小浪底水力發電站

水利工程

小浪底水力發電站 位於河南省洛陽市以北、濟源市以南的黃河中游最後一段峽谷的出口處,上距三門峽水利樞紐130千米,下距鄭州花園口128千米,是黃河幹流在三門峽以下唯一能夠取得較大庫容的控制性工程。其開發目標以防洪、防凌、減淤為主,兼顧供水、灌溉和發電。與三門峽水庫聯合使用,可基本解除黃河下游凌汛威脅。小浪底水利樞紐工程戰略地位重要,工程規模複雜,水沙條件特殊,運用要求嚴格,被中外水利專家視為世界上最複雜、最具有挑戰性的水利工程之一。2001年 12月31日全部竣工。

簡介


小浪底水力發電站 橫跨在河南省洛陽市孟津縣和河南省濟源市之間,在洛陽市以北黃河中游最後一段峽谷的出口處,距洛陽市40公里,距濟源市20公里。上距三門峽水利樞紐l30km,下距河南省鄭州花園口l28km。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。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。小浪底工程浩大,總工期十一年。工程全部竣工后,水庫面積達272.3平方公里,控制流域面積69.4平方公里;總裝機容量為156萬千瓦,年平均發電量為51億千瓦時;防洪標準由目前的六十年一遇,提高到千年一遇;每年可增加40億立方米的供水量。小浪底水庫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,減緩下遊河道的淤積,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%。

大壩


小浪底工程攔河大壩採用斜心牆堆石壩,設計最大壩高154m,壩頂長度為1667m,壩頂寬度15m,壩底最大寬度864m。壩體啟、填築量5l.85萬m3、基礎混凝土防滲牆厚l.2m、深80m。其填築量和混凝土防滲牆均為國內之最。壩頂高程281m,水庫正常蓄水位275m,庫水面積272km2,總庫容126.5億m3。總裝機容量180萬KW,年發電量51億度。水庫呈東西帶狀,長約130km,上段較窄,下段較寬,平均寬度2km,屬峽谷河道型水庫。壩址處多年平均流量1327m3/s,輸沙量16億t,該壩建成后可控制全河流域面積的92.2%。上游圍堰為壩體的一部分,壩基採用混凝土防滲牆,工程初步設計為斜牆壩型,后優化為斜心牆壩型,兩者的主要區別在於前者以水平防滲為主,垂直防滲為輔;後者以垂直防滲為主,水平防滲為輔。目前大壩的設計有以下幾個特點:
1、適度地考慮了庫區淤積的防滲作用,使壩基防滲效果更為可靠;
2、上爬的內鋪蓋改善了上游壩坡的抗滑穩定性,既實現了庫區淤積的連接,又不會對壩坡產生太大的影響;
3、減少了上游圍堰的土方填築量及基礎處理工程量,使截流后比較緊張的工期得以緩解;
4、與斜牆壩相比,混凝土防滲牆受力有所惡化,且造牆難度增加。

泄洪建築物


泄洪建築物包括l0座進水塔、3條導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個兩級出水消力塘。由於受地形、地質條件的限制,所以均布置在左岸。其特點為水工建築物布置集中,形成蜂窩狀斷面,地質條件複雜,混凝土澆築量占工程總量的90%,施工中大規模採用新技術、新工藝和先進設備。

引水發電系統


引水發電系統也布置在樞紐左岸。包括6條發電引水洞、地下廠房、主變室、閘門室和3條尾水隧洞。廠房內安裝6台30萬kW混流式水輪發電機組,總裝機容量180萬kW,多年平均年發電量45.99億kW.h/58.51億kW.h(前10年/后10年)。

建設目的


開發目標以防洪(防凌)、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。小浪底水利樞紐戰略地位重要,工程規模宏大,地質條件複雜,水沙條件特殊,運用要求嚴格,被中外水利專家稱為世界上最複雜的水利工程之一,是一項最具挑戰性的工程。

自然地理概況


地理位置

黃河小浪底水利樞紐位於黃河中游豫、晉兩省交界處,在洛陽市西北約40km。上距三門峽壩址130km,下距鄭州花園口128km。北依王屋、太行二山,南抵崤山余脈,西起平陸縣杜家莊,東至濟源市(原濟源縣)大峪河。南北最寬處約72km,東西長93.6km。(顯示小浪底庫區背景圖) 淹沒區涉及兩省4市(地區)所管轄的8個市(縣),即河南省的孟津、新安、澠池、陝縣、濟源;山西省的垣曲、平陸、夏縣

地質地貌

水庫集水區處於峽谷地段,地勢西北高東南低。南岸為崤山東北余支,地勢陡峻;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,西陽河上遊歷山海拔2321m為區內最高峰。區域內大面積分佈著第四系黃土,以及前震旦系的變質岩安山岩、寒武系灰岩、砂頁岩、紅色砂、頁岩和粘土岩。

氣候

庫區屬溫帶大陸性季風氣候,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;庫區年平均降水量616mm,降水量年際變化較大,主要集中於夏、秋兩季,而冬季雨量稀少;年平均蒸發量為2072mm,全年以夏季蒸發量為最大,冬季蒸發量最小;年平均濕度在62%左右。
◆水文水資源狀況
黃河由西向東穿過庫區,水流湍急,流程130km,其間有較多的支流、支溝、毛溝匯入,較大支流計有18條,多數分佈在庫中區和庫前區,如北岸的西陽河、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間流域面積為5756km2,約佔三門峽至花園口區間流域面積的14%。支流來水流量一般較少,且經常出現斷流。汛期常有短時間暴雨洪水,一般每年出現3~4次。

礦產資源

該區域深厚的沉積地層中發育了種類繁多的沉積、變質礦產資源,如煤、硫磺、銅、鋁礬土、鐵、黃鐵礦石英白雲岩石灰石等。庫區範圍內的礦產資源主要有煤礦、硫磺礦、銅礦和鋁土礦。煤礦在各縣(市)的大部分地區均有分佈,煤質優良,蘊藏豐富;銅礦主要分佈在275m高程以上,垣曲縣亳清河、板澗河上游,歸屬於中條山有色金屬公司;硫磺礦主要分佈於新安縣境內的畛河、青河流域;鋁土礦主要分佈在新安、澠池、陝縣等地,礦質優良,品位居全國之首,儲量達0.62億t,較大的企業為長城鋁業公司洛陽鋁礦

土壤植被狀況

區域屬溫帶半濕潤地帶,廣泛分佈著暖濕帶的地帶性土壤,其土壤類型為棕壤和淋溶褐土,淺山丘陵主要分佈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分佈著潮土。庫區植被覆蓋率約為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,山區有小面積的天然林;植物有刺槐、榆、側柏荊條酸棗等。區域內農業生產歷史悠久,自然環境受到人類活動較大的影響,由於放牧牛羊、燒柴、開墾耕地、常年乾旱缺水等原因,庫區植被不斷遭受破壞,致使區域內水土流失嚴重

水庫設計


1.水庫運用時期和運用階段 水庫運用初期為“調水、調沙、攔沙”運用,運用後期為“蓄清排渾、調水調沙”運用。初期運用,主要完成水庫攔沙,形成高灘深槽淤積相對平衡形態,又分三個運用階段:①起調水位蓄水攔沙階段;②逐步抬高主汛期水位攔沙階段;③逐步形成高灘深槽攔沙階段。後期運用主要進行年內調水多年調沙,保持51億m3有效庫容,長期綜合運用。
2.水庫初期攔沙運用特點
1)起調水位蓄水攔沙階段。為了減少持續下泄“清水”沖刷下遊河道的時間,並使攔沙庫容多攔粗顆粒泥沙,提高減淤效果,保證水電站於水庫運用初期發電,選擇起調水位205m,於工程截流后第三個汛期開始蓄水攔沙運用。205m水位以下庫容17.1億m3,運用2~3年淤滿,結束蓄水攔沙階段。
2)逐步抬高汛期水位攔沙階段。為使水庫攔粗(沙)排細(沙),提高減淤效果,在起調水位蓄水攔沙階段結束后,進入逐步抬高主汛期(7~9月)水位攔沙階段。主汛期控制水庫平均排沙比約70%。主汛期庫水位由205m逐步升高至254m,歷時約11~12年。
;3)逐步形成高灘深槽攔沙階段。主汛期庫水位有升降變化,最高254m,最低230m,灘地逐步淤高至設計灘面高程(壩前254m),河槽逐步降低至設計河底高程(壩前226.3m)。歷時約14~15年,轉入後期調水調沙運用。
3.後期調水調沙運用特點 後期亦即正常運用期。主汛期利用254m高程以下10億m3槽庫容調水調沙,10~6月蓄水調節運用。庫區長期沖淤相對平衡,下遊河道繼續減淤。