曾文土石壩

曾文土石壩

曾文土石壩(Zengwen Earth-rockfill Dam) 位於中國台灣省南部曾文溪上游。工程主要任務為改善與擴大嘉南平原7萬餘hm耕地的灌溉用水。

簡介

曾文土石壩曾文土石壩
位於中國台灣省南部曾文溪上游。工程主要任務為改善與擴大嘉南平原7萬餘hm耕地的灌溉用水。嘉南平原的灌溉用水過去由烏山頭水庫供應,但因水庫庫容有限,且引水量受隧道引水量限制而供水不足,致使耕地未能充分利用,因而在灌溉引水口上游修建曾文土石壩,以充分調節曾文溪流量,並與烏山頭水庫聯合運用,滿足灌溉供水需要。此外,曾文水庫還兼有發電、供水與防洪等效益,整體效益包括灌溉面積78.961hm,多年平均年發電量2.18億kW·h,年供水量5900萬m,同時可提高下游防洪標準,減少洪災損失。

壩址資料

壩址距曾文溪人海口79km,控制流域面積481km,年平均流量為37.9m/s,每年每平方公里流域面積的泥沙沉積量達11700m。曾文水庫總庫容為7.07億m,有效庫容為5.98億m,為台灣最大的水庫。水庫以可能最大洪水設計,洪峰流量為12760m/s。壩址位於台灣南部強地震區內,所有結構物均進行了抗震設計,基本的設計水平地震係數為0.2,垂直地震係數為0.1,再依結構物的重要性加權增加。壩址為一豚背山脊被河流切割而成的峽谷,河床寬約80m。基岩由第三紀沉積砂岩與頁岩互層構成,其單軸抗壓強度為12MPa~24MPa,不適宜於建設混凝土高壩。壩基有一小斷層穿過,但判斷不具活動性。

樞紐建築

曾文土石壩曾文土石壩

曾文水庫樞紐建築物包括:大壩、溢洪道、引水發電系統及地下廠房等,其平面布置見圖。大壩為中央黏土心牆的分區型碾壓式堆石壩,高133m,壩頂寬度10m,壩頂長度400m。因大部分填築材料為溢洪道的開挖料,石料強度較低,易於崩解,需先碾碎處理後按土料上壩填築,以減少沉陷量,壩體上游邊坡1:3,下游邊坡1:2.5,按壩體愈高地震反應加速度愈大的規律,採用擬靜力法分析邊坡穩定性,再以連續震譜進行動力分析驗證。心牆下部壩基用兩排高壓水泥灌漿構成防滲帷幕,帷幕深度為設計水頭的0.7倍。考慮壩基斷層破碎帶在地震時可能發生微小位移,因而將土心牆兩側反濾層增厚至8m。壩體總體積為964萬m。

開敞式溢洪道位於右壩肩斜坡上,設計泄流量9470m/s。為減少土石方開挖量,溢洪道採用三階式泄槽,其末端設挑流鼻坎並在其下游設消力池。洪水泄放由布置在堰頂的3座寬度為15m、高度為20.5m的弧形閘門控制,此閘門為20世紀70年代世界上最高大的弧形閘門之一。溢洪道的開挖邊坡高達170m,挖方620萬m,除少數地表材料外全部用於壩體填築。開挖坡度曾經反覆研究,從安全性與工程整體經濟性綜合分析後採用1:2.5。為安全計,設立大壩變位監測系統。長期監測資料分析成果表明,大壩工作性狀正常。

水電站布置於大壩左岸地下,為直徑21m的穹頂圓筒結構,安裝50MW豎軸混流式水輪發電機組1台,擔任電力系統調峰任務。其尾水泄放於原第一號導流隧洞內,經下游東口導水堰攔蓄反調節後,從原有引水隧洞導入烏山頭水庫。大壩施工導流採用2條直徑12m的導流洞,長度分別為1250.6m與1083m。其中第1號隧洞封堵後,堵頭混凝土塞中埋設直徑為1.95m的閥門2個,並在其緊接的一段隧洞壁上設環狀消能設施,將堵頭段下游的隧洞用作永久河道放水道的一部分及電站尾水道。

東口導水堰位於壩址下游6km處,為高7.4m、堰頂長210m的重力式溢流堰,設閘門2孔,供洪水期間排沙之用。

曾文土石壩整體工程於1967年10月開工,1973年10月竣工。

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