图库鲁伊水电站(Tucurui Hydropower Station)是巴西仅次于伊泰普水电站的第二大水电站。该电站建于巴西帕拉州的托坎廷斯河上,位于该州首府贝伦以南约300km处。其总库容达503亿立方米,一期装机4245MW,年发电量228亿kW·h;二期扩建4125MW,总装机共达电声8370MW,年发电量324亿kW·h。工程主要建筑物包括土坝、溢洪道、厂房、通航建筑物等,挡水前沿总长7810米,最大坝高98米,泄洪能力达10万m³/s。

图库鲁伊水电站共分两个阶段建成,建设过程中采用三期导流方案,完成土方填筑4530万立方米及混凝土浇筑560万立方米。该水电站于1974年经巴西政府特许建设,1975年11月主体工程开工,1984年第一台机组发电,1988年底完成400万kW的装机容量。1998年6月,扩建工程开始施工。首台机组于2002年投入运行。

图库鲁伊水电站的建成是巴西历史上的一个重要里程碑,因为该电站能源源不断地向国家电网输电,以满足其日益增长的电力需求;同时,这也促进了巴西的工业发展,并在国家经济困难时期提供就业机会。水库建造过程中淹没2160平方公里热带雨林,蓄水后陆生动物失去部分栖息地,迁移后因缺氧或环境不适大量死亡;此外工程虽能改善库外居民生活,但对库区居民存在不利影响。

建设历程

建设背景

图库鲁伊水电站是20世纪80年代初世界第四大水电站,巴西的第二大水电站。位于巴西西北亚马孙河地区的托坎廷斯河下游。该河干流长2500km,流域面积75.8万km3,大部分属热带雨林区,气候潮湿,年降水量大于2000mm。干流计划分七级开发,本电站为最下游一级。因交通方便,离铁、铝矿近,兼有航运、防洪、灌溉等综合效益,故首先开发。该电站建于巴西帕拉州的托坎廷斯河上,位于该州首府贝伦以南约300km处。

建设历程

图库鲁伊水电站于1974年经巴西政府特许建设,1975年11月主体工程开工,1984年第一台机组发电,1988年底完成400万kW装机,共分两个阶段建成。

第一阶段为一期工程,电站第12台35万kW机组于1992年12月调试结束并竣工;另有两台备用机组,单机容量2.25万kW,总装机容量为424.5万kW。电站大坝高106m,泄洪流量达110000立方米/s。正常情况下水库水位为72m,总库容为503亿m³。工程规模:大坝土石开挖2740万m³,围堰堆筑2100万m³,土石坝填筑5500万m³,普通混凝土浇筑600万m³,主、副机电设备总计7万t,土建施工劳动力3.2万人,混凝土高峰浇筑量22.4万m³/月,土石方填筑量为250万m³/月。

第二阶段为扩建工程,1998年6月开始施工。扩建工程中,需修建一个副厂房,厂房内将安装11台单机容量为37.5万kW的水轮发电机组,新增总装机容量为412.5万kW。扩建工程不需修建围堰或导流等临时建筑物。扩建工程规模为:开挖500万立方米(包括采料场140万m³土壤的剥除);岩石开挖220万m³及360万m³的夯实填充料;20万m³的渗滤材料和过渡材料;30万m³的碾压混凝土和110万m³的普通混凝土。上述项目所需费用约5亿美元。目前正在进行的还有船闸施工,该工程完工后可保证托坎廷斯河的通航。首台机组于2002年投入运行。

枢纽布置

工程主要建筑物包括土坝、溢洪道、厂房、通航建筑物等。

土坝挡水前沿

土坝挡水前沿总长7810m,由河槽斜心墙堆土石坝、右岸土坝、左岸"Y"形土坝三部分组成。其中,河槽土坝长1310m,最大坝高98m,坝顶高程78m,上游坝坡1∶1.6,下游坝坡水上部分1∶1.6、水下部分1∶1.5,上游面在48.5m高程以上采用堆石护坡;右岸土坝长2611m,最大高度85m,上游坝坡1∶2.5,下游坝坡按高程分段为35m以下1∶2.5、35~50m1∶2.4、50~65m1∶2.2、65~78m1∶2,上游面采用厚约1m的堆石护坡,下游面为植草皮护坡;左岸土坝与右岸土坝结构相似,全长2330m,最大坝高85m。此外,距河槽土坝8km处设有一条长3218m的副坝。

溢洪道

溢洪道为开敞式,总长580m,最大坝高86m,堰顶高程52m,采用连续式鼻坎挑流消能(鼻坎高程30m,戽底高程24.682m,反弧半径35m),泄洪能力达10万立方米/s,是世界上规模最大的溢洪道。其设有23孔泄洪孔,每孔配备一扇宽20m、高21m的弧形闸门(圆弧半径20m,支铰高程59m),采用液压机构启闭(速度0.3m/min),单孔最大泄流量4250m/s。

进水口

进水口建筑物长366m、高75m,包含12个混凝土坝块(混凝土量141万m³),配备定轮平板闸门(宽10m、长13.8m,上游侧设止水),每个进水口对应一根直径10.4m、长67.124m的压力输水钢管。

电站工程

电站分两期施工:一期厂房长336m、最大高度34.39m,安装12台33万kW机组(混流式水轮机,转轮直径8.1m,额定转速81.8r/min,额定水头60.8m时出力31.6万kW、流量576m/s,最大水头67.6m时出力33.3万kW、流量599m/s,最小水头51.4m时出力25万kW;伞式立轴型发电机额定容量350MVA,功率因数0.95,频率60Hz,额定电压13.8kV,额定电流15700A,转动惯量133000tm),每台发电机配套一台350MVA三相变压器(升压至500kV),另设2台2万kW厂用机组,总装机400万kW;二期厂房将再装12台33万kW机组,总装机396万kW。

通航建筑物

通航建筑物由两级船闸及中间运河组成:一级船闸位于坝址处,经6km长、140m宽的运河连接二级船闸,最终通向托坎廷斯河。船闸总水头71m,每级提升高度35.5m,闸室宽33m、长220m,可通过4000t船只,一次过闸最大货运量32000t,年通过能力2.2亿t。

工程施工

施工导流方案

分期导流

导流分三期实施。一期围堰从左岸进占,围护主河槽左半部并修筑导流建筑物,由主河槽右半部和右河槽导流;二期围堰向右延伸至小岛,仅留右河槽导流,同步施工基坑与右岸岸上土坝;三期封堵右河槽,炸开一期围堰,河水通过溢洪道下40孔导流底孔(每孔宽6.5m、高13m,最大流量1400m/s)过流。

临时围堰

为保护相关设施施工,上游溢洪道与进水口间设钢板桩围堰“C”,下游消力池与尾水渠间设围堰“B”。

围堰“C”:建于15m高程混凝土基础上,高22m、堰顶高程37m,由5个直径24m主桩及4个连接段组成,含907块平柱板及18块90°连接柱板,钢板总重约1520t,单桩体积9950立方米、连接段每个1600m³。

围堰“B”:建于-2m高程混凝土基础上,高24m、堰顶高程22m,由3个直径24m主桩及3个连接段组成,含534块平柱板及10块90°连接柱板,钢板总重约970t,单桩体积10850m³、连接段每个1800m³。

合龙进程

1981年7月2日起,右河槽(宽375m)上游围堰推进,至7月29日全部合龙,期间龙口市宽度逐步缩减;同期上下游围堰开口宽度逐步扩大。截流时最大落差3m、最大流速6.7m/s,7月24日平均流量4605m/s。

设计与施工

土石围堰参数:各期均为土石围堰,断面基本一致。以第三期上游围堰为例,堰顶高程37m、顶宽18m、最大高度47m;上游面水上边坡1∶2.1、水下1∶2.5,下游面边坡1∶1.3。

堰体结构:中心区域为粘土质砂砾土,上游坝壳用粘土,下游坝壳用大粒径堆石,两者间设砂料反滤层。

施工碾压标准:堆石体每层厚1m,用CA35碾碾4遍或CA25碾碾6遍;反滤层每层厚0.4m,用CA25D/CA25PD羊足碾碾压;中心区域每层厚0.4m,用CA25D碾碾4遍。

机械与强度

主要机械:包括4台HolLandLoader大型联合装载机、32台PW772型底卸车及铲运机等;拌和楼至塔机运输用3立方米和6m³开敞式翻斗运输车;混凝土入仓用7台TN1120型和4台TN710塔式起重机。

施工强度:混凝土最高月产22.37万m³、日产汽车公司1.1万m³;石方填筑最高月产89.67万m³、日产5.78万m³;土方填筑最高月产157.3万m³、日产7.16万m³;石方开挖最高月产55万m³、日产2.8万m³。

总量与人员

总工程量:土方填筑4530万m³、石方填筑1900万m³,土方开挖3480万m³、石方开挖2120万m³,混凝土浇筑560万m³。

人员规模:施工高峰期(1981年5月)人数达21408人。

砂石系统

砂石系统:分天然砂砾石系统和人工破碎骨料系统。

天然砂砾石系统:产能860t/h(混凝土用砂430t/h、土石坝用砂344t/h、砾石86t/h),工序为采砂、筛分、水力分级。

人工破碎系统:3条独立生产线(2条半成品产能900t/h、1条760t/h),成品总产能1676t/h,人工砂仅用于土石坝反滤层。

拌和楼配置:设4座拌和楼,配风冷设施,顶层筛子对骨料最终分级,总计生产混凝土4131492立方米,平均每小时109.84m³。

工程影响

生态环境影响

植被与水质

水库淹没2000多km²热带雨林,大量植物在水中腐烂会破坏水质、降低水中含氧量,影响水生生物生存。浮出水面的朽木及水中营养物质会促使水草繁殖,进而妨碍航运、影响旅游,还可能损坏电站水力机械。

水草繁殖的连锁反应

水库为水草提供了理想生长环境,过度繁殖会导致有效库容减少、阻碍水流、增加蒸发损失;水草分解形成的恶臭水域会减弱氧与光的扩散,导致渔业减产,更严重的是会成为钉螺、蚊子等传病媒介的繁殖温床。

动植物种群变化

蓄水后陆生动物失去部分栖息地,迁移后因缺氧或环境不适大量死亡;虽能增加水生动物和水库鸟类数量,但鱼类种群受动水变死水影响显著,且大坝阻碍鱼类洄游,将冲击下游500km河道的捕鱼业。

植被腐烂

库区有2000万立方米优质商用木材,为减少生态影响并获取经济效益,计划砍伐67000hm²林地。但因承包公司经验不足,4年仅砍伐31000hm²,1984年9月6日水库关闸蓄水时,仍有大量树木留存库区,加剧了植被腐烂等问题。

居民影响

建坝虽能改善库外居民生活,但对库区居民存在不利影响;此外,水库还淹没一段40km长、横贯巴拉卡南保护区的公路。

工程意义

图库鲁伊水电站的建成是巴西历史上的一个重要里程碑,因为该电站能源源不断地向国家电网输电,以满足其日益增长的电力需求;同时,这也将促进巴西的工业发展,并在国家经济困难时期提供就业机会。

参考资料

图库鲁伊水电站.图库鲁伊水电站.2025-07-23