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  • 小浪底水利枢纽工程

    小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市孟津县与济源市之间,三门峡水利枢纽下游130公里、河南省洛阳市以北40公里的黄河干流上,控制流域面积69.4万平方公里,占黄河流域面积的92.3%。坝址所在地南岸为孟津县小浪底村,北岸为济源市蓼坞村,是黄河中游最后一段峡谷的出口,是黄河干流三门峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程。

    黄河小浪底水利枢纽工程是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程,是治理开发黄河的关键性工程。小浪底水利枢纽是国家4A级旅游景区,河南省十大旅游热点景区,更被誉为“小千岛湖”。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 小浪底水利枢纽 建筑类型: 水利设施
    建筑用途: 减淤、防洪、防凌 地点: 河南省洛阳市孟津县与济源市之间
    装机容量: 装机6台,每台30万kw 总工期: 十一年
    总库容: 126.5亿立方米 功 能: 减淤、防洪、防凌

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    工程概况/小浪底水利枢纽工程 编辑

    图册 图册

    小浪底水利枢纽位于三门峡水利枢纽下游130公里、河南省洛阳市以北 40公里的黄河干流上,控制流域面积69.4万平方公里,占黄河流域面积的92.3%。坝址所在地南岸为孟津县小浪底村,北岸为济源市蓼坞村,是黄河中游最后一段峡谷的出口。

    小浪底水利枢纽坝顶高程281m,正常高水位275m,库容126.5亿m3,淤沙库容75.5亿m3,调水调沙库容10.5亿立方米,长期有效库容51亿m3,千年一遇设计洪水蓄洪量38.2亿m3,万年一遇校核洪水蓄洪量40.5亿m3。死水位230m,汛期防洪限制水位254m,防凌限制水位266m。防洪最大泄量17000亿m3/s,正常死水位泄量略大于8000m3/s。小浪底水库正常蓄水位时淹没影响面积277.8km2,施工区占地23.33km2,共涉及河南、山西两省的济源、孟津、新安、渑池、陕县、平陆、夏县、垣曲8县(市)33个乡镇,动迁年移民20万人。   1991年9月,小浪底水利枢纽工程前期工程开工。2009年4月,全部工程通过竣工验收,是国家“八五”重点建设项目。 [1]

    工程全部竣工后,水库面积达272.3平方公里,控制流域面积69.42万平方公里;总装机容量为180万千瓦,年平均发电量为51亿千瓦时;每年可增加40亿立方米的供水量。小浪底水库两岸分别为秦岭山系的崤山、韶山和邙山;中条山系、太行山系的王屋山。它的建成将有效地控制黄河洪水,可使黄河下游花园口的防洪标准由六十年一遇提高到千年一遇,基本解除黄河下游凌汛的威胁,减缓下游河道的淤积,小浪底水库还可以利用其长期有效库容调节非汛期径流,增加水量用于城市及工业供水、灌溉和发电。它处在承上启下控制下游水沙的关键部位,控制黄河输沙量的100%,可滞拦泥沙78亿吨,相当于20年下游河床不淤积抬高。

    小浪底水利枢纽工程 小浪底水利枢纽工程

    1994年9月主体工程开工,1997年10月28日实现大河截流,1999年底第一台机组发电,2001年12月31日全部竣工,总工期11年,坝址控制流域面积69.42万平方公里,占黄河流域面积的92.3%。水库总库容126.5亿立方米,长期有效库容51亿立方米。工程以防洪、减淤为主,兼顾供水、灌溉和发电,蓄清排浑,除害兴利,综合利用。

    小浪底工程由拦河大坝、泄洪建筑物和引水发电系统组成。

    小浪底水利枢纽工程 小浪底水利枢纽工程

    小浪底工程拦河大坝采用斜心墙堆石坝,设计最大坝高154米,坝顶长度为1667米,坝顶宽度15米,坝底最大宽度864米。坝体 启、填筑量5l.85万立方米、基础混凝土防渗墙厚l.2米、深80米。其填筑量和混凝土防渗墙均为国内之最。坝顶高程281米,水库正常蓄水位275米,库水面积272平方公里,总库容126.5亿立方米。水库呈东西带状,长约130公里,上段较窄,下段较宽,平均宽度2公里,属峡谷河道型水库。坝址处多年平均流量1327立方米/秒,输沙量16亿吨,该坝建成后可控制全河流域面积的92.3%。

    由于地形、地质条件的限制和进水口防淤堵等运用要求、泄洪、排沙、引水发电建筑物均布置在左岸,形成进水口、洞室群、出水口消力塘集中布置的特点。在面积约1k㎡的单薄山体中集中布置了各类洞室100多条。9条泄洪排水洞、6条引水发电洞和1条灌溉洞的进水口组合成一字形排列的10座进水塔,其上游面在同一竖直面内,前缘总宽276.4m,最大高度113m。各洞进口错开布置,形成高水泄洪排污,低水泄洪排沙、中间引水发电的总体布局,可防止进水口淤堵、降低洞内流速、减轻流道磨蚀、提高闸门运用的可靠性。其中6条引水发电洞和3条排沙洞进口共组成3座发电进水塔,每座塔布置两条发电洞进口,其下部中间为一条排水洞进口,高差15—20m,可使粗沙经排沙洞下泄,减少对水轮机的磨蚀。9条泄洪排沙洞由3条导流隧洞改建的3条孔板洞、3条明流洞、3条排沙洞组成,与1条溢洪道在平面上平行布置,其出口处设总宽356米、总长210米、最大深度28米的2级消力塘,对以上10股水流集中消能,经泄水渠与下游黄河连接。进水塔和消力塘开挖形成的进出口高边坡最高达120米。为保证高边坡稳定,采用了减载、排水及1100多根预应力锚索支护、竖直抗滑桩加固的综合治理措施,取得了良好的效果。

    引水发电系统也布置在枢纽左岸。包括6条发电引水洞、地下厂房、主变室、闸门室和3条尾水隧洞。厂房内安装6台30万千瓦混流式水轮发电机组,总装机容量180万千瓦,多年平均年发电量45.99亿千瓦.时/58.51亿千瓦.时(前10年/后10年)。

    小浪底水利枢纽主体工程建设采用国际招标,以意大利英波吉罗公司为责任方的黄河承包商中大坝标,以德国旭普林公司为责任方的中德意联营体中进水口泄洪洞和溢洪道群标,以法国杜美兹公司为责任方的小浪底联营体中发电系统标。1994年7月16日合同签字仪式在北京举行。

    开发目标以防洪(防凌)、减淤为主,兼顾供水、灌溉和发电,蓄清排浑,除害兴利,综合利用。小浪底水利枢纽战略地位重要,工程规模宏大,地质条件复杂,水沙条件特殊,运用要求严格,被中外水利专家称为世界上最复杂的水利工程之一。

    大坝设计/小浪底水利枢纽工程 编辑

    小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝,上游围堰为坝体的一部分,坝基采用混凝土防渗墙,工程初步设计为斜墙坝型,后优化为斜心墙坝型,两者的主要区别在于前者以水平防渗为主,垂直防渗为辅;后者以垂直防渗为主,水平防渗为辅。大坝的设计有以下几个特点:

    1、适度地考虑了库区淤积的防渗作用,使坝基防渗效果更为可靠;

    2、上爬的内铺盖改善了上游坝坡的抗滑稳定性,既实现了库区淤积的连接,又不会对坝坡产生太大的影响;

    3、减少了上游围堰的土方填筑量及基础处理工程量,使截流后比较紧张的工期得以缓解;

    4、与斜墙坝相比,混凝土防渗墙受力有所恶化,且造墙难度增加。

    工程任务/小浪底水利枢纽工程 编辑

    减淤

    小浪底水利枢纽采用“人工扰沙”方式,即借助河水已有的势能,辅以人工扰动河床土质,促进河床泥沙启动,实现河床下切、输沙入海。简单地说,就是通过搅动让河底淤沙上浮,使其与自然水流一起下泄,从而达到清淤输沙的目的。第三次调水调沙试验共设3个扰沙点,分别位于小浪底库尾、河南范县李桥河段、山东梁山县小路口河段。以上方法,可使黄河下游河床20年内不淤积抬高。非汛期下泄清水挟沙入海以及人造峰冲淤,对下游河床有进一步减淤作用。

    发电

    小浪底水利枢纽装机6台,每台30万kw,总装机容量180万kw,额定水头112m,是河南电网理想的调峰电站。电厂以220kV一级电压送出,出线6回,4回至洛北5000kV升压站,1回至豫北,1回备用,220kV侧为比母线分段,左段接2台机,2回出线,右段接4台机,4回出线。

    防洪防凌

    水文气象资料分析表明,黄河可能出现55000m3/s的特大洪水,即使经过三门峡、陆浑、故县等水库拦蓄后,花园口站的洪峰流量仍将达到42000m3/s。黄河下游防洪工程的设防标准仅为22000m3/s(花园口站),不到百年一遇。三门峡水库对控制凌汛期流量起到了一定的作用,但由于可利用库容过小,防凌效果有限。
      小浪底水利枢纽与已建的三门峡、陆浑、故县水库联合运用,并利用东平湖分洪,可使黄河下游防洪标准提高到千年一遇。千年一遇以下洪水不再使用北金堤滞洪区,减轻常遇洪水的防洪负担。与三门峡水库联合运用,共同调蓄凌汛期水量,可基本解除黄河下游凌汛威胁。

    供水灌溉

    黄河下游控制灌溉面积约4000万亩,每年平均实灌面积1760万亩,年引水量80~100亿m3,由于黄河来水丰枯不匀,又缺乏足够的水量调节能力,灌溉用水保证率仅32%。二十世纪七十年代以来,沿河工农业迅猛发展,城市供水需求急剧增长。自1987年之后,山东利津至入海口河段几乎每年断流,水资源供需矛盾十分突出。小浪底水利枢纽可减少下游断流的机率,平均每年可增加20亿m3的调节水量,满足下游灌溉与城市用水,提高灌溉保证率。

    工程建设/小浪底水利枢纽工程 编辑

    小浪底水利枢纽工程1991年9月12日开始进行前期准备工程施工,1994年9月1日主体工程正式开工,1997年10月28日截流,2000年初第一台机组投产发电,2001年底主体工程全部完工。取得了工期提前,投资节约,质量优量的好成绩。工程建设可以划分为准备工程施工、国际招标、主体工程施工、尾工四个阶段。

    准备工程施工

    小浪底工程前期准备工程包括外线公路工程、内线公路工程、黄河公路桥工程、留庄铁路转运站、施工供电工程、施工供水工程、通讯工程、砂石骨料试开采、临时房屋工程、导流洞施工支洞工程、施工区移民安置工程。

    枢纽施工采用分期导流,一期导流围右岸施工,原河床过流;二期上、下游围堰挡水,主河槽施工,同时进行左岸导流洞和其他建筑物施工。在截流时主体土建工程已完成土石方开挖85%,土石方填筑总量的32%,混凝土和钢筋混凝土总量48%。截流后,随大坝升高和泄洪排沙建筑物逐步建成,泄洪能力逐渐加强,各年度汛标准逐步提高。

    枢纽主体工程量(含前期准备工程):土石方开挖6027万立方米,土石方填筑5574万立方米,混凝土及钢筋混凝土354万立方米,金属结构安装3.26万吨,机电设备安装3.09万吨。工程总投资347.46亿元,其中水库淹没处理和移民费用86.75亿元。水库淹没耕地1.4万hm,移民安置人口18.97万人。 [2]

    施工道路建设

    为了减少截流前占直线工期的施工项目的压力,节约外资,在进行准备工程施工的同时,进行了右岸主坝防渗墙、导流洞、上中导洞、进水口开挖、出水口开挖等主体工程项目施工。 [3]

    施工专用黄河公路大桥

    准备工程施工从1991年9月12日起至1994年4月18日水利部对前期准备工程进行验收为止,历时2年7个月,完成了所有水、电、路、通讯、营地、铁路转运站等准备工作,完成了施工区移民安置及库区移民安置试点工作,完成了招标文件中承诺的右岸主坝防渗墙、导流洞施工支洞、上中导洞、进水口开挖、出水口开挖等主体工程项目应实现的形象。国际承包商进场时称赞,小浪底工程是他们所见到的最好进场条件。准备工程施工期间,基本确立了小浪底工程建设各方之间的关系,尤其是建设单位和设计单位之间的关系,即:小浪底建管局代表国家管理小浪底工程,对进度、质量、安全、投资全面负责;小浪底建管局和设计院是甲乙方合同关系,设计院在设计质量上对小浪底建管局负责,小浪底建管局对工程质量负责。这在当时是基建体制改革的重要举措,为小浪底工程实行业主负责制打下了基础。

    准备工程施工期间,组建了工程监理单位,比照FIDIC条件的要求开展工作,为主体工程开工后全面进行工程监理积累了经验。

    前期准备工程的组织紧扣主体工程进行国际招标的要求展开,时间安排以满足利用世行贷款的时间要求为前提;施工项目安排力争多揭示地质条件,提前进行关键线路上的主体工程项目施工,减轻直线工期压力;将人力分成施工和招标两部分,两项工作并行不悖;管理工作比照FIDIC合同条件要求进行。上述一系列工作为主体工程建设顺利实施打下了良好的基础。 [3]

    生态效益/小浪底水利枢纽工程 编辑

    黄河作为中华民族的母亲河,以占全国河川径流2%的有限水资源,担负着全国12%的人口、17%的耕地和沿黄50多座大中型城市的供水任务。自上世纪90年代以来,黄河饱受断流之痛、淤积之痛。 [4]

    随着黄河陷入“生存险境”,中国的治黄理念由“控制洪水”转变为“维持河流健康生命”,小浪底工程的投入使用,成为这一“生态治黄”理念得以实现的关键所在。 [4]

    坐落在晋陕峡谷出口处的小浪底水库,就像一个大“水盆”,既可以拦蓄上游洪水,使黄河下游防洪标准由60年一遇提高到千年一遇,又可以利用水库蓄水人工制造洪峰,减轻水库淤积,冲刷下游河道。

    2003年,黄河发生历史罕见的秋汛,黄河防总启用小浪底水库拦蓄十多场洪水,避免了黄河下游出现大面积漫滩灾害,同时,使近百亿立方米的洪水变成水资源存入水库。 [4]

    小浪底水利枢纽投入运营以来,黄河连续13年不断流,先后完成7次引黄济津、12次引黄济青、5次引黄济淀等跨流域应急调水任务;还实现了黄河下游连续13年安全度汛,基本解除了黄河下游凌汛威胁;有效改善了小浪底库区和下游地区的生态环境。 [4]

    移民安置/小浪底水利枢纽工程 编辑

    小浪底工程库区移民分三期进行。第一期为180米高程以下及受影响的4.6万移民。从1995年开始到1997年6月底完成。第二期为180-265米高程区间及受影响的12.6万移民,从1997年开始到2000年结束。第三期为265-275米高程区间及受影响的1.7万移民,从2000年开始到2003年完成。一期移民于1997年6月底按计划完成,为按期截流创造了条件。截流后以及1998年移民安置进度有所拖后,1999年1月5日,水利部、河南省政府、山西省政府在北京召开部省联席会议,布置移民安置工作,解决有关问题。6月30日,215米高程以下移民按计划搬离库区,移民人数4.5万人,为下闸蓄水创造了条件。2001年底前265米高程以下移民搬迁完毕,使得小浪底工程能够正常发挥拦洪效益。 [3]

    社会经济/小浪底水利枢纽工程 编辑

    农业

    小浪底水库淹没影响到河南、山西两省三市一地区的八个县(市),29个乡(镇),涉及人口16万人,淹没土地总面积为42万亩,其中耕地面积20万亩。该区域人口分布不均,东部大于西部,平均人口密度330人/平方公里,人均耕地约1.25亩。淹没区每年的农业总产值1.2亿元。 农作物夏粮以小麦为主,秋粮以玉米、谷子、红薯为主。农作物产量水田亩产超过1000斤,旱田亩产500~900斤,棉花亩产50~150斤。

    工业

    各县(市)的工矿企业只有少部分分布在小浪底区域内,1996年区域内六县(市)的工业总产值为5亿元,而其全部工业总产值为86.5亿元。从区域内的工业产值分布来看,垣曲县最大,占区域的46%;新安次之,占31.6%,其它县(市)较少,均小于8.0%。

    布设情况/小浪底水利枢纽工程 编辑

    小浪底的环境监测主要分三个部分,即库区、施工区、移民区,各部分监测项目、断面测点布设、监测频率各不相同。库区水质监测包括地面水监测14个断面,底质监测4个断面;施工区监测包括地表水干支流6个断面、生活用水37个测点、河流底质12个点、生活污水和生产废水17个监测点、大气测点、噪声12个测点;移民区包括生活饮用水28个测点和土壤28个采样点。根据实际情况,监测时断面测点数和监测项目有所调整。 [3]

    地位作用/小浪底水利枢纽工程 编辑

    小浪底工程是三门峡以下唯一能够取得较大库容的控制性工程,处在控制黄河下游水沙的关键部位,也是唯一能够担负下游防洪、防凌、兼顾工农业供水、发电的综合水利枢纽,具有优越的自然条件和重要的战略地位。

    三门峡工程的负面影响,其主要表现在;大坝抬高水位后降低了流速,加速上游淤积,从而加剧了上游渭河地区的水灾。小浪底工程的设计则充分汲取三门峡工程的经验教训。三门峡工程在泥沙问题上的最大教训是 对上游水土保持拦沙作用的估计,以及水库的作用过分乐观,而预计的入库泥沙量偏低。三门峡工程的第二个教训,就是在泥沙比率高的河流建了水库之后,不能采用高水位的蓄水运行方式,而应该采用“蓄清排浑”的方式,在汛期低水位时,建筑物要有足够的泄洪排沙能力。小浪底水库区为峡谷河段,有利于保持较大的长期有效库容,可以长期发挥调水调沙、兴利除害的效益,防洪运用比较可靠,不仅可以拦蓄特大洪水,还可以根据下游防洪需要适当控制中小型洪水。这是其它工程措施所不能比拟的。

    小浪底水库拦调泥沙,能够减缓黄河下游河道淤积,还可以通过人造洪峰、调水调沙等运用方式,长期发挥较大的减淤作用,与其它减淤措施相比,在减淤效果、减淤单位投资、影响人口等方面,小浪底工程都明显比三门峡水利工程优胜。

    小浪底水利枢纽在保证下游防洪、满足下游减淤的前提下,还可以调节径流,为下游工农业用水增加可利用的水源,发电调峰可以改善电力系统的运行条件。综合各方面因素,小浪底水利枢纽是黄河下游防洪减淤工程中最佳方案。

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    参考资料
    [1]^引用日期:2012-11-12
    [2]^引用日期:2019-07-05
    [3]^引用日期:2019-07-05
    [4]^引用日期:2012-11-12

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