爱华网 摘 要 埃塞俄比亚FAN工程按照美国陆军兵团水电标准设计，集中过坝建筑物由泄水底孔、竖井式溢洪道、发电进水口、坝基泄水管、发电引水管以及附属工作桥组成，布置形式紧凑经典，对类似水电工程设计具有借鉴意义。
关键词 土石坝 过坝建筑物
1 工程概况
埃塞俄比亚FAN工程位于青尼罗河流域的Neshe河上，发电额定水头614.5m，坝高40m，总库容4.4亿m3，引水隧洞长度4.5km，地面厂房，2台高水头冲击式发电机组，总装机97MW。
2 过坝建筑物整体布置
坝址河床宽广，中部基岩为玄武岩，上部覆盖层厚度3～5m；两侧为砂岩和页岩互层，上部覆盖层厚5～20m。挡水建筑物为粘土均质土坝，泄水与发电过坝建筑物基础布置于河床中部玄武岩上，首部结构包括发电进水口、泄水底孔、竖井式溢洪道，三者集成为一个紧凑的综合塔式结构，位于库内；泄水管和发电引水管集成为一条坝基埋管，长度140m的，横贯坝基，基础置于玄武岩上，埋管出坝后分离。泄水管下游连接消力池，消力池总长度52m；在塔式结构顶部和坝顶之间布置工作桥相连，工作桥为4跨简支梁结构，桥墩基础置于埋管顶部，整体布置见图1和图2。上述布置比较经济地解决了泄洪和水库紧急放空问题和引水发电系统过坝问题；且发电进水口、泄水底孔塔顶公用1台龙门机起吊设备便于检修和维护，工作桥墩基础置于埋管顶部，基础稳定，工作桥运行安全。
3 综合塔式结构
综合塔式结构包括发电进水口、竖井式溢洪道和泄水底孔，平面布置见图3。
1） 竖井式溢洪道，位于综合塔式结构左侧，上部为圆弧形溢流堰和圆筒竖井，竖井底部上游连通泄水底孔，下游连通坝基泄水管。堰顶圆弧半径7.4m，长度约33m，设1个防涡流中墩；井筒内径8.0m，筒壁厚2.0m；井底表面高程2200.0m，底板设1m厚防冲耐磨混凝土。按照美国陆军兵团标准进行泄洪能力复核，最高设计洪水位2232.4m时堰上水深2.4m，下泄流量249m3/s，竖井内水位为2222.0m，满足设计要求。经过水工模型试验验证，计算结果与试验结果一致性较好。
2）泄水底孔，用于水库紧急放空和排沙冲淤。孔内设2道闸门，上游侧为检修闸门，下游侧为工作闸门，均采用相同的液压操作设备启闭；两扇闸门之间设直径为700mm的通气孔，防止上游闸门启闭射流时在闸门后出现真空现象；底孔前部布置有叠梁门；闸门室的左侧为油泵室，布置2台油泵和附属设备。在安装和检修时，泄水底孔闸门系统等设备采用塔顶平台的龙门机进行起吊，检修工作主要在塔顶平台上进行。
根据计算结果，在正常蓄水位下，底孔最大泄流量约175m3/s，水位与泄流量关系曲线近似于直线下降，28天时间内，水库水位从正常蓄水位2230.0m下降到最低发电水位2214m，满足设计要求。根据水工模型试验结果，泄水底孔出口水流基本平直通过溢洪道竖井底部，进入坝基泄水管，竖井内没有形成壅水，底孔泄流能力的试验结果大于计算值的20%左右，但泄流量在坝基埋管的泄流能力范围之内，满足要求。
3）发电进水口， 位于综合塔式结构的右侧，孔内设2道闸门，上游侧为检修闸门，下游侧为工作闸门，均采用相同的液压操作设备启闭；闸门孔口尺寸为3.2m×3.2m，工作闸门后设置通气孔，通气孔直径为0.7m。在综合塔式结构顶部右侧布置油泵室，设备安装和检修采用塔顶平台的龙门机进行起吊，检修工作主要在塔顶平台上进行。
4 坝基埋管
坝基埋管包括坝基泄水管和发电引水管，坝内长度约140.3m，分缝间距保持10m左右变化，发电引水管缝间设2道铜片止水，坝基泄水管缝间设1道铜片止水。进口底板高程2200.0m，出口底板高程2198.5m，底板坡降1%。
5 结语
埃塞俄比亚FAN工程的集中过坝建筑物的整体布置极具特色，同时集成了泄水底孔、竖井式溢洪道和发电进水口和发电引水管，结构复杂又具有典型性，对有过坝要求的类似工程设计具有借鉴意义。
主要参考文献
1 《埃塞俄比亚FAN综合工程可行性研究报告》，埃塞俄比亚电力公司，2005年7月；
2 《Hydraulic Design of Flood Control Channels》EM 1110-2-1601，USACE，30 June 1994。
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