奇尔克伊水电站位于格鲁吉亚北高加索苏拉克(Сулак)河上，是苏拉克河及其支流水能利用规划10级开发方案中工程量和装机容量最大的一座水电站。混凝土双曲拱坝，最大坝高232.5m，水电站装机4台，单机容量25万kW，总装机容量100万kW，多年平均发电量21.4亿kW·h。水库总库容 27.8亿m，为季调节水库。工程以发电为主，承担北高加索联合电网的尖峰负荷，兼有灌溉和防洪等综合经济效益。工程于1963年开工，第一台机组于 1974年投入运行，1977年竣工。

奇尔克伊水电站

枢纽布置

工程施工

奇尔克伊水电站

Chirkey Hydropower Station，Чиркейская　ГЭС

坝址地处狭窄的"V"形河谷，两岸陡峭，近于垂直，高约200m，峡谷底宽仅12～15m，顶宽约350m。坝址基岩主要为上白垩纪片状薄层石灰岩，岩性坚硬，微向上游倾斜偏右岸，夹有薄层致密坚硬的泥灰岩、泥灰质和泥质粘土，两岸构造裂隙和卸荷裂隙发育，与泥化夹层组合构成潜在的不稳定岩体。坝区地震烈度为8度。

坝址以上集水面积1.3万km，年平均径流量50.8亿m，年最小径流量41.07亿m，年最大径流量70亿m，千年一遇最大设计洪水流量2650m/s，万年一遇校核洪水流量3550m/s，水库总库容27.8亿m，有效库容13.2亿m，水库正常蓄水位高程355m，水库面积42.5km，河床水位变幅18m。坝址年平均固体径流量2100t。坝区属大陆性气候，年平均气温12℃，年最高气温37.9℃，年最低气温-35.5℃。

枢纽布置

枢纽主要建筑物由高混凝土双曲拱坝、坝后式厂房和泄水建筑物等组成。

拱坝由拱形体、底部混凝土楔形体(垫座)和右岸重力墩座组成。拱形体采用对称的双曲形，拱形体与底部楔形体采用柔性连接，拱顶厚6m，拱底厚30m，坝底厚76m，坝体厚高比0.327。拱形体有效高度184m，拱体总高度232.5m，坝顶弧长333m(包括右岸重力墩在内)。

水平拱曲线采用圆形结构，外半径108.8～181.8m，中心角107°～116.3°，坝体混凝土量136万m，整个坝体设有辐射形径向分缝，将坝体分为18个坝段，每一坝段宽16.5m。在坝段之间设有梯形键槽交错接合。坝体排水系统，在不同高程上分别设有6层廊道。拱坝垫座高48m，顶宽45m，底宽76m，平面上为梯形，紧嵌在河谷内。垫座底部设有纵向排水廊道，以降低扬压力。防渗帷幕深70m。两岸设4层灌浆平洞，帷幕深入左岸150m，深入右岸250m。固结灌浆深15～20m，左岸坝头沿原有的裂隙部位专门进行了锚洞加固处理，锚洞共有35个，分为6层水平方向布置，深40～50m，其中32个锚洞断面尺寸为4m×4.7m，3个锚洞为3m×3.5m。每洞埋有32根直径为53mm的高强钢筋，每根钢筋预应力为500kN。

水电站为坝后式厂房，紧贴拱坝底座下游面。厂房内布置4台单机容量25万kW的PO-230/989Б-B-450型混流式水轮机，总装机容量100万kW，发电机为ВГСФ930/233-30型，水电站最大水头205m，水轮发电机组采用双排布置，尾水管平行两层布置。厂房由两个主机室组成，厂房长62.3m、宽19.6m、高16.9m。4个高64.5m，宽20m的进水口贴合在上游面上，4条水轮机引水钢管为坝后背管式，直径5.5m。管壁上段厚14mm，下段厚46mm，外包1.5m厚的钢筋混凝土，引水流量150m/s。主变压器布置在厂房顶上，两个副厂房与主机室纵向外墙相接。

泄洪建筑物布置在河床左岸，距拱坝85m处，由直径9m的导流隧洞改建而成，进口采用斜井，堰顶高程低于坝顶18.5m，设有2扇弧形闸门，进口段断面20.5m×19m，由马蹄形断面过渡到圆形。隧洞倾斜段宽13.5m，水平段宽9.3m，为无压隧洞，长509m，后接144m长的明渠，下泄设计流量2400m/s，最大校核流量(万年一遇)2900m/s。水库蓄水初期，为防止洪水漫过正在施工的坝顶，水平段前面有临时泄洪洞与其相接，以宣泄洪水，以后再封堵。泄洪洞出口连接段为侧泄式挑流鼻坎，末端长77m。

工程施工

工程石方开挖量250万m，土方填筑量32.7万m，石方填筑量1万m，坝体混凝土浇筑量136万m。

采用隧洞导流施工方案，导流洞布置在河床左岸，为无压隧洞，全长728m，剖面130m，设计流量1550m/s。围堰分两期施工，枯水期采用定向爆破修一条高度不大的堆石围堰，作临时挡水，然后再筑上游混凝土拱围堰，高41m、顶长40m。下游围堰为混凝土重力式围堰。坝体横缝间距15m，浇筑块长度为坝体的厚度，浇筑块面积沿高度变化，底部为255m，顶部为100m，采用小型起重机安装移动式悬臂模板，平仓和振捣采用装在推土机上的振动器组。坝体采用300号混凝土，水泥用量280～300kg/m，骨料用人工破碎的石灰岩，最大粗骨粒粒径80mm，从4～10月中进行人工冷却，水温2°C，粗骨料5°C。混凝土初始温度为12°C。碎石采用封闭式料仓通气冷却。坝体浇筑层布置冷却水管，当坝体温度降到7～10°C后对横缝进行水泥灌浆。工地设有两座连续性混凝土拌和厂，2×1.2m和4×2.4m。混凝土运输采用БЕ1A?2-540型自卸车，容积8m。混凝土浇筑采用3台25t起重机和跨距500m的缆机，料罐容积8m，最高月浇筑强度43185m，最高年浇筑强度54万m，坝体月上升高度4.12m。

在非常深窄的峡谷内，为使厂房尽少嵌入，以节省混凝土浇筑量和土石方开挖量，采取机组双排布置和尾水管双层布置方式，在世界上尚属首次。两台机组连续排列使厂房长度几乎缩短一半，尾水管出水不会造成水轮机工况恶化。由于相邻机组水流喷射的影响，水轮机效率系数却有所提高，同时减少石方开挖量32万m，减少混凝土浇筑量9万m。

河床混凝土垫座抗滑稳定是按挡水建筑物设计的，内设纵向小廊道，以减少底部扬压力，垫座迎水面向上游伸出15m，以保证垫座上有必要的水重。垫座为大体积混凝土刚性楔形体，可改善拱坝的应力状态，使其相邻的拱厚减少到30m，也为水轮机引水钢管顺坝体下游面提供了布置条件，不仅改善了坝体的应力状态，也大大简化了施工，减少混凝土浇筑量17万m，减少石方开挖量7万m，减少基础灌浆1.9万m。

鉴于坝区的地震强度，每台水轮机进水口均为钢筋混凝土结构，与拱坝上游面整体连接，并向下游倾斜30°，与拱坝上游面轮廓重合，这样可提高进水口和坝体抗震性能，与直立式进水口相比可减少混凝土方量9000m，节约钢材450t。

坝后式厂房水轮机引水钢管通常都布置在坝体与厂房的接缝处，设有温度伸缩节，但奇尔克伊水电站水轮机引水钢管(坝下游面背管)与厂房段衔接处未设伸缩节，运行效果良好。

泄水建筑物末端设置侧面泄流的鼻坎挑流是该坝又一特点。在下泄流量与水头变化较大的情况下，这种挑流方式可使水流沿河床均匀分布，加上大量掺气，降低了对河床的动力作用。