水利工程論文-工程的設計和施工特性摘要：450MW的CanaBraa水電工程位于巴西Goias州Tocantins河上，由于它的第一套機組在36個月之內投入運行，從而在設計和施工方面創下了記錄。本文將就其主要設計和施工特性及有關的決議做出闡述。關鍵詞：工程設計施工特性Tocantins河是亞馬遜地區的主要河流之一，它的流向大致是由南向北，流域面積約767000km2。這條河流從其發源地巴西尼亞附近的巴西高原至其河口亞馬遜河河口全長約2500，由于它的規模、地理位置和特性，使其成為巴西Tocantins河的水力資源從二十世紀八十年代中期開始就一直處于開發中，譬如，象Tucurui（8370MW）水力發電工程等一系列的大型水利工程項目。其它的已建造或正在建設中的工程項目包括902MW的Lageado工程項目最近也得到批準，450MW的PEIXE工程和240的SAO薩爾瓦多工程項目正處于最初的施工階段。在上游河段，擁有大型可調節水庫的1200MW的SerraDaMesa水電站從1998年就開始動工，450MW的CanaBrava水電工程項目，與其第一套150MW水輪機組于當年五月份開始動工。其它的象Estreito,Maraba和Serra河谷工程，正處于調研階段，其中任何一個工程的發電能力都要超過1000MWCanaBraba水利工程位于Goias州Tocantins河上，在巴西尼亞以北約300處。該項目由巴西ST（以前是G）擁有和經營。該項目的設計、施工和安裝是由工程設計和施工組織（EPC集團）來實施，與業主之間簽定合同，實行總價承包。EPC集團由Intertechne組成，主營工程和設計。該項目的資金來源包括IDB（泛美開發銀行）和Bandes（巴西開發銀行）。該工程的建設，從最初的選址，到第一臺機組正式運行，歷時個月，比原計劃提前了個月。壩址的描述CanaBrava工程所在地Tocantins河下游流域面積577772，其長期的平均流量是9022/，PMF設計的流量水位圖最高是178002/。CanaBrava工程的PMF流量研究考慮到了該工程所在地上游SerraDaMesa水庫具有非常大的流量調節能力。C工程的PMF水位圖考慮了SerraDaMesa水庫（高水位時）的洪水過程線以及在SerraDaMesa與CanaBrava之間無控制流域增加的洪水。CanaBrava河流導流的洪水頻率分析考慮了SerraDaMeesa水電站的運行特性，溢洪道的泄洪能力、兩個水電站一該地區的季節性流量分布很有規律，汛期是九月份至四月份。為了該項目的設計和建造進行了每月和季節性的洪水頻率分析。這些研究的一個重要特征與一種事實有關，那就是CanaBrava工程開始的時候這個巨大的水庫仍在蓄水，大水泄洪時的巨大能量，及建造過程中的水文風險的再評估，這些都將在下文說明。這個項目的地址并沒有特殊的地形特性。在這條河較直的河段上有比上游和下游更加突出的壩座，按容量和布局來說比其它構造的壩軸線更加經濟。最初的河流研究考慮到有計劃地進行梯級水力發電工程的開發，最終決定電站的大致位當地的地理概況很復雜。工程的描述CanaBrava水力發電的初步研究作為該流域潛能研究的不同階段和項目的可行性研究從七十年代的早期到八十年代的中期間斷性地進行著。八十年代后期Furnas（聯邦政府）又進行了更加詳細的研究，得出了該項目的主要特性，譬如大壩的軸線、水庫的最大容量和能量輸出。按照流域的設計水平，Furnas后來又進行了更廣泛的調研。1994年進行了項目規劃的準備，包括RCC大壩、溢洪CCB通過他的公司成員，審查并修改了當前的基本設計，擴展了壩址的調查，并準備了一個替代方案。保持總體發電量，但減少機組數量，由4112.5MW減少為3150MW該工程設計最終選定一套方案。水庫正常運行最大水位為333，除了每日的蓄水量以外，流量調節無泄降。混凝土建筑物頂部高程為335，填土壩高出1m，高程為336。壩軸線最深點基巖高程為254，壩體最大高度為71m采用的最終設計與最初設計之間主要的不同在于，除了在機組數量上減少之外，即是電站廠房和溢洪道更加靠近右岸，使主體混凝土結構的開挖工作能夠盡快啟動，電站設備的安裝盡早開始。在初設與最終采用方案之間還有另外一個重要的不同，就是在導流隧洞獨立結構的設計上，使第二導流階段的開始將不受1三座發電廠房有3個單獨的進水口，暴露的壓力鋼管和一座裝有3套150MW2表孔溢洪道靠近發電廠，構成6個弧形閘門，每個15m寬，20m高，在水庫最大洪水位334情況下，設計泄洪能力為17800m3/s3靠近溢洪道有5個導流隧洞，河水在第二個施工階段流經。其中4個均為5.5m寬，11m高，其余的1個用于下游平衡性泄放，為4m寬，6m4一座RCC壩橫跨兩岸混凝土結構的余部，左岸一側，從導流隧洞到河流左岸5兩個土壩，壩座靠近主體軸線3366兩個獨立的土堤，在水庫邊岸的較低點，一個在主體結構的右側，具有較小的體積，另外一個距水庫4km3施工期間河水導流和控制在CanaBrava工程中的最終設計理念的采用，是建立在設計者、施工單位與供需方之間緊密合作基礎之上。這一綜合性方案當然具有主體上的優勢，并在導流渠道設計為兩個階段。第1階段，自然河渠可以單獨考慮，在右岸的一個足以進行壩基施工活動的區域內，進行RCC壩的右側部分、發電廠、溢洪道、引水結構以及引水渠和引水隧洞到發電廠的開挖。由粘土心墻堆石壩構成的縱向圍堰在初期干旱季節（1999年7月9月期間）建造，圍堰頂部高程295，具有100第2階段導流，由一土石壩截流，河水通過導流隧洞，之后建造截流戧堤，直到構成上游圍堰。下游圍堰的建造也要在河流左岸的一個區域內建造RCC壩和最初對第二階段導流的設計假設渠道的截流是在干旱季節進行，RCC大壩要在雨水季節到來之前達到上游圍堰頂部高程。如果洪水大于上游圍堰的防預水平，在圍堰與RCC大壩壩體之間要小心注水，圍堰與RCC壩體應該超出注水高度而不發生危險，洪水過后，超出的面積應該被清除并恢復施工。這個程序已經被成功地應用于巴西的其它工程。第二階段上游圍堰設計的干旱季節洪水水位為15004工程結構主體結構的典型斷面示于圖1。上述的RCC壩，包括3個部分。右岸部分為75m長，溢洪道與發電廠之間的一段為