阿斯旺老坝位于上埃及南部的尼罗河(Nile)上,在开罗以南约800km处,圬工重力坝,最大坝高53m。始建于1902年,初期库水位为106m,库容9.8亿立方米。大坝经过2次加高,第一次是1907~1912年,库水位提高到113m,总库容25亿立方米;第二次加高是1929~1933年,库水位达到121m,总库容增至50亿立方米。阿斯旺老坝的修建和2次加高的目的都是为了提高对尼罗河径流的调节能力,以发展灌溉。工程同时具有发电和航运作用。现水电站总装机容量61.5万kW,年发电量30亿kW·h。
坝址河谷宽约2000m。大坝主要位于花岗岩上,上部覆盖一层风积砂和努比亚砂岩沉积层。
阿斯旺地区是典型的沙漠气候,炎热少雨。最高温度51℃,最低温度2℃。11年间,最大年降雨量8mm,最小年降雨量仅为2.7mm。
水库最高水位121.0m,总库容50亿立方米,回水长度390km。大坝采取蓄清排浑的方式,泥沙淤积较少。坝后水位根据泄量不同,洪水期约为95.0m,其他月份约为88.0m。
枢纽布置
枢纽建筑物由大坝和一、二号电站组成。
2.1 阿斯旺老坝 为浆砌花岗岩条石坝,最终坝顶高程123.0m,坝顶长2142m,最大坝高53m。大坝在整个河床段布置有180个泄水孔。这180个泄水孔根据地形布置,高程不一,其中65个孔底坎高程87.65m,75个孔底坎高程92.0m,宽、高分别为2m和7m,这140个孔统称为低孔,能在较小水头下通过最大洪水;18个孔底坎高程96.0m,22个孔底坎高程100.00m,宽、高均为2m和3.5m,这40个孔在水库正常运行时泄水,称泄水孔。
在洪水期7~9月,所有泄水孔闸门全开,一般洪水可泄6000立方米/秒,大洪水泄量超过12000立方米/秒(在阿斯旺高坝建成以前)。 泄水孔分为10组,单孔之间圬工宽度为5m,而每组泄水孔之间圬工宽度增至10m。多数泄水孔是在2∶1的水泥砂浆中砌上花岗岩石板作为衬砌,平均厚度为0.67m,只有30个底坎高程为87.65m的泄水孔采用铸铁衬砌。 在左岸还设有一座船闸,由4间长80m,宽5.9m的闸室组成,分5级过坝。2.2 阿斯旺一号电站 建于1953~1960年,布置在大坝上游500m处左岸(西岸)的一个天然河湾中。从进水口建筑物通过短进水管,将水引入厂房,通过水轮机和尾水管,出水进入在岩石中开挖的尾水调压池,然后经过每条净面积为150㎡的城门型尾水隧洞,穿过船闸基础,将水排至下游。 一号电站的主要建筑物有:①首部明渠从水库引水至进水坝,长约200m,渠底高程92.0m;②进水坝为浆砌条石坝,采用钢筋混凝土面板防渗,坝高35m,坝顶长330m,坝顶高程与大坝齐平为123.0m;③厂房全长219m,地面以上高度为23m,宽度为22m,地面以下高度为32m。安装轴流式主机7台,设计水头23m,单机容量4.6万kW,转速100r/min,副机2台,亦为轴流式,单机容量1.15万kW,转速250r/min。共装机34.5万kW;④尾水调压池位于尾水管和尾水隧洞之间,面积25000㎡,池底高程82.0m;⑤尾水隧洞4条,每条长约800m,断面积150㎡,隧洞穿过大坝左坝肩,横穿船闸底部进入尾水道;⑥高压开关站位于电站以西约230m、高程为132.0m的山上,长198m、宽96m。 一号电站在阿斯旺高坝修建以前,发电水头最高31m,最低10m,高坝建成后发电水头稳定在20m左右。 一号电站自1960年全部建成投产以来,年发电量在17.5亿~19.0亿kW·h之间,运行基本良好。由瑞士制造的3号和4号机组运转以来,水轮机叶片有气蚀和磨蚀发生。气蚀面发生在叶片边缘,宽3cm,长约20cm,一般每4~6年补焊一次;磨蚀深度大于3cm的也采用补焊办法处理,一般6~7年补焊一次。此外叶片出现裂纹,个别叶片曾发生断裂,为此曾更换新的叶片,并在几何形状上作了局部修改以改善气蚀条件。2.3 阿斯旺二号电站 自阿斯旺高坝修建后,阿斯旺老坝的来水量比较稳定,非汛期来水量增加,计划每年从高坝下泄的水量为555亿立方米,由于一号电站装机较少,每年有135亿立方米的弃水,为了尽量利用这部分水量,修建了阿斯旺二号电站。二号电站靠左岸,位于老坝下游70m处,两侧修建翼墙,中间形成前池,利用原大坝20个宽2m、高7m的泄水孔作为电站的进水口,将水引入前池再进入厂房。 电站装机4台,总装机容量27万kW。水轮机采用转桨式,20m水头下单机出力为6.75万kW,单机过流量360立方米/秒,转轮直径7m,转速100r/min,同轴发电机单机容量为7.5万kVA,功率因数0.9。二号电站建于1981~1985年,第一台机组于1985年7月发电,全部机组于1986年投入运行。
工程施工
一号电站的上游主体围堰的堰顶长度370m,基岩以上围堰中部高度为30m。围堰南翼(左岸)坐落在坚硬的花岗岩上,因此建成圬工重力坝的形式;围堰北翼覆盖有不良岩石区,就采用了钢板桩中央心墙的堆石坝型式。先挖除不良岩石,再在基岩中的沟槽内架设板桩,最后通过混凝土截水墙使板桩与基岩紧密连接。围堰于1953年6月开始施工,同年10月完工。
阿斯旺老坝建成以来,经过2次加高,效果是显著的。在高坝修建以前,老坝采取"汛期泄空排沙、非汛期蓄水调节"的运行方式,基本保持水库库容,起到每年调节灌溉用水的作用。高坝建成后,老坝降低库水位由121m降至110m左右运行,从而保证一号、二号电站发电水头为19±3m,也保证了高坝电站有较高的运行水头。