| 词条 | 小浪底水利枢纽 |
| 释义 | 小浪底水利枢纽工程原样 小浪底水利枢纽工程位于中国河南省洛阳市以北约40km的黄河中游最后一个峡谷出口处，上距三门峡水利枢纽130km，下距郑州黄河京广铁路桥115km。工程目的以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电、蓄清排浑。与现有其它防洪工程联合运用，可使黄河下游防洪标准由60年一遇提高到千年一遇，基本解除凌汛威胁，利用蓄清排浑方式运用，75.5亿m3拦沙库容拦沙，汛期调水调沙，可减少下游河道淤积96亿t，相当于20年下游河床不淤积抬高，同时每年增加20亿m3的供水量。主坝为壤土斜心墙堆石坝，最大坝高154m，水库总库容126.5亿m3，水电站装机180万kW，多年平均发电量45.99/58.51亿kW·h(前10年/后10年)。主体工程于1994年9月12日开工，1997年10月28日截流，2000年1月9日第1台机组发电，预计2001年12月底竣工。 § 水文地质 库区风光 坝址基岩主要为二迭、三迭纪砂岩、粉砂页、粘土岩，存在有强度较低的“泥化夹层”，河床覆盖层为冲积砂卵石层。深槽右侧岩坡在坝轴线附近，有一个高差达48m左右、坡度近70°的基岩陡坎。右岸沟西及东坡前缘存在古滑坡。坝基下有12条断层，左岸泄洪建筑物布置区有6条断层。坝址基本地震烈度为7度。坝址控制流域面积69.4万km2，占黄河流域总面积的92.2％，多年平均径流量423.2亿m3，多年平均输沙量15.94亿t，平均含沙量36.9kg/m3，实测最大含沙量达941kg/m3。正常蓄水位275m，死水位230m，防洪库容40.5亿m3，调水调沙库容10.5亿m3，淤积库容75.5m3。水库面积272.3km2。设计洪水标准为千年一遇，相应洪水流量为28000m3/s；校核洪水标准为万年一遇，相应洪水流量为37700m3/s。淹没耕地1.58万hm2，迁移人口18.8万人。 径流：由于受地形、气候、产流条件的影响，黄河径流的地区分布很不平衡。大部分径流来自兰州以上及龙门到三门峡区间。受大气环流和季风的影响，黄河径流的年际变化较大，年内分配很不均衡。干流及较大支流汛期径流量占全年的60%左右，每年3月份-6月份，径流量只占全年的10%-20%。 小浪底水利枢纽控制黄河90%的水量。 洪水：黄河流域的洪水主要由暴雨形成，发生时间为6-10月，其中大洪水和特大洪水的发生时间，兰州以上一般在7月-9月，三门峡-花园口之间在7月中旬到8月中旬。黄河洪水的洪峰形式，上游为矮胖型，洪水历时较长，洪峰较低。中游洪水形式为高瘦型，洪水历时较短，洪峰较高。 凌汛：黄河下游河道呈东北向流入渤海。一般元月初开始封河，二月底开河。由于纬度的差异，山东河段比河南河段早十天左右封河，晚二十天左右开河。封河期因冰凌阻水，泄流不畅，增加河道槽蓄水量；开河期上段先开，冰水及前期槽蓄水量一起下泄，由于下段尚未解冻，容易形成冰塞、冰坝，水位升高很快，造成凌汛。同时，由于黄河下游河道上宽下窄，封河期槽蓄量大部分集中于上段，下段河段窄而多弯，容易卡凌雍水，更加重凌汛的威胁。 泥沙：黄河径流的泥沙含量居世界首位，多年平均含沙量37.6kg/m3，多年平均输沙量13.51亿T。在一年之中，泥沙主要集中在汛期，干流站7-9月沙量占全年沙量的80%左右，支流站接近100%；汛期沙量又集中在几次暴雨洪水之中。黄河泥沙约有1/4沉积在下游河床，致使下游河床每年以10cm速度抬高。小浪底水利枢纽控制近100%的沙量。 地质：小浪底工程坝址河床覆盖层最深达70余米。坝址区为二叠纪和三叠纪沉积的砂岩、粉砂岩和粘土岩交互地层。岩层以8-12的缓倾角倾向北东，并含有连通性很好，磨擦系数f=0.2-0.25、C=0.005Mpa的泥化夹层。岩体断裂构造及节理裂隙发育，横穿坝下的F1及左岸F28、F236、F238等大断层均与枢纽建筑物有密切关系，断层和节理裂隙均为80?左右的高倾角，且大部分断层呈上下游方向展布。左岸山体由于沟道切割形成了单薄分水岭，水库蓄水后存在稳定问题。近坝区右岸包括右坝肩有多处大的滑坡和倾倒变形体。坝址区基本地震烈度为7度。 § 枢纽布置 拦河大坝 拦河大坝。坝型为壤土斜心墙堆石坝，坝顶长1667m，坝顶宽15m，坝顶高程281m，最大坝高154m，最大坝底宽度864m。坝体体积5185万m3。大坝上游坡1∶2.6，下游坡1∶1.75。上游围堰结合成坝体的一部分，堰顶高程185m，上游坡1∶3.5。坝基采用两道混凝土防渗墙防渗，一道设在上游围堰下，距坝轴线400.5m，一道设在主坝心墙下，距坝轴线80m，上游围堰防渗墙为塑性混凝土防渗墙，墙厚0.8m，面积1.37万m3，最大墙深80m。主坝混凝土防渗墙最大造孔深度82m，防渗墙面积2.18万m2，墙厚1.2m。坝体分区包括防渗体、反滤层、过渡区、堆石壳体、护坡层等。防渗体由粘土斜心墙、掺合料内铺盖、上游围堰斜墙、上游水平铺盖组成。心墙下游有2层反滤层，第一层颗粒级配0.1～2.0mm，水平厚4～6m，第二层颗粒级配为5～60mm，水平厚4m。心墙上游内铺盖及坝基的反滤层颗粒级配0.1～60mm，水平厚度4m。斜心墙的过渡区颗粒级配为0.1～250mm，小于5mm颗粒应小于30％。上游坝壳石料取自料场，软岩含量应小于5％，下游坝壳料利用进水口、地下洞室的开挖料。 泄水和排沙建筑物。包括3条明流泄洪洞，3条孔板泄洪洞、3条排沙洞、1座正常溢洪道和1座非常溢洪道。对泄水建筑物的总要求是：千年一遇洪水，库水位274m时，总泄洪能力13480m3/s，万年一遇洪水时，库水位275m时，总泄洪能力13990m3/s；为了调水调沙，库水位220m和230m时，总泄量分别为7000m3/s和8000m3/s左右。明流洞的断面为城门洞形，尺寸分别为10.5m×13m，10m×12m和10m×11.5m。相应洞长分别为1093、1079m和1077m。进口底坎高程分别为195、209m和225m。工作闸门型式为圆柱铰弧门，闸门孔口尺寸(宽×高)分别为8m×10m，8m×9m和8m×9m，最大水头分别为80、66m和50m，相应最大泄量分别为2680、1973m3/s和1796m3/s。排沙洞为圆形压力洞，直径6.5m，每条长1105m，采用后张法预应力混凝土衬砌，单洞最大泄量675m3/s，控制时泄量500m3/s。最大水头122.3m。进水口底坎高程175m。工作闸门为偏心铰弧门，闸门孔口尺寸(宽×高)为3×4.4m×4.5m。孔板泄洪洞系由导流洞改建。圆形断面，直径14.5m。闸前水平洞段内设3道环形孔板。进口段采用龙抬头的形式与原导流洞衔接，洞长分别为1134、1121m和1121m。进口底坎高程175m。工作闸门为偏心铰弧门，闸门尺寸(宽×高)分别为2×4.8m×5.4m、2×4.8m×4.8m、2×4.8m×4.8m，最大泄量分别为1727、1549、1549m3/s。正常溢洪道为陡槽式，进口高程258m，泄槽宽34.5m。库水位275m时，下泄流量为3764m3/s。由3孔11.5m×17.5m的弧形闸门控制。非常溢洪道布置在左岸桐树岭以北，为心墙堆石体堵塞明渠，渠底高程268m，宽100m，泄洪时需爆破坝体。在库水位275m时，最大泄量3000m3/s。 电站建筑物。包括进水口、引水隧洞、主厂房、主变室、尾水闸门室、尾水洞、防淤闸等。6条引水隧洞分别为6台水轮发电机组供水。洞长为324.27～423.79m，洞径均为7.8m。引水流量6×296m3/s。每2台机连接1条尾水洞。共3条尾水洞，城门洞形断面，尺寸为12m×19m，洞长805～906m。地下厂房位于左岸“T”形山梁山体内，洞室长251.5m，宽25m，高57.9m。采用无柱吊车梁。厂房内装6台单机容量为30万kW的立轴混流式水轮发电机组，最大水头128.92m/138.92m(前10年/后10年)，最小水头65.79m/90.79m(前10年/后10年)，设计水头112m。水轮机转轮直径6.3m，额定转速115.4r/min，单机引用流量296m3/s。主变室距主厂房32.8m，洞室尺寸为长174.7m，宽14.4m，高17.85m。尾水闸门室距主变器24.80m，洞室尺寸为长175.8m，宽10.6m/6.0m，高20.65m，三者平行布置。副厂房为地面式。500kV和220kV开关站为屋外式，位于左岸地面，面积分别为200m×102m和131m×117m。 进水塔。16个进水口组成10座进水塔一字形排列集中布置在大坝上游风雨沟内东侧，以便于排沙和排漂。3条明流洞设3个单独的进水塔，进水口高程分别为195、209、225m，塔宽分别为20、16、16m；3条孔板泄洪洞设3个单独的进水塔，进水口高程175m，每座塔宽20m；3条排沙排污洞和6条发电洞按序组合成3座进水塔，排沙洞的进水口高程175m，1～4号发电洞进水口高程为195m，5～6号为190m，每座塔宽48.3m，灌溉洞设单独的进水塔，进水口高程223m，塔宽11m。每座塔高93～113m，顺流向长54～70m，塔群前缘总宽276.4m。混凝土总量约100万m3，钢筋总量约32000t。塔内设置各种闸门孔口总数为91孔，其中检修闸门47孔，事故闸门23孔，工作闸门3孔。启闭机26套，塔顶门机2台。闸门承受的最大总水压力为41620～75950kN。 消力塘。3条明渠泄洪洞、3条孔板泄洪洞、3条排沙洞和1座泄槽式正常溢洪道，下游共用一个消力塘消能。消力塘分成二级，每级均有2道中间隔墙。一级消力塘长165m，宽356m，水深28m；二级消力塘长45m，宽352m，水深15m；护担长82m，宽360m，水深10m。 § 枢纽工程量 工程示意图 枢纽工程量为土石方明挖3625万m3，洞挖石方280万m3，土石方填筑5574万m3，混凝土及钢筋混凝土337万m3。金属结构安装3.26万t，机电设备安装3.09万t，帷幕灌浆21.2万m2，固结灌浆34.7万m2，回填(接缝)灌浆24.74万m2。 设计施工强度：土石坝填筑高峰月均强度122.44万m3；混凝土浇筑高峰月均强度8.53万m3；土石方开挖高峰月均强度分别为113万m3和82.1万m3。220m2断面隧洞开挖月均进尺85m。1995年坝基月最大开挖强度达101万m3。 施工导流：坝体施工时分两期导流，第一期束窄河床到250m，进行右岸滩地的坝基开挖、处理和坝体填筑。第二期截断左岸河床，由左岸导流洞过流，进行左岸坝基开挖、处理和坝体填筑，采用3条直径14.5m，长度分别为1120、1183、1149m的隧洞导流。进口底坎高程分别为132、141.5、141.5m，最大泄量分别为2960、3250、3250m3/s。 截流：采用从右岸向左岸进占立堵截流。龙口位置选在左岸130m高程基岩平台处，截流最大流速5.19m/s，最大落差3.73m。 § 大坝施工 工程示意图 土料料场距坝址6.8km，天然含水量19％～20％。采用12m3液压挖掘机和9m3装载机挖装，239kW和306kW推土机集料，90t底卸汽车运输上坝，石料用台阶开挖法，以履带液压机钻孔，12m3液压挖掘机和9m3装载机挖装，306kW推土机集料，77t和45t自卸汽车运输上坝。土料采用134kW推土机平土，由F155A型平地机刮平，13.5t振动凸块碾碾压6遍，铺土厚35cm压实为25cm。堆石用239kW推土机平料，14t振动平碾压实，碾压6遍，铺料厚1.2m，压密厚1.0m。反滤料用134kW推土机平料，14t振动平碾碾压6遍，铺料厚0.6m，压实厚0.5m。地下建筑物施工：导流隧洞用钻爆法施工。实行分部开挖和控制爆破。 主厂房顶拱开挖分成3部分，即先开挖中间部分，并及时喷锚支护。然后再挖除两边部分和完成全部顶拱喷锚支护。中下部的开挖分5层向下开挖，每层开挖高度10m左右，每层开挖后立即进行边墙的喷锚支护。树脂张拉锚杆直径32mm，间距3m×3m，长度6～10m，承载力一般为250kN。锚杆钻孔直径45mm，树脂长50m，直径35mm，孔钻爆后送入树脂卷，用多臂钻将锚杆送入孔内且旋转45°，树脂与锚杆充分胶结，安装后0.5～4h用拉力板手张拉。锚索长25m，承载力1500kN，采用砂浆和PVC双层保护。喷混凝土厚20mm，钢丝直径8mm，网格间距20cm。先喷5cm，挂网后喷15cm。 § 建筑布置 小浪底水利枢纽由于功能多，地形地质条件的限制，运用条件苛刻，使建筑物的布置十分困难，最终选定一个独特的布置形式。由于地形限制，除河床大坝外，其他建筑物均布置在左岸；而且除主、辅溢洪道外，其他建筑物又集中布置在宽约600m，高约290m的左岸山体内。共有导流、泄洪、排沙、灌溉等用途的16条隧洞、3个洞室(主厂房、主变室、尾水闸门室)，以平面、立面交叉方式组成一个综合的地下洞室群，加上交通洞，灌浆排水廊道和闸门室等共有洞室65条，总开挖量280万m3。在布置这些洞室时要尽量避开山体内的断层带，满足洞室之间的净距以保持岩体稳定。为了有利于排沙、排漂，把上游16个进水口组成10座进水塔呈一字形排列；根据地质条件，所有泄水建筑物下游出口接一个消力塘，利用水跃消能。这种进出口布置，又带来了进口高边坡的开挖和稳定问题。 § 防泥沙工程 过流部件防止泥沙磨损问题这个问题是多沙河流(特别是黄河这样的多沙河流)上水工建筑物是否能正常运用的关键问题。经过研究，小浪底工程中的孔板洞、排沙洞和明流洞均采用硅粉混凝土衬砌。这种用525号水泥配制的硅粉混凝土抗压强度可达到80MPa以上，抗冲磨强度比相同水泥用量的普通混凝土提高1倍，挖空蚀强度提高5倍以上。为防止水轮机流道受泥沙磨损采取了以下措施：合理选择水轮机参数，降低水轮机过流部件的相对流速；采用筒形阀，以减少汛期停机时间隙射流的磨蚀；选用抗磨性能好的转轮材质和能保证叶形的良好加工工艺，施加抗磨保护层，如对高流速区，用含氧燃料进行高速热喷涂技术(HVOF)喷涂抗磨金属粉末WC＋CO，对低流速部件则涂刷聚氨脂涂层。 § 调度运行 电站 小浪底水库承担着下游防洪、河道减淤、防凌、供水、发电等重大任务，因此水库调度运用的条件十分复杂而又严格。要求水库任何时期都有不少于40.5亿m3的有效防洪库容，非汛期(12～2月)，保证有20亿m3的防凌库容，在凌汛期控制平均下泄量不超过300m3/s。水库运用分为两期：初期为“拦沙、调水调沙”运用期，后期为“蓄清排浑、调水调沙”运用期。初期运用期共28年，分3个阶段：第一阶段为3年，起调水位为205m，拦沙库容17.1亿m3，要求多拦粗沙，排放下游河道可输走的泥沙；第二阶段为14年，逐步抬高主汛期水位至254m(防洪限制水位)，使积累泥沙达100亿t，库区淤积面高程达254m；第三阶段为11年，汛期水位在254m至230m，利用2500m3/s至8000m3/s的流量淤滩刷槽，形成高滩深槽，供槽库容达到10.5亿m3。后期运用时，主汛期利用槽库容调水调沙，非汛期蓄水拦沙，调节径流兴利。根据来水来沙情况，控制水库下泄流量，满足各项水利任务的要求。小浪底水库的运用成功，将为多沙河流上大型水库调水调沙运用提供新的宝贵经验。 § 参考资料 [1] 小浪底水利枢纽 http://www.xiaolangdi.com.cn/ |
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