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三峡水利枢纽

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所属类别:著名水利枢纽水电站闸坝

基本信息

中文名称:三峡水利枢纽
外文名称:

开发和治理长江的关键性骨干工程,具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益,是当今世界上最大的水利枢纽工程(参见彩图Ⅴ—1)。简称三峡工程。位于中国长江干流三峡中的西陵峡,坝址在湖北省宜昌市三斗坪,距三峡出口南津关38km,在已建的葛洲坝水利枢纽上游40km。

Ⅴ—1 三峡水利枢纽

三峡新闻中心供稿

规划概要

枢纽控制流域面积100万km2,占长江流域面积的56%。坝址处多年平均流量14 300m3/s,实测最大洪水流量71 100m3/s,历史最大洪水流量105 000m3/s,多年平均悬移质年输沙量5.3亿t。坝区地壳稳定,地震基本烈度为Ⅵ度。坝址区河谷开阔,谷底宽约1 000m,河床右侧有中堡岛,将长江分为大江和后河。两岸谷坡平缓,冲沟发育,岩石风化层较厚。坝址基岩为坚硬的前震旦纪闪云斜长花岗岩,强度高,断层不发育,裂隙规模较小,以陡倾角为主,微风化和新鲜岩体的透水性微弱。坝址具备修建高坝的良好地质条件。

中国对兴建三峡水利工程的设想和探索由来已久。早在20世纪初,孙中山先生曾提出开发三峡水力资源的设想。1944年中国资源委员会与美国垦务局的J.L.萨凡奇博士等协作进行了建坝方案的研究,提出了在南津关建坝的扬子江三峡计划初步报告。中华人民共和国成立后,开展了三峡工程建设的前期工作,水利部长江水利委员会做了大量的勘测、科研和规划设计工作。1986年原水利电力部组织各方面专家对三峡工程的可行性进行论证,认为三峡工程对长江中游防洪的作用不可代替,发电、航运效益巨大,移民及环境问题可以妥善解决,应早日兴建。根据论证成果,水利部长江水利委员会于1989年提出三峡工程可行性研究报告,经国务院审查后,于1992年4月3日在第7届全国人大第5次会议上审议通过,将兴建长江三峡水利枢纽列入国民经济和社会发展十年规划。

三峡水利枢纽工程方案的要点是,合理选择枢纽工程规模和确定水库正常蓄水位。经过多种方案比较研究,确定采用“一级开发、一次建成、分期蓄水、连续移民”的实施方案。坝顶高程185m,正常蓄水位175m,总库容393亿m3。初期正常蓄水位156m。初期和最终的防洪限制水位分别为135m和145m。

枢纽布置

三峡水利枢纽主要建筑物由大坝、水电站和通航建筑物三大部分组成(图1、2)。

图1 三峡水利枢纽平面布置图

图2 三峡水利枢纽上游立视图(单位:m)

大坝

枢纽主要建筑物设计洪水标准为1 000年一遇,洪峰流量为98 800m3/s;校核洪水标准为10 000年一遇加10%,洪峰流量为124 300m3/s。相应设计和校核水位分别为175m及180.4m。地震设计烈度为VII度。拦河大坝为混凝土重力坝,大坝坝轴线全长2 309.47m,最大坝高181m。大坝右侧茅坪溪防护坝为沥青混凝土心墙砂砾石坝,最大坝高104m。泄洪坝段居河床中部,前沿总长483m,设有23个深孔、22个表孔以及22个后期需封堵的临时导流底孔。深孔尺寸为7m×9m,进口底板高程90m。表孔净宽8m、溢流堰顶高程158m,下游采用鼻坎挑流方式消能。底孔尺寸6m×8.5m,进口底高程56~57m。枢纽在校核水位时的最大泄洪能力为120 600m3/s。电站坝段位于泄洪坝段两侧,进水口尺寸为11.2m×19.5m,进水口底高程为108m。压力管道内径为12.4m,采用钢衬钢筋混凝土联合受力的结构型式。

水电站

水电站装机容量18 200mW,采用坝后式厂房,设有左、右岸两组厂房,共安装26台水轮发电机组。左岸厂房全长643.7m,安装14台水轮发电机组;右岸厂房全长584.2m,安装12台水轮发电机组。水轮机为混流式,机组单机额定容量为700mW。三峡水电站以500 kV交流输电线路和±500 kV直流输电线路向华东、华中、华南送电。电站出线共13回。右岸山体内预留地下厂房的位置,后期扩机6台,总容量为4 200mW。

通航建筑物

三峡工程通航建筑物包括永久船闸和升船机,均位于左岸山体内。永久船闸为双线五级连续梯级船闸,单级闸室有效尺寸长280m、宽34m,槛上最小水深5m,可通过万吨级船队。升船机为单线一级垂直提升高度为113m,承船厢有效尺寸长120m、宽18m,水深3.5m,一次可通过一艘3 000 t级的客货轮。

施工计划和移民

三峡工程采用分期导流方式,计划分3个阶段进行施工,总工期17年。第1阶段1993~1997年,为施工准备及一期工程,以实现大江截流为目标;第2阶段1998~2003年,以实现第1批机组发电和永久船闸通航为目标;第3阶段2004~2009年,实现全部机组发电和枢纽工程全部建成。

枢纽主体建筑物及导流工程的主要设计工程量:土石方开挖10 283万m3,土石方填筑3 198万m3,混凝土2 794万m3,钢筋46.23万t,金属结构安装25.65万t。

水库移民涉及湖北省、重庆市的19个县市,移民数量大,任务重,政策性强。根据1991~1992年调查,主要淹没实物指标为:外迁人口84.41万,耕地和柑橘地2.45万hm2。考虑到建设期间的人口增长和两次搬迁等其他因素,移民安置的总人口将达110余万人,此外,还有工矿企业、道路、电信线路等,迁建任务繁重。库区移民实行开发性移民的方针,除就地安置外,有部分移民迁入外省。在移民工作中,库区开发和城镇迁建结合,统筹规划,分期实施。

投资效益

经国家批准,三峡工程投资概算按1993年5月末价格计算,静态投资为900.9亿元人民币,其中:枢纽工程投资500.9亿元、水库淹没处理及移民安置费400亿元。计入物价上涨及施工期贷款利息的总动态投资估算约为2 039亿元。

三峡水利枢纽具有很大的防洪、发电和航运效益。①防洪方面,枢纽地理位置优越,可有效地控制长江上游洪水,对中下游平原区,特别是对荆江地区的防洪起着决定性的不可代替的作用。工程建成后有防洪库容221.5亿m3,可使荆江河段的防洪标准由现状的10年一遇提高到100年一遇;遇1 000年一遇或更大洪水,配合荆江分洪等分蓄洪工程的运用,可防止荆江河段发生干堤溃决的毁灭性灾害;还可大大提高长江中下游防洪调度的机动性和可靠性,减轻中下游洪水淹没损失和武汉市的洪水威胁;并可为洞庭湖区的根本治理创造条件。②发电方面,三峡水电站多年平均年发电量846.8亿kW·h,主要向华东、华中和华南地区供电。③航运方面,三峡水库可显著改善长江宜昌至重庆长660km的航道,万吨级船队可直达重庆港。航道单向年通过能力可由1 000万t提高到5 000万t。因三峡水库调节,宜昌下游枯水季最小流量可从3 000m3/s提高到5 000m3/s以上,从而使长江中下游枯水季航运条件也有较大的改善。④可促进水库渔业、旅游业的发展,改善长江中下游枯水季水质,并有利于南水北调。

三峡工程对生态环境的不利影响也受到广泛关注。据研究,①自然环境方面,库区气候不会产生明显变化;不会产生高烈度的水库诱发地震和大规模的库岸坍塌;水库采用蓄清排浑的调度方式,水库淤积和下游冲刷都不严重,水库回水变动区局部淤积碍航问题可以通过工程措施解决;库区淹没对生态影响不大,对个别受不利影响的珍稀动植物可采取措施予以保护。②社会环境方面,对淹没的少量文物古迹已采取迁移、发掘、重建及其他保护措施,对局部景观虽有改变,但新的景色将更美好。重要的问题是库区移民可能造成新的水土流失、环境污染,应加强管理,建设合理的生态环境系统。对于三峡工程对生态环境可能带来的不利影响,国家已予以高度重视,正在采取必要的措施和对策,使不利影响得到减免。

工程进度

1993年初三峡工程开始施工准备工程和一期导流工程的施工。为更好地解决重大工程技术问题,组织全国科技力量技术攻关,如枢纽总体布置优化,大孔口坝段和厂房结构分析,泄水建筑物和船闸水力学研究,大江截流和围堰施工等,取得满意的成果,促进工程顺利实施。1994年12月14日,三峡水利枢纽工程正式开工,工程进展顺利。在完成右侧导流明渠和一期工程的围堰后,1997年11月8日,二期导流工程的大江截流围堰胜利合龙,创造了截流水深60m、截流流量8 480~11 600m3/s、日最高抛投强度19.4万m3和截流施工期有通航要求等4项世界记录(参见彩图Ⅻ—3、18、19、30)。

Ⅻ—3 三峡水利枢纽大江截流

黄爱民摄

Ⅻ—18 三峡水利枢纽大坝施工(2000年)全景

戴会超摄

Ⅻ—19 三峡水利枢纽大坝施工夜景

贺道富摄

Ⅻ—30—1 三峡二期工程纵向围堰施工安全监测

黄爱民摄

Ⅻ—30—2 三峡工程三期围堰水下爆破模型(1:10)试验

黄爱民摄

1998年三峡工程进入第2阶段的施工,克服了一系列技术难题。二期上、下游土石围堰总填筑量1 032万m3,最大堰高80m,大部采用水下抛填法施工;混凝土防渗墙83 450m2,最大深度74m。围堰施工在一个枯水季节内完成,1998年9月基坑抽干,1999年汛期上游围堰承受的最大水头为73.6m,各项监测资料表明,围堰运行正常,基坑渗水量甚微,工程质量优良。

永久船闸是在左岸山体内开挖形成,最大挖深达170m,其下部为60余m高的直立墙(参见彩图Ⅻ—21)。为保持岩体整体稳定和限制其变形,采用了山体排水和预应力锚索、高强锚杆、喷混凝土支护等措施,采用科学的施工程序和严密的爆破措施,并加强安全监测。2000年9月完成石方开挖总量约4 000万m3、预应力锚索3 600余根、高强锚杆约10万根。通过埋设的1 500余只仪器监测资料成果表明,高边坡两侧的地下水位得到有效控制,边坡的最大位移量在设计预测的范围内,说明永久船闸高边坡整体是稳定的。

Ⅻ—21 三峡永久性船阐施工全景

三峡新闻中心供稿

通过对三峡工程二期混凝土施工方案和主要施工设备的选型进行比较研究,选定以塔带机为主、配合高架门塔机、胎带机和缆机的综合机械化施工方案。1999年三峡工程全年浇筑混凝土458.5 万m3,11月份浇筑混凝土55.35万m3,创造了混凝土年、月浇筑强度的世界记录。特别是1999年夏季浇筑的大坝混凝土,绝大部分位于基础强约束区,温度控制要求很严,在夏季混凝土浇筑月强度达到40万~45万m3的条件下,做到了混凝土出机口温度不超过7°C,浇筑温度不超过14~16°C,混凝土最高温度基本控制在设计要求的范围内,有效地防止了大坝混凝土产生贯穿性裂缝的风险。2000年是三峡工程施工的高峰年,混凝土年浇筑强度达548.2万m3,再创新的世界纪录。

三峡工程的水轮发电机组容量是20世纪世界最大的,同时为了防洪、排沙和初期低水位发电的需要,在汛期需在低水位的条件下运行,因而机组运行水头变幅及最大水头和最小水头的比值,均远远超过了20世纪世界已有特大机组的运行条件,设计制造难度很大。经过国内外众多研究机构和制造厂家多年研究和国际公开招标,左岸电站14台水轮发电机组的制造由两个国际跨国集团承担。至2004年底,三峡电厂已有11台机组投产运行(参见彩图ⅩⅦ—32)。

ⅩⅦ—32 三峡水利枢纽电站蜗壳(1:12)冲水打压方案仿真结构模型试验

黄爱民摄

至2004年年底,主体建筑物和导流工程已完成的主要土建工程量为:土石方开挖13 919万m3、土石方填筑5 294万m3、混凝土浇筑2 578万m3。金属结构和机电安装27.4万t。

三峡工程投资实行静态控制、动态管理的模式。至2004年年底,工程累计完成固定资产投资总额为1 115.75亿元。其中枢纽工程静态投资为363亿元,水库移民静态投资304亿元。

三峡水利枢纽工程建设为中国人民以及世界所关注,自1993年开工以来,工程施工进展顺利。按原计划,2003年第1批机组发电和永久船闸通航,2009年全部工程完建。

  
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