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水利樞紐工程認識有感
水工認識實習(xí)是學(xué)習(xí)水工建筑物等水工專業(yè)課程的重要環(huán)節(jié),我們于2005年3月21日至2005年3月30日對葛洲壩、三峽等偉大的水利樞紐工程進行了認識實習(xí),收獲很大。尤其對在建的中國最大水利樞紐工程——三峽工程感觸頗深。結(jié)合實習(xí)實際和本人認識對三峽工程發(fā)表不成熟的看法。一.壩址及基本樞紐布置
三峽工程大壩壩址選定在宜昌市三斗坪,在已建成的葛洲壩水利樞紐上游約40公里處。壩址區(qū)河谷開闊,兩岸岸坡較平緩,江中原有一小島(中堡島),具備良好的分期施工導(dǎo)流條件。樞紐建筑物基礎(chǔ)為堅硬完整的花崗巖體。修建了宜昌至工地長約28 公里的專用高速公路及壩下游4公里處的跨江大橋——西陵長江大橋。還修建了一批壩區(qū)碼頭。壩區(qū)具備良好的交通條件。
二.重要水工建筑物
1 大壩
攔河大壩為混凝土重力壩,壩長2309米,壩頂高程185米,最大壩高181米。
泄洪壩段位于河床中部,總長483米,設(shè)有22個表孔和23個泄洪深孔,其中深孔進口高程90米,孔口尺寸為7×9米;表孔孔口寬8米,溢流堰頂高程158米,表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式進行消能。
電站壩段位于泄洪壩段兩側(cè),設(shè)有電站進水口。進水口底板高程為108米。壓力輸水管道為背管式,內(nèi)直徑12.40米,采用鋼筋混凝土受力結(jié)構(gòu)。
校核洪水時壩址最大下泄流量102500立方米/秒。
2 水電站
水電站采用壩后式布置方案,共設(shè)有左、右兩組廠房和地下廠房。共安裝32臺水輪發(fā)電機組,其中左岸廠房14臺,右岸廠房12臺,地下廠房6臺。水輪機為混流式,機組單機額定容量70萬千瓦。
3 通航建筑物
通航建筑物包括永久船閘和升船機(技術(shù)公關(guān)中,計劃用螺旋桿技術(shù)取代原計劃的鋼纜繩提升技術(shù)),均位于左岸。
永久船閘為雙線五級連續(xù)梯級船閘。單級閘室有效尺寸為280×34×5米(長×寬×坎上最小水深),可通過萬噸級船隊。
升船機為單線一級垂直提升式設(shè)計,承船廂設(shè)計有效尺寸為120×18×3.5米,一次可通過一條3000噸的客貨輪。承船廂設(shè)計運行時總重量為11800噸,總提升力為6000萬牛頓。
三. 樞紐工程量及工期安排
工程主體建筑物及導(dǎo)流工程的主要工程量為:土石方開挖10283萬立方米,土石方填筑3198萬立方米,混凝土澆筑2794萬立方米,鋼筋46.30萬噸,水輪發(fā)電機組制安32臺套。全部工程施工任務(wù)分三個階段完成,全部工期為17年。
第一階段(1993-1997年)為施工準備及一期工程,施工需5年,以實現(xiàn)大江截流為標志。
第二階段(1998-2003年)為二期工程,施工需6年,以實現(xiàn)水庫初期蓄水、第一批機組發(fā)電和永久船閘通航為標志。
第三階段(2004-2009年)為三期工程,施工需6年,以實現(xiàn)全部機組發(fā)電和樞紐工程全部完建為標志。
一、二工程均已如期完成,三期工程也在計劃內(nèi)施工,升船機攻關(guān)在緊張進行中。
四.三峽工程的巨大效益
三峽工程是中國、也是世界上最大的水利樞紐工程,是治理和開發(fā)長江的關(guān)鍵性骨干工程。三峽工程水庫正常蓄水位175米,總庫容393億立方米;水庫全長600余公里,平均寬度1.1公里;水庫面積1084平方公里。它具有防洪、發(fā)電、航運等巨大的綜合效益。
1 防洪
興建三峽工程的首要目標是防洪。三峽水利樞紐是長江中下游防洪體系中的關(guān)鍵性骨干工程。經(jīng)三峽水庫調(diào)蓄,在上游形成庫容為393億立方米的河道型水庫,可調(diào)節(jié)防洪庫容達221.5億立方米,能有效地攔截宜昌以上來的洪水,大大削減洪峰流量,使荊江河段防洪標準由現(xiàn)在的約十年一遇提高到百年一遇。遇千年一遇的特大洪水,可配合荊江分洪等分蓄洪工程的運用,防止荊江河段兩岸發(fā)生干堤潰決的毀滅性災(zāi)害,減輕中下游洪災(zāi)損失和對武漢市的洪水威脅,并可為洞庭湖區(qū)的治理創(chuàng)造條件。
2 發(fā)電
三峽工程最直接的經(jīng)濟效益就是發(fā)電。平衡當代中國高速發(fā)展經(jīng)濟與嚴重能源短缺的矛盾,清潔的可以再生的水電資源無疑是最優(yōu)的選擇。三峽水電站總裝機容量1820萬千瓦,年平均發(fā)電量846.8億千瓦時。它將為經(jīng)濟發(fā)達、能源不足的華東、華中和華南等地區(qū)提供可靠、廉價、清潔的可再生能源,對經(jīng)濟發(fā)展和減少環(huán)境污染起到重大的作用。
三峽工程所提供的電力資源,如果以火電來算,就意味著要多修建10座180萬千瓦級的火電廠,平均每年多采掘原煤5000萬噸。除廢渣影響環(huán)境外,每年還將排放大量形成全球溫室效應(yīng)的二氧化碳,造成酸雨的二氧化硫,有毒氣體一氧化碳和氮氧化物,還會產(chǎn)生大量的飄塵、降塵等;火電廠和棄渣場大規(guī)模的占地將從華東、華中這本來就人多地少的地區(qū)奪去更多的土地。這不僅使中國今后將承受更大的環(huán)境所帶來的壓力,也對全球環(huán)境造成不利的影響。
3 航運
三峽水庫將顯著改善宜昌至重慶660公里的長江航道,萬噸級船隊可直達重慶港。航道單向年通過能力可由現(xiàn)在的約1000萬噸提高到5000萬噸,運輸成本可降低35-37%。經(jīng)水庫調(diào)節(jié),宜昌下游枯水季最小流量,可從現(xiàn)在的3000立方米/秒提高到5000立方米/秒以上,使長江中下游枯水季航運條件也得到較大的改善。
五.興建三峽工程中的問題
1 泥沙問題
長江宜昌段年輸沙量5.3億噸,將淤塞三峽水庫。水庫正常擋水位175m高程,總庫容393億m3,死水位145m高程,死庫容172億m3,防洪庫容221億m3,蓄水調(diào)節(jié)庫容165億m3。水庫運行方案為:汛期限制水位145m高程,3年一遇洪水56700m3/s以下不調(diào)洪,經(jīng)泄深孔和水電站暢泄,可減少水庫沙淤積。來大洪水,水庫調(diào)洪,仍下泄56700m3/s;汛后沖水庫淤積。九月水庫開始蓄水,約兩個月到正常蓄水位175m高程。次年汛前庫水位降至155m高程,利用蓄水發(fā)電。在155m水位,可保持川江航運。到汛期,水位又降至145m水位,由于當時流量大,仍可保持川江航運。這是創(chuàng)新的水庫運行方案。
2 庫區(qū)岸邊邊坡滑坡問題
經(jīng)詳細地質(zhì)調(diào)查,三峽水庫庫岸有若干潛在滑坡,大的可達數(shù)百萬m3。但是離壩址最近的潛在滑坡,也遠于26km,如發(fā)生滑坡,激起的沖擊波到壩前消減到2~3m高,不影響大壩安全。此外,庫岸如發(fā)生滑波,由于水庫寬深,不會影響航運。
3 樞紐工程技術(shù)問題
三峽樞紐185m高混凝土重力壩和1820萬kW·h發(fā)電廠房,工程量大,但畢竟都是常規(guī)工程,我國有較多經(jīng)驗。局部地基穩(wěn)定問題經(jīng)過處理,能滿足安全要求。70萬kW水輪發(fā)電機組,首批從國外進口,后來由國內(nèi)自制。較復(fù)雜的是兩線五級船閘,在巖岸內(nèi)深挖,最高邊坡達170m,下部閘室垂直60m,高巖坡穩(wěn)定性是擔心的。但工程師和施工人員的精心研究設(shè)計、爆破和錨固、開挖,巖坡長期穩(wěn)定。還有3000t客輪的升船機,是世界上最大的,正在設(shè)計研究中,并先修試驗用升船機。
6 生態(tài)環(huán)境問題
修建三峽工程對生態(tài)環(huán)境有利方面為:防治下游土地和城鎮(zhèn)淹沒,減少火電空氣污染,改善局部氣候,水庫可養(yǎng)魚等。對生態(tài)不利方面為:淹沒耕地30余萬畝,果地20余萬畝,移民到庫邊高地,將破壞生態(tài)環(huán)境,水庫靜水減弱污水自凈能力,惡化水質(zhì),影響野生動物的繁殖等。所以有利有弊,不妨礙修建三峽工程。應(yīng)該把不利減少到最低程度,主要是水庫移民要植樹種草,修建梯田,保護生態(tài)環(huán)境,不要求糧食自給。做到這些,要化大力氣和資金。控制重慶、涪陵、萬縣等城市排污,進行污水處理,保護水庫水質(zhì),保護野生動物,設(shè)立保護區(qū)。保護生態(tài)環(huán)境雖有難度,但必須解決也可以解決。至于三峽風景,由于巖岸高近千米,而三峽壩只高出原來江面110m。風景基本依舊,高峽出平湖,更增加了秀麗。
六.庫區(qū)移民問題
三峽水庫將淹沒陸地面積632平方公里,涉及重慶市、湖北省的20個縣(市)。三峽水庫淹沒涉及城市2座、縣城11座、集鎮(zhèn)116個;受淹沒或淹沒影響的工礦企業(yè)1599家,水庫淹沒線以下共有耕地2.45萬公頃;淹沒公路824.25公里,水電站9.22萬千瓦;淹沒區(qū)房屋面積為3459.6萬平方米,淹沒區(qū)居住的總?cè)丝跒?4.41萬人(其中農(nóng)業(yè)人口36.15萬人)?紤]到建設(shè)期間內(nèi)的人口增長和二次搬遷等其它因素,三峽水庫移民安置的動態(tài)總?cè)丝趯⑦_到113萬人。任務(wù)艱巨,但必高速發(fā)展經(jīng)濟與嚴重能源短缺的矛盾,清潔的可以再生的水電資源無疑是最優(yōu)的選擇。三峽水電站總裝機容量1820萬千瓦,年平均發(fā)電量846.8億千瓦時。它將為經(jīng)濟發(fā)達、能源不足的華東、華中和華南等地區(qū)提供可靠、廉價、清潔的可再生能源,對經(jīng)濟發(fā)展和減少環(huán)境污染起到重大的作用。
三峽工程所提供的電力資源,如果以火電來算,就意味著要多修建10座180萬千瓦級的火電廠,平均每年多采掘原煤5000萬噸。除廢渣影響環(huán)境外,每年還將排放大量形成全球溫室效應(yīng)的二氧化碳,造成酸雨的二氧化硫,有毒氣體一氧化碳和氮氧化物,還會產(chǎn)生大量的飄塵、降塵等;火電廠和棄渣場大規(guī)模的占地將從華東、華中這本來就人多地少的地區(qū)奪去更多的土地。這不僅使中國今后將承受更大的環(huán)境所帶來的壓力,也對全球環(huán)境造成不利的影響。
3 航運
三峽水庫將顯著改善宜昌至重慶660公里的長江航道,萬噸級船隊可直達重慶港。航道單向年通過能力可由現(xiàn)在的約1000萬噸提高到5000萬噸,運輸成本可降低35-37%。經(jīng)水庫調(diào)節(jié),宜昌下游枯水季最小流量,可從現(xiàn)在的3000立方米/秒提高到5000立方米/秒以上,使長江中下游枯水季航運條件也得到較大的改善。
五.興建三峽工程中的問題
1 泥沙問題
長江宜昌段年輸沙量5.3億噸,將淤塞三峽水庫。水庫正常擋水位175m高程,總庫容393億m3,死水位145m高程,死庫容172億m3,防洪庫容221億m3,蓄水調(diào)節(jié)
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