黃河小浪底水利樞紐工程位于河南省洛陽(yáng)市孟津縣小浪底,在洛陽(yáng)市以北黃河中游最后一段峽谷的出口處,南距洛陽(yáng)市40公里。上距三門峽水利樞紐130公里,下距河南省鄭州花園口128公里。是黃河干流三門峽以下唯一能取得較大庫(kù)容的控制性工程。黃河小浪底水利樞紐工程是黃河干流上的一座集減淤、防洪、防凌、供水灌溉、發(fā)電等為一體的大型綜合性水利工程,是治理開發(fā)黃河的關(guān)鍵性工程,屬國(guó)家“八五”重點(diǎn)項(xiàng)目。小浪底工程浩大,總工期十一年。
工程概況
黃河小浪底工程位于河南省洛陽(yáng)市北40公里處的黃河干流上,水庫(kù)最高運(yùn)用水位275米,設(shè)計(jì)總庫(kù)容126.5億立方米,1991年9月,小浪底水利樞紐工程前期工程開工。2009年4月,全部工程通過(guò)竣工驗(yàn)收,是國(guó)家“八五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,被中外水利專家稱為世界上最具挑戰(zhàn)性的工程之一。
工程全部竣工后,水庫(kù)面積達(dá)272.3平方公里,控制流域面積69.42萬(wàn)平方公里;總裝機(jī)容量為180萬(wàn)千瓦,年平均發(fā)電量為51億千瓦時(shí);每年可增加40億立方米的供水量。小浪底水庫(kù)兩岸分別為秦嶺山系的崤山、韶山和邙山;中條山系、太行山系的王屋山。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(biāo)準(zhǔn)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(kù)還可以利用其長(zhǎng)期有效庫(kù)容調(diào)節(jié)非汛期徑流,增加水量用于城市及工業(yè)供水、灌溉和發(fā)電。它處在承上啟下控制下游水沙的關(guān)鍵部位,控制黃河輸沙量的100%,可滯攔泥沙78億噸,相當(dāng)于20年下游河床不淤積抬高。
1994年9月主體工程開工,1997年10月28日實(shí)現(xiàn)大河截流,1999年底第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電,2001年12月31日全部竣工,總工期11年,壩址控制流域面積69.42萬(wàn)平方公里,占黃河流域面積的92.3%。水庫(kù)總庫(kù)容126.5億立方米,長(zhǎng)期有效庫(kù)容51億立方米。工程以防洪、減淤為主,兼顧供水、灌溉和發(fā)電,蓄清排渾,除害興利,綜合利用。
小浪底工程壩址控制流域面積69.42萬(wàn)平方公里,占黃河流域面積的92.3%。水庫(kù)總庫(kù)容126.5億立方米,調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容10.5億立方米,死庫(kù)容75.5億立方米,有效庫(kù)容51.0億立方米。
小浪底工程由攔河大壩、泄洪建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)組成。
小浪底工程攔河大壩采用斜心墻堆石壩,設(shè)計(jì)最大壩高154米,壩頂長(zhǎng)度為1667米,壩頂寬度15米,壩底最大寬度864米。壩體啟、填筑量5l.85萬(wàn)立方米、基礎(chǔ)混凝土防滲墻厚l.2米、深80米。其填筑量和混凝土防滲墻均為國(guó)內(nèi)之最。壩頂高程281米,水庫(kù)正常蓄水位275米,庫(kù)水面積272平方公里,總庫(kù)容126.5億立方米。水庫(kù)呈東西帶狀,長(zhǎng)約130公里,上段較窄,下段較寬,平均寬度2公里,屬峽谷河道型水庫(kù)。壩址處多年平均流量1327立方米/秒,輸沙量16億噸,該壩建成后可控制全河流域面積的92.3%。
泄洪建筑物包括10座進(jìn)水塔、3條導(dǎo)流洞改造而成的孔板泄洪洞、3條排沙洞、3條明流泄洪洞、1條溢洪道、1條灌溉洞和3個(gè)兩級(jí)出水消力塘。由于受地形、地質(zhì)條件的限制,所以均布置在左岸。其特點(diǎn)為水工建筑物布置集中,形成蜂窩狀斷面,地質(zhì)條件復(fù)雜,混凝土澆筑量占工程總量的90%,施工中大規(guī)模采用新技術(shù)、新工藝和先進(jìn)設(shè)備。
引水發(fā)電系統(tǒng)也布置在樞紐左岸。包括6條發(fā)電引水洞、地下廠房、主變室、閘門室和3條尾水隧洞。廠房?jī)?nèi)安裝6臺(tái)30萬(wàn)千瓦混流式水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量180萬(wàn)千瓦,多年平均年發(fā)電量45.99億千瓦.時(shí)/58.51億千瓦.時(shí)(前10年/后10年)。
小浪底水利樞紐主體工程建設(shè)采用國(guó)際招標(biāo),以意大利英波吉羅公司為責(zé)任方的黃河承包商中大壩標(biāo),以德國(guó)旭普林公司為責(zé)任方的中德意聯(lián)營(yíng)體中進(jìn)水口泄洪洞和溢洪道群標(biāo),以法國(guó)杜美茲公司為責(zé)任方的小浪底聯(lián)營(yíng)體中發(fā)電系統(tǒng)標(biāo)。1994年7月16日合同簽字儀式在北京舉行。
開發(fā)目標(biāo)以防洪(防凌)、減淤為主,兼顧供水、灌溉和發(fā)電,蓄清排渾,除害興利,綜合利用。小浪底水利樞紐戰(zhàn)略地位重要,工程規(guī)模宏大,地質(zhì)條件復(fù)雜,水沙條件特殊,運(yùn)用要求嚴(yán)格,被中外水利專家稱為世界上最復(fù)雜的水利工程之一,是一項(xiàng)最具挑戰(zhàn)性的工程。
沿途旅游景點(diǎn)為:
(1)黃河八里胡同。從新安縣大峪溝口至上游窨頭山與北岸八角山峽谷止,8公里峽谷,河岸狹窄,水流湍急,沿河有滾鍋磧(攪旋缸)、盤馬磧、硬石窩、亂灘花、夫人躔等急流險(xiǎn)灘,航運(yùn)不便。大峪溝內(nèi)有李闖王藏兵洞。北岸陶山山壁上有石人、石洞、摩崖石刻。蓮花戰(zhàn)山與北岸田山峽谷是最險(xiǎn)要之處,谷內(nèi)步行道路斷絕。兩岸峭壁十余米處有斷斷續(xù)續(xù)的古棧道,使你會(huì)想象纖夫拉纖時(shí)雄壯有力的號(hào)子聲。蓮花戰(zhàn)山崖突入河邊的山梁上,有古猿觀濤石,村民戲稱張公背張婆。窨頭山臨河石壁上有石佛笑波石,有上下兩個(gè)獨(dú)立石如將軍守關(guān)。如乘船過(guò)此,真乃驚心動(dòng)魄。從下游拴馬抽水站至上游后教灣全長(zhǎng)27公里大峽谷,懸崖峭壁,秀峰危岸,急流險(xiǎn)灘,風(fēng)光無(wú)限。
(2)岱嵋寨山。位于新安縣、澠池縣交界處,主峰1346.4米。北、西、南三面陡峻,東面為山坡牧牛場(chǎng)。次峰為岱嵋娘娘梳妝臺(tái),臺(tái)有南、北雙臺(tái),臺(tái)東、南、西三面皆懸崖峭壁,兩臺(tái)中有獨(dú)木橋溝通,南臺(tái)南下石崖如老虎口。梳妝臺(tái)南面山頂有水池如鏡。主峰東側(cè)牧場(chǎng)上,建有岱嵋廟。用層石砌墻,僅有三間,廟內(nèi)主奉岱嵋圣母神位,有殘碑四塊。不知?jiǎng)?chuàng)始于何年。廟西有1968年所建學(xué)校舊址,現(xiàn)已荒廢。每年六月六日有廟會(huì)。登此山,由東北方向鳳凰臺(tái)處登山,臺(tái)下有鐵礦,現(xiàn)有開礦石路可上半山腰。山谷中有水溪,人稱闖王殺人坎,風(fēng)光秀美。主峰北山腳下有柏帝廟,廟內(nèi)巨柏樹圍7.75米,樹高29.5米,干分為五。有磚木瓦房20余間,曾為小學(xué)占用。有殘碑二通,最早均為明萬(wàn)歷年間重修。
(3)荊紫山。距新安縣北56公里,山勢(shì)沿黃河南岸東西走向,西起新澠交界處之岱嵋山,東至蓮花寨(戰(zhàn))山,綿延六七十公里。其主峰為荊紫山,海拔829米。山勢(shì)陡峭挺拔,高下7.5公里,有盤道可以攀登。山多荊樹,紫花漫山得名。古傳其北麓產(chǎn)金,故又名金子山。《山海經(jīng)》稱敖岸山。山頂有玉皇閣,為八角亭式建筑,并有明正德五年《重建玉皇廟記》碑一通。其東側(cè)下有真武堂遺址及殘碑六通,系明代重修殿堂碑記。南山腳建有通仙觀,俗稱荊山廟,為宋元時(shí)所建。有殿宇數(shù)間及殘碑五通。每年農(nóng)歷三月三日有廟會(huì)。登上山頂,放眼四望,可目窮千里,豫西、晉南,蒼山如海,滾滾黃河如長(zhǎng)龍巨蟒,由萬(wàn)山叢中狂奔而來(lái),旋又盤谷穿峽翻騰而去,足使人胸懷豁明,豪情倍增。峰巒絕壁間嵐靄蒸騰,孤峰獨(dú)秀,晴嵐圍翠,列“荊紫生嵐”為新安八景之一。
(4)龍?zhí)稖?。位于新安縣西北石井鄉(xiāng),距縣城50公里左右。是黃河支流清河源頭峽谷。有牛魔王洞、鐵扇公主洞、玉女峰、紅孩兒寺、古檀樹、龍?zhí)镀俨?、青龍關(guān)、月牙潭、葫蘆套、一線天、亂石灘、虎頭崖、龍王洞、飛龍瀑布、刀劈峰、馬蹄石、飲馬槽等景觀。山上多次生林,山花爛漫,野果飄香,山鳥鳴唱,煙嵐飄渺。
(5)黃鹿山。位于柏崖山西,南靠邙山,西、北、東三面臨水庫(kù),湖光山色渾為一體。這里有三國(guó)曹魏與袁紹逐鹿中原的赤河灘古戰(zhàn)場(chǎng)、曹營(yíng)凹、謝家莊北魏石窟。
(6)柏崖山。小浪底水庫(kù)大壩南岸,主峰海拔480.2米。西峰上有微波塔,峰下有神樹峰。小浪底專用公路從中穿過(guò)。東魏時(shí)建有柏崖城。唐玄宗開元廿一年(733年),度支裴卿在山下置柏崖倉(cāng),以方便陜洛間糧食、物資運(yùn)輸。
大壩設(shè)計(jì)
小浪底水利樞紐主壩為壤土斜心墻土石壩,上游圍堰為壩體的一部分,壩基采用混凝土防滲墻,工程初步設(shè)計(jì)為斜墻壩型,后優(yōu)化為斜心墻壩型,兩者的主要區(qū)別在于前者以水平防滲為主,垂直防滲為輔;后者以垂直防滲為主,水平防滲為輔。目前大壩的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1、適度地考慮了庫(kù)區(qū)淤積的防滲作用,使壩基防滲效果更為可靠;
2、上爬的內(nèi)鋪蓋改善了上游壩坡的抗滑穩(wěn)定性,既實(shí)現(xiàn)了庫(kù)區(qū)淤積的連接,又不會(huì)對(duì)壩坡產(chǎn)生太大的影響;
3、減少了上游圍堰的土方填筑量及基礎(chǔ)處理工程量,使截流后比較緊張的工期得以緩解;
4、與斜墻壩相比,混凝土防滲墻受力有所惡化,且造墻難度增加。
區(qū)域地理
地理位置
黃河小浪底水利樞紐位于黃河中游豫、晉兩省交界處,在洛陽(yáng)市西北約40公里。上距三門峽壩址130公里,下距鄭州花園口128公里。北依王屋、太行二山,南抵崤山余脈,西起平陸縣杜家莊,東至濟(jì)源市(原濟(jì)源縣)大峪河。南北最寬處約72公里,東西長(zhǎng)93.6公里。 淹沒(méi)區(qū)涉及兩省4市(地區(qū))所管轄的8個(gè)市(縣),即河南省的孟津、新安、澠池、陜縣、濟(jì)源;山西省的垣曲、平陸、夏縣。
地質(zhì)地貌
水庫(kù)集水區(qū)處于峽谷地段,地勢(shì)西北高東南低。南岸為崤山東北余支,地勢(shì)陡峻;北岸有太行、王屋山脈。兩岸地形起伏較大,西部、北部多1000米以上高峰,西陽(yáng)河上游歷山海拔2321米為區(qū)內(nèi)最高峰。區(qū)域內(nèi)大面積分布著第四系黃土,以及前震旦系的變質(zhì)巖、安山巖、寒武系灰?guī)r、砂頁(yè)巖、紅色砂、頁(yè)巖和粘土巖。
氣候
庫(kù)區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫為12.4~14.3℃,晝夜溫差大,元月平均氣溫最低,七月份氣溫最高;庫(kù)區(qū)年平均降水量616毫米,降水量年際變化較大,主要集中于夏、秋兩季,而冬季雨量稀少;年平均蒸發(fā)量為2072毫米,全年以夏季蒸發(fā)量為最大,冬季蒸發(fā)量最??;年平均濕度在62%左右。
水文水資源狀況
黃河由西向東穿過(guò)庫(kù)區(qū),水流湍急,流程130公里,其間有較多的支流、支溝、毛溝匯入,較大支流計(jì)有18條,多數(shù)分布在庫(kù)中區(qū)和庫(kù)前區(qū),如北岸的西陽(yáng)河、逢石河、亳清河、沇西河和南岸的畛河、青河、北澗河等河流。 黃河三門峽至小浪底區(qū)間流域面積為5756平方公里,約占三門峽至花園口區(qū)間流域面積的14%。支流來(lái)水流量一般較少,且經(jīng)常出現(xiàn)斷流。汛期常有短時(shí)間暴雨洪水,一般每年出現(xiàn)3~4次。
礦產(chǎn)資源
該區(qū)域深厚的沉積地層中發(fā)育了種類繁多的沉積、變質(zhì)礦產(chǎn)資源,如煤、硫磺、銅、鋁礬土、鐵、黃鐵礦、石英、白云巖、石灰石等。
庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)的礦產(chǎn)資源主要有煤礦、硫磺礦、銅礦和鋁土礦。煤礦在各縣(市)的大部分地區(qū)均有分布,煤質(zhì)優(yōu)良,蘊(yùn)藏豐富;銅礦主要分布在275米高程以上,垣曲縣亳清河、板澗河上游,歸屬于中條山有色金屬公司;硫磺礦主要分布于新安縣境內(nèi)的畛河、青河流域;鋁土礦主要分布在新安、澠池、陜縣等地,礦質(zhì)優(yōu)良,品位居全國(guó)之首,儲(chǔ)量達(dá)0.62億噸,較大的企業(yè)為長(zhǎng)城鋁業(yè)公司洛陽(yáng)鋁礦。
土壤植被狀況
區(qū)域?qū)贉貛О霛駶?rùn)地帶,廣泛分布著暖濕帶的地帶性土壤,其土壤類型為棕壤和淋溶褐土,淺山丘陵主要分布著褐土類中的紅粘土、立黃土、白面土。在山前的沖積平原下部和局部低洼地區(qū)分布著潮土。
庫(kù)區(qū)植被覆蓋率約為20%,地表植被密度不一,部分地表裸露。植被型有灌叢和草叢、闊葉林、針葉林,山區(qū)有小面積的天然林;植物有刺槐、榆、側(cè)柏、荊條、酸棗等。
區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史悠久,自然環(huán)境受到人類活動(dòng)較大的影響,由于放牧牛羊、燒柴、開墾耕地、常年干旱缺水等原因,庫(kù)區(qū)植被不斷遭受破壞,致使區(qū)域內(nèi)水土流失嚴(yán)重。
工程建設(shè)
概述
小浪底水利樞紐工程1991年9月12日開始進(jìn)行前期準(zhǔn)備工程施工,1994年9月1日主體工程正式開工,1997年10月28日截流,2000年初第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電,2001年底主體工程全部完工。取得了工期提前,投資節(jié)約,質(zhì)量?jī)?yōu)量的好成績(jī)。工程建設(shè)可以劃分為準(zhǔn)備工程施工、國(guó)際招標(biāo)、主體工程施工、尾工四個(gè)階段。
準(zhǔn)備工程施工
小浪底工程前期準(zhǔn)備工程包括外線公路工程、內(nèi)線公路工程、黃河公路橋工程、留莊鐵路轉(zhuǎn)運(yùn)站、施工供電工程、施工供水工程、通訊工程、砂石骨料試開采、臨時(shí)房屋工程、導(dǎo)流洞施工支洞工程、施工區(qū)移民安置工程。
施工道路建設(shè)
為了減少截流前占直線工期的施工項(xiàng)目的壓力,節(jié)約外資,在進(jìn)行準(zhǔn)備工程施工的同時(shí),進(jìn)行了右岸主壩防滲墻、導(dǎo)流洞、上中導(dǎo)洞、進(jìn)水口開挖、出水口開挖等主體工程項(xiàng)目施工。
施工專用黃河公路大橋
準(zhǔn)備工程施工從1991年9月12日起至1994年4月18日水利部對(duì)前期準(zhǔn)備工程進(jìn)行驗(yàn)收為止,歷時(shí)2年7個(gè)月,完成了所有水、電、路、通訊、營(yíng)地、鐵路轉(zhuǎn)運(yùn)站等準(zhǔn)備工作,完成了施工區(qū)移民安置及庫(kù)區(qū)移民安置試點(diǎn)工作,完成了招標(biāo)文件中承諾的右岸主壩防滲墻、導(dǎo)流洞施工支洞、上中導(dǎo)洞、進(jìn)水口開挖、出水口開挖等主體工程項(xiàng)目應(yīng)實(shí)現(xiàn)的形象。國(guó)際承包商進(jìn)場(chǎng)時(shí)稱贊,小浪底工程是他們所見到的最好進(jìn)場(chǎng)條件。準(zhǔn)備工程施工期間,基本確立了小浪底工程建設(shè)各方之間的關(guān)系,尤其是建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位之間的關(guān)系,即:小浪底建管局代表國(guó)家管理小浪底工程,對(duì)進(jìn)度、質(zhì)量、安全、投資全面負(fù)責(zé);小浪底建管局和設(shè)計(jì)院是甲乙方合同關(guān)系,設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)質(zhì)量上對(duì)小浪底建管局負(fù)責(zé),小浪底建管局對(duì)工程質(zhì)量負(fù)責(zé)。這在當(dāng)時(shí)是基建體制改革的重要舉措,為小浪底工程實(shí)行業(yè)主負(fù)責(zé)制打下了基礎(chǔ)。
準(zhǔn)備工程施工期間,組建了工程監(jiān)理單位,比照FIDIC條件的要求開展工作,為主體工程開工后全面進(jìn)行工程監(jiān)理積累了經(jīng)驗(yàn)。
前期準(zhǔn)備工程的組織緊扣主體工程進(jìn)行國(guó)際招標(biāo)的要求展開,時(shí)間安排以滿足利用世行貸款的時(shí)間要求為前提;施工項(xiàng)目安排力爭(zhēng)多揭示地質(zhì)條件,提前進(jìn)行關(guān)鍵線路上的主體工程項(xiàng)目施工,減輕直線工期壓力;將人力分成施工和招標(biāo)兩部分,兩項(xiàng)工作并行不悖;管理工作比照FIDIC合同條件要求進(jìn)行。上述一系列工作為主體工程建設(shè)順利實(shí)施打下了良好的基礎(chǔ)。
生態(tài)效益
黃河作為中華民族的母親河,以占全國(guó)河川徑流2%的有限水資源,擔(dān)負(fù)著全國(guó)12%的人口、17%的耕地和沿黃50多座大中型城市的供水任務(wù)。自上世紀(jì)90年代以來(lái),黃河飽受斷流之痛、淤積之痛。
隨著黃河陷入“生存險(xiǎn)境”,中國(guó)的治黃理念由“控制洪水”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬S持河流健康生命”,小浪底工程的投入使用,成為這一“生態(tài)治黃”理念得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。
坐落在晉陜峽谷出口處的小浪底水庫(kù),就像一個(gè)大“水盆”,既可以攔蓄上游洪水,使黃河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)由60年一遇提高到千年一遇,又可以利用水庫(kù)蓄水人工制造洪峰,減輕水庫(kù)淤積,沖刷下游河道。
2003年,黃河發(fā)生歷史罕見的秋汛,黃河防總啟用小浪底水庫(kù)攔蓄十多場(chǎng)洪水,避免了黃河下游出現(xiàn)大面積漫灘災(zāi)害,同時(shí),使近百億立方米的洪水變成水資源存入水庫(kù)。
小浪底水利樞紐投入運(yùn)營(yíng)以來(lái),黃河連續(xù)13年不斷流,先后完成7次引黃濟(jì)津、12次引黃濟(jì)青、5次引黃濟(jì)淀等跨流域應(yīng)急調(diào)水任務(wù);還實(shí)現(xiàn)了黃河下游連續(xù)13年安全度汛,基本解除了黃河下游凌汛威脅;有效改善了小浪底庫(kù)區(qū)和下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。