簡介
努列克水壩位於塔吉克斯坦共和國境內瓦赫什(Вахш)河中游的普列剎峽谷處,心牆土石壩,最大壩高300m,水庫總庫容105億m3,有效庫容45億m3,水庫面積98km2,最大水頭270m,裝機容量270萬kW,單機容量30萬kW,年發電量112億kW·h。1961年開工興建,1972年開始發電,1980年建成。該工程具有發電、灌溉和航運等綜合效益。
樞紐布置
樞紐包括:大壩,左岸泄洪隧洞和水電站。 努列克大壩為亞粘土心牆土石壩,最大壩高300m,壩頂長704m,壩頂寬20m,壩基寬1440m,上、下游壩坡分別為1∶2.25和1∶2。壩體方量5800萬m3,其中防滲心牆780萬m3,過渡區和反濾層340萬m3,上、下游稜體3630萬m3,上、下游乾砌護坡850萬m3。
心牆下為混凝土墊座,最大厚度23m,長157m。墊座表面覆蓋兩層玻璃纖維加強的聚合薄膜,墊座內還布置有的4.2m×3.8m廊道,供灌漿和檢查用。心牆與壩殼間設反濾層,上游側壩頂至正常蓄水位高程為雙反濾層,下部為單眼濾層。心牆採用壤土,砂壤土及小於200mm碎石料填築;邊緣區粒徑小於70mm,小於5mm料要有60%~80%。反濾層第一層採用0.05~10mm料填築,第二層0.05~40mm,下部單層0.01~40mm。壩殼採用天然礫石卵石混合料,其中粗卵石含量為20%~25%,最大粒徑500~600mm。壓坡料為400~700mm粒徑的毛石。
泄水建築物包括1條深孔泄洪隧洞和1條表孔泄洪隧洞。深孔泄洪隧洞進水口底檻高程810m,處於正常蓄水位以下100m處。設有深120m的檢修閘門豎井,並在2個地下閘室內分別安裝有3.5m×9m履帶式平板事故檢修閘門和5m×6m弧形工作閘門各2扇。閘門設計水頭為120m和110m。泄洪洞全長1326m,洞身為10m×10.5m的城門形,工作閘門前為有壓段,門後為無壓段,最大流速達到40m/s,泄量2400m3/s。尾部接開敞式溢洪道,末端有挑流鼻坎,寬度由10m擴大至鼻坎處的29m。溢流面上設有8道摻氣槽,槽深和槽寬均為140cm,挑坎高10cm。表孔泄洪隧洞進口堰頂高904m,用斜洞與第三層導流隧洞連線,即將該導流洞尾段用作泄洪隧洞水平段,斷面尺寸為11.5m×10m,進口設有2扇12m×12m弧形閘門,泄量為2000m3/s。
水電站建築物包括一個臨時發電進水口和3個永久進水口,1條臨時和3條永久的引水隧洞,3條永久引水隧洞分別連線3條直徑6m的壓力鋼管。廠房為半露天式結構,長200m,高40m,在外部布置300t門式起重機,在廠房頂板上設有露天安裝平台。1972年當壩體填築量僅占總填築量20%,水頭僅為設計的40%時,3台臨時水輪發電機組開始發電。1979年9月當壩體離壩頂還差4m時,9台永久機組全部投產,此時的發電效益已收回全部投資。
工程量
基礎開挖820萬m3(其中石方500萬m3),地下開挖180萬m3;壩體填築方量5800萬m3(其中堆石920萬m3,砂礫石3800萬m3,心牆區粘土840萬m3);混凝土160萬m3,金屬結構和機械安裝7.13萬t。最高月填築量初期為25萬m3,後期56萬m3,最高年填築量850萬m3,施工高峰人數2200人。
基礎處理
壩基岩石裂隙較發育,透水性高的岩層滲透係數為0.7~0.9m/d。粉砂岩易於風化,對心牆基礎處理採取3項措施:沿整個心牆底面做噴混凝土保護層;河槽做鋼筋混凝土墊層,最大厚度23m,將心牆基礎墊平;進行固結灌漿和帷幕灌漿。心牆與壩基和壩肩接觸面經清理後,用噴混凝土做防護層,平均厚10~15cm,其作用是:保護粉砂岩不致風化;固結岩石層面,使心牆土料不與岩石直接接觸,防止蓄水後產生滲透破壞;充填開挖面上的坑窪(深0.3~0.5m)形成起伏平緩的表面,使心牆與壩基結合較好;為固結灌漿形成壓重,提高灌漿質量。噴混凝土前,先清理表面鬆動岩塊,並用壓縮空氣吹掉表面岩粉和碎石後,立即進行噴混凝土防護層,接著填充低洼處,然後一次將防護層噴好;在深切河槽部分做鋼筋混凝土墊,採用200號混凝土,分塊澆築,層高3m。通過墊座內灌漿廊道對心牆基礎進行帷幕灌漿和固結灌漿,帷幕灌漿共3排,左岸灌漿深度最大140m,右岸105m。灌漿孔直徑105mm,總長73000m,灌漿壓力最大4MPa。固結灌漿深4~8m,灌漿孔總長26000m,最大壓力2MPa。灌漿範圍包括整個心牆及反濾層。
導流設施
努列克壩共有3條導流隧洞,分三層布置,這三層導流隧洞的進口底檻高程分別為650、670、740m;隧洞長度分別為1630、1600、1352m;斷面為城門形,尺寸分別為10m×11.5m,10m×11.5m~10m×11.1m,10m×11.1m~10m×10m。第一層導流隧洞的地下閘室內安設兩扇5m×10m平板事故檢修閘門,水頭110m;第二層導流隧洞的兩個地下閘室內分別裝有3.5m×9m平板檢修閘門和5m×6m弧形工作閘門各2扇。第三層導流隧洞的兩個地下閘室內分別裝有3.5m×9m的平板檢修閘門和5m×6m的弧形工作閘門,水頭分別為175m和110m。偏心鉸弧形工作門後兩側突擴0.5m,底板突跌0.6m,進行水流摻氣消蝕。隧洞均用混凝土襯砌,厚度0.5~1.0m。初期第一、二層隧洞共同導流,後期第二、三層隧洞共同導流,設計導流流量2790m3/s,洞內最大流速42m/s。實際最大過流量3700m3/s。
圍堰施工
上游土石圍堰是大壩的組成部分,最大高度80m,總體積162萬m3,分三期填築。第一期填築至20m高,堰頂和下游坡用鋼筋連線的1.5m×1.5m×0.8m混凝土塊進行保護,下游末端設有3m高的混凝土牆。1966年洪水漫過堰頂,流量1860m3/s,溢流水深3m;第二期先將石料堆積於高達15m高的臨時擋土牆背後,然後用定向爆破技術向堰體拋擲15萬m3的石料和礫石料;第三期先從上游側直接向水中倒入用作鋪蓋和斜牆的壤土碎石材料,用堆土機和自卸卡車壓實。圍堰上部50m還採用土工膜防滲。
截流情況
工程於1961年開工,1967年截流,截流設計流量700m3/s,實測流量100~120m3/s,龍口寬度6m,最大落差5.45m,最大流速10m/s,拋投材料為不規則塊石和混凝土塊體,重12~14t。採取立堵端進,運輸機械為自卸卡車和推土機,截流耗時24h。
工程填築
1971年開始大壩填築,但因各種原因延續了14年。料場亞粘土、砂礫石和石料採用挖掘機開挖,載重為27t的自卸卡車運輸。反濾層、過渡區和心牆分層填築,每層厚30cm,用重型壓路機碾壓,使其容重達到2.2t/m3;拋石護坡每層10m,用水槍沖實,使其容重達1.8t/m3。主要機械設備:27t自卸卡車100輛,斗容4.6~5.6m3的挖掘機13台,50~75t輪胎碾數台。30t羊足碾。
抗震加固
在大壩上游壩體內部高程855m、876m和894m處,各設有一層加筋抗震層。在大壩上部912m高程也設有抗震層,該抗震層將大壩上、下游壩體連線起來。所謂抗震層就是長條形鋼筋混凝土板(垂直於壩軸線鋪設,中到中間距9m)和"⊥"形鋼筋混凝土梁(平行於壩軸線,梁高3m,中到中間距9m)組成,"⊥"梁嵌在長條板間,平面上形成多個方格。在各方格內填入堆石。並超出梁頂1m。
自然特性
大壩位於狹窄河谷中,峽谷深達300m以上,河床寬40m。基岩為白堊紀砂岩和粉砂岩互層,岩層向上游傾斜,傾角為30°~50°。砂岩堅硬且耐風化,粉砂岩與空氣接觸後即迅速失水,開裂並剝落,大約0.5~3天表面即完全風化,需採取防護措施。局部地區基岩上部覆蓋一層厚13~20m的第四紀沉積物。壩區地震烈度為9度。壩址附近有兩條大斷層,一條在壩下游通過,距壩址40km,另一條通過庫區,距離壩址12km。壩址控制流域面積3.07萬km2,多年平均徑流量205億m3。壩址處20年一遇的洪水流量為3200m3/s,萬年一遇的洪水流量為5400m3/s,每年通過壩址處的懸移質泥沙1億t以上。氣候炎熱,年平均溫度14°C,最高溫度40°C,最低溫度-26°C。
運行觀測
大壩內共設有1500個各種不同觀測儀器,水庫周邊設有20座地震台。大壩蓄水前每10d發生3~4次微震,1980年蓄水後有誘發地震,發震次數增多,每10d發生30~40次,震級4~4.5級。大壩已經受7度地震的考驗,工作正常。施工期大壩和壩殼的實測沉降量分別為11.9m和13.7m。心牆滲透性低,滲透量為0.002~0.05l/s且保持穩定。
世界著名大水壩
水壩,是攔截江河渠道水流以抬高水位或調節流量的擋水建築物。可形成水庫,抬高水位、調節徑流、集中水頭,用於防洪、供水、灌溉、水力發電、改善航運等。 |