凱特爾拉皮德水電站

壩址控制流域面積2770km2，壩址處納爾遜河的流量在1000～5900m3/s，年平均流量為2400m3/s。 主壩頂長1704m，壩體方量344.8萬m3，其中填土方量250萬m3。 工程混凝澆築量為75萬m3。

凱特爾拉皮德水電站

kettle Rapids Hydropower Station

概述

凱特爾拉皮德水電站又稱壺灘水電站，是加拿大馬尼托巴省納爾遜(Nelson)河梯級水電站群中的一個較大梯級。位於馬尼托巴省首府溫尼伯市東北約773km處。大壩為混凝土重力壩與土石壩混合壩型，水庫總庫容25.29億m3，最大壩高61m，電站共裝機12台，總裝機容量122.4萬kW。工程以發電為目的。始建於1966年，1970年12月份第一台機組開始發電，1975年全部投入運行。 壩址所在位置河谷寬闊，基礎為非連續性永久凍土帶。在較小區域內就存在著明顯不同的地基條件。壩址地層從含水量高的永凍土層變化到覆蓋的非凍結地層以及冰磧土軟弱沼澤。 壩址控制流域面積2770km2，壩址處納爾遜河的流量在1000～5900m3/s，年平均流量為2400m3/s。水庫總庫容25.29億m3，其中有效庫容14.92億m3。設計洪水為萬年一遇。

樞紐布置

工程主體建築從左岸起分別為主壩北段，溢洪道、廠房、主壩南段，另外在左右兩岸還分別建有長達數公里的土堤和一處1200m長的副壩。主壩中部混凝土重力壩段包括廠房和溢洪道。兩側為土石壩段，上、下游坡度都是1∶2.26；防滲心牆上、下游坡度均為1∶1。主壩頂長1704m，壩體方量344.8萬m3，其中填土方量250萬m3。由於土堤建於永凍土地帶，為防止建成後的沉陷發生，加大了堤壩斷面，迎水坡度定為1∶4，背水坡度1∶3，頂寬12m，採用半透水砂料，頂部預留沉陷超高部分。溢洪道泄洪能力9500m3/s。 電站廠房為河床地面式廠房，裝機12台，單機容量10.2萬kW，其中水輪機為五葉片定槳軸流式工結構，最小水頭25.7m，設計水頭30m，最大水頭33.2m，額定出力10.33萬kW，轉速90r/min；發電機為傘式，額定功率12萬kVA，功率因數0.85，電壓13.8kV。

工程施工

由於河面寬闊，工程採用先右後左，分期導流方案。設計導流流量採用河道最大實測洪水5900m3/s，相當於百年一遇。一期圍堰圍占三分之一河寬，後因廠房基礎問題而擴展到溢流壩北端，左岸河床過流。圍堰採用水下拋石進占方法施工，然後在迎水面拋一層過渡料，再拋不透水料閉氣，在流速或波浪較大地區均用粗料或拋石護坡保護，或建堆石丁壩挑流保護。二期導流圍堰採用上、下游堆石圍堰，圍左岸河床，與電站廠房左側混凝土導牆連線，連線部用鋼板樁填砂圓柱體構成單體格形(圓形)結構物。同時拆除部分一期圍堰，利用廠房8～12號機組段的擋水建築物(廠房未建)過水導流。這時，由於擋水建築物本身穩定不夠，將進水口通過閘墩向上游延長9m，墩上架橫樑，樑上臨時混凝土塊壓重，總壓重90000t。三期導流封閉8～12號廠房段，讓右岸1～7號機組和左岸溢流壩過流，在8～12號廠房段修建廠房並安裝機組，使部分發電站機組提早於1970年12月開始發電。為防冰排，圍堰加高6.1m。 工程混凝澆築量為75萬m3。 由於副壩建在永凍土基礎上，建壩後凍土融解，可能產生突然嚴重沉陷，同時融化水如不能自由排出，會產生大的孔隙水壓力，影響堤壩的穩定安全。為了解決這個問題，採取了多方面綜合措施，適當挖除一部分永凍土，加寬壩體斷面，壩體採用能自行癒合裂縫的適當級配的砂料(不粘結材料)，預留足夠的沉陷超高，在永凍土基礎內挖井或縱溝回填砂料，用以排走融化水並加固基礎，以及加強埋設儀器和觀測等。