小浪底水利枢纽

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　　小浪底水利枢纽全称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，属国家"八五"重点项目。

　　黄河小浪水利枢纽工程位于河南省洛阳市以北黄河中游最后一段峡谷的出口处。上距三门峡水利枢纽130km，下距河南省郑州花园口128km，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。小浪底工程浩大，总工期十一年。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%。

　　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69.4万平方公里，占黄河流域面积的87.3%。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。工程建成后，可使黄河下游防洪标准由60年一遇提高到千年一遇，基本解除黄河下游凌汛威胁，可滞拦泥沙78亿吨，相当于20年下游河床不淤积抬高，电站总装机180万千瓦，年平均发电量51亿千瓦时。

　　小浪底工程坝址控制流域面积69.42万km²，占黄河流域面积的92.3%。水库总库容126.5亿m³。调水调沙库容10.5亿m³，死库容75.5亿m³。有效库容51.0亿m³。小浪底工程的开发目标是以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电等。

　　小浪底工程由拦河大坝、泄洪建筑物和引水发电系统组成。

　　开发目标以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电，蓄清排浑，除害兴利，综合利用。

　　①防洪：可将黄河下游的防洪标准由不足60年一遇提高到1000年一遇，有效缓解黄河下游洪水威胁。

　　②防凌：设计防凌库容20亿m³，可基本解除黄河下游的凌汛威胁。

　　③减淤：设计淤沙库容75.5亿m³，通过蓄清排浑运用，可减少下游河道泥沙淤积78亿t，可使下游河道20～30年内基本不淤高。

　　④供水：设计每年增加可调节供水量20亿m³，可提高4000万亩灌区的灌溉保证率以及下游供水保障率。

　　⑤发电：设计多年平均发电量为45.99 /58.51亿kW.h (前10年/10年后)，可改善当地电网供电质量和保障电网稳定运行。

　　小浪底水利枢纽主体工程由大坝、泄洪排沙建筑物、引水发电建筑物等三大部分组成。枢纽为一等工程。主要建筑物为一级建筑物。与主体工程有关的施工前期准备工程和配套工程，包括生产生活、公路桥梁、水土保持、环境保护、移民安置等。

　　1.大坝

　　拦河大坝采用带内铺盖的斜心墙堆石坝，以垂直混凝土防渗墙为主要防渗幕，并利用黄河泥沙淤积形成天然铺盖，作为辅助防渗防线。左岸垭口设壤土心墙副坝一座。最大坝高160m，坝顶长1667m，坝体方量5185万m³，为我国第一壤土斜心墙高堆石坝。

　　2.泄洪、排沙建筑物

　　泄洪、排沙建筑物主要由3条直径14.5m 的导流洞、3条由导流洞改建的三级孔板消能泄洪洞、3条明流泄洪洞、3条直径6.5 m压力排沙洞、1条直径3.5m压力灌溉洞、1座正常溢洪道、10座进水塔、1个综合消力塘等构成。

　　3.引水发电建筑物

　　引水发电建筑物主要由主厂房、主变室、尾水闸、进水塔、压力引水隧洞等部分构成。主厂房为地下式，采取首部布置方式，并且尽可能地使厂房靠近进水口，以缩短压力引水道长度。主变室为地下式，位于主厂房下游，平行于主厂房布置。

　　枢纽地质条件复杂、水沙条件特殊、泄洪排沙、发电建筑物布置集中，规模宏大，结构复杂，技术难题多，施工难度大，运用要求严格。

　　枢纽建设过程中，积极采用新技术、新工艺、新材料和新设备，成功解决了一系列技术难题，取得了主坝基础深覆盖层防渗墙施工技术、由导流洞改建多级孔板消能泄洪洞等多项科技创新成果。设计建造了世界上最大的孔板消能泄洪洞以及复杂地质条件的单薄山体地下洞室群，建造了世界坝工史上屈指可数的密集洞室和巨大、复杂的进水塔，开创了在多沙河流上建设高坝大库的成功先例。

　　枢纽的调度运用涉及到六大功能的发挥，以及水量调度和发电调度的兼顾，为了提高黄河水量调度质量，小浪底水利枢纽下泄水量的调度精度要求做到不超过±5%。 这些都对枢纽的调度管理提出了很高的要求。

　　小浪底水利枢纽工程在论证、设计及施工过程中，广泛吸收和汲取国内外水利水电工程技术领域中的许多经验，特别是汲取三门峡水利枢纽的建设经验，将国内外先进的设计思想、施工技术与小浪底水利枢纽工程的具体情况紧密地结合在一起，开放性、创造性地进行工程设计与施工，克服重重难关，取得了一系列令人瞩目的技术成就。

　　1.合理拦洪排沙、综合兴利的规划思想取得了成功

　　借鉴三门峡水库蓄清排浑运用的成功经验，按照合理拦排，综合兴利的规划思想，以防洪和减淤为主要开发目标，合理规划小浪底水库126.5亿m³的总库容，既能使下游河床20年不淤积抬高，又可保持51亿m³长期有效库容，汛期防洪调水调沙，非汛期蓄水兴利，使小浪底水利枢纽能够长期发挥作用。

　　2.垂直防渗与水平防渗相结合，利用黄河泥沙淤积形成防渗铺盖的防渗方式适应了黄河的特点

　　小浪底大坝位于深覆盖层上，是中国第一个壤土斜心墙堆石坝；最大造孔深度81.9m、厚1.2m的防渗墙是国内最深、最厚的混凝土防渗墙。小浪底大坝运用初期由混凝土防渗墙和斜心墙形成垂直防渗体系，斜心墙通过坝内短铺盖与作为坝体一部分的主围堰斜墙防渗体连接，随着水库淤积的发展，可形成辅助的水平铺盖防渗体系。

　　3.集中流道互相保护，保持进水口冲刷漏斗，解决了进水口防淤堵问题

　　小浪底水利枢纽所有泄洪、排沙及引水发电建筑物集中布置在左岸，16条隧洞进水口布置为“一”字形排列，共10个进水塔；充分利用左岸山体最厚实的部分集中布设洞线，出口集中消能；16条隧洞的进口在平面和立面上错落有致，形成低位泄洪排沙，高位泄洪排污，中间引水发电的布置格局。这种集中流道的布置通过合理运用，可以保持进口冲刷漏斗。

　　4.设计建造了世界上最大的多级孔板消能泄洪洞

　　三条直径14.5m的导流洞，蓄水后封堵前段并加设三级直径分别为10m和10.5m的孔板环，进口抬高至175m高程，设龙抬头段与导流洞相连，孔板后设中间弧形工作门控制室。水流通过孔板环逐级消能，在最高水位运用时，可控制最大流速不超35m/s。孔板洞为多泥沙河流重复利用导流洞提供了借鉴，也解决了枢纽建筑物总布置的难题。小浪底工程对于孔板洞技术的使用在国内尚属首次，国外虽有使用的先例，但运用规模小于小浪底。它对水流通过三次收缩、三次扩散，可削弱水能50%，达到泄洪、消能、减速的目的。

　　5.综合解决汛期发电问题

　　为了解决泥沙磨蚀问题，分别在发电引水口下方15m和20m布置排沙洞进口，采用两台机进口一联的通仓式布置和主副拦污栅结构，尽量减少过机沙量；设计了低比转速的新型抗磨保护措施；设计了筒形进水阀和带有环形廊道便于检修的机墩，以保证小浪底水电站在多沙的汛期能正常发电。

　　6.设计并成功实施了单薄山体下地下洞群

　　小浪底工程在左岸相对单薄山体约一公里的范围内布置了100多个不同功能的洞室(井)，这些洞室(井)群纵横交错、立体交叉，其密集度在国内外工程中罕见。小浪底地下厂房跨度26.2m、高61.44m，长251.5m，在节理裂隙发育且有多层泥化夹层颁布的层状岩层中开挖形成；地下厂房顶拱和高边墙采用喷锚双层保护的预应力锚索、张拉锚杆及薄层喷混凝土等柔性支护作为永久支护；承重1000T的吊车梁采用了岩壁吊车梁结构。小浪底地下厂房是我国在同类地层中跨度最大的地下厂房。小浪底地下洞室群的成功建设为我国地下工程的设计和施工积累了经验。

　　7.成功实施无黏结环锚预应力混凝土衬砌

　　小浪底三条直径6.5m的排沙洞为可局部开启运用的压力式隧洞，是枢纽中使用最频繁的泄流设施。为防止高压水外渗影响左岸单薄山体的稳定，在帷幕后采用了无黏结环锚预应力混凝土衬砌结构，一般围岩段混凝土衬砌厚0.65m，每0.5延米布置8根双圈缠绕、带PE套管的锚索。该衬砌结构施工简单，锚索预应力效率高，衬砌受力均匀。

　　8.高强度机械化施工

　　小浪底工程采用了多种大吨位，大容量，高效率施工机械，创造了多项施工记录。小浪底工程创造了大坝平均月填筑强度120万m³，日最高填筑强度6.75万m³的国内最新纪录。

　　9.大量运用新技术

　　小浪底工程首次成功地采用了GIN帷幕灌浆技术，首次在国内采用了塔带机混凝土浇筑技术；首次在高边坡处理及厂房顶拱支护中大量采用了双层保护预应力锚索；首次在国内混凝土防渗墙施工中采用了槽口平接技术。

　　1999年10月小浪底水利枢纽开始下闸蓄水，自此，小浪底水利枢纽工程开始发挥各方面的综合运用效益。

　　1.防洪作用重大

　　2000年小浪底水库就为黄河下游提供了25.8亿m³的防洪库容，使花园口的防洪标准从不足60年一遇提高到500年一遇；2001年汛期，小浪底水库的防洪库容达到66.49亿m³,使黄河下游的防洪标准提高到超过1000年一遇。特别是在2003年8月至10月，黄河中下游发生了历史罕见的“华西秋汛”，渭河下游河段发生1983年以来的最大洪水，黄河潼关河段发生4次较大洪水过程。三门峡断面最大洪峰流量4500m³/s，加之伊河、洛河来水，花园口断面洪峰流量将超过6000m³/s，黄河下游滩区300多万亩耕地可能被洪水淹没，滩区180万居民需要转移。2003年小浪底水库全面投入防洪运用，拦蓄上游来水63亿m³，严格控制下泄流量，将花园口断面可能形成的6000m³/s洪峰削减到2700m³/s以下，大大缓解了下游的防洪压力，直接防洪效益超过110亿元。2005年秋汛，小浪底水库拦洪25.75亿m³，有效减少了滩区人民群众的财产损失。

　　2.基本解除下游凌汛威胁

　　小浪底水利枢纽的建成，不仅增加了30亿m³的防凌库容，而且可以对下游河道的流量进行更加直接的调节，与已建成的三门峡、故县、陆浑等水库联合运用，基本解除了黄河下游的凌汛威胁。2001年冬天，黄河下游气温较常年偏低，防凌形势严峻。在即将封河的关键时期，小浪底水利枢纽持续以500m³/s的流量向下游补水，使封河形势得到缓解，开创了严寒之年黄河下游不封河的先例。由于小浪底水库对下游流量的有效控制作用，使传统的防凌方法得以突破，近年来，通过小浪底水库连续成功实施了小流量封河方案，大大减少了防凌用水，有效保证了黄河下游地区的防凌安全。至2008年，黄河下游已连续8年安全度过凌汛期。

　　3.减淤效果明显

　　小浪底水利枢纽的投入使用，丰富了黄河流域的水库调度手段，为各种来水来沙条件下实施调水调沙提供了可能。小浪底水库运行以来，采取拦粗排细的办法，通过调水调沙，利用人造洪峰冲刷下游河道，使黄河下游主河槽得到全面冲刷，有效延缓了黄河下游淤积。自2002年以来，通过小浪底水库及其他水库，黄河已连续八年进行了调水调沙，显著提高了河道冲刷效果，并为黄河河道形态控制与塑造积累了宝贵的调度经验。至2008年底，小浪底水库泥沙总淤积量约24.11亿m³,水库拦沙和调水调沙使小浪底以下河道由建库前的淤积抬高，转变为冲刷下切，总冲刷量约12亿m³，局部河段主河槽过流能力由以前的1800m³/s扩大到约3810m³/s,黄河下游部分地区“二级悬河”的严峻形势有所缓解，几代人苦苦追寻的梦想变成了现实。

　　4.供水灌溉作用突出

　　小浪底水库投入运用以来，适逢黄河连续枯水年，黄河及周边地区水资源形势严峻，供水矛盾紧张。从2000年到2003年，黄河水量极枯，下游旱情严重，为避免黄河断流，小浪底水库连续两年停止发电，向下游供水。2000年春夏之交，黄河下游地区出现严重旱情，小浪底向下游补水12亿m³，为有效缓解旱情和黄河枯水年份首次不断流作出了贡献。之后的数年间，通过小浪底水库下泄水量，国家跨流域实施了引黄济津、引黄济青、引黄济(白洋)淀等多项应急调水任务，一次次缓解了北方地区的缺水之急。2008年我国北方小麦主产区河南、山东等省发生严重春旱，有的地方达到30年一遇，有的地方甚至超过了50年一遇。根据上级调度指令，小浪底水库多次加大下泄流量，支援河南、山东抗旱，确保了沿黄粮食主产区在大旱之年仍然获得了丰收。

　　5.提供优质电力

　　小浪底水电站总装机容量1800MW，在河南电网中发挥着不可替代的调峰、调频作用，是中原地区最大的清洁能源。电站投入使用后，安全运行，削峰填谷，发电专供河南电网，使河南电网供电质量明显提高。从首台机组投运至2008年8月底，小浪底水电站累计发电370余亿度，相当于节约标准煤约1175.8万吨。

　　6.生态效益显著

　　黄河一度断流严重，给下游地区生产、生活和生态均带来一系列不利影响。小浪底水库的建成使用，为解决黄河不断流问题提供了有效的工程控制手段。如今，黄河已实现连续十年不断流，产生的生态效益十分显著。大量淡水注入大海，不仅维持了黄河河道保持一定的流量，使沿途水生态得到保护，而且使黄河河口生态系统也得到恢复和改善。河口三角洲湿地生态系统目前已有4238公顷湿地恢复了原貌，三角洲的植被逐年增多，曾一度消失的特有鱼类又重新出现。

　　此外，小浪底水利枢纽工程的建成运用，使其本身及库区周围也成为一片旅游热土，水库形成浩瀚无际的“北方千岛湖”，枢纽成为国家级环保百佳工程和国家水利风景区，吸引了海内外游客前来观光旅游，对促进地方经济发挥了显著的拉动和引领作用。

　　2009年4月，经过8年的试运行，小浪底水利枢纽工程正式通过国家验收。中国科学院和中国工程院院士潘家铮指出，小浪底水利枢纽的胜利建设及有效运行，是治黄工程的重大成就。实践证明，小浪底水利枢纽已经基本上实现了防洪、防凌、减淤、供水、灌溉、发电等综合效益，保证了黄河下游河道的安全，刷深了黄河河道主河槽，进行了调水调沙试验，为地区经济、社会的发展提供了宝贵的水资源和清洁能源。小浪底工程的竣工条件已经完全具备。新一阶段，小浪底水利枢纽将统筹兼顾综合效益的发挥，精心搞好运行管理和维护，优化水库调度管理，使工程能够充分发挥作用。