美國奧羅維爾壩
奧羅維爾壩
奧羅維爾壩是美國最高的人工土石壩，位於加利福尼亞州北部費瑟(Feather)河上，距奧洛維爾市8km。 壩高234m，水庫總庫容43.62億立方米，水電站裝機容量67.5萬kW。 主要用途為蓄水、發電、防洪、旅遊和養殖。1968年完建。
介紹
奧羅維爾壩是美國最高的人工土石壩，位於加利福尼亞州北部 費瑟(Feather)河上，1968年完建。 奧羅維爾大壩的地理位置 大壩坐落在變質火山岩層上，岩石主要為角閃岩，並含有大量方解石、石英、綠簾石、石棉及黃鐵礦岩脈，岩性堅硬、緻密，有中到大的裂隙。 在大壩設計時，壩址附近未發現有活動斷層。 1968年大壩建成投入運用 ，1975年8月1日，發生了里氏5.7級的奧洛維爾地震，表明壩址處實際上存在着活動斷層。 壩址以上流域面積9360平方公里，11月～次年3月為雨季，7～8月為旱季，年平均降雨量1778mm。 年平均徑流量(上游引水後)43億立方米，實測最大洪峰流量7530立方米/秒。 大壩按450年一遇洪水設計，相應流量為12460立方米/秒； 計算的最大可能洪水相當於千年一遇，相應流量為20388立方米/秒。 水庫有效庫容33.12億立方米，水庫面積6390平方公里。
樞紐布置
該工程除了大壩外，還包括溢洪道、左岸地下廠房(海厄特Hyatt廠房)、特馬利托(Thermalito)發電廠房(包括引水壩、發電引水渠、前池壩等)、攔魚壩以及費瑟河孵魚場等。 土石壩頂長1700m，壩體體積6100萬立方米。採用斜心牆，以減少因不均勻沉陷引起的開裂。 心牆底部設混凝土墊層，它既可消除基礎外形的突變，降低土心牆的高度，又可以保護已填築的上游壩體安全度汛。壩軸線微向上游凸，以便在水庫荷載作用下向下游撓曲時，壩體受壓。 由於大壩處於地震區，大壩設計時，根據已有地震資料做了地震模型試驗，模型比尺為1∶400和1∶200，以驗算大壩穩定安全係數。
措施
採取了下列措施來提高大壩抗震性能： ①清除覆蓋層(厚度為18m)，防止基礎發生液化； ②壩殼和心牆之間的過渡區，採用級配良好的砂礫石，達到既密實又不透水； ③心牆材料有一定的可塑性，以防止產生裂縫； ④增加壩頂超高。
安全評估
壩址附近發生5.7級地震後，大壩按6.5級地震重新進行了安全評估。 分區壩各區的填築材料和厚度分別是(見奧羅維爾壩剖面圖)： (1)區、(1A)區和(1B)區為不透水材料，由級配良好的粘土、粉砂和礫石混合物組成，最大粒徑為7.6cm。 碾壓層厚25.4cm，用100t氣胎碾碾壓4遍。 (2)區和(2A)區為過渡區，由級配良好的砂、礫石、卵石及塊石混合物組成，最大粒徑38cm(粒徑小於200號篩的材料不超過6%)，碾壓層厚38cm，光筒振動碾碾壓2遍。 (3)區為壩殼區，由砂、礫石、卵石及粒徑小於61cm的大塊石組成，粒徑小於4號標準篩的材料含量占25%，每層厚61cm，用光滑圓筒振動碾碾壓2遍。 (4)區為上游圍堰防滲心牆，使用經篩選的壩肩開挖料，通過200號標準篩的材料占75%～45%，最大粒徑為20cm，碾壓層厚25.4cm，用10t氣胎碾碾壓4遍。 (4A)區為可壓縮的緩衝區，其級配與(4)區相同，每層厚38cm，用光筒振動碾碾壓1遍。 (5A)和(5B)區為排水區，由礫石、卵石和巨礫石組成，小於4號標準篩的材料最大為12%，碾壓層厚61cm，用光滑圓筒振動碾碾壓2遍。
組成部分
溢洪道由兩部分組成：控制一般洪水用的主溢洪道，為裝有8扇寬5.4m、高10.1m的弧形閘門的泄水孔和襯砌式陡槽；緊急溢洪道，為無閘門控制的反弧形堰頂，堰頂長570m。 最大泄洪能力17700立方米/秒，最大運用水頭31.4m。 地下廠房長167.5m，寬21.6m，高36.6m。裝有3台12.7萬kW混流式水輪機。 3台經改進的混流式水泵，水輪機，單機容量9.78萬kW，額定水頭188m，最大發電泄水流量487立方米/秒，抽水能力158立方米/秒。 廠房進水口的布置考慮了下游魚類繁殖對水溫的要求，是在鄰近大壩上游的岩坡上嵌上兩個面積為102.2立方米的矩形槽，活動門頂上設有一排可使水流入進水口的設施。 進水口後接直徑6.7m的引水隧洞，末端分為3條直徑2.9m的支洞，末端設有球形閥門。 進水口設有平板定輪閘門，作為事故和檢修閘門。
工程施工
採用2條直徑為10.7m，總長2700m的圓形隧洞導流。 在混凝土心牆墊層施工時，河水從未施工的墊層處和墊層中預留的孔口通過。 其間發生了兩次大洪水，流量分別為3849立方米/秒和5405立方米/秒。 1963年11月～1964年3月，河水從#1導流洞通過，汛期洪水超過340立方米/秒時，水流漫過上游土石圍堰和已完工的墊塊。當時上游圍堰僅填築到88m高程。 1964年4～11月(枯水季)，圍堰上升到高程184.4m(共填築土石料764萬立方米，土石圍堰全高為135.4m)，這時，隧洞泄洪能力達到5405立方米/秒。 在大壩上升期間，2條隧洞可通過12460立方米/秒的流量。 導流結束後，2條隧洞改為電站尾水隧洞。 大壩施工中使用的主要機械有：生產能力每小時5700t斗輪挖掘機1台，寬1.37m，長20km，生產能力為每小時5700t的皮帶1條，100t底卸卡車40台。 此外，還有2台索鏟和多台用推土機推料裝料的鏟運機，日最高填築強度為9.4萬立方米。 大壩運行情況良好。 1970年對大壩進行了測量，沉陷為18cm，占壩高的0.08%，水平位移3cm，滲漏流量380L/s。
潰壩事件
2016年冬和2017年春，加州連遭暴風雨襲擊，奧羅維爾大壩水位急劇上漲，蓄水量接近最高庫容量。 加州有關部門於2017年2月初，開啟奧羅維爾大壩的主泄洪道排水。 2月8日，工作人員發現主泄洪道出現一個約一個足球場大小，深約40英尺的大洞。 2月11日啟用後備的緊急泄洪道。 這條排水道底層沒有澆灌混凝土，基本就是一條泥土陡坡，表面被樹叢覆蓋。 2月12日，緊急泄洪道在泄洪過程中因水流剝蝕出現大洞。 由於擔心緊急泄洪道坍塌，出現潰壩，當局於12日下午發布命令緊急疏散下游18.8萬居民。 13日清晨，直升機將裝滿大石塊的袋子吊運到緊急泄洪道封堵大洞。 經過連夜加大主泄洪道排水量緊急泄洪後，大壩的水位已降低至沒有水流向緊急泄洪道排出的水平。 2月14日潰壩危機暫時解除。 [1]