2022年小浪底樞紐工程解讀

1、樞紐工程來源：小浪底網發(fā)布日期： 2009-09-27 15:24:08 一、工程所處地理位置小浪底水利樞紐位于三門峽水利樞紐下游130 公里、河南省洛陽市以北40 公里的黃河干流上，控制流域面積69.4 萬平方公里，占黃河流域面積的92.3%。壩址所在地南岸為孟津縣小浪底村，北岸為濟源市蓼塢村，是黃河中游最后一段峽谷的出口。二、工程規(guī)模小浪底水利樞紐壩頂高程281m ，正常高水位275m ，庫容 126.5 億 m3 ，淤沙庫容75.5億 m3 ，長期有效庫容51 億 m3 ，千年一遇設計洪水蓄洪量38.2 億 m3 ，萬年一遇校核洪水蓄洪量 40.5 億 m3 。死水位230m ，汛期防洪

2、限制水位254m ，防凌限制水位266m 。防洪最大泄量 17000 億 m3/s，正常死水位泄量略大于8000m3/s. 小浪底水庫正常蓄水位時淹沒影響面積277.8km2，施工區(qū)占地23.33km2，共涉及河南、山西兩省的濟源、孟津、新安、澠池、陜縣、平陸、夏縣、垣曲8 縣（市） 33 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，動遷年移民20 萬人。三、水文地質條件精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 13 頁

3、- - - - - - - - -小浪底水利樞紐建設前的壩址地貌一）徑流由于受地形、氣候、產流條件的影響，黃河徑流的地區(qū)分布很不平衡。大部分徑流來自蘭州以上及龍門到三門峽區(qū)間。受大氣環(huán)流和季風的影響，黃河徑流的年際變化較大，年內分配很不均衡。干流及較大支流汛期徑流量占全年的60% 左右，每年3 月份 -6 月份，徑流量只占全年的10%-20% 。小浪底水利樞紐控制黃河90% 的水量。（二）洪水黃河流域的洪水主要由暴雨形成，發(fā)生時間為6-10 月，其中大洪水和特大洪水的發(fā)生時間，蘭州以上一般在7 月-9 月，三門峽 - 花園口之間在7 月中旬到 8 月中旬。黃河洪水的洪峰形式，上游為矮胖型，洪水

4、歷時較長，洪峰較低。中游洪水形式為高瘦型，洪水歷時較短，洪峰較高。( 三) 凌汛黃河下游河道呈東北向流入渤海。一般元月初開始封河，二月底開河。 由于緯度的差異，山東河段比河南河段早十天左右封河，晚二十天左右開河。封河期因冰凌阻水，泄流不暢，增加河道槽蓄水量；開河期上段先開，冰水及前期槽蓄水量一起下泄，由于下段尚未解凍，容易形成冰塞、冰壩，水位升高很快，造成凌汛。同時，由于黃河下游河道上寬下窄，封河期槽蓄量大部分集中于上段，下段河段窄而多彎，容易卡凌雍水，更加重凌汛的威脅。（四）泥沙黃河徑流的泥沙含量居世界首位，多年平均含沙量37.6kg/m3 ，多年平均輸沙量13.51億 t。在一年之中，泥沙

5、主要集中在汛期，干流站7-9 月沙量占全年沙量的80% 左右，支流站接近 100% ；汛期沙量又集中在幾次暴雨洪水之中。黃河泥沙約有1/4 沉積在下游河床，致使下游河床每年以10cm速度抬高。小浪底水利樞紐控制近100% 的沙量。（五）地質小浪底工程壩址河床覆蓋層最深達70 余米。壩址區(qū)為二疊紀和三疊紀沉積的砂巖、粉砂巖和粘土巖交互地層。巖層以 8?-12? 的緩傾角傾向北東，并含有連通性很好，磨擦系數(shù)f=0.2-0.25 、 c=0.005mpa的泥化夾層。巖體斷裂構造及節(jié)理裂隙發(fā)育，橫穿壩下的f1 及左岸 f28、f236、f238等大斷層均與樞紐建筑物有密切關系，斷層和節(jié)理裂隙均為80?

6、左右的精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -高傾角， 且大部分斷層呈上下游方向展布。左岸山體由于溝道切割形成了單薄分水嶺，水庫蓄水后存在穩(wěn)定問題。近壩區(qū)右岸包括右壩肩有多處大的滑坡和傾倒變形體。壩址區(qū)基本地震烈度為7 度。四、工程開發(fā)任務小浪底水利樞紐開發(fā)任務以防洪、防凌、 減淤為主， 兼顧供水、 灌溉、 發(fā)電， 除害興利，綜合利用。（一）

7、防洪、防凌水文氣象資料分析表明，黃河可能出現(xiàn)55000m3/s 的特大洪水， 即使經過三門峽、 陸渾、故縣等水庫攔蓄后，花園口站的洪峰流量仍將達到42000m3/s。黃河下游防洪工程的設防標準僅為 22000m3/s（花園口站），不到百年一遇。三門峽水庫對控制凌汛期流量起到了一定的作用，但由于可利用庫容過小，防凌效果有限。小浪底水利樞紐與已建的三門峽、陸渾、故縣水庫聯(lián)合運用，并利用東平湖分洪，可使黃河下游防洪標準提高到千年一遇。千年一遇以下洪水不再使用北金堤滯洪區(qū)，減輕常遇洪水的防洪負擔。 與三門峽水庫聯(lián)合運用，共同調蓄凌汛期水量，可基本解除黃河下游凌汛威脅。黃河下游防洪體系（二）減淤小浪底水

8、利樞紐利用淤沙庫容沉積泥沙，可使黃河下游河床20 年內不淤積抬高。非汛期下泄清水挾沙入海以及人造峰沖淤，對下游河床有進一步減淤作用。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -黃河下游堤防（三）供水、灌溉黃河下游控制灌溉面積約4000 萬畝，每年平均實灌面積1760 萬畝，年引水量80100億 m3 ，由于黃河來水豐枯不勻，又缺乏足夠的水量調節(jié)能

9、力，灌溉用水保證率僅32% 。二十世紀七十年代以來，沿河工農業(yè)迅猛發(fā)展，城市供水需求急劇增長，山東利津至入海口河段幾乎每年斷流， 水資源供需矛盾十分突出。小浪底水利樞紐可減少下游斷流的機率，平均每年可增加20 億 m3的調節(jié)水量，滿足下游灌溉與城市用水，提高灌溉保證率。（四）發(fā)電小浪底水利樞紐裝機6 臺，每臺30 萬 kw，總裝機容量180 萬 kw，額定水頭112m ，是河南電網理想的調峰電站。五、工程的地位和作用小浪底工程是三門峽以下唯一能夠取得較大庫容的控制性工程，處在控制黃河下游水沙的關鍵部位，也是唯一能夠擔負下游防洪、防凌、兼顧工農業(yè)供水、發(fā)電的綜合水利樞紐，具有優(yōu)越的自然條件和重要

10、的戰(zhàn)略地位。小浪底水庫區(qū)為峽谷河段，有利于保持較大的長期有效庫容，可以長期發(fā)揮調水調沙、興利除害的效益，防洪運用比較可靠，不僅可以攔蓄特大洪水，還可以根據下游防洪需要適當控制中常洪水。這是其它工程措施所不能比擬的。小浪底水庫攔調泥沙，能夠較快地減緩下游河道淤積，還可以通過人造洪峰、調水調沙等運用方式， 長期發(fā)揮較大的減淤作用，與其它減淤措施相比，在減淤效果、 減淤單位投資、影響人口等方面，小浪底工程都具有明顯的優(yōu)越性。小浪底水利樞紐在保證下游防洪、滿足下游減淤的前提下，還可以調節(jié)徑流，為下游工農業(yè)用水增加可利用的水源，發(fā)電調峰可以改善電力系統(tǒng)的運行條件。綜合各方面因素進行觀察，小浪底水利樞紐是

11、黃河下游防洪減淤工程中最優(yōu)的方案。六、建設管理的特殊性小浪底工程規(guī)模宏大，結構復雜， 管理方式與國際慣例接軌，被中外專家稱為世界上最具挑戰(zhàn)性的工程之一。（一）技術復雜精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -小浪底壩址地質情況復雜、水沙條件特殊，導致樞紐采用泄洪、排沙、發(fā)電建筑物集中布置在左岸，洞群進口分布在6 個高程， 進水塔、 消力塘集中布

12、置的特殊結構形式，技術十分復雜。（1）洞室密集，是世界壩工史上洞室布置最密集的水利工程。（2）進水塔上集中布置16 條隧洞的進水口，是世界上最大最復雜的進水塔；（3）導流洞后期增設3 級孔板環(huán)改建為永久泄洪洞，是世界上最大的孔板消能泄洪洞。（4）水輪機的抗磨、防腐要求高。（5）主壩基礎覆蓋層深、防滲墻厚。（6）巖石破碎，地下廠房、進出口高邊坡支護要求高。（7）孔板洞、排沙洞、明流洞混凝土抗磨要求高。（二）施工難度大（1）工程量大，施工強度高。小浪底大壩總填筑方量5185 萬 m3是中國最高、填筑量最大的土石壩。土石壩明挖和填筑最高強度分別為110 萬 m3/月和 130 萬 m3/月。（2）大

13、量建筑物布置在地下，石方洞挖最高強度約15 萬 m3/月。（3）洞室斷面大、建筑物結構復雜，結構砼分層分塊多。3 條導流洞洞身直徑14.5m，開挖最大直徑近20m ，3 條尾水洞開挖斷面12.8m?19.5m（寬 ?高），均分3 層開挖，施工難度大。導流洞中閘室段開挖最大凈高達42.26m，混凝土襯砌共分24 層施工，上下部同時作業(yè)，每洞澆筑塊多達133 塊。進水塔孔洞多，體型復雜，鋼筋林立，各類埋件和止水片多，很難提高澆筑強度。（4）導流洞塌方導致工期延誤，必須實施趕工，資源配置緊張，施工強度提高。（三）合同管理占據突出位置，但合同管理的市場環(huán)境并未形成合同是小浪底工程處理甲乙方關系的法律準

14、繩，是工程建設管理活動的基礎。在20 世紀 90 年代，合同在小浪底工程中的地位與合同管理的大環(huán)境不匹配，使得合同管理工作處在學習、應用、碰撞、磨合的狀態(tài)。國際承包商認為合同是剛性的，一切按合同規(guī)定辦，國內卻還習慣于“業(yè)主”意志，“長官”意志，把合同看成是可以根據自己意愿修改的一種形式。設計變更、 市場供應的變化，往往造成業(yè)主違約，國家法令法規(guī)修改也帶來合同規(guī)定的業(yè)主風險。依據合同進行工程建設管理是小浪底工程的嶄新課題。（四）現(xiàn)場管理關系復雜小浪底工程主體土建標分別由三家外國承包商聯(lián)營體中標。中標聯(lián)營體將部分項目以工程分包， 勞務分包的形式分包給外公司和中國公司，在施工現(xiàn)場形成了業(yè)主發(fā)包，中標

15、承包商分包或再分包的“中、外、中”、“中、外、外、中”的合同鏈。由于業(yè)主與承包商，承包商與分包商國別不同，思想觀念、文化背景、施工經驗、管理水平上的差異很大，給工程建設管理帶來極大困難。（五）移民安置困難多小浪底工程移民動遷年人口20 萬人，以大農業(yè)安置為主，走整建制搬遷開發(fā)性移民的道路，是我國移民安置工作的新償試。小浪底工程移民工作標準高，政策性強，矛盾多，按工程進度要求完成各階段移民安置任務的困難很大。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - -

16、 - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -七、樞紐建筑物小浪底水利樞紐由大壩、泄洪排沙建筑物、引水發(fā)電建筑物組成。樞紐平面布置見圖1-1。樞紐為一等工程。主要建筑物為一級建筑物。（一）大壩攔河壩采用帶內鋪蓋的斜心墻堆石壩，以垂直混凝土防滲墻為主要防滲幕，并利用黃河泥沙淤積形成天然鋪蓋，作為輔助防滲防線。左岸埡口設壤土心墻副壩一座。最大壩高160m ，壩頂長1667m，壩體方量5185 萬 m3 。壩型剖面見圖1-2 大壩典型剖面圖精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共

17、 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -大壩全景（二）泄洪、排沙建筑物泄洪、排沙建筑物由3 條直徑 14.5m 的導流洞； 3 條由導流洞改建的三級孔板消能泄洪洞；3 條明流泄洪洞；3 條直徑 6.5m 壓力排沙洞； 1 條直徑 3.5m 壓力灌溉洞； 1 座正常溢洪道； 1 座非常溢洪道（尚未建設）；10 座進水塔； 1 個綜合消力塘組成。洞群布置見圖1-3 。進水塔布置圖進水塔全景1、導流洞截流后第一個汛期由3 條直徑 14.5m 導流洞

18、承擔導流任務。完成導流任務后改建為孔板精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -消能泄洪洞。2、 孔板消能泄洪洞孔板消能泄洪洞是在壓力洞內安裝孔板環(huán)，使水流流經孔口時突然收縮，在孔口下游又突然擴散，形成強烈紊動的漩渦流，在水流內部產生強烈的剪切摩擦達到消能目的。3 條直徑 14.5m 的導流洞改建成3 條孔板泄洪洞后，每條孔板消能泄洪洞由進水塔

19、、壓力隧洞連接段（俗稱龍?zhí)ь^段）、三級孔板消能段、中間閘室、明流洞段和出口段組成?？装宥催M水塔進口底板高程定為175.0m。因進口高程低，水流含沙量高，且粗沙比例大，為防止事故閘門孔口因流速高產生磨蝕，同時也控制閘門總水壓力不致過大，進口采用雙孔布置。塔內設檢修門（2-4.5m?15.5m ）和事故門（ 2-3.5m?12.0m ）各一道。事故門后由14.1m?12.0m 漸變?yōu)??12.5m，漸變段軸線長度：1 號孔板洞為35.5m，2 號和 3 號孔板洞為24.85m。壓力連接洞徑12.5m，以龍?zhí)ь^方式將進口與設計平洞段內的第一級孔板上游面連接起來。3、明流泄洪洞1 號明流泄洪洞布置在洞

20、群南端， 3 號明流洞布置在洞群北端，2 號明流泄洪洞位于1號與 3 號明流泄洪洞之間。3 條明流泄洪洞軸線與樞紐其他泄洪建筑物軸線平行，且呈直線布置。 3 條明流泄洪洞均由進口段、隧洞段、穿大壩壓戧埋管段、泄槽段及出口挑流鼻坎組成。3 條明流泄洪洞進水塔均為深式有壓短管進口，3 條明流泄洪洞在庫水位250.0m 時，洞內流速控制在25m/s 左右。下泄水流以挑流形式入綜合消力塘消能。4、 排沙洞排沙洞在泄水建筑物中是運用機會最多的建筑物。主要承擔排沙， 電站進口排污， 調節(jié)水庫下泄流量， 并同孔板洞一起保持進口的沖刷漏斗，達到保護其進口不被泥沙淤堵的目的。排沙洞進口高程最低，水流含沙量高。排

21、沙洞由進口塔架、壓力洞、 出口工作閘室、 明渠或明流洞和挑流鼻坎組成，壓力洞直徑6.5m 。每條排沙洞進口與2 條發(fā)電洞進口組合在一座塔架內，進口高程175.0m。為排放電站攔污柵清除的污物， 在排沙洞事故門上游設6 個 3.5m?6.3m 進水口與電站進口的攔污柵相對應， 6 個進口逐步匯合成2 個 3.7m?5.0m 事故門孔，在事故門后合二為一，逐步漸變?yōu)?6.5m隧洞。5、 灌溉洞灌溉洞由進水塔、壓力洞、工作門閘室組成。進水塔布置在塔群的最北端，根據引水流量要求，庫水位230.0m 能引灌溉流量30.0m3/s ，同時考慮灌區(qū)總干渠的連接高程，進口高程為 223.0m，采用壓力洞，洞徑

22、3.5m。6、 正常溢洪道正常溢洪道位于埡口副壩南側，布置在 t 型山梁上， 由引渠控制閘、泄槽、挑流鼻坎組成，進口高程258.0m。進口選用有超泄能力的開敞式三孔洞，閘門尺寸11.5m?17.5m。在庫水位 275.0m 時泄流量 3744m3/s。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -7、 非常溢洪道非常溢洪道設在桐樹嶺以北的宣溝與南溝

23、分水嶺處，作為正常泄洪設施的事故備用泄洪建筑物，進口底板高程268.0m，寬 100.0m。在非常溢洪道進口設心墻堆石壩擋水，當需要使用非常溢洪道泄洪時，采用爆破方式破壩。庫水位275.0m 時，下泄流量3000m3/s，經南溝入橋溝匯入黃河。非常溢洪道的修建時間根據小浪底水庫運用的情況決定。8、 綜合消力塘綜合消力塘為混凝土襯護消力塘，接納泄洪洞、排沙洞、正常溢洪道的下泄水流，消煞能量。 消力塘后接二級消力池和護坦。為便于檢修， 也為適應單條或幾條泄洪洞運用時塘內產生不對稱流態(tài)，抑制回流和導流洞改建需要，在塘內布置2 道縱隔墻，將消力塘、二級消力池分為3 個可以單獨運用的消力塘。消力塘塘底上

24、游端高程為113.0m，下游端高程為110.0m，1 號和 2 號塘底長140.0m，3 號塘底長160.0m。二級消力池底長35.0m，二級消力池下游接護坦，長7098m ，護坦后設塊石防沖槽，水流經護坦調整后入泄水渠與黃河銜接。為解決消力塘檢修期混凝土底板的抗浮穩(wěn)定問題，在消力塘的周邊、塘底中部（垂直流向）的混凝土底板內部設有城門洞型的排水廊道（斷面2.0m?3.0m），排水廊道縱、橫向相互連通并通向設在消力塘南、北側的集水井。泄洪時的消力塘精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精

25、品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -三）引水發(fā)電建筑物1、 主廠房主廠房為地下式，采取首部布置方式，并且盡可能地使廠房靠近進水口，以縮短壓力引水道長度，在滿足調節(jié)保證計算和機組穩(wěn)定運行的情況下，不設上游調壓塔。廠房底板高程103.6m，頂拱高程為165.05m，上覆巖體厚度約為70110m ，廠房頂拱和邊墻大部分位于巖性堅硬，塊度大，整體穩(wěn)定性較好的巖層中。地下發(fā)電廠房2、 主變室及尾閘室主變室為地下式，位于主廠房下游，且平行于主廠房布置。尾水閘布置在尾水管末端，閘門中心線與機組中心線

26、距離為92.25m，閘門室與廠房平行布置。（1）主廠房分為發(fā)電機層、母線層、水輪機層。機組安裝高程129.0m，機組間距26.5m 。內設 6 臺水輪發(fā)電機， 單機容量300mw 。兩臺 2500kn+2500kncc 小車橋機放置在巖壁吊車梁上。廠房總長度251.5m，跨度 26.2m，最大高度61.44m。（ 2）主變室尺寸：長?寬?高 =174.7m?14.4m?17.85m，布置有 6 臺 220kv 的三相變壓器，4 臺廠用變壓器等。（ 3）尾閘室尺寸：長?寬?高 =175.8m?10.6m?20.65m，布置有一臺2?2500kn 的臺車式啟閉機，其軌道設置在巖石混凝土梁上。（4）

27、廠房三大洞室均采用噴錨做為永久支護。3、 引水道系統(tǒng)引水發(fā)電系統(tǒng)由進水塔、壓力引水隧洞、 高壓鋼管、 地下廠房、 尾水閘洞、 明流尾水洞、尾水明渠和出口防淤閘組成。引水方式采用一洞一機單元式布置，尾水采用兩臺機組經尾水叉洞合一明流尾水洞布置。引水發(fā)電系統(tǒng)縱剖面見圖1-4 。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -發(fā)電引水系統(tǒng)由于排沙排污需

28、要，兩條發(fā)電洞與一條排沙洞進口呈上下對應布置。發(fā)電洞進口高于排沙洞進口20m 。為滿足初期發(fā)電要求，3 號發(fā)電塔的第5 號、 6 號發(fā)電洞進口高程定為190m ；1 號、 2 號發(fā)電塔的第14 號發(fā)電洞進口高程為195m 。引水隧洞和壓力鋼管直徑均為7.8m。引水隧洞共計6 條，長度約為109.3200.9m ，采用普通鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚為0.8m ，混凝土標號c30 。4、 水輪機蝸殼和尾水管壓力鋼管末端通過漸變段與蝸殼進口連接，考慮到地下廠房溫度變化小，壓力鋼管與蝸殼連接處不設置伸縮節(jié)。尾水管采用窄高型，以適應地下廠房布置需要。每臺機尾水管出口均設有尾水閘門，當機組較長時間停機時，可關

29、閉尾水閘門，防止尾水管被泥沙淤堵。尾水洞長度900?1000m ，采用明流尾水隧洞。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 頁，共 13 頁 - - - - - - - - -5、 尾水明渠和防淤閘尾水為兩機一洞（尾水洞）、一渠（尾水明渠）、2 孔防淤閘，共3 條明渠， 6 條防淤閘。八、機電（一）水電站與電力系統(tǒng)的連接小浪底電站的主要供電范圍為河南省，小浪底電站的任務是在滿足水庫調水調沙要求的前提下進行發(fā)電調節(jié)，在河南省電網中主要承擔調峰調頻任務，在非汛期可擔任一定的事故備用。（二）電力主接線電廠以 220kv 一級電壓送出，出線6 回，4 回至洛北5000kv 升壓站， 1 回至豫北， 1 回備用， 220kv 側為比母線分段，左段接2 臺機， 2 回出線，右段接4 臺機， 4 回出線。（三）主要機電設備水輪機的額定水頭112m ，機組的額定容量300mw 。為適應水頭變幅大的特點，改善非汛期水輪機運行工況，在水頭h117m時，水輪機加大出力運行，機組容量增大到324mw 。（四）機組主要參數(shù)水輪機形式為主軸混流式，額定水頭112.0m，額定流量子數(shù)96.0m3/s