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【经典水电工程】三门峡水利枢纽  

2014-08-30 15:45:21|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【经典水电工程】三门峡水利枢纽 - 吟指天涯 - 吟指天涯

 一、简介

被誉为“万里黄河第一坝”的三门峡水利枢纽是新中国成立后在黄河上兴建的第一座以防洪为主综合利用的大型水利枢纽工程。控制流域面积68.84万平方公里,占流域总面积的91.5%,控制黄河来水量的89%和来沙量的98%。工程始建于1957年,1960年基本建成,主坝为混凝土重力坝,主坝长713.2米,最大坝高106米,枢纽总装机容量40万千瓦,为国家大型水电企业。

三门峡位于中条山和崤山之间,是黄河中游下段著名的峡谷。三门峡水库的北面是山西省平陆县,水库南面是河南省三门峡市。旧时黄河河床中有岩石岛,将黄河水分成三股息流由西向东,北面一股处为“人门”,中间一股处为“神门”,南面一段处为“鬼门”,故此峡称为三门峡。三门峡以西是渭河、洛河水的汇合处,两水汇合后再向东流到风陵渡入黄河,所以黄河入河南省后水流急、流量大,在旧社会经常泛滥成灾。为根治黄河水害,1957年开始在三门峡修堤筑坝,1960年建成著名的三门峡水利枢纽工程。水坝高353米,库容162亿立方米。由于泥沙冲积及修建中的问题,1965年又逐步对工程进行改建,使其能正常发挥效益。三门峡水利枢纽工程是发电、灌溉、防洪综合工程,它为河南、河北、山西三省提供了丰富的电力,为河南提供了灌溉的水源,对河南、山东的防洪起了重大作用。

二、背景

黄河常被誉为“中华民族的摇篮”,又被称为“黄金河流”。然而黄河又是一条水旱灾害严重的河流,从公元前602 年至1949 年的2500 多年间,黄河决溢了1590 余次,改道26 次,素有“三年两决口,百年一改道”之说。 中华人民共和国成立后,新中国领导人对治黄非常重视,兴建三门峡水利枢纽工程是治黄的重大措施。这一工程影响深远,耗资巨大,从运作上看,其决策过程是非常慎重的,曾经反复论证,国家领导人亲自参与,最后经第一届全国人民代表大会第二次会议批准建设。

1957年4月13日,新中国在黄河上修建的第一座大型水库——三门峡水利枢纽工程开工兴建。1958年12月截流成功,1960年9月基本建成,1973年12月26日,第一台国产水轮发电机组投产发电。1978年底,全部5台发电机组安装完毕。

三、发电

三门峡水电站,自1973年年底第一台机组发电投产,到1978年底第五台机组安装完成,电站总装机容量为25万千瓦。至1990年年底累计已发电150.2亿千瓦小时,按础年代国家不变的电力价格,每千瓦时0.065元计,创产值9.763亿元,按静态计算相当于水利枢纽工程固定资产5.34亿元的1.83倍,三门峡水电站的造价为2.18亿元,相当于国家给水电站投资的4.3倍。1973~1990年水电站历年的发电量如表9-1。

三门峡水电站截至1990年还只是非汛期发电,对河南省用电的高峰期即12月至翌年的第一季度很有补益,对缓解华中电网供电紧张状况也起到了较大的作用。尤其是三门峡水电站担任系统中的部分峰荷容量,降低了系统中的火电站的煤耗,为国家节省了大量的原煤,取得了显著经济效益。

三门峡水电站发电的经济效益,用等效替代工程所需的年折算费用计算,按《水利经济计算规范》SD139—85规定采用的社会折现率为7%情况下,得出三门峡水电站发电的经济效益现值为13.634亿元;按《建设项目经济评价方法与参数》规定建设项目的社会折现率为10%时,计得三门峡水电站发电的经济效益折现值为18.77亿元。

四、技术

1.统一了对治黄的认识,树立了信心。1964年周恩来总理在治黄会议上的讲话中指出,对三门峡工程“不宜过早下结论”。一些争论多年的问题统一起来了,把治黄工作大大向前推进了一步。三门峡水利枢纽工程的实践,说明黄河丰富的水利资源能够综合利用,害河一定可以变成利河,这是治黄史上的重要转折点。

2.总结发展了泥沙理论。三门峡水利枢纽是个大型的泥沙试验基地,近20年来,通过三门峡水库“蓄清排浑”的正确运用,说明在黄河上修建水库,不仅能进行水量调节,而且对泥沙也能进行调节,利用水库进行调水调沙,已作为一条新的重要的有效治黄措施,为大家所接受。从而丰富和发展了泥沙科学,并为国内外多泥沙河流的治理提供了宝贵经验。可以说,没有三门峡水利枢纽工程的实践,就没有“蓄清排浑”这样一种调水调沙的水库运用方式,以及以此为主要内容的水沙调节理论。在国际大坝会议上,我国的水利专家曾专门介绍过这方面的经验。“蓄清排浑”的运用方式,不仅适用于黄河,也适用于长江和其他多泥沙河流。我国水利专家张仁、钱宁和陈雅聪教授曾著文提出,长江三峡工程设计中要解决泥沙问题,就必须采用三门峡水库“蓄清排浑”的运用方式,这是能够长期保持水库有效库容而不会被淤废的正确办法。

3.在设计方面也积累了许多有益的经验。对于在多泥沙河流上修建水库的规划,已经逐步形成系统的理论。这与新中国成立初期进行黄河规划时对河流泥沙知之不多相比,是一个飞跃。现已有了比较成熟的计算原则和方法,包括水利枢纽要有足够的泄流排沙规模,水库采用“蓄清排浑”的运用方式进行调节水沙和提高水利枢纽的综合利用效益等。

五、影响与争议

从准备建设三门峡工程开始,就有一些专业人士反对在三门峡建设大坝。其中以清华大学教授黄万里最具有代表性,他在中国水利部召集的学者和水利工程师会议上反对修建三门峡大坝,并批评中国政府邀请的苏联专家的规划。原因包括三门峡大坝的主要技术是依靠前苏联列宁格勒水电设计院,而该院并没有在黄河这样多沙的河流上建造水利工程的经验。黄河泥沙淤积等一系列问题决定了三门峡水利枢纽的建设是不符合实际的存在潜在危险的决策。

另一个被外界认为反对建设三门峡水库的水利专家,是现任黄河水利委员会设计院的温善章,但此说法亦得到更正。据温善章本人所述,他并没有反对建造水库。在三门峡建立水库,是当时所有水利部专家的共识。只不过在具体技术问题上,他和主流的水利部专家产生分歧,主要针对原先三门峡大坝设计的“高坝”方案,主张“低坝、小库、滞洪、排沙”方案,旨在放弃一点大坝高度,减少若干库容,少淹一点上游的土地,尽量保护关中平原百姓的利益,将移民人数降低到15万人以下。他觉得当时水利专家对于下游的灾害看得重了,相反对于上游百姓可能遭受的损失,尤其是移民的问题,看得轻了。

除此之外,当时“中国水利”杂志编辑部对1957年6月10日至24日召开的“三门峡水利枢纽讨论会”会议记录中,可查阅到70名水利专家学者有温善章、黄万里、叶永毅、梅昌华、方宗岱、张寿荫、王潜光、王屯、杨洪润、严恺、李蕴之等十多人,明确表示了不同意三门峡360米高坝方案。对黄万里关于“潼关以上将大淤,并不断向上游发展”; 张寿荫的“回水离开西安40—50公里,淤积也可能在西安附近发生”;以及梅昌华关于移民等问题的警告等等发言都有记录。尽管出席会议的专家,几乎都预见三门峡大坝今后可能出现的所有问题,但1957年正值“反右运动”最盛的时候,大部分与会者受到政治因素的影响,并不太愿意公然对三门峡大坝的技术问题提出反对意见。1958年,在三门峡工程开工一年后,陕西仍在极力反对三门峡工程。理由是:沿黄流域水土保持好就能解决黄河水患问题,无须修建三门峡工程。但三门峡工程并没有因此停止。1960年,大坝基本竣工,并开始蓄水。1961年下半年,陕西的担忧变成现实:15亿吨泥沙全部铺在了从潼关到三门峡的河道里,潼关的河道抬高,渭河成为悬河。关中平原的地下水无法排泄,田地出现盐碱化甚至沼泽化。

三门峡水电站作为新中国第一项大型水利工程,有人说是一个败笔。但作为新中国治理黄河的第一个大工程,其探索方法、积累经验的作用是不可小看的,丹江口、小浪底、葛洲坝、三峡等大工程都从它那里得到了极其宝贵的经验教训。水利部副部长索丽生在郑州会议上强调:“三门峡水库建成后取得了很大效益,但这是以牺牲库区和渭河流域的利益为代价的。三门峡水库在运用方式上的调整,不是对三门峡水库的否定,而是更加合理的运用。这不是追究谁的责任的问题,而是怎么看待并在以后尽量避免犯错的问题。”

规划和设计的先天不足,迫使工程在投入运用不久就不得不进行两次改建,三次改变运用方式。1964年12月决定在枢纽的左岸增加两条泄流排沙隧洞,将原建的5~8号4条发电钢管改为泄流排沙钢管,简称为“两洞四管”。1969年6月又决定实施第二次改建,挖开1~8号施工导流底孔,1~5号机组进水口高程由300米降到287米。1990年之后,又陆续打开了9~12号底孔。

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