卡博拉巴薩水電站樞紐布置

樞紐主體建筑物包括1座雙曲拱壩和左、右岸各1座地下廠房。工程分兩期施工，一期工程主要是修建拱壩和右岸地下廠房，以及相應(yīng)的輸變電工程;二期工程為左岸地下廠房和相應(yīng)的輸電及生活服務(wù)設(shè)施等。

拱壩壩頂高程331m，壩頂弧長(zhǎng)303m，頂厚4m，底厚23m。在壩頂以下100m處設(shè)8個(gè)矩形斷面的深泄水孔，進(jìn)口軸線(xiàn)高程238.5m，底板高程由231m向上傾斜至243m，末端設(shè)挑流坎，挑射角32.5°。底孔出口高7.8m、寬6.0m，由弧形閘門(mén)控制，閘門(mén)尺寸7.9m×6.1m(高×寬)，閘門(mén)承受86m水頭?？卓诜?組，對(duì)稱(chēng)布置，每組自相平行，2組軸線(xiàn)在平面上有8°交角，以保證出流趨向河軸，避免沖刷兩岸。各孔閘門(mén)附近用44.5mm不銹鋼襯護(hù)?；⌒伍T(mén)面板為20mm厚的鋼板，表面用5mm厚不銹鋼襯護(hù)。門(mén)樞也是不銹鋼的。為調(diào)節(jié)流量，保證下游通航，中間6個(gè)門(mén)可以部分自由開(kāi)啟應(yīng)用。上游水位326m時(shí)，底孔總泄流量達(dá)13000立方米/秒。在壩頂中部還布置有1個(gè)表面溢流孔，設(shè)寬12m、高5.1m的舌瓣閘門(mén)。在大壩上游水位超過(guò)329m時(shí)啟用，可泄放流量420立方米/秒，同時(shí)用來(lái)排放漂浮物。壩體內(nèi)設(shè)有2條廊道，用于灌漿和排水。

第一期地下廠房在右岸，電站由5個(gè)進(jìn)水口，分別經(jīng)直徑11.3m的壓力鋼管引水至廠房。進(jìn)水口布置在正常高水位以下50m的基巖陡坡上，進(jìn)水口段長(zhǎng)152m，設(shè)固定攔污柵。壓力鋼管自進(jìn)口以下軸線(xiàn)傾角為45°，后接水平段進(jìn)入廠房。廠房軸線(xiàn)基本為南北向，地質(zhì)與壩址基本相同。廠房長(zhǎng)220m，平均寬29m，由尾水管底板起算高57m。廠房頂部為拱形，混凝土襯砌。安裝5臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，額定水頭103.5m，額定出力41.5萬(wàn)kW，最大水頭127m，最大出力48.4萬(wàn)kW。單機(jī)引用流量452立方米/秒。轉(zhuǎn)輪直徑6.56m，用不銹鋼制成。發(fā)電機(jī)額定容量48萬(wàn)kVA，轉(zhuǎn)速107.1r/min，功率因數(shù)0.85，出線(xiàn)電壓16kV，頻率50Hz，轉(zhuǎn)子直徑13m。每臺(tái)機(jī)組配3臺(tái)單相16/220kV變壓器。變壓器室與廠房平行，在廠房上游40m(軸線(xiàn)間距)處，高壓出線(xiàn)經(jīng)直徑7m的電纜井通至地面。

廠房下游有2座調(diào)壓室，室底高程170.34m，左、右調(diào)壓室分別與1~3號(hào)和4~5號(hào)機(jī)組的尾水管連接，高71.7m，寬21m，分別長(zhǎng)72、76m。2條尾水洞，分別長(zhǎng)240m和320m，斷面積均為300平方米，過(guò)流能力為2200立方米/秒。

第二期地下廠房布置在左岸，安裝5臺(tái)單機(jī)容量相同的機(jī)組(其中1臺(tái)備用)。

Cabora Bassa HydropowerStation

卡博拉巴薩水電站位于非洲東南部莫桑比克境內(nèi)贊比西河的中游，在太特市西北約150km處，離河流入?？?00余km。除發(fā)電外，電站還承擔(dān)了上下游通航、防洪、灌溉和水庫(kù)養(yǎng)殖等任務(wù)。電站裝機(jī)容量415萬(wàn)kW，年發(fā)電量205億kW·h。工程分兩期建設(shè)，一期工程于1969年10月開(kāi)工，1974年12月截流，1975年4月開(kāi)始發(fā)電，1979年1月一期工程竣工;二期工程于1984年開(kāi)工，1987~1988年投產(chǎn)發(fā)電。

大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高163.5m。壩址基巖為良好的粗晶紫蘇花崗巖系似花崗巖狀片麻巖，略有片理。少數(shù)地點(diǎn)有煌斑巖薄巖脈和輝長(zhǎng)巖脈?；鶐r致密，巖性良好，除個(gè)別部位外，一般透水性弱，彈性模量較高。

壩址以上控制流域面積90萬(wàn)平方公里，多年平均徑流量868億立方米(上游450km處卡里巴水庫(kù)下泄徑流量平均每年418億立方米，卡里巴水庫(kù)以下區(qū)間徑流量平均每年450億立方米)，多年平均流量是2750立方米/秒。水庫(kù)總庫(kù)容630億立方米。壩址位于長(zhǎng)46km、呈"V"形的卡博拉巴薩峽谷的最窄處，兩岸接近垂直。河流深槽靠近右岸，最深點(diǎn)高程是170m。壩頂高程331m處河谷寬約250m。

水庫(kù)正常蓄水位為326m，回水長(zhǎng)250km，水庫(kù)面積2700平方公里。最低運(yùn)行水位295m，有效庫(kù)容520億立方米，可進(jìn)行年調(diào)節(jié)?？菟诹髁吭?000~3000立方米/秒時(shí)，壩址水位為200~207m;洪水期流量一般為8000~10000立方米/秒，流量達(dá)10000立方米/秒時(shí)，相應(yīng)水位為329.5m。泄洪建筑物的設(shè)計(jì)流量為13000立方米/秒。

施工期間左、右岸各修1條導(dǎo)流隧洞，均為城門(mén)形斷面，底寬16m，邊墻高11m，底板至拱頂高16m，總泄流量為4500立方米/秒。右岸隧洞長(zhǎng)440m，進(jìn)口高程193.0m，出口高程188.5m;進(jìn)口設(shè)2扇鋼閘門(mén)，作為日后斷流蓄水之用;進(jìn)口段20m用鋼筋混凝土襯砌，出口段為混凝土襯砌。右岸隧洞于1971年先建成，宣泄枯水流量，實(shí)現(xiàn)河床截流。左導(dǎo)流洞長(zhǎng)540m，進(jìn)口高程207.0m，出口高程198.5m，進(jìn)口處不設(shè)控制閘門(mén)，用于宣泄河床平均流量。隧洞開(kāi)挖使用4臂盾構(gòu)，每日2班，每班工作9h，臺(tái)班進(jìn)尺5.4m。

截流是在枯水季節(jié)，流量小于2000立方米/秒時(shí)進(jìn)行的。水深達(dá)30m，河寬約100m，用卡車(chē)同時(shí)從右岸向左岸填筑3條戧堤來(lái)完成截流。截流總水頭為7m，共投石30萬(wàn)立方米，投石強(qiáng)度約為300立方米/h。

上、下游圍堰是在截流戧堤的基礎(chǔ)上擴(kuò)建而成的，考慮到贊比西河洪水量大，采取了圍堰過(guò)水方案，設(shè)計(jì)過(guò)流量10000立方米/秒。圍堰高約40m，上游圍堰頂長(zhǎng)140m，部分由重3~4t的大石襯護(hù)。下游圍堰頂寬約100m，部分用7m×7m×2.6m的混凝土板襯護(hù)，板間用鋼筋連接。上、下游圍堰均在堰內(nèi)設(shè)鋼板樁截水墻，

下接水泥砂漿防滲帷幕。設(shè)計(jì)溢流單寬流量為100立方米/秒。實(shí)際最大過(guò)流量7000立方米/秒，單寬流量74立方米/秒，堰上最大流速13m/s。1971~1972年過(guò)水后，上游圍堰設(shè)自潰式堤，高4.5m。

圍堰填筑主要采用大塊石，最大塊石重400kg，總填筑方量為30萬(wàn)立方米，施工設(shè)備為32t自卸卡車(chē)和5立方米推土機(jī)，填筑速度為300立方米/h，即每月14萬(wàn)立方米。鋼板樁截水墻的施工在截流之后進(jìn)行。板樁最大高度35m，重約3t，施工設(shè)備為1臺(tái)起吊高度55m的300t級(jí)起重機(jī)，使用3.6t汽動(dòng)打樁錘打樁，每臺(tái)班工作9h，打樁5塊，即每天10塊。

大壩基礎(chǔ)開(kāi)挖分3段進(jìn)行，先右岸、左岸而后河床。左右岸較高部位不受河水漲落的影響，在導(dǎo)流結(jié)束之前就開(kāi)始開(kāi)挖，采用纜機(jī)施工。基坑從1971年8月到1972年11月共開(kāi)挖石方50萬(wàn)立方米，開(kāi)挖后除對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)和排水處理外，還對(duì)煌斑巖脈造成的不連續(xù)帶進(jìn)行回填、灌漿、錨固等專(zhuān)門(mén)處理。

壩體分22壩塊，各寬15m，混凝土澆筑從兩岸壩基較高部位開(kāi)始，邊開(kāi)挖邊澆筑，為保證新澆筑混凝土不受開(kāi)挖爆破的影響，澆筑塊邊緣與巖石開(kāi)挖面之間保持15m以上的距離。在澆筑過(guò)程中大致保持兩岸澆筑對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。澆筑層厚度，壩基處為1.25m，以上均為2.5m。澆筑溫度限制在35℃以下;超過(guò)時(shí)必須采取冷卻措施。在壩體內(nèi)埋設(shè)有蛇形冷卻管。2層澆筑時(shí)間要求至少錯(cuò)開(kāi)72h，在澆筑混凝土?xí)r，振搗厚度不超過(guò)50cm。壩體內(nèi)部混凝土抗壓強(qiáng)度為31.5MPa，壩的上下游表層為25MPa。

混凝土施工的主要機(jī)械設(shè)備為:① 碎石機(jī):額定效率為400t/h，生產(chǎn)粒徑為0~155mm的碎石;② 拌和樓:生產(chǎn)能力為180立方米/h和60立方米/h的拌和樓各1座，配有5座容量各150t的水泥筒倉(cāng);③ 混凝土澆筑:用吊罐從拌和樓運(yùn)至纜機(jī)平臺(tái)，纜車(chē)2臺(tái)，跨度1000m，載重18t。

一期工程的主要工程量有:地面開(kāi)挖330萬(wàn)立方米，地下開(kāi)挖120萬(wàn)立方米，混凝土120萬(wàn)立方米，其中大壩本身60萬(wàn)立方米，地下工程30萬(wàn)立方米，共用鋼2.5萬(wàn)t。高峰人數(shù)7000人。

卡博拉巴薩拱壩的泄洪方式是第一次大規(guī)模地在拱壩壩體內(nèi)采用深孔泄洪，這種方式具有下述優(yōu)點(diǎn):可使壩基附近河床免受?chē)?yán)重沖刷;拋射距離遠(yuǎn)，閘門(mén)尺寸較小;可提前安裝水工金屬結(jié)構(gòu)，縮短大壩施工時(shí)間;水庫(kù)蓄水時(shí)間有一定伸縮性等。