1 概述

萨彦舒申斯克水电站建在俄罗斯西伯利亚叶尼塞(Енисей)河上游，位于克拉斯诺雅尔斯克州宋努斯克市附近。重力拱坝，最大坝高245m，总装机640万kW，多年平均发电量235亿kW·h。水库总库容313亿m³，有效库容147亿m3，为多年调节水库。工程具有发电、灌溉、航运和供水等综合经济效益。工程于1968年动工兴建，1975年10月11日河道截流，1978年第1台临时机组在60m水头下投入运行，这时主体工程浇筑的混凝土量约为全 部混凝土工程量的1/3(320万m³)，1989年全部工程竣工。

坝区属大陆性气候，多年平均气温为1℃，1月份最低气温为-42℃，6～8月气温 35～36℃。坝区年降雨量665mm，日最大降雨量89mm。

坝址以上集水面积18万km²，多年平均流量1480m³/s，春夏冰雪解冻期为坝区洪水季节，5～6月实测洪峰流量10000～12000m³/s。最大的理论推算流量为25000m³/s(万年一遇)，百年一遇春季最大设计流量13500m³/s，最小流量500m³/s。多年 平均输沙量442万t，水流平均含沙量0.095kg/m³。冬季为枯水期，河床流量只有200～300m³/s。春秋两季常有流冰出现，造成施工困难。

坝区为西萨彦山块峡谷地形，叶尼塞河穿过这段峡谷流到下游30km处进入宽阔的努辛斯克盆地，形成多滩的河道。坝区两岸岩层较陡，水流湍急，基岩多为坚硬的结晶页岩，是 修建高坝的良好基础。

坝址呈梯形峡谷，平水年河槽宽350m，最高水位时河槽宽可达400m左右。两岸岸坡倾 角38°～48°，坝顶高程处宽1066m，河谷宽高比4.351。河床冲积层厚10m。坝址段属西萨彦构造带，目前仍在继续上升，地震烈度为7度。整个坝区岩层为变质结晶页岩，含有明显的绿帘闪石石英矿物成份。坝址岩层一般由北向南倾斜，并受到北东向褶皱带的严重挤压。坝址距构造破碎带较远。

2 枢纽布置与建筑物

萨彦舒申斯克水利枢纽由拦河坝、泄水建筑物和水电站等主要建筑物组成(见萨彦舒申斯克水利枢纽平面布置图)。拦河坝为混凝土重力拱坝，最大坝高245m，坝顶长1066m， 坝的长高比为4.35。坝顶厚25m，坝底最大厚度114m，大坝迎水面(上游面)为垂直面，平面半径可达600m，下游面做成变化的坡度(1∶0.05～1∶0.70)。传递到大坝底部中心部位和两岸的联接段的主压应力达到7～9MPa，上部(拱冠)承受的水平压应力达7～8MPa，局部坝体产生的拉应力主要是在上游面。为了防止拉应力对坝体的有害影响，拱坝下部都做成变化的半径，两岸联接段要小。

大坝分为右岸溢流坝段、左岸厂房坝段及两岸非溢流坝。溢流坝段长189.6m，共布置11个溢水孔，孔口尺寸为5m×6m，进口高程479m，最大泄量按宣泄万年一遇洪水设计，流量为13600m³/s。进口处装有平面定轮闸门，工作水头61m，出口处装弧形工作闸门，尺寸为5m×6m，工作水头110m。溢流面设有挑坎式和坎槽式掺气设施。下游设有长142m的消力池，起点处宽130.6m，末端设消力槛，槛高29m，此处宽度为112m，最大单宽流量121m³/s。消力池后为混凝土海漫，末端宽97m。消力池底板为15m×12.5m、厚2.5m的钢筋混凝土板，板下有混凝土垫层，厚度不小于0.5m。板面接缝深0.4m处有水平不锈钢止水片，沿周边缝设 两层止铜片(见萨彦—舒申斯克水电站大坝剖面图)。为了导流，在溢流坝段坝体底部设有导 流底孔，进口高程374m(共11孔，其中两侧两孔进口高程较高，尺寸为5.3m×11m，在坝体 中部设有初期运用溢流孔，进口高程388m。

消力池在运行过程中，曾遭到多次破坏。1978、1982年检查发现底板破坏深度分别达0.2～0.3m和1.0～2.8m。1985年夏秋，溢流坝5个孔过流，流量达4500m³/s，11月底检查发现80%的底板面积遭到破坏，有的部位岩基冲深达8m，锚杆拉断，底板与基础脱开，冲走混凝土2.7万m³、基岩3000m³。主要原因是：过流时间过长(44号和45号坝段溢洪时间 长达60d和70d)；由于早期补强填料破坏底板基础产生脉动压力，消力池首部和底部底板脉动压力分别达11～12 m和3～4m水头。先后进行了3次补修。修复主要措施为基础水泥灌浆、表面补浇一层混凝土、冲刷区涂聚合物料，设锚筋等。修复研究中得出的基本经验是：①溢流坝泄槽末端 设附加鼻坎，改善运行条件，可使底板上的脉动压力荷载降低1/2；②动水压力计算，一般 取最大脉动压力值为消力池进口流速水头的7%～9%，此值可降低10%～15%；③平均厚6m，尺寸为6.25m×7.5m的底板，如接缝不灌浆，缝内存在脉动压力作用，会破坏底板安全。

厂房坝段长331.8m，布置有进水孔和压力钢管。孔口设有拦污栅和平板运行闸门，孔口尺寸为7.5m×10.5m。压力钢 管布置在大坝下游面，这样不致于削弱应力集中的部位，还可保证大坝施工期间管道安装工作和混凝土施工不致相互干扰。压力钢管内径7.5m。

厂房内共布置有10台单机容量64万kW的立轴混流式水轮发电机组。水轮机为PO230/833-677 型，转轮直径6.77m，转速142.8r/min，比转数58.3mkW。额定水头194m，流量358m³/s，额定出力65万kW，最大水头212m，最大出力73.5万kW，转轮重156t。最高效率96%。转轮采用耐空蚀不锈钢制造。发电机为伞式，额定电压15.75kV，额定容量为711MVA， 最大容量736MVA，转子采用强制风冷，定子采用水内冷。发电机转子重935t，发电机总重1860t。

电厂发出的电能通过500kV和750kV高压输电线送到左岸露天配电站，然后输入电力系统。

机组的正常工作水头是175～220m，但首批2台机组60m水头开始即发电，运行水头范围为60～140m，采用临时转轮，直径6m，60m水头下出力15.5万kW，140m水头下出力40万kW。 当水库水位超过460m时，更换为正式转轮。为配合低水头临时发电要求，设6个临时进水口 ，分别按3个高程布置，1、2号机组进水口高程369.5m，4、5、6号机组进水口高程426.5m ，3号机组进水口在上述两高程之间。

3 工程施工

主体工程分两期完成，一期为右岸基坑工程，包括导流底孔坝段、消力池、上游纵向围堰、隔墙、下游右岸挡土墙；二期为左岸基坑工程，包括厂房坝段和水电站厂房。一期施工导流是通过围堰束窄天然河床58%完成的。二期施工时，利用一期纵向围堰抛石立 堵进占，首先形成石戗堤，然后在二期上游围堰滤水坝址处进行最后的河床截流。截流后河水从导流底孔通过。

截流设计流量与实测流量相当，为550m³/s。截流戗堤落差为2.7m。抛石戗堤顶宽18m，堤顶高程327m，抛石方量71000m³。截流时一期上游围堰龙口宽度为84m，下游为74m。1975年10月15日合拢。

工程施工采用的混凝土拌合设备有1座全自动化连续式拌合楼，生产能力为300m3/h，1座分批生产的拌合楼(4×2.5m拌合机，生产能力为150m3/h)。主要混凝土浇筑设备是25t的塔式起重机，起重臂伸距为40m，起重机架在自升式栈桥上，一共安装了10座栈桥，能满足月浇筑强度达到35万m³的要求。单机最大月浇筑强度达2.23万m³，自升式栈桥КВГС－1000 结构很简单，即一个钢制构架固定在 4根钢管上，钢管直径为1000mm，并装有螺旋提升机，4个螺旋提升机同时启动时，钢架随 其上的起重机一起上升，每小时上升速度为2.3m。自升机栈桥总重为245t，载重量为513t。起重机沿栈桥轨道的可移动距离为20m。1977年，对这种起重机又重新作了布置，利用 大坝下游面的键槽，将起重机布置在第二层浇筑块上，这样可扩大每台起重机的浇筑范围。由自卸卡车将混凝土送到起重机，用高程344m上第三柱状块，高程401m上的第二柱块和高程343m、413.5m上的栈桥作运输平台。仓内振捣和平整工作用装有振捣设备（推土板和大型振捣器组）的A-6 63型电动拖拉机完成。振捣器组装在自行式宽履带拖拉机上，操作平台为全旋转式的，平台上装有一个活动套管工作臂，升降全由液压控制。工作臂端部装一横梁，其上挂有4～5个振捣器。工作臂最大伸距为7.5m，能在15m宽的仓内进行振捣。采用宽履带拖拉机能使振捣 器组在坍落度为5cm的混凝土层上顺利地振捣。一层振捣完毕后，可转入下一层振捣，卸下振捣器组的横梁，还可用来转运模板，振捣器组每小时可振捣混凝土80～100m³。

工地还试验一种B-1-69型新式振捣器，这种振捣器振捣厚度可达到1～5m。在平面尺寸较大的仓内（30m×27m）使用这种振捣器较为适合，使劳动消耗量和能量消耗均有所下降，并满足振捣的要求，浇筑强度和质量都有提高。

工程还采用双层悬臂式模板，面积40m2,重6t。每m2模板钢筋耗量为1.63kg。

实际施工时，混凝土浇筑块尺寸为12m×30m和27m×30m，浇筑块高3m的混凝土占48%，高3～23m的占28%(约200万m3混凝土)。为了达到提前发电、分期蓄水的要求，第一柱块先达到挡水要求。位于基岩面上第一层混凝土中心温度与坝基下1m厚处的温差不超过20 ～21℃，向上每增加1m高，容许温差增加1.5℃，但最高不超过42～44℃，混凝拌和 机出口温度控制在16～20℃。坝内冷却用塑料管，冬季用保温板保护暴露面。坝体横缝灌 浆设计温差为2～7℃，施工时实际为4～12℃。

1985年对已浇600万m3混凝土的调查，发现有大小裂缝5590条，开裂坝块占总坝块数的24%。裂缝平均开度0.2mm，大都呈垂直式或近似垂直分布在浇筑块的侧面，长度最大者达30 m。贯入整个坝段的裂缝约有300条。1991年检查发现，一些坝段有强的渗漏水，漏水量为0.03～20.0L/s。

总工程量为：土方开挖680万m³，石方开挖1010万m³，土石方填筑1000万m³，混凝土浇筑908万m³，实际施工高峰人数6000人，混凝土年浇筑最高强度为120万m³，总工期达19年。

萨彦舒申斯克水电站是世界上最大的水电站之一。工程始建于20世纪60年代末期，由于长期运行，基础设施老化严重，而且在运行过 程中陆续发现一些主要设备出现了空化、裂缝、漏油等问题。为了确保电站能继续安全可靠 地运行、延长使用寿命，已经着手进行维护和改造，更换一些陈旧的主要设备，并计划在2011年开始更换水轮机的所有转轮，以使水电站能达到安全运行标准。围绕新设备的研究、设计及制造，开展了调查与试验工作。