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水利樞紐工程認(rèn)識(shí)有感
水工認(rèn)識(shí)實(shí)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(duì)葛洲壩、三峽等偉大的水利樞紐工程進(jìn)行了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，收獲很大。尤其對(duì)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(shí)習(xí)實(shí)際和本人認(rèn)識(shí)對(duì)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(jiān)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(gè)表孔和23個(gè)泄洪深孔，其中深孔進(jìn)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(jìn)行消能。
電站壩段位于泄洪壩段兩側(cè)，設(shè)有電站進(jìn)水口。進(jìn)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(shí)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(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，其中左岸廠房14臺(tái)，右岸廠房12臺(tái)，地下廠房6臺(tái)。水輪機(jī)為混流式，機(jī)組單機(jī)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(jī)（技術(shù)公關(guān)中，計(jì)劃用螺旋桿技術(shù)取代原計(jì)劃的鋼纜繩提升技術(shù)），均位于左岸。
永久船閘為雙線五級(jí)連續(xù)梯級(jí)船閘。單級(jí)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(jí)船隊(duì)。
升船機(jī)為單線一級(jí)垂直提升式設(shè)計(jì)，承船廂設(shè)計(jì)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(jì)運(yùn)行時(shí)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(jī)組制安32臺(tái)套。全部工程施工任務(wù)分三個(gè)階段完成，全部工期為17年。
第一階段（1993-1997年）為施工準(zhǔn)備及一期工程，施工需5年，以實(shí)現(xiàn)大江截流為標(biāo)志。
第二階段（1998-2003年）為二期工程，施工需6年，以實(shí)現(xiàn)水庫初期蓄水、第一批機(jī)組發(fā)電和永久船閘通航為標(biāo)志。
第三階段（2004-2009年）為三期工程，施工需6年，以實(shí)現(xiàn)全部機(jī)組發(fā)電和樞紐工程全部完建為標(biāo)志。
一、二工程均已如期完成，三期工程也在計(jì)劃內(nèi)施工，升船機(jī)攻關(guān)在緊張進(jìn)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(yùn)等巨大的綜合效益。
1 防洪
興建三峽工程的首要目標(biāo)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(dá)221.5億立方米，能有效地?cái)r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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(duì)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(jì)效益就是發(fā)電。平衡當(dāng)代中國高速發(fā)展經(jīng)濟(jì)與嚴(yán)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(jī)容量1820萬千瓦，年平均發(fā)電量846.8億千瓦時(shí)。它將為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源不足的華東、華中和華南等地區(qū)提供可靠、廉價(jià)、清潔的可再生能源，對(duì)經(jīng)濟(jì)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(jí)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(huì)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(duì)全球環(huán)境造成不利的影響。
3 航運(yùn)
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(jí)船隊(duì)可直達(dá)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(gè)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(yùn)。到汛期，水位又降至145m水位，由于當(dāng)時(shí)流量大，仍可保持川江航運(yùn)。這是創(chuàng)新的水庫運(yùn)行方案。
2 庫區(qū)岸邊邊坡滑坡問題
經(jīng)詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查，三峽水庫庫岸有若干潛在滑坡，大的可達(dá)數(shù)百萬m3。但是離壩址最近的潛在滑坡，也遠(yuǎn)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(huì)影響航運(yùn)。
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(yàn)。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(jī)組，首批從國外進(jìn)口，后來由國內(nèi)自制。較復(fù)雜的是兩線五級(jí)船閘，在巖岸內(nèi)深挖，最高邊坡達(dá)170m，下部閘室垂直60m，高巖坡穩(wěn)定性是擔(dān)心的。但工程師和施工人員的精心研究設(shè)計(jì)、爆破和錨固、開挖，巖坡長期穩(wěn)定。還有3000t客輪的升船機(jī)，是世界上最大的，正在設(shè)計(jì)研究中，并先修試驗(yàn)用升船機(jī)。
6 生態(tài)環(huán)境問題
修建三峽工程對(duì)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(duì)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(dòng)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(hù)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�？刂浦貞c、涪陵、萬縣等城市排污，進(jìn)行污水處理，保護(hù)水庫水質(zhì)，保護(hù)野生動(dòng)物，設(shè)立保護(hù)區(qū)。保護(hù)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(fēng)景，由于巖岸高近千米，而三峽壩只高出原來江面110m。風(fēng)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(gè)縣（市）。三峽水庫淹沒涉及城市2座、縣城11座、集鎮(zhèn)116個(gè)；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）。考慮到建設(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(dòng)態(tài)總?cè)丝趯⑦_(dá)到113萬人。任務(wù)艱巨，但必高速發(fā)展經(jīng)濟(jì)與嚴(yán)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(jī)容量1820萬千瓦，年平均發(fā)電量846.8億千瓦時(shí)。它將為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源不足的華東、華中和華南等地區(qū)提供可靠、廉價(jià)、清潔的可再生能源，對(duì)經(jīng)濟(jì)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(jí)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(huì)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(duì)全球環(huán)境造成不利的影響。
3 航運(yùn)
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(jí)船隊(duì)可直達(dá)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(yùn)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(yùn)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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