺寸均為5.7m×2.9m，承受48.5m水頭，起重能力25t。進水口跌水豎井深33m。工作橋長103m，分3跨，與副壩壩頂連線。 引水隧洞長4090m，直徑6.1m，混凝土襯砌，襯砌厚度一般為375mm，最大流量111m3/s，相應流速3.8m/s。 調壓室直徑20m，頂部高程714.5m，底部高程640m，地上高度22.5m，地下深度52m，節流閥直徑2.95m。 壓力管道長50m，直徑4m，鋼襯厚度30～40mm。蝶閥直徑4m，承受121m的水頭。 尾水隧洞長1343m,"D"形斷面，頂拱混凝土襯砌，等效直徑8.5m。設2個出水口，滑動閘門尺寸為7.8m×3.75m，承受水頭27m，起重能力18t。 地下廠房長48m，最大高度34m，吊車梁以上寬度20m，以下減至18m。廠房內安裝2台7.2萬kW的水輪發電機組，水輪機為豎軸混流式，淨水頭150.5m，額定容量7.5萬kW，轉速300r/min。豎軸式同步發電機額定出力7.2萬kW，出線電壓11kV，功率因數0.85。三相主變壓器容量87.5MVA，電壓11/235kV，採取氣冷自然冷卻方式。每台機組配備1台變壓器。 地下廠房通過直徑7m、深136m的工作豎井與地面連線。地面控制室長55m，寬28m，開關站面積9000m2。2條220kV的高壓輸電線，1條輸送到坎布魯，長39km；1條輸送到坎布魯/拉巴特線，長40km。

工程施工

在大壩左岸布置2條導流隧洞，按50年一遇洪水設計，總泄流量為2100m3/s。2號隧洞先行開挖，隧洞為城門形斷面，高7.95m，底寬8.5m，等效直徑8.5m，隧洞長556m，除頂拱外未襯砌，頂拱襯砌厚度一般為200mm。2號隧洞用於一期旱季導流以修建一期上游圍堰，一期圍堰堰頂高程610m，為堆石圍堰，一期導流4個月後，1號導流隧洞建成，用於二期雨季導流。1號隧洞長614m，馬蹄形斷面，底寬8.5m，直徑10m，採用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度400mm。二期圍堰高30m，在旱季施工，堰頂高程635m，採用與壩殼相同的材料。一、二期圍堰均為主壩的組成部分。 1號隧洞有1個低水位泄水口，泄流量為120m3/s，設有3扇滑動閘門，其中2扇尺 寸為2.2m×1.5m，1扇尺寸為3.5m×1.5m，承受100m的水頭，由同步電動機啟動。 主體建築物工程量有：主壩填築方量620萬m3，副壩填方160萬m3，地下廠房挖方2.2萬m3。現場高峰人數超過3000人。