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三门峡水利枢纽管理

2020-04-09 21:01

三门峡水利枢纽是黄河干流上修建的第1座大型枢纽工程,控制黄河流域面积的91.5%。工程自1960年9月15日蓄水运用后,经过3次改建,缓解了水库泥沙淤积问题,采取“蓄清排浑”运用方式保持了有效库容,发挥了防洪、防凌、灌溉、发电等综合效益。

管理机构和任务

1960年在河南省三门峡市成立黄河三门峡水库管理局,1962年撤销。枢纽工程的管理改由三门峡工程局(施工单位)负责。1983年7月正式成立黄河水利委员会三门峡水利枢纽管理局,下设工程管理分局、水电厂、机电检修公司等8个二级机构,其主要任务是统一管理三门峡水利枢纽工程及水库水事。

水库运用

蓄清排浑

工程在1960年9月~1962年3月进行蓄水运用,最高水位曾达332.5m。蓄水后暴露出一系列问题,库区泥沙淤积影响超过了原设计的估计。为此,1962年3月工程改为低水位防洪排沙运用,但因泄流能力不足,泥沙淤积仍继续发展。水库淤积末端迅速上延,发展下去将严重威胁陕西省关中地区以及西安市的安全。水库库容迅速损失,1960~1964年汛后,335m以下库容已损失43%,年平均损失库容近10亿m3。从1973年底开始采用“蓄清排浑”运用方式,即汛期防洪排沙,非汛期蓄水兴利的运用方式,保持了水库控制黄河中游大洪水的作用,对黄河下游防洪有显著效益,同时,也发挥了防凌、灌溉、发电等综合利用效益,创造了运用水库调水调沙的经验。

进入20世纪90年代,随着黄河上游水库陆续投入运行及沿黄工农业用水的增长,尤其是上游龙羊峡水库1986年投入运用,极大地改变了黄河汛期与非汛期来水年内分配,三门峡水库入库水沙发生了很大变化。为保持库区冲淤平衡和潼关高程的基本稳定并尽可能发挥综合效益,“蓄清排浑”方式随着水沙条件的变化不断调整。

工程改建

为加大泄流排沙能力,在1964年12月的治黄会议上确定进行第1次改建,即增建2条隧洞并将电站厂房4~8号发电引水钢管改建为泄流排沙管。这次改建工程于1969年完成。当库水位在315m时,水库泄流能力由原来的3 084m3/s增加到6 102m3/s,水库淤积有所缓和,但泄流规模仍不足,还有20%的来沙淤在库内。20世纪70年代初期进行第2次改建,80年代起又开始了第3次改建,对8个底孔进行大修加固并将溢流坝原8个施工导流底孔改为泄流排沙孔,同时将1~5号发电钢管的进水口高程降低至287m,安装5台单机容量为50mW的轴流转桨式水轮发电机组。当库水位在315m时,水库泄流能力扩大到10 000m3/s。工程改建后,运用底孔泄流排沙,在高速含沙水流(14m3/s)冲刷磨蚀下遭到严重破坏,直接影响到工程的正常运用。为此,1984年开始又进行了溢流坝二期改建工程,试验成功了特种深水围堰,可以在水下40m对底孔进行改建施工。1990年打开了9号和10号底孔;1999、2000年分别打开11、12号底孔;为充分利用水能资源,1994、1997年分别扩装了6、7号机组,2000年1号机组增容改造至60mW。

为充分利用汛期水资源,从1989年开始了浑水发电试验,从水库调度运用、机组抗磨材料及发电运行管理等方面不断展开,取得了一批重大成果,获国家科技进步一等奖。

工程观测

大坝的主要观测项目有:大坝水平位移与垂直位移、大坝相对位移和倾斜、基岩应力和应变、坝基扬压力、大坝温度、大坝上游淤沙压力、大坝混凝土和钢筋应力、坝体与坝基渗漏以及地震观测等。20世纪90年代先后安装了5个平面测点和2km长的高程测量控制网;由3条正垂线、7条倒垂线、4条引张线、1条静力水准线组成大坝变形监测系统;在溢流坝段、电站坝段、安装坝段基岩及左岸山体岩石内布设10套多点变位计和2套测斜仪;在大坝左右岸坝肩设3个绕坝渗流监测孔;在39个扬压力观测孔上安装了自动读数仪(共115支,其余仍为人工观测)。经过数年运用和综合分析,初步掌握了高坝低水头和坝体大规模改造情况下坝基、坝体变形和形态变化的规律。

水库效益

①防洪。工程改建后,对坝址以上的大洪水,起到了很大的调蓄作用。如1967年8月11日龙门站出现21 000m3/s洪峰流量,经水库滞洪后,下泄流量为5 740m3/s,削减洪峰73%。②防凌。黄河下游防凌,过去主要依靠人工破冰,效果较差。自三门峡水利枢纽建成后,防凌逐步发展到利用水库调节下游河道水量为主的新阶段。1969~1983年的15年中,利用水库调节,加上其他措施,6次严重凌汛都先后顺利度过,保证了堤防安全。③灌溉。蓄水春灌对缓和下游引黄灌溉和河南省郑州、开封,山东省济南、东营等沿河城市用水以及胜利油田等工业供水都发挥了作用,关键时期还向天津、山东青岛供水。20世纪80~90年代,平均每年蓄水约15亿m3,在五六月份枯水期中,可以补给下游水量约10亿m3。④减淤。1960年9月下闸蓄水至1964年10月,水库下泄清水或排出少量细颗粒泥沙,形成下游河道沿程冲刷达23.12亿t,若无三门峡水库,则河道会淤积泥沙6.6亿t。水库初期运用减少下游河道泥沙淤积29.72亿t。⑤发电。7台发电机组装机容量410MW。从1973年12月第1台机组发电到1999年底,已累计发电247.74亿kW·h,创产值约20亿元,1989年开始的浑水发电累计达10亿kW·h。

水库管理经验

三门峡水库为在多泥沙河流上修建的水库提供了以下经验:①必须把妥善排放泥沙放在重要地位。②必须有足够泄流排沙能力的深孔、底孔。③“蓄清排浑”方式在一般水沙年份水库可达到泥沙冲淤平衡,保持有效库容。④试验出适合多泥沙河流的水轮机抗磨材料。

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