小浪底水利樞紐

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　　小浪底水利樞紐全稱黃河小浪底水利樞紐工程，是黃河幹流上的一座集減淤、防洪、防凌、供水灌溉、發電等為一體的大型綜合性水利工程，是治理開發黃河的關鍵性工程，屬國家"八五"重點項目。

　　黃河小浪水利樞紐工程位於河南省洛陽市以北黃河中游最後一段峽谷的出口處。上距三門峽水利樞紐130km，下距河南省鄭州花園口128km，是黃河幹流三門峽以下唯一能取得較大庫容的控制性工程。小浪底工程浩大，總工期十一年。它的建成將有效地控制黃河洪水，可使黃河下游花園口的防洪標準由六十年一遇提高到千年一遇，基本解除黃河下游凌汛的威脅，減緩下游河道的淤積，小浪底水庫還可以利用其長期有效庫容調節非汛期徑流，增加水量用於城市及工業供水、灌溉和發電。它處在承上啟下控制下游水沙的關鍵部位，控制黃河輸沙量的100%。

　　1994年9月主體工程開工，1997年10月28日實現大河截流，1999年底第一臺機組發電，2001年12月31日全部竣工，總工期11年，壩址控制流域面積69.4萬平方公裡，占黃河流域面積的87.3%。水庫總庫容126.5億立方米，長期有效庫容51億立方米。工程以防洪、減淤為主，兼顧供水、灌溉和發電，蓄清排渾，除害興利，綜合利用。工程建成後，可使黃河下游防洪標準由60年一遇提高到千年一遇，基本解除黃河下游凌汛威脅，可滯攔泥沙78億噸，相當於20年下游河床不淤積抬高，電站總裝機180萬千瓦，年平均發電量51億千瓦時。

　　小浪底工程壩址控制流域面積69.42萬km²，占黃河流域面積的92.3%。水庫總庫容126.5億m³。調水調沙庫容10.5億m³，死庫容75.5億m³。有效庫容51.0億m³。小浪底工程的開發目標是以防洪、防凌、減淤為主，兼顧供水、灌溉和發電等。

　　小浪底工程由攔河大壩、泄洪建築物和引水發電系統組成。

　　開發目標以防洪、防凌、減淤為主，兼顧供水、灌溉、發電，蓄清排渾，除害興利，綜合利用。

　　①防洪：可將黃河下游的防洪標準由不足60年一遇提高到1000年一遇，有效緩解黃河下游洪水威脅。

　　②防凌：設計防凌庫容20億m³，可基本解除黃河下游的凌汛威脅。

　　③減淤：設計淤沙庫容75.5億m³，通過蓄清排渾運用，可減少下游河道泥沙淤積78億t，可使下游河道20～30年內基本不淤高。

　　④供水：設計每年增加可調節供水量20億m³，可提高4000萬畝灌區的灌溉保證率以及下游供水保障率。

　　⑤發電：設計多年平均發電量為45.99 /58.51億kW.h (前10年/10年後)，可改善當地電網供電質量和保障電網穩定運行。

　　小浪底水利樞紐主體工程由大壩、泄洪排沙建築物、引水發電建築物等三大部分組成。樞紐為一等工程。主要建築物為一級建築物。與主體工程有關的施工前期準備工程和配套工程，包括生產生活、公路橋梁、水土保持、環境保護、移民安置等。

　　1.大壩

　　攔河大壩採用帶內鋪蓋的斜心牆堆石壩，以垂直混凝土防滲牆為主要防滲幕，並利用黃河泥沙淤積形成天然鋪蓋，作為輔助防滲防線。左岸埡口設壤土心牆副壩一座。最大壩高160m，壩頂長1667m，壩體方量5185萬m³，為我國第一壤土斜心牆高堆石壩。

　　2.泄洪、排沙建築物

　　泄洪、排沙建築物主要由3條直徑14.5m 的導流洞、3條由導流洞改建的三級孔板消能泄洪洞、3條明流泄洪洞、3條直徑6.5 m壓力排沙洞、1條直徑3.5m壓力灌溉洞、1座正常溢洪道、10座進水塔、1個綜合消力塘等構成。

　　3.引水發電建築物

　　引水發電建築物主要由主廠房、主變室、尾水閘、進水塔、壓力引水隧洞等部分構成。主廠房為地下式，採取首部佈置方式，並且儘可能地使廠房靠近進水口，以縮短壓力引水道長度。主變室為地下式，位於主廠房下游，平行於主廠房佈置。

　　樞紐地質條件複雜、水沙條件特殊、泄洪排沙、發電建築物佈置集中，規模巨集大，結構複雜，技術難題多，施工難度大，運用要求嚴格。

　　樞紐建設過程中，積極採用新技術、新工藝、新材料和新設備，成功解決了一系列技術難題，取得了主壩基礎深覆蓋層防滲牆施工技術、由導流洞改建多級孔板消能泄洪洞等多項科技創新成果。設計建造了世界上最大的孔板消能泄洪洞以及複雜地質條件的單薄山體地下洞室群，建造了世界壩工史上屈指可數的密集洞室和巨大、複雜的進水塔，開創了在多沙河流上建設高壩大庫的成功先例。

　　樞紐的調度運用涉及到六大功能的發揮，以及水量調度和發電調度的兼顧，為了提高黃河水量調度質量，小浪底水利樞紐下泄水量的調度精度要求做到不超過±5%。 這些都對樞紐的調度管理提出了很高的要求。

　　小浪底水利樞紐工程在論證、設計及施工過程中，廣泛吸收和汲取國內外水利水電工程技術領域中的許多經驗，特別是汲取三門峽水利樞紐的建設經驗，將國內外先進的設計思想、施工技術與小浪底水利樞紐工程的具體情況緊密地結合在一起，開放性、創造性地進行工程設計與施工，剋服重重難關，取得了一系列令人矚目的技術成就。

　　1.合理攔洪排沙、綜合興利的規劃思想取得了成功

　　借鑒三門峽水庫蓄清排渾運用的成功經驗，按照合理攔排，綜合興利的規劃思想，以防洪和減淤為主要開發目標，合理規劃小浪底水庫126.5億m³的總庫容，既能使下游河床20年不淤積抬高，又可保持51億m³長期有效庫容，汛期防洪調水調沙，非汛期蓄水興利，使小浪底水利樞紐能夠長期發揮作用。

　　2.垂直防滲與水平防滲相結合，利用黃河泥沙淤積形成防滲鋪蓋的防滲方式適應了黃河的特點

　　小浪底大壩位於深覆蓋層上，是中國第一個壤土斜心牆堆石壩；最大造孔深度81.9m、厚1.2m的防滲牆是國內最深、最厚的混凝土防滲牆。小浪底大壩運用初期由混凝土防滲牆和斜心牆形成垂直防滲體系，斜心牆通過壩內短鋪蓋與作為壩體一部分的主圍堰斜牆防滲體連接，隨著水庫淤積的發展，可形成輔助的水平鋪蓋防滲體系。

　　3.集中流道互相保護，保持進水口沖刷漏斗，解決了進水口防淤堵問題

　　小浪底水利樞紐所有泄洪、排沙及引水發電建築物集中佈置在左岸，16條隧洞進水口佈置為“一”字形排列，共10個進水塔；充分利用左岸山體最厚實的部分集中布設洞線，出口集中消能；16條隧洞的進口在平面和立面上錯落有致，形成低位泄洪排沙，高位泄洪排污，中間引水發電的佈置格局。這種集中流道的佈置通過合理運用，可以保持進口沖刷漏斗。

　　4.設計建造了世界上最大的多級孔板消能泄洪洞

　　三條直徑14.5m的導流洞，蓄水後封堵前段並加設三級直徑分別為10m和10.5m的孔板環，進口抬高至175m高程，設龍抬頭段與導流洞相連，孔板後設中間弧形工作門控制室。水流通過孔板環逐級消能，在最高水位運用時，可控制最大流速不超35m/s。孔板洞為多泥沙河流重覆利用導流洞提供了借鑒，也解決了樞紐建築物總佈置的難題。小浪底工程對於孔板洞技術的使用在國內尚屬首次，國外雖有使用的先例，但運用規模小於小浪底。它對水流通過三次收縮、三次擴散，可削弱水能50%，達到泄洪、消能、減速的目的。

　　5.綜合解決汛期發電問題

　　為瞭解決泥沙磨蝕問題，分別在發電引水口下方15m和20m佈置排沙洞進口，採用兩台機進口一聯的通倉式佈置和主副攔污柵結構，儘量減少過機沙量；設計了低比轉速的新型抗磨保護措施；設計了筒形進水閥和帶有環形廊道便於檢修的機墩，以保證小浪底水電站在多沙的汛期能正常發電。

　　6.設計併成功實施了單薄山體下地下洞群

　　小浪底工程在左岸相對單薄山體約一公裡的範圍內佈置了100多個不同功能的洞室(井)，這些洞室(井)群縱橫交錯、立體交叉，其密集度在國內外工程中罕見。小浪底地下廠房跨度26.2m、高61.44m，長251.5m，在節理裂隙發育且有多層泥化夾層頒佈的層狀岩層中開挖形成；地下廠房頂拱和高邊牆採用噴錨雙層保護的預應力錨索、張拉錨桿及薄層噴混凝土等柔性支護作為永久支護；承重1000T的吊車梁採用了岩壁吊車梁結構。小浪底地下廠房是我國在同類地層中跨度最大的地下廠房。小浪底地下洞室群的成功建設為我國地下工程的設計和施工積累了經驗。

　　7.成功實施無黏結環錨預應力混凝土襯砌

　　小浪底三條直徑6.5m的排沙洞為可局部開啟運用的壓力式隧洞，是樞紐中使用最頻繁的泄流設施。為防止高壓水外滲影響左岸單薄山體的穩定，在帷幕後採用了無黏結環錨預應力混凝土襯砌結構，一般圍岩段混凝土襯砌厚0.65m，每0.5延米佈置8根雙圈纏繞、帶PE套管的錨索。該襯砌結構施工簡單，錨索預應力效率高，襯砌受力均勻。

　　8.高強度機械化施工

　　小浪底工程採用了多種大噸位，大容量，高效率施工機械，創造了多項施工記錄。小浪底工程創造了大壩平均月填築強度120萬m³，日最高填築強度6.75萬m³的國內最新紀錄。

　　9.大量運用新技術

　　小浪底工程首次成功地採用了GIN帷幕灌漿技術，首次在國內採用了塔帶機混凝土澆築技術；首次在高邊坡處理及廠房頂拱支護中大量採用了雙層保護預應力錨索；首次在國內混凝土防滲牆施工中採用了槽口平接技術。

　　1999年10月小浪底水利樞紐開始下閘蓄水，自此，小浪底水利樞紐工程開始發揮各方面的綜合運用效益。

　　1.防洪作用重大

　　2000年小浪底水庫就為黃河下游提供了25.8億m³的防洪庫容，使花園口的防洪標準從不足60年一遇提高到500年一遇；2001年汛期，小浪底水庫的防洪庫容達到66.49億m³,使黃河下游的防洪標準提高到超過1000年一遇。特別是在2003年8月至10月，黃河中下游發生了歷史罕見的“華西秋汛”，渭河下游河段發生1983年以來的最大洪水，黃河潼關河段發生4次較大洪水過程。三門峽斷面最大洪峰流量4500m³/s，加之伊河、洛河來水，花園口斷面洪峰流量將超過6000m³/s，黃河下游灘區300多萬畝耕地可能被洪水淹沒，灘區180萬居民需要轉移。2003年小浪底水庫全面投入防洪運用，攔蓄上游來水63億m³，嚴格控制下泄流量，將花園口斷面可能形成的6000m³/s洪峰削減到2700m³/s以下，大大緩解了下游的防洪壓力，直接防洪效益超過110億元。2005年秋汛，小浪底水庫攔洪25.75億m³，有效減少了灘區人民群眾的財產損失。

　　2.基本解除下游凌汛威脅

　　小浪底水利樞紐的建成，不僅增加了30億m³的防凌庫容，而且可以對下游河道的流量進行更加直接的調節，與已建成的三門峽、故縣、陸渾等水庫聯合運用，基本解除了黃河下游的凌汛威脅。2001年冬天，黃河下游氣溫較常年偏低，防凌形勢嚴峻。在即將封河的關鍵時期，小浪底水利樞紐持續以500m³/s的流量向下游補水，使封河形勢得到緩解，開創了嚴寒之年黃河下游不封河的先例。由於小浪底水庫對下游流量的有效控制作用，使傳統的防凌方法得以突破，近年來，通過小浪底水庫連續成功實施了小流量封河方案，大大減少了防凌用水，有效保證了黃河下游地區的防凌安全。至2008年，黃河下游已連續8年安全度過凌汛期。

　　3.減淤效果明顯

　　小浪底水利樞紐的投入使用，豐富了黃河流域的水庫調度手段，為各種來水來沙條件下實施調水調沙提供了可能。小浪底水庫運行以來，採取攔粗排細的辦法，通過調水調沙，利用人造洪峰沖刷下游河道，使黃河下游主河槽得到全面沖刷，有效延緩了黃河下游淤積。自2002年以來，通過小浪底水庫及其他水庫，黃河已連續八年進行了調水調沙，顯著提高了河道沖刷效果，併為黃河河道形態控制與塑造積累了寶貴的調度經驗。至2008年底，小浪底水庫泥沙總淤積量約24.11億m³,水庫攔沙和調水調沙使小浪底以下河道由建庫前的淤積抬高，轉變為沖刷下切，總沖刷量約12億m³，局部河段主河槽過流能力由以前的1800m³/s擴大到約3810m³/s,黃河下游部分地區“二級懸河”的嚴峻形勢有所緩解，幾代人苦苦追尋的夢想變成了現實。

　　4.供水灌溉作用突出

　　小浪底水庫投入運用以來，適逢黃河連續枯水年，黃河及周邊地區水資源形勢嚴峻，供水矛盾緊張。從2000年到2003年，黃河水量極枯，下游旱情嚴重，為避免黃河斷流，小浪底水庫連續兩年停止發電，向下游供水。2000年春夏之交，黃河下游地區出現嚴重旱情，小浪底向下游補水12億m³，為有效緩解旱情和黃河枯水年份首次不斷流作出了貢獻。之後的數年間，通過小浪底水庫下泄水量，國家跨流域實施了引黃濟津、引黃濟青、引黃濟(白洋)澱等多項應急調水任務，一次次緩解了北方地區的缺水之急。2008年我國北方小麥主產區河南、山東等省發生嚴重春旱，有的地方達到30年一遇，有的地方甚至超過了50年一遇。根據上級調度指令，小浪底水庫多次加大下泄流量，支援河南、山東抗旱，確保了沿黃糧食主產區在大旱之年仍然獲得了豐收。

　　5.提供優質電力

　　小浪底水電站總裝機容量1800MW，在河南電網中發揮著不可替代的調峰、調頻作用，是中原地區最大的清潔能源。電站投入使用後，安全運行，削峰填谷，發電專供河南電網，使河南電網供電質量明顯提高。從首台機組投運至2008年8月底，小浪底水電站累計發電370餘億度，相當於節約標準煤約1175.8萬噸。

　　6.生態效益顯著

　　黃河一度斷流嚴重，給下游地區生產、生活和生態均帶來一系列不利影響。小浪底水庫的建成使用，為解決黃河不斷流問題提供了有效的工程式控制制手段。如今，黃河已實現連續十年不斷流，產生的生態效益十分顯著。大量淡水註入大海，不僅維持了黃河河道保持一定的流量，使沿途水生態得到保護，而且使黃河河口生態系統也得到恢復和改善。河口三角洲濕地生態系統目前已有4238公頃濕地恢復了原貌，三角洲的植被逐年增多，曾一度消失的特有魚類又重新出現。

　　此外，小浪底水利樞紐工程的建成運用，使其本身及庫區周圍也成為一片旅游熱土，水庫形成浩瀚無際的“北方千島湖”，樞紐成為國家級環保百佳工程和國家水利風景區，吸引了海內外游客前來觀光旅游，對促進地方經濟發揮了顯著的拉動和引領作用。

　　2009年4月，經過8年的試運行，小浪底水利樞紐工程正式通過國家驗收。中國科學院和中國工程院院士潘家錚指出，小浪底水利樞紐的勝利建設及有效運行，是治黃工程的重大成就。實踐證明，小浪底水利樞紐已經基本上實現了防洪、防凌、減淤、供水、灌溉、發電等綜合效益，保證了黃河下游河道的安全，刷深了黃河河道主河槽，進行了調水調沙試驗，為地區經濟、社會的發展提供了寶貴的水資源和清潔能源。小浪底工程的竣工條件已經完全具備。新一階段，小浪底水利樞紐將統籌兼顧綜合效益的發揮，精心搞好運行管理和維護，優化水庫調度管理，使工程能夠充分發揮作用。