【世界十大拱壩】：中國二灘壩（多圖）--188BETApp

【世界十大拱壩】：中國二灘壩（多圖）

2014/2/20 9:42:02 新聞來源：四川水力發電網

拱壩指在平麵上呈凸向上遊的拱形擋水、雍水建築物，並在結構上起拱的作用的壩，起借助拱的作用將全部或部分水壓力(負荷)傳到河穀兩岸的基岩上。按拱壩體型，可分為雙曲拱壩、單曲拱壩和空腹拱壩。雙曲拱壩，指雙向(水平向和豎向)彎曲的拱壩。它是拱壩中最具代表性的壩型。

20世紀50年代前後，意大利、瑞士、法國建成了較高的有代表性的雙曲拱壩。20世紀90年代，我國自行設計建成了二灘水電站雙曲拱壩。目前，世界現有100米以上的拱壩約130餘座。在已建、在建的世界前十大拱壩中，我國已占有5個席位，標誌著我國拱壩的設計、施工達到了世界一流水平。

世界十大拱壩工程分布在亞洲、歐洲兩大區域。【圖為】世界十大拱壩地域分布 (The world is top ten arch dam Geographical locations )。

在世界十大拱壩中，中國占了5個席位，其分別為：第一位，錦屏一級壩(Jinping-I Dam。305m);第二位，小灣壩(Xiaowan Dam。292 m);第三位，溪洛渡壩(Xiluodu Dam。285.5 m);第七位，拉西瓦壩(Laxiwa Dam。250m);第十位，二灘壩(Ertan Dam。240m)等5座。【圖為】世界十大拱壩中的中國5大拱壩分布(據Google 地球資料編繪)。

二灘水電站位於四川省西南部的雅礱江下遊，壩址距雅礱江與金沙江的交彙口33km，距攀枝花市區46km，係雅礱江全流域梯級開發21個水電站中第一個開發項目，是中國在二十世紀末建成投產的最大水電站。【圖為】二灘水電站在雅礱江下遊所處的地理位置(據Google 地球資料編繪)。

二灘水電站地處中國四川省西南邊陲攀枝花市鹽邊與米易兩縣交界處，是國家"八五"重點建設項目之一，是建國以來我國西部規模最大、技術最複雜、投資最密集的基礎設施項目之一。【圖為】二灘水電站衛星圖(據Google 地球資料編繪)

二灘水電站以發電為主。水庫正常水位高程1200m，總庫容58億m3，有效庫容33.7億m3，屬季調節水庫。電站安裝6台單機55萬kW的水輪發電機組，總裝機容量330萬km，保證出力100萬kW，多年平均發電量170億kWh，年利用小時5162h。電站建成後將供電四川主網，並就近供電攀枝花、西昌地區，是四川電網中的大型骨幹工程。工程總投資284.7億元。【圖為】二灘水電站衛星三維圖(據Google 地球資料編繪)。

早在上世紀60年代初，中國水電顧問集團成都勘測設計研究院(原水利電力部成都勘測設計院)就著手二灘水電站的勘探設計工作。工程1991年9月開工，工程建設初期確定的所有裏程碑目標均已實現，1998年7月第一台機組發電，2000年完工。二灘工程的初期運行和監測數據表明，工程設計先進，施工質量優良，工程性能達到了設計要求。【圖為】二灘水電站壩址原始地形地貌圖。

二灘水電站壩址處河穀狹窄，枯水時水麵寬80～100m，兩岸山高300～400m，左岸穀坡25°～45°，右岸穀坡30°～45°。基岩由二迭係玄武岩和後期侵入的正長岩以及因侵入活動而形成的蝕變玄武岩等組成，岩體堅硬完整。河床覆蓋層厚度一般為20～28m。壩址區僅有小的斷層和破碎帶，多半以中高角度與河床垂直或斜交，且延伸短小，連貫性差。庫區不存在永久性滲漏問題。距壩址80～83km的大坪子，有一處近3億m3的大滑坡體，但處於穩定狀態。壩址地區基本地震烈度為7度。設計烈度為8度。

二灘水電站壩址以上流域麵積11.64萬km2，約占雅礱江整個流域麵積的百分之90。多年平均年降雨量1038.5mm。壩址處多年平均流量1670m3/s，年徑流量527億m3，實測最大流量11100m3/s，發生在1965年8月10日;調查曆史最大流量16500m3/s，發生在1863年。【圖為】1964年，中國水電顧問集團成都勘測設計研究院(原水利電力部成都勘測設計院)的工程技術人員在二灘水電站壩址現場踏勘時的合影。

大壩按千年一遇洪水設計，洪水流量20600m3s;相應庫水位1200m，5000年一遇洪水校核，流量23900m3/s，相應水位1203.5m，庫容61.8億m3，可能最大洪水流量30000m3s。壩址處多年平均輸沙量2720萬t，多年平均含沙量0.52kg/m3，實測最大含沙量9.58kg/m3。水庫麵積101km2，水庫淹沒耕地1656hm2，遷移人口26823人。【圖為】上世紀80年代，中國水電顧問集團成都勘測設計研究院(原水利電力部成都勘測設計院)在二灘水電站壩址進行水上勘探。

二灘水電站導流標準經風險度分析采用重現期30年，設計導流量為13500m3/s。前期導流方式采用不過水圍堰隧洞導流、基坑全年施工的方案。上下遊圍堰均采用瀝青混凝土心牆堆石圍堰，上遊圍堰堰頂高程1062m，最大堰高56m，堆築量94萬m3，基礎最大防滲深度37m;下遊圍堰堰頂高程1030m，最大堰高30m，堆築量19萬m3，基礎最大防滲深度54m。左岸、右岸各布置1條導流隧洞，其洞身長度分別為1087.75m和1167.08m，進口高程均為1010m。導流隧洞在施工期需在有壓流態下宣泄設計洪水。左岸導流洞下遊段在大壩建成後，作為電站2號尾水洞的一部分。導流洞斷麵均為方圓形，其尺寸(寬×高)均為17.5m×23m。【圖為】二灘水電站混凝土雙曲拱壩設計效果圖。

二灘水電站拱壩經過體型優化設計，以及在應力計算和穩定分析方麵的改進，節約了工程量，其中土石方開挖122萬m3，石方洞挖74萬m3，混凝土130萬m3，鋼筋3.4萬t，按1986年單價概算，節約投資4.82億元。扣除節約後的電站主要工程量為：土石方開挖1170萬m3，土石方填築114萬m3，混凝土650萬m3，帷幕灌漿18萬m3，鋼材14.8萬t。【圖為】二灘水電站樞紐平麵布置圖。

二灘水電站工程項目的實施，是國內第一個全麵實行國際招標、按照菲迪克合同條款(FIDIC)實施工程建設管理的項目，也是世界銀行對單個工程提供貸款最多的項目(9.3億美元)。二灘水電站的建設在國內第一個推行了以業主負責製為主導的"四製"管理(項目法人責任製、工程招投標製、工程監理製和合同管理製)，並在同類工程中率先開展全過程的環境監理工作。【圖為】二灘水電站雙曲拱壩上遊展視圖。

二灘水電站工程的建設，原由國家開發投資公司、四川省投資集團公司和四川省電力公司(2002年實施網、站分家後，該股份調整為中國華電集團公司)按48、48和4的比例投入股本金，組建二灘水電開發有限責任公司(EHDC)，為二灘水電站工程項目的建設和運營業主。二灘水電工程公司(EEC)是二灘水電站的建設監理單位;國家電力公司成都勘測設計研究院(CHIDI)是二灘水電站的設計單位。【圖為】二灘水電站雙曲拱壩剖麵示意圖圖。

二灘水電站主體工程分為拱壩工程(含電站進水口、泄洪洞和過木機道進口及河床圍堰工程)、地下廠房工程(含導流洞、泄洪洞和過木機道工程)和機電安裝工程三個標。通過競爭性國際招標，選擇了以意大利IMPREGILO公司為責任方，由意大利、中國和法國共五家公司組成的二灘聯營體(EJV)為拱壩工程的承包商;選擇了以德國PHILIPP HOLZMANN公司為責任方，由中國和德國共三家公司組成的中德二灘聯營體(SGEJV)為地下廠房工程的承包商;以中國葛州壩集團公司為責任方，由國內中水一局、中水八局、東方集團四家公司組成的二灘機電安裝聯營體(GYBD)為主體安裝承包商等，共同承建二灘水電站工程。【圖為】二灘水電站地下廠房布置示意圖。

二灘水電站主要機電設備通過招標選定：加拿大通用電氣公司(GE)與中國東方電機股份有限公司和哈爾濱電機公司合作，是6台水輪發電機組的製造供貨商;主變壓器、GIS設備、500KV高壓電纜、發電機斷路器以及計算機監控係統是通過國際招標、分別由國外廠商製造和供貨，所有的閘門及啟閉機、廠房橋吊等通過國內招標、分別由國內的廠商製造和供貨。【圖為】1995年2月23日，二灘水電站大壩砼開始澆築。

二灘水電站於1987年第四季度開始前期施工準備，1991年9月14日主體工程開工，1993年11月26日實現大江截流;1995年2月23日大壩砼開始澆築，1997年11月4日，導流洞下閘、實現二次導流;1998年5月1日，大壩澆築至1190m高程、橫縫灌漿封拱高程達1175m，壩身泄洪孔口和右岸泄洪洞具備過流條件，經蓄水前安全鑒定和國家組織的蓄水階段驗收後，水庫開始蓄水。【圖為】建設期的二灘水電站大壩。

1998年12月31日，SGEJV所承擔的地下廠房工程基本完工;1999年4月15日，EJV承擔的拱壩合同工程基本完工。機組安裝工程始於1996年8月1日，1998年8月18日第一台機組(6號機)經啟動驗收後並網發電，其餘5號、4號、3號、2號、1號等五台機組分別於1998年11月16日、1999年3月6日、5月31日、9月21日、12月4日經啟動驗收後並網發電、投入商業運行。二灘水電站工程建設的裏程碑安全按合同工期或提前實現。截止1999年底，二灘大壩及泄洪建築物、引水發電係統等樞紐主要建築物和電廠的生產、生活配套設施均已按設計文件所規定的內容建成，質量符合合同要求，並已投入正常運行。【圖為】二灘水電站地下廠房開挖。

【電站樞紐】電站樞紐由混凝土雙曲拱壩、左岸地下廠房係統，右岸泄洪隧洞等組成。整個樞紐布置在自上遊金龍溝至下遊三灘溝之間2km範圍的狹窄河穀內。主要水工建築物混凝土雙曲拱壩、泄水建築物、引水道、廠房、主變室和開關站為一級建築物。電站采用五回500kV出線，經地麵開關站進入四川電網。【圖為】建設期的二灘水電站大壩。

二灘水電站壩址樞紐基岩由二疊係玄武岩和後期侵入的正長岩以及因侵入而形成的蝕變玄武岩等組成。樞紐下遊三灘溝有三疊係砂、頁岩分布，河床覆蓋層20～28m。樞紐區岩體完整性較好，無大斷層分布。右壩肩中、下部在高程1020～1100m處發育有兩條近乎平行的強烈蝕變帶，帶寬10～15m，隱微裂隙極為發育，產狀零亂，裂隙中普遍充填綠泥石、陽起石、滑石、皂石等軟弱礦物，稱為"綠泥石—陽起石玄武岩"，是壩區主要的軟弱岩帶;但由於範圍小，條帶與壩基接觸部位采用局部混凝土置換處理。大壩消能區的二層玄武岩中，隨機分布裂麵充填綠泥石、皂石等軟弱礦物的岩體，稱為"裂麵綠泥石化玄武岩"，對消能布置有一定影響。地下廠房洞室群圍岩以完整、均一的正長岩、玄武岩為主，岩體節理裂隙短小，嵌合緊密，埋深一般在200～350m，有較好的成洞條件。【圖為】建設期的二灘水電站大壩。

二灘水電站壩址具有修建高混凝土雙典拱壩的良好地形和地質條件。大壩為混凝土雙曲拱壩，為使壩體應力分布均勻，壩肩推力更偏向山體，有利於壩身穩定，水平拱圈為二次拋物線，拱冠梁的上遊麵為三次多項式曲線。初步設計審定的雙曲拱壩拱冠梁底寬70.34m，壩體混凝土量474.2萬m3;經優化設計後，最後采用的混凝土雙曲拱壩拱冠梁底部最大寬度減為55.74m，壩體混凝土量減為424.2萬m3，比初步設計節約混凝土50 萬m3。【圖為】建設期的二灘水電站。

拱壩分39個壩段，有19個主要接縫灌漿區，在1145m高程以下每個灌區高度為12m，1145m高程以上每灌區高度為15m。大壩不設縱縫，橫縫采用球麵鍵槽，球麵鍵槽模板直徑80cm，深15cm，與常規剪力鍵模板相比，結構簡單，施工方便。大壩橫縫灌漿係統采用預留水平灌漿槽和預埋連接在灌漿槽上的灌漿鋼管組成。灌漿槽分設在灌區底部和頂部，分別連接進漿管和出漿管，采用此係統施工方便，保證了灌漿質量。【圖為】建設期的二灘水電站大壩。

【引水發電係統】二灘水電站引水發電係統由進水口、壓力管道，主廠房、主變壓器洞室、尾水調壓室、尾水洞及地麵開關站組成。整個係統布置在左岸壩肩;進水口在左壩肩上遊，采用塔式進水口，進口底高程1128m，塔頂部高程1207m。6根壓力管道的進口連成一長條形，進口中心間距281m，總長170m，每一個進口之間設置永久縫。采用單元式引水，6根壓力管道在平麵上布置成直線形，管道軸線與廠房軸線成65°斜交;引水壓力管道直徑9m，每根壓力管道由上平段，豎井及下平段組成，豎井高130m，由於進水塔軸線與主廠房軸線有一夾角，6根上平段長度不同，最長的119.2m，最短的60.27m，下平段長49m。上平段、豎井段采用鋼筋混凝土襯砌，自下彎段起點開始至下平段終點為壓力鋼管。【圖為】建設期的二灘水電站大壩。

【泄洪消能】二灘水電站工程采用雙曲拱壩，由於河穀狹窄、水頭高、流量大，因此泄洪消能設施成為二灘水電站樞紐中的重要組成部分。二灘泄洪建築物按千年一遇洪水流量20600m3/s設計，5000年一遇的洪水流量23900m3/s校核。表孔沿拱壩頂部呈徑向布置，每孔尺寸分別為11m×l1.5m(寬×高)，堰頂高程1188.5m，采用水流自由跌落，下遊水墊塘形成深水墊擴散消能。出口形式最初曾就連續式、差動式、及大差動俯角跌坎加分流齒坎3種鼻坎形式作比較，最後選用大差動俯角跌坎加分流齒坎方案。通過進一步優化，大差動壩麵的俯角，單號孔采用一30°，雙號孔采用一20°;中間5個表孔每孔設置兩個緊靠閘墩的分流齒坎，1號、7號兩個邊孔隻設一個靠直邊牆的分流齒坎，分流齒坎進一步增大了表孔的水流縱向分散，降低了水墊塘的衝擊動壓，也減小了對水墊塘邊坡的衝擊動壓。表孔中間6個閘墩首部寬11m，尾部寬度為2m，增加了水流橫向擴散，1號、7號的邊墩采用不擴散的直線型，以防擴散後衝擊岸坡。7個表孔在設計洪水位時泄量為6260m3/s，校核洪水時泄量達9500m3/s。【圖為】建設期的二灘水電站大壩。

【機電設備】二灘水電站由於機組及主變壓器尺寸大，形成了由地下主廠房、主變壓器室和尾水調壓室組成的三大平行的地下洞室。設兩條尾水洞，其中2號尾水洞部分利用了左岸導流隧洞。1號尾水洞全長881.88m，斷麵為圓拱直牆形，斷麵尺寸為16.5m×16.5m(寬×高);2號尾水洞樁號TTO+214.97m前斷麵同1號洞，樁號TTO+214.97m後利用導流洞，斷麵為17.5m×23m(寬×高)，均采用鋼筋混凝土襯護。主變室升壓後的550kV電流由18根幹式電纜經電纜斜井升至地麵開關站，電纜斜井斷麵為6.5m×4.8m(寬×高)，斜井與水平的夾角為37°58,20"。500kV開關站占地60m×20m(長×寬)，內裝SF。氣體絕緣組合電氣。【圖為】建設期的二灘水電站大壩。