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丹江口水利樞紐

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中文名: 丹江口水利樞紐

地理位置: 中國湖北省丹江口市

氣候類型: 亞熱帶半濕潤季風氣候

效益: 防洪、發電、引水、灌溉等

丹江口水利樞紐位於中國湖北丹江口市漢江丹江匯口以下800米處,是開發漢江的第一個控制性大型骨幹工程,具有防洪、發電、引水、灌溉、航運、養殖等綜合效益。樞紐分兩期開發,第一期正常蓄水位157.0米,相應總庫容174.5億立方米,裝機容量90萬千瓦,多年平均發電量38.3億千瓦·時。河床寬縫重力壩,最大壩高97米。一期工程於1974年竣工。第二期工程正常蓄水位170米,總庫容290.5億立方米。[1]

地質狀況

壩址河谷寬500~600m,河床中部和左部有一條深槽。河床覆蓋層一般厚度2~5m,最大厚度22m(深槽處)。壩址出露的地層主要為元古界片岩(左岸)和岩漿岩(河床和右岸)。斷裂構造極為發育,較大斷裂帶多與壩軸線斜交,工程地質條件複雜。各類完整新鮮的變質岩漿岩平均極限濕抗壓強度為87~148MPa,彈性模量72400~74300MPa。地震烈度6度,大壩按8度地震設防。壩址控制流域面積95217km2,多年平均徑流量378億m3,多年平均流量1200m3/s。按千年一遇設計,萬年一遇校核。設計洪水流量64900m3/s,初期規模時相應的庫水位159.8m;校核洪水流量82300m3/s,相應庫水位,161.4m,相應總庫容209.7億m3。1978年改為按萬年一遇洪水加20%洪量作為保壩標準,相應庫水位164m,因此已將兩岸土石壩頂加高至165.2m,兩岸混凝土壩有19個壩段需結合後期加高要求進行加固。

樞紐布置

河床布置混凝土壩、泄洪建築物及壩後式廠房,左右兩岸為土石壩,通航建築物布置在左岸。壩頂高程162.0m時,擋水建築物總長2494m,其中混凝土壩長1141m,左岸土壩1223m,右岸土壩130m。泄洪建築物包括泄洪深孔和溢流壩兩部分。泄洪深孔位於河床右部,設置12個寬5m、高6m的深孔,孔底高程113.0m,供泄放中、小流量兼作放空、排沙之用(其中1孔在1990年被備用電源電廠占用)。最大泄流量9680m3/s。溢流壩位於河床中部,總長264m,設有20個寬8.5m,堰頂高程138m的開敞式溢流孔,中間有一個壩段布置成隔牆(由施工時縱向圍堰改建而成),將溢流壩分隔成兩部分,只有在洪水超過1935年的洪量時,才開始運用左部分(共12孔),以保護電廠尾水少受泄洪干擾。最大泄量39900m3/s。

壩後式廠房位於河床左部,廠房壩段長174m,安裝6台單機容量為15萬kW的豎軸混流式水輪發電機組。轉輪直徑5.5m,總重658.3~588t,額定轉速100r/min,額定出力15.4萬kW,最高效率92.8%。初期單獨運轉時,最大水頭71.5m,最小水頭44m,設計水頭63.0m;後期運轉時最大水頭81.5m,最小水頭45.4m,設計水頭63.5m。機組最大過流量275m3/s和277m3/s。發電機為傘式空冷型,額定電壓15.75kV,額定容量17.65萬kVA,額定功率因數0.85,定子鐵心內徑12.8m,轉子重572t和490t。引水壓力鋼管直徑7.5m,埋設在壩內,進口高程115m。

左岸土石壩全長1223m,最大壩高56m,為粘土心牆及粘土斜牆、砂礫料壩殼土石混合壩。左岸土石壩與河床混凝土壩之間的左岸聯接段長220m,為實體重力壩。為避開片岩區,混凝土壩軸線向下游轉彎。左岸土石壩在聯接段混凝土壩上游面與其正交聯接。聯接處設有上、下游擋土牆。

右岸土石壩長130m,為粘土心牆風化石碴壩殼土石混合壩。右岸聯接段長339m,為實體重力壩。

通航建築物布置在右岸,越過右岸混凝土連接壩段,採用垂直升船機與斜面升船機相結合的形式。全線由上游導航防護建築物、垂直升船機、中間渠道、斜面升船機和下游引航道等5部分組成,中心線成一折線,總長1093m。垂直升船機為乾式包括承重結構、橋式提升機、提升架和直流電氣控制設備等部分。最大提升高度45m(遠景59m),最大提升重量450t,提升速度8m/min,平移速度30m/min。中間渠道長410m。斜面升船機用雙駝峰式兩面坡攔水,呈高低輪和高低軌相結合的布置形式。包括斜坡道、斜架車、提升絞車、摩擦驅動裝置和直流電氣控制系統等部分。斜坡道全長395.5m。斜面提升機最大牽引力為4×18.50=74t,最大牽引重量365t,最大牽引行程300m,牽引速度為30m/min。承船廂尺寸:干運為32m×10.7m×1.2m,濕運為24m×10.7m×0.9m。設計最大船舶尺寸:36.96m×7.94m×0.92m,重150t;45.20m×10.0m×1.10m,重300t(減載)。過船時間:垂直升船機單向運行時,干運24.2min,濕運26.2min;迎向運行時,干運33.8min,濕運37.8min;斜面升船機單向運行時,干運28.5min,濕運30.5min;迎向運行時,干運38.1min,濕運42.1min。設計的年單向通過能力:下水為82.38萬t;上水為73.55萬t。

在壩址上游左岸30km處已建2座灌溉取水渠首。陶岔渠首,引水流量500m3/s。閘室為5孔涵洞式鋼筋混凝土結構,孔口尺寸6m×6.7m,閘底板高程140.0m。清泉溝渠首,引水流量100m3/s,無壓隧洞,寬7m、高7m、長6775m,進口高程143m。

生態與環境

丹江口水庫蓄水後,攔沙率達98%。據1968年4月至1986年1月的實測資料統計,庫內共淤積泥沙11.29億m3。水庫下游黃家港、襄陽、皇莊、沙洋和仙桃站的多年平均含沙量分別為0.031、0.191、0.565、0.603kg/m3和0.754kg/m3,分別占建庫前的0.96%、7.1%、22.6%、29.3%和39.5%。由於長期下泄清水,下遊河道發生同流量下水位下降,水深增加。壩下遊河道由堆積性轉變為侵蝕性,沖槽淤灘,洲灘兼併,支汊淤塞、主汊發育以及切灘撇彎。每年4~8月水庫呈明顯分層現象,在水深5~30m之間出現急變的溫躍層,庫表與庫底溫差達16℃。9~10月,上下層溫差減少,分層現象減弱。11月~3月,水溫趨於均勻,壩下黃家港多年實測水溫資料表明,建壩後比建壩前3~8月水溫降低2.1~6.2℃,9月~1月水溫升高0.8~4.7℃,8月份最高水溫降低了約2℃,而1月份最低水溫升高了3.5℃。下泄水溫的變化,對丹江口壩下至襄樊江段沿程水溫及年內變幅都有影響,水溫變化並不顯著。水溫的變化對壩下至襄樊江段的魚類繁殖帶來一定影響,滿足產卵最低溫度18℃的要求向後推遲約20d。蓄水後,水庫水質良好,單項評價達到地面水Ⅱ類標準,綜合評價達到1類標準。水庫蓄水後,地震觀測未發現水庫誘發地震。建庫後,庫區魚類種群有所變化,但捕撈量逐年增加;對漢江中下游魚類的繁殖和生長帶來了某些不利影響,但對魚類的越冬和某些魚類的攝食是有利的。

參考來源