塔貝拉壩

塔貝拉壩位於巴基斯坦、印度河(Indus R.)幹流上。在拉瓦爾品第西北約64km。工程具有灌溉、發電、防洪等效益,是印度河西水東調的關鍵工程。壩系斜心牆土石壩,最大壩高143米,壩頂長2743米,壩體體積1.21億立方米,是世界上已建填築量最大的土石壩。控制流域面積17萬平方千米,總庫容137億立方米 m3,水電站原計畫初期裝機容量210萬kW,平均年發電量115億kW·h。後來裝機容量增加到347.8萬kW。每年調水300億m3,灌溉農田40萬hm2。工程於1968開工,1976年正式蓄水發電。

塔貝拉壩

Tarbela Dam

地理水文

河床覆蓋層很厚,最深處有210~230米,採用鋪蓋防滲,鋪蓋長達2347米。兩座副壩的壩型與主壩相同,壩體體積1650萬立方米 。左岸設兩條溢洪道 ,泄洪能力分別為18400立方米/秒和22300立方米/秒 。右岸的2條灌溉隧洞和2條發電引水隧洞由4條導流隧洞改建而成 。電站裝機12台 ,總裝機容量210萬千瓦。工程於1968年開工,1976年蓄水發電。河床右岸有厚的覆蓋層,基岩為寒武岩和二疊紀沉積岩,右岸為綠泥石、石墨片岩、白雲灰岩,左岸為白雲灰岩、千枚岩和石英岩。
壩址處控制流域面積17萬平方公里,年徑流量790億立方米。正常蓄水位472.6m,死水位396.3m,水庫有效庫容115億立方米,水庫長80.5km,面積283平方公里。壩址處平均年輸沙量3.85億t,平均每年淤積在水庫的泥沙為2.84億t。

樞紐布置

工程包括1座主壩、2座副壩、主輔溢洪道各1座、3條灌溉隧洞、2條發電引水隧洞以及水電站等。
主壩壩頂高程476m,壩頂長2740m,體積1.21億立方米。位於左岸的2座副壩總長1000m,最大壩高105m,總體積1650萬立方米。
主溢洪道靠近主壩左岸壩肩,基岩為石灰岩,堰頂高程低於正常蓄水位17.7m,有7孔溢流堰,每孔裝設15.2m×17.7m弧形閘門。最大泄洪能力為18600立方米/秒。溢流堰後接長450m的泄槽,坡度為1∶100。末端設消力戽。戽口高程比堰頂低82.9m,戽寬107m,相應單寬流量173.8立方米/秒。消力戽下游設有混凝土齒牆,以防止淘刷。輔助溢洪道位於兩副壩之間,結構與主溢洪道相同,共9孔,最大泄量23900立方米/秒。
右岸布置4條隧洞,1、2、3號隧洞洞徑13.3m,4號洞徑11m,洞長660~770m。1、2號洞用於發電、3、4號用於灌溉。根據灌溉需要,後來又在左岸增加了1條灌溉隧洞。
電站進水口為潛沒式豎井塔架結構,豎井直徑11m,頂部喇叭口,直徑約20m,其上設高36.3m的12邊形攔污柵結構,409.5m高程的永久性操作平台上,設42m高的臨時操作專用三角架。水電站位於大壩下游右岸岸邊,初期裝10台單機容量17.5萬kW機組。1~4號機組由1號隧洞供水,於1977年安裝完成;5~8號機組由2號隧洞供水,於1982年安裝完成;9~10號機組由2號隧洞供水,於1985年安裝完成。11~14號機組,單機容量改為43.2萬kW,在原廠房右側擴建新廠房。在3號隧洞下游控制閘門前接一彎管,然後分成4根叉管,末端裝有減壓閥。至1997年,11~13號機組已安裝好,擴建的大機組轉輪直徑7.9m,額定轉數90.9r/min,最大引用流量428.8立方米/秒,最大額定容量44萬kW,最大毛水頭137.2m。

工程施工

大壩施工期6年,其主壩填築量在當時為世界第一,主要工程量:土石方開挖1.48億立方米,土石方填築1.42億立方米,混凝土澆築量為255萬立方米。
大壩填築最高年強度約為3000萬立方米,最高月強度450萬立方米,最高日強度23萬立方米。施工高峰時,施工總人數17000人。
工程施工採用三期導流。第一期導流,用臨時土石圍堰,圍右岸河灘,河水仍從原河槽通過。在低圍堰保護下,在基岩台地開挖長約4800m,底寬215m的導流明渠。 第二期導流是用二期土石圍堰,堵截左岸,主流河水從明渠通過。在二期圍堰保護下,進行左岸主壩填築,右岸繼續開挖隧洞並修建廠房,工期3年。第三期導流從支墩壩上下閘門,封堵明渠,河水由右岸4條隧洞通過,最大泄量為4960立方米/秒,搶築明渠段主壩,繼續修建電站廠房並裝機,工期1年。左岸主、輔溢洪道及5號隧洞可以常年施工,不受導流影響。在明渠上游建有28個溢流孔的支墩壩,支墩高28m,底寬48m,頂部1/3為連續的鋼筋混凝土面板,中部1/3安設疊梁,下部1/3為定輪鋼閘門,設計最大通過流量21500立方米/秒,截流時,先關疊梁門,再下鋼閘門。
主壩填料中,棄料及料場開挖料各一半。這些填料均經過加工。共設立9個壩料加工廠,總生產能力為6.3萬t/h。
採用皮帶運輸方案,皮帶機總長約22km,總運輸能力為4.5萬t/h。主皮帶機寬1.6m,帶速5.8m/s。皮帶將填料轉輸至壩址後,卸入110t底卸卡車上壩鋪料。心牆鋪層厚30cm,用100t氣胎碾碾壓6遍;壩殼等鋪層厚60cm,用10t振動碾碾4遍。
工程混凝土大部為鋼筋混凝土板、牆、墩結構及隧洞襯砌。共有6種標號,29種級配。設有生產能力160立方米/h的拌和廠3座,採用電子計算機自動控制操作。
擴建新廠房時,用圍囹建成臨時圍堰。爆破開挖時,嚴格控制對現在建築物的不利影響。

工程特點

(1)深覆蓋層上用長防滲鋪蓋。河床覆蓋層最大厚度達210~230m,由大漂石、礫石、細砂組成。表層以下30m,有一強透水架空帶,內為30cm的礫石。原鋪蓋長1740m,端部厚1.5m,至心牆處增至12.8m。1974年開始蓄水時,2號隧洞發生嚴重事故,水庫被迫放空,發現鋪蓋有裂縫和362個沉陷坑。修復時,將鋪蓋加長加厚,鋪蓋長達2347m,最小厚度4.5m。1975年再次蓄水時,通過水下探測,又出現沉陷坑429個,用拋土船拋土67萬立方米之後,鋪蓋逐步穩定。
(2)大型高壓閘門。灌溉隧洞出口的弧形閘門尺寸為4.88m×7.3m,水頭137m,總水壓力約47600kN,弧形閘門採用偏心鉸水封結構,發電引水隧洞中段的平板工作閘門為4.88m×13.7m,水頭140.3m,總水壓力約92000kN。電站進水口半球形檢修閘門,直徑4m,重213t。
(3)導流明渠規模大。工程施工分3期導流。其中,二期導流的明渠長4.8km,底寬215m,總開挖量1500萬立方米。設計導流流量21500立方米/秒,實際過流量13600立方米/秒。明渠中修建一座支墩壩,有28個溢流孔,作為快速封堵明渠之用。後期通過右岸4條隧洞(內徑最大者13.25m)導流。竣工後,4條導流洞分別改建為發電和灌溉隧洞各2條。工作檢修閘門井設在導流隧洞中段。

事故處理

除了防滲鋪蓋發生沉陷坑外,還有以下兩個較大的事故:
(1)水庫於1974年7月8日開始蓄水後,8月21日2號隧洞發生大崩塌,流量從1260立方米/秒增加到4050立方米/秒,流速達36m/s,帶出大量岩塊和混凝土塊,隨即放空水庫。事故原因可能先是閘門作業系統的機械故障,然後是高速水流引起的空蝕。對2號隧洞崩塌後的右岸岸坡及溢洪道下游水墊塘的沖坑,均用碾壓混凝土處理。
(2)1976年3號隧洞消力塘在放水試驗時受到沖刷破壞。處理措施是在表面鋪設鋼纖混凝土,即在普通混凝土中加入少量聚氯乙烯絲和鋼絲,鋼絲長2.5cm,直徑1~2mm,每立方米混凝土中加入70kg;在底板上安設3560根錨桿;在操作閘門後加設摻氣槽。

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