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阿斯旺水坝



 

阿斯旺水坝位于埃及境内的尼罗(Nile)河干流上,在首都开罗以南约800km的阿斯旺城附近,是一座大型综合利用水利枢纽工程,具有灌溉、发电、防洪、航运、旅游、水产等多种效益。

大坝为粘土心墙堆石坝,最大坝高111m,当最高蓄水位183m时,水库总库容1689亿m3,电站总装机容量210kW,设计年发电量100亿kW.h

工程于19601919671015第一台机组投入运行,1970715全部机组安装完毕并投入运行,同年工程全部竣工。

 

坝址位于阿斯旺老坝上游7km处的水库回水区内,水深约3035m。坝址河谷宽约500m,两岸边坡下陡上缓,高出河底100m处的河谷宽约为3600m。河谷呈南北向,在变质岩、火成岩中切割而成。右岸为变质岩系,主要为混合岩,左岸除混合岩外,尚有花岗岩及火山岩,上部还有努比亚砂岩,岩体受一系列断层切割。左、右岸基岩出露。

河床基岩埋藏很深,覆盖层最大深度达225m,主要为砂层。上部为细砂,厚约20m;其下为粗砂、砾石相间;在低于河床120130m以下为弱透水的第三纪地层,由砂岩、细砂、粗砂、砂质垆坶及半坚硬粘土组成。

埃及气候炎热、干燥少雨,开罗以南的上埃及地区实际上是无雨区,由于沿途蒸发渗漏和灌溉等多种原因,尼罗河到埃及后多年平均径流量为909亿m3;阿斯旺站最大年水量与最小年水量相差很大;年内分配很不平均,810月水量最丰,占全年水量70%24月为枯水期;洪枯水差别更大,最高洪峰流量为14000m3/s,枯水时约350m3/s,相差40倍。尼罗河多年平均输沙量为1.34亿t,平均含沙量约1.5kg/m3,最大可达56kg/m3,泥沙主要来自埃塞俄比亚高原。

高坝总库容1689亿m3,相应水位183m,其中死库容约310亿m3,水电站运行的最低设计水位为147m,调节库容900亿m3,相应水位为147175m;最大防洪库容473亿m3,相应水位175183m。水库总长约500km,在埃及境内长约300km,称为纳赛尔湖,在苏丹境内长约200km,称为努比亚湖。水库总面积6751km2。水库防洪标准采用千年一遇洪水设计,洪峰流量15100m3/s,相应洪量为1340亿m3;万年一遇洪水校核,洪峰流量17000m3/s,相应洪量为1520亿m3

枢纽布置

枢纽建筑物包括大坝、引水工程和电站等。

堆石坝坝顶高程196m,最大坝高111m。顶宽40m,底宽980m,坝顶长度3830m,坝体方量4170m3,其中心墙236m3,过滤区及反滤层1234m3,堆石2700m3。坝轴线弯向上游,半径1400m,中心角60°。

工程设有6条导流、发电、泄洪三结合的隧洞,隧洞长315m,圆形断面内径为15m,有1m厚的加筋混凝土层衬砌,与厂房结合的泄洪孔有12个。其上游为引水明渠,下游为泄水明渠,分别长1150m485m,明渠深80m,最小宽度40m,可通过11000m3/s的流量。

电站布置在右岸,是地面式厂房,长276m、宽46m,位于引水洞末端。厂房内安装有12台混流式水轮发电机组,单机容量17.5kW,每条隧洞向2台机组和底部泄洪孔供水。

非常溢洪道设在左岸岸边,堰顶高程178m,长385m,共308m宽的孔口,泄洪流量5000m3/s 

其  他

1.工程运行情况 大坝施工顺利,蓄水运行正常,建成后大坝运行安全。利用安装的设备定期对大坝的性能进行观测和检查,用渗压计和有效压力测力计测量沉降位移和粘土心墙变形、心墙内的孔隙压力以及渗透坡降。大坝在运行20余年后,测量值均小于设计极限值,因此,到目前为止,不需对大坝进行修补,而且帷幕的有效系数仍高达96%

通过对下游渠道东侧边坡的观察证实,边坡不稳定,尤其是198111月阿斯旺地区发生地震以后。高坝管理局对边坡修平、锚固、喷混凝土保护,安装排水和监测系统。这项工作于1985年开始并于1989年完成。监测表明补救工作是成功的。

电站运行约20年后,检查表明需要对12台机组进行维修。水轮发电机组运行正常,磨损、气蚀轻微,但转轮高应力区出现裂缝,经常要停机检修,为彻底解决问题,提高水轮机效率,最后采用美国阿立斯查默斯公司设计制造的新转轮替换,从1985年起每年换2台,6年换完,新转轮不仅解决了开裂问题,而且效率可提高3%左右,每年可多得5亿kW·h的电能。

对隧洞排空检查发现情况良好,只是对一些地区作了灌浆以防止水渗漏。用水下电视摄像机检查出水口和进水口建筑物,发现闸门槽,出水口底板和尾水管出口的一些地方需要修理,更换钢筋、钢闸门槽和修补混凝土。目前正进行准备工作,预计3年完成,估计耗资约2000万美元。

非常溢洪道迄今为止尚未启用,保持良好。

2.工程效益

高坝建成后,预期的各种主要效益已基本实现。

 2.1 调节水量提供水源 按照设计,高坝建成后每年引用的水量可从原有的520亿m3提高到740亿m3。根据协议,埃及可用555亿m3,苏丹利用185亿m3;比建坝前可用水量增加了220亿m3。这部分水量由埃及支配75亿m3,苏丹利用145亿m3。实际运用情况表明19681992年的24年平均年下泄水量为558亿m3,与设计值相近。

在灌溉方面,埃及可增加灌溉面积100hm2,使上埃及约40hm2农田由一季灌溉改为常年灌溉,并增加耗水量大的水稻等作物的种植面积,确保熟耕地在需水时都可得到充足水量,确保农业规划、种植方式及土地轮作的机动灵活。

在航运方面,高坝建成前,由于阿斯旺老坝汛期敞泄,下游在69月一般难以通航,枯水期流量也因老坝调节流量的能力有限,航道吃水深度最大为1.21.5m。高坝建成后下泄流量稳定,吃水深度增至1.8m,常年通航,高坝上游形成一深水航道,年货运量达200t

2.2 控制洪水,免除旱涝灾害 高坝建成后,将阿斯旺千年一遇和万年一遇洪水的洪峰流量15100m3/s17000m3/s分别削减到9000m3/s11000m3/s。为了减少洪水下泄对下游河道及沿河工程建筑物的影响,于1981年底完成了托希卡(Toshka)分洪道。分洪道位于高坝上游250km的尼罗河左岸,利用沿岸垭口建闸坝控制,把洪水分入左岸沙漠中的洼地,总容量近1200亿m3,可作高坝的防洪库容用,分洪道引水渠底进口高程为178m。该洼地除在特大洪水分洪外,还可存蓄丰水年的水量补给西部沙漠区绿洲的地下水源,增加可开发的灌溉水量。这样可完全控制尼罗河洪水。

高坝发挥多年调节作用,免除了洪、旱灾害。如1964年及1975年为特大洪水年份(1964年洪峰流量创历史最高记录,1975年径流量超过1000亿m3),建设中和建成后的高坝发挥了作用,避免成灾,并节省了防洪费用。1972年为特大干旱年,1979年后非洲连续7年大旱,埃及邻国均灾情严重,而埃及依靠高坝而获免。

2.3 发电效益巨大 高坝电站投产后,埃及电力工业发展很快。

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