标题：大古力水电站
简介
大古力水电站
Grand Coulee Hydroelectric Powe  大古力水电站r Station
美国最大的水电站。位于华盛顿州斯波坎市附近、哥伦比亚河上。装机容量列世界第三。有发电、灌溉、防洪等效益。控制流域面积19.2万平方公里。平均年径流量为 962 亿立方米。基岩为花岗岩。混凝土重力坝大坝最高 168 米，坝顶长1272米，为哥伦比亚河上最大的水坝。水库命名为罗斯福湖，总库容118亿立方米。坝后常规式发电厂房共有3座 ，并在坝上游左岸设有安装水泵和抽水蓄能机组的厂房，可灌溉40.5万公顷农田。发电总装机容量 648 万千瓦，并预留了4台共240万千瓦的发电机组位置。泄洪设施为溢流坝、中孔和深孔。1933 年开工，1941年第一台机组投入运行， 1978年第三电厂建成。3座常规电厂多年平均年发电量为216亿千瓦时。
规模发展
80年代中期以前世界上最大的水电站。位于美国西北部华盛顿州斯波坎市附近，是哥伦比亚河在美国境内最上游的一座梯级水电站。 
大古力水电站始建于1934年，到1951年完成装机容量197.4万千瓦,是当时世界上最大的水电站。1967年开始扩建，1980年完工，装机总容量达649.4万千瓦,仍是当时世界上最大的水电站，直至1986年后让位于古里水电站和伊泰普水电站，居世界第三位。 
大古力水库兼有防洪和发电双重功能，其有效库容64.5亿立方米，其水量丰富，泥沙很少，水库无移民问题。电站大坝为混凝土重力坝，坝高168米,坝轴线为直线，长1272米。中间为溢流坝段，长503米,溢洪道11孔，每孔净宽41米，设计泄水能力28300立方米/秒。坝体本身设有通航设施,坝址以上集水面积19.2万平方公里,占哥伦比亚河全流域面积的 28.7%。坝址平均年径流量963亿立方米。 
电站初期工程建有第一厂房和第二厂房,各装9台容量为10.8万千瓦水轮发电机组,第一厂房内还装有3台厂用机组，每台1万千瓦。扩建工程又新建了第三厂房,装有3台60万千瓦机组和3台70万千瓦机组,总容量为390万千瓦。初期安装的机组经重绕线圈后，提高出力至12.5万千瓦,18台发电机合计出力达225万千瓦。电站平均年发电量共计202亿千瓦时，电能用230千伏高压输电线向外输送。此外,大古力水电站计划再装2台70万千瓦常规水轮发电机组和2台50万千瓦的抽水蓄能机组，共240万千瓦，总装机容量将达 888万千瓦。超出力工况运行时，容量可达1023万千瓦。 
大古力水电站用60万和70万千瓦大型水轮机，转轮直径分别为9.78米和9.90米，因尺寸过大，故采用分瓣制造现场焊接的技术。发电机转子重达1760吨，安装时，专门设计制造了起重能力达2000吨的厂内起重架。
地理位置
大古力水电站是美国哥伦比亚(Columbia)河干流上一座具有发电、防洪、灌溉、调节径流、城市供水、旅游和改善航运等综合效益的大型水利枢纽，坝址位于华盛顿州斯波坎市以西大约145公里处，离古力市45公里。主坝为混凝土重力坝，最大坝高168米，水库总库容118亿立方米。初期建有第一和第二厂房，装机容量197.4万千瓦，年发电量146亿千瓦·时。70年代增建第三厂房，并对初期安装的机组扩容，加上安装的6台抽水蓄能机组，使总装机容量达到了649.4万千瓦，年发电量248亿千瓦·时。计划进一步扩建，使最终装机规模达到888万千瓦。初期工程于1933年开工，1941年第一台机组发电，1951年完工；1967年开始扩建，1975年第三厂房扩建工程第一台机组发电，1980年竣工。
坝址处，河岸以上大部分地区为哥伦比亚河玄武岩，坝基为花岗岩，坚硬、质量好，有少量风化，河床覆盖层厚6～46米。坝址位于地震少发地区，基本地震烈度为6度，最大震级为7.5级。
坝址以上集水面积19.2万平方公里，多年平均流量3051立方米/秒，最大实测洪峰流量18100立方米/秒(1948年)，多年平均径流量962亿立方米，最大入库年径流量为1401亿立方米(1974年)，最大入库设计洪峰流量为34000立方米/秒。年内径流分布不均，丰水期4个月的径流量占全年的68%。大坝形成的水库叫罗斯福湖，水库正常蓄水位393米，相应库容118亿立方米，死水位368米，调节库容64.5亿立方米，连同上游干支流水库调节系数β2=0.47，属于多年调节水库。水库面积333平方公里，水库向上游延长965公里。
枢纽布置
大古力工程主坝为混凝土重力坝，连同扩建的前池坝总长1592米。河床中部为溢流坝，左、右侧分设第一、第二厂房，左岸为提水灌溉的抽水站，右岸为扩建的第三厂房。
主坝坝轴线为直线，坝顶长1179米，高167.6米，坝顶宽9.1米，高程399.59米，大坝底部最宽处达152.4米。上游面从坝顶至高程311.81米处为垂直面，以下坡度则为1∶0.15，下游面从坝顶至高程388.01米处为垂直面，以下则为1∶0.8的斜面。坝内设有总长13.7公里的检查廊道，还有总长4公里的竖井。
前池坝紧邻右坝肩，与主坝轴线约呈64°角，其坝基高程约为338.33米，坝顶高程为399.59米，顶宽9.1米。上游面为垂直面，下游面从坝顶至高程388.01米处为垂直面，以下则为1∶0.65的斜面。前池坝坝顶长约356.6米，结构物高61米。另外，在前池坝右边有一面向东方的长为56.7米的翼坝，用以封闭前池的北端。
溢流坝段布置在河床，长502.9米，设11孔表面溢流孔，各装有宽41.2米、高8.5米的鼓形闸门，闸门孔口单宽流量48立方米/秒。溢流坝下游面从鼓形闸门凸缘处(高程380.39米)至溢流坝消力戽起点处(高程270.90米)为1∶0.8的倾斜面。溢流坝采用连续式消力戽消能，消力戽半径为15.2米，其挑坎比倒拱高9.1米，戽内单宽流量56.3立方米/秒，总功率342万千瓦，由于河床砂砾被卷入戽内及施工残渣未彻底清除，消力戽曾被严重磨损，后来用特制的沉箱进行水下修复。当水库蓄水位达到393.19米时，溢流坝闸门开启，总泄洪能力为21900立方米/秒。坝体内设有40孔钢衬砌的、直径为2.6米的泄水孔，每个泄水孔由厚度为2.6米的附环门控制。泄水孔分2层等距离排列，其中20孔位于高程315.98米处，另20孔位于高程346.46米处。此外，在高程285.22米处还建有20孔泄水孔，主要用于施工导流，后来用混凝土封堵。当水库蓄水位达到393.71米时，这40孔泄水孔的泄洪能力可达6400立方米/秒。
发电厂房分设在左右两岸(在第三厂房兴建后称为第一和第二厂房)，厂房宽38米，高62米，长231米和225米，各安装9台单机容量10.8万千瓦的混流式水轮发电机组，每台机组由一根埋设在大坝混凝土中直径为5.5米的焊接压力钢管引水。出水口(高程284.68米处)的钢管厚度为38.1mm，进水口(高程317.30米处)的钢管厚度则为19.1mm。通过渐缩弯管与水轮机的伸缩节头(4.6米宽)相连。第一厂房内还装有3台厂用机组，单机容量1万千瓦，每台机组各由一直径为1.8米的压力钢管输水。第一、二厂房内的发电机组及厂用机组的总装机容量为197.4万千瓦。开关站设在右岸，电站运行初期以220kV高压输电线路接入邦纳维尔电力系统。厂房与开关站相距较远，高差较大，曾发生出线电缆因油循环不好而烧毁的事故，值得借鉴。　抽水站内共安装12台机组。前6台为电动水泵，每台抽水45.3立方米/米，电动机功率48470千瓦，总功率29.1万千瓦；后6台为抽水蓄能机组，抽水流量56.6立方米/秒。抽水蓄能机组分别设有一直径为4.3米的进水管(在高程363.71米处)和一直径为3.7米的泄水管，每台机组的额定功率约为5万千瓦，总功率30万千瓦。机组利用大古力水电站所发电力从大古力水库内抽水，抽水扬程为85～110米，总抽水能力611.6立方米/秒，提水灌溉哥伦比亚河左岸干旱高地44.3万公顷土地。利用岸上调节水库调蓄，抽水蓄能机组可提供调峰容量31.4万千瓦。
扩建原因
大古力水电站于1967年进行扩建，主要原因是：
①美国与加拿大订立了哥伦比亚河条约，加拿大在上游兴建3座大型水库，美国也要在支流上建几座大水库，使哥伦比亚河的径流得到充分调节，电站保证出力大大提高；
②大古力水电站所在的以水电为主的邦纳维尔电力系统，用超高压交直流输电线路与火电为主的加利福尼亚电力系统相联，使大古力水电站从担负基荷变为担负峰荷。经过多种方案比较，采用了在大坝右端去除一段坝体，再与主坝呈约60°交角接建前池坝和进水口，在前池坝下游建第三厂房的方案。首先需在不影响送电的情况下将原设在右岸坝端的开关站拆迁，再在右端水库轮廓线处修建围堰，以便去除一段坝体，然后建前池。最困难的是炸掉79.2米长的5个混凝土重力坝段，共要炸掉混凝土23657立方米。为安全起见，先开挖隔离槽，使要炸掉的坝段与保留的坝体及坝肩接头处都隔离开来，再开挖拟炸坝段靠近下游的基础，爆炸时使整个坝段倒向下游，再进行二次爆破，炸成小块，以便清除。在老坝段和新基础石方爆破时，都要保证原有工程的安全。扩建的前池坝，最大坝高61米，长356.6米，还建有一段翼坝，长56.7米。第三厂房长344米、宽65米、高79米。扩建工程所浇混凝土量共109万立方米。第三厂房内安装单机容量60万千瓦和70万千瓦机组各3台，其设计水头均达87米，单机最大出力分别可达73万千瓦和82.7万千瓦，总装机容量为390万千瓦。所用60万千瓦和70万千瓦大水轮机，设计水头均为86.9米，最大额定水头为108.2米，转轮直径分别为9.78米和9.9米，流量分别为815立方米/秒和930立方米/秒，转速分别为72和85.7r/min，最大保证率分别为93%和94%。每台机组分别由直径为12.2米的压力管道输水。压力管道的最大输水能力为7930立方米/秒。第一批60万千瓦的扩建机组于1975年8月正式投运，第4台(装机容量为70万千瓦)扩建机组于1978年4月并网发电，第5台和第6台机组于1980年5月全部建成发电。原有的18台机组，在70年代重新绕组，每台容量增加到12.5万千瓦左右。第一、二、三厂房及抽水蓄能机组，全部装机共649.4万千瓦。在前池坝下端还预留了2台70万千瓦常规水轮发电机组和2台50万千瓦的抽水蓄能机组的位置，进一步扩建后，计划总装机容量将达到888万千瓦，利用机组的超铭牌出力，最大峰荷出力可达1023万千瓦。扩建后，所发电力改用500kV超高压输送。
工程施工
初期工程，开挖土方1570万立方米，石方160万立方米，混凝土浇筑量809万立方米。扩建工程，挖除79.2米长的原坝体混凝土23657立方米，开挖土方1379万立方米，石方380万立方米，浇筑混凝土109万立方米。　施工时采取分期导流，导流流量按15600立方米/秒设计，上游围堰高程304.8米，下游围堰高程301.8米，先建左岸围堰，于1934年底开始兴建，1935年汛前完成。左右岸围堰共使用大约2.16万立方米木材，91.6万立方米填土，2200t钢板桩。出渣用皮带系统。　大坝浇筑初期采用双悬臂门机，每台浇筑能力为64立方米/时。自1935年12月开始浇筑混凝土，至1941年10月浇完，历时61个月。混凝土浇筑的最高日强度达1.7万立方米，最高月强度41万立方米，最高年强度270万立方米，都是当时的最高纪录。　大古力水电站第三厂房的大规模扩建、设置隔槽，以及对已浇混凝土进行非电引爆毫秒微差爆破拆除的施工技术和70万千瓦巨型机组厂房单机单进水口的设计技术都是水利建设中突出的工程实例。
哥伦比亚河干流上兼有灌溉等效益的美国最大水电站。装机容量648万千瓦。1933年兴建,1941年第一台机组投入运行。水利枢纽包括拦河坝、4座发电厂、3个高压开关站。水轮发电机组有 6种类型共33台。为纪念已故总统罗斯福，将建成的水库命名为罗斯福湖,总库容118亿立方米，有效库容64.5亿立方米。拦河坝为混凝土重力式，最大坝高168米，坝顶全长1272米,其中河中溢流段长502.9米，最大下泄流量28300立方米/秒。坝体混凝土量 809.3万立方米,为世界大型混凝土建筑物之一。在溢流坝两侧非溢流坝后分设左右两座厂房，原各装9台10．8万千瓦机组，1964～1980年间对机组进行改造,单机容量扩大为12.5万千瓦,18台共为225万千瓦。另在左厂房内装有 3台各为1万千瓦的厂用电机组。60年代决定增建第三电厂，采取的措施为拆去右岸变电站，挖除一部分右坝头，并向下游扩建右翼坝，长356.6米，同时挖除一部分右岸山坡，形成右翼坝内前池并连通水库。第三电厂建于右翼坝坝后，内安装60万千瓦及70万千瓦机组各三台（后者为截至1988年世界上单机容量最大的机组），合计390万千瓦(见彩图)。厂房内装有起吊容量为2000t的世界最大桥式起重机。第三电厂于1967年开工，1978年建成。另在坝头上游左岸库边，设有抽水灌溉及抽水蓄能发电机组厂房，由6台总容量30万千瓦的水泵及6台总容量31.4万千瓦的抽水蓄能机组(发电时容量为30万千瓦)组成。水泵由罗斯福湖提水85.3米至班克斯湖,灌溉电站以南地区40.5万公顷土地。抽水用于灌溉后的多余水量可由抽水蓄能机组发电后返回罗斯福湖。三座常规电厂多年平均发电量为 216亿千瓦·时。