亞斯文老壩

亞斯文老壩位於上埃及南部的尼羅河(Nile)上,在開羅以南約800km處,圬工重力壩,最大壩高53m。壩址河谷寬約2000m。大壩主要位於花崗岩上,上部覆蓋一層風積砂和努比亞砂岩沉積層。

亞斯文老壩

Old Aswan Dam

概述

亞斯文老壩位於上埃及南部的尼羅河(Nile)上,在開羅以南約800km處,圬工重力壩,最大壩高53m。始建於1902年,初期庫水位為106m,庫容9.8億m3。大壩經過2次加高,第一次是1907~1912年,庫水位提高到113m,總庫容25億m3;第二次加高是1929~1933年,庫水位達到121m,總庫容增至50億m3。亞斯文老壩的修建和2次加高的目的都是為了提高對尼羅河徑流的調節能力,以發展灌溉。工程同時具有發電和航運作用。現水電站總裝機容量61.5萬kW,年發電量30億kW·h。
壩址河谷寬約2000m。大壩主要位於花崗岩上,上部覆蓋一層風積砂和努比亞砂岩沉積層。
亞斯文地區是典型的沙漠氣候,炎熱少雨。最高溫度51℃,最低溫度2℃。11年間,最大年降雨量8mm,最小年降雨量僅為2.7mm。
水庫最高水位121.0m,總庫容50億m3,回水長度390km。大壩採取蓄清排渾的方式,泥沙淤積較少。壩後水位根據泄量不同,洪水期約為95.0m,其他月份約為88.0m。

樞紐布置
樞紐建築物由大壩和一、二號電站組成。
2.1 亞斯文老壩 為漿砌花崗岩條石壩,最終壩頂高程123.0m,壩頂長2142m,最大壩高53m。大壩在整個河床段布置有180個泄水孔。這180個泄水孔根據地形布置,高程不一,其中65個孔底坎高程87.65m,75個孔底坎高程92.0m,寬、高分別為2m和7m,這140個孔統稱為低孔,能在較小水頭下通過最大洪水;18個孔底坎高程96.0m,22個孔底坎高程100.00m,寬、高均為2m和3.5m,這40個孔在水庫正常運行時泄水,稱泄水孔。
在洪水期7~9月,所有泄水孔閘門全開,一般洪水可泄6000m3/s,大洪水泄量超過12000m3/s(在亞斯文高壩建成以前)。
泄水孔分為10組,單孔之間圬工寬度為5m,而每組泄水孔之間圬工寬度增至10m。多數泄水孔是在2∶1的水泥砂漿中砌上花崗岩石板作為襯砌,平均厚度為0.67m,只有30個底坎高程為87.65m的泄水孔採用鑄鐵襯砌。
在左岸還設有一座船閘,由4間長80m,寬5.9m的閘室組成,分5級過壩。
2.2 亞斯文一號電站 建於1953~1960年,布置在大壩上游500m處左岸(西岸)的一個天然河灣中。從進水口建築物通過短進水管,將水引入廠房,通過水輪機和尾水管,出水進入在岩石中開挖的尾水調壓池,然後經過每條淨面積為150m2的城門型尾水隧洞,穿過船閘基礎,將水排至下游。
一號電站的主要建築物有:①首部明渠從水庫引水至進水壩,長約200m,渠底高程92.0m;②進水壩為漿砌條石壩,採用鋼筋混凝土面板防滲,壩高35m,壩頂長330m,壩頂高程與大壩齊平為123.0m;③廠房全長219m,地面以上高度為23m,寬度為22m,地面以下高度為32m。安裝軸流式主機7台,設計水頭23m,單機容量4.6萬kW,轉速100r/min,副機2台,亦為軸流式,單機容量1.15萬kW,轉速250r/min。共裝機34.5萬kW;④尾水調壓池位於尾水管和尾水隧洞之間,面積25000m2,池底高程82.0m;⑤尾水隧洞4條,每條長約800m,斷面積150m2,隧洞穿過大壩左壩肩,橫穿船閘底部進入尾水道;⑥高壓開關站位於電站以西約230m、高程為132.0m的山上,長198m、寬96m。
一號電站在亞斯文高壩修建以前,發電水頭最高31m,最低10m,高壩建成後發電水頭穩定在20m左右。
一號電站自1960年全部建成投產以來,年發電量在17.5億~19.0億kW·h之間,運行基本良好。由瑞士製造的3號和4號機組運轉以來,水輪機葉片有氣蝕和磨蝕發生。氣蝕面發生在葉片邊緣,寬3cm,長約20cm,一般每4~6年補焊一次;磨蝕深度大於3cm的也採用補焊辦法處理,一般6~7年補焊一次。此外葉片出現裂紋,個別葉片曾發生斷裂,為此曾更換新的葉片,並在幾何形狀上作了局部修改以改善氣蝕條件。
2.3 亞斯文二號電站 自亞斯文高壩修建後,亞斯文老壩的來水量比較穩定,非汛期來水量增加,計畫每年從高壩下泄的水量為555億m3,由於一號電站裝機較少,每年有135億m3的棄水,為了儘量利用這部分水量,修建了亞斯文二號電站。二號電站靠左岸,位於老壩下游70m處,兩側修建翼牆,中間形成前池,利用原大壩20個寬2m、高7m的泄水孔作為電站的進水口,將水引入前池再進入廠房。
電站裝機4台,總裝機容量27萬kW。水輪機採用轉槳式,20m水頭下單機出力為6.75萬kW,單機過流量360m3/s,轉輪直徑7m,轉速100r/min,同軸發電機單機容量為7.5萬kVA,功率因數0.9。二號電站建於1981~1985年,第一台機組於1985年7月發電,全部機組於1986年投入運行。
工程施工
一號電站的上游主體圍堰的堰頂長度370m,基岩以上圍堰中部高度為30m。圍堰南翼(左岸)座落在堅硬的花崗岩上,因此建成圬工重力壩的形式;圍堰北翼覆蓋有不良岩石區,就採用了鋼板樁中央心牆的堆石壩型式。先挖除不良岩石,再在基岩中的溝槽內架設板樁,最後通過混凝土截水牆使板樁與基岩緊密連線。圍堰於1953年6月開始施工,同年10月完工。
亞斯文老壩建成以來,經過2次加高,效果是顯著的。在高壩修建以前,老壩採取"汛期泄空排沙、非汛期蓄水調節"的運行方式,基本保持水庫庫容,起到每年調節灌溉用水的作用。高壩建成後,老壩降低庫水位由121m降至110m左右運行,從而保證一號、二號電站發電水頭為19±3m,也保證了高壩電站有較高的運行水頭。

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