三峡大坝中系统工程的应用

三峡大坝中系统工程的应用背景：三峡大坝位于中国湖北省宜昌市境内，距下游葛洲坝水利枢纽工程38公里；是当今世界最大的水利发电工程——三峡水电站的主体工程、三峡大坝旅游区的核心景观、三峡水库的东端。

三峡大坝工程包括主体建筑物及导流工程两部分，全长约2308m，坝高185m，工程总投资为954.6亿人民币，于1994年12月14日正式动工修建，2006年5月20日全线修建成功。

经国家防总批准，三峡水库于2011年9月10日零时正式启动第四次175米试验性蓄水，至18日19时，水库水位已达到160.18米。

2012年7月23日，三峡枢纽开启7个泄洪深孔泄洪。

上游来水流量激增至每秒4.6万立方米。

2012年7月24日，三峡大坝入库流量达7.12万立方米/秒，是三峡水库建库以来遭遇的最大洪峰。

三峡水电站大坝高程185米，蓄水高程175米，水库长2335米，静态投资1352.66亿人民币[1] ，安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组。

三峡电站最后一台水电机组，2012年7月4日投产，这意味着，装机容量达到2240万千瓦的三峡水电站，2012年7月4日已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。

意义：三峡工程是迄今世界上综合效益最大的水利枢纽，在发挥巨大的防洪效益和航运效益。

三峡大坝建成后，形成长达600公里的水库，采取分期蓄水，成为世界罕见的新景观。

工程竣工后，水库正常蓄水位175米，防洪库容221.5亿立方米，总库容达393亿立方米，可充分发挥其长江中下游防洪体系中的关键性骨干作用，并将显著改善长江宜昌至重庆660公里的航道，万吨级船队可直达重庆港，将发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、南水北调、供水灌溉等十大效益，是世界上任何巨型电站无法比拟的。

三峡工程构成的系统：大坝：拦河大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长2309.47米，坝顶高程185米，最大坝高181米。

泄洪坝段位于河床中部，前缘总长483米，设有22个表孔和23个泄洪深孔，其中深孔进口高程90米，孔口尺寸为7×9米；表孔孔口宽8米，溢流堰顶高程158米，表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式进行消能。

电站坝段位于泄洪坝段两侧，设有电站进水口。

进水口底板高程为108米。

压力输水管道为背管式，内直径12.40米，采用钢衬钢筋混凝土联合受力的结构型式。

校核洪水时坝址最大下泄流量102500立方米/秒。

水电站：水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房，安装26台水轮发电机组，其中左岸厂房14台，右岸厂房12台。

水轮机为混流式，机组单机额定容量70万千瓦，合计额定装机容量1820万千瓦。

2003年7月10日，左岸电站2号机组投产发电并移交三峡电厂，这是三峡工程第一个投产的机组。

2008年10月29日，右岸15号机组投产发电，是三峡水电站右岸电厂最后一台发电的机组。

三峡工程在设计时还为地下电站预留了扩容空间，右岸地下电站共安装6台机组，总容量为420万千瓦。

机组将于2010-2012年相继安装投产。

通航建筑物：包括永久船闸和升船机，均位于左岸山体内。

永久船闸为双线五级连续梯级船闸。

单级闸室有效尺寸为280×34×5米（长×宽×坎上最小水深），可通过万吨级船队。

升船机为单线一级垂直提升式，承船厢有效尺寸为120×18×3.5米，一次可通过一条3000吨的客货轮。

承船厢运行时总重量为11800吨，总提升力为6000牛顿。

在靠左岸岸坡设有一条单线一级临时船闸，满足施工期通航的需要。

其闸室有效尺寸为240×24×4米。

三峡工程系统和环境长江三峡工程生态与环境保护监测系统以库区为重点，延及长江中下游与河口相关地区，由27个监测重点站组成，监测内容包括污染源、水环境、农业生态、陆生生态、湿地生态、水生生态、大气环境、地灾、地震以及人群健康等。

三峡大坝陆生生态：中国三峡集团坚持采取种质资源保存、植物园保存、野外迁地保存、建设三峡珍稀特有植物培育基地等多种措施，开展了以琪桐、疏花水柏枝、荷叶铁线旅、红豆杉等三峡珍稀特有植物为重点的保护与研究工作。

对工程施工区的古树名木，实行了就地或移栽保护。

根据水土保持方案，分区进行了水土保持与生态修复。

三峡珍稀特有植物培育基地建于2008年7月，占地面积约13.6万平方米，以三峡地区珍稀特有植物保护与研究为主要目标。

2013年，基地对琪桐、红豆杉等三峡地区珍稀特有植物在引种驯化、养护管理、组培研究等方面开展研究，取得了重要成果。

2013年，三峡珍稀特有植物培育基地在木本彩叶植物组培研究领域取得重大成功。

枫香是我国珍贵的红叶观赏树种，三峡珍稀特有植物培育基地经过两年多探索研究，克服了枫香增殖难及移栽苗成活率低等难题，成功建立其无菌再生体系，且移栽炼苗成活率达90 %以上。

2013年，三峡流域各项目工程的渣场、料场、边坡防护及对外交通水土保持工程措施基本到位，施工迹地生态修复工作进展顺利，总体水土流失防治效果明显。

截至2013年底，“三通一平”等工程施工区拦渣率达86.00%，水土流失总治理度达61.80%，扰动土地整治率为59.98%，坝区林草覆盖率为54.1%，土壤流失控制比为0.08，取得了预期效果。

三峡大坝水生生态：中国三峡集团出资开展了长江干流水生野生动物自然保护区工程设施建设和长江鱼类增殖放流站工作，并在中华鲟及长江珍稀特有鱼类的研究保护、鱼类增殖放流、生态调度，以及分层取水、底流消能等工程减缓措施方面，积极采取了一系列的水生生态保护措施。

中国三峡集团组建了以中华鲟研究所为基础的水电开发水生生物资源保护研究平台，主要开展中华鲟及长江珍稀特有鱼类物种保护技术研究和生态环境保护科普教育宣传等工作。

研究基地包括三峡坝区鱼类培育中心基地(筹)、黄柏河基地、金沙江溪洛渡、向家坝水电站珍稀特有鱼类增殖放流站、金沙江乌东德、白鹤滩水电站鱼类增殖放流站。

三峡坝区鱼类培育中心基地(筹)。

主要进行中华鲟全人工繁殖；黄柏河基地主要从事中华鲟繁殖康复救护、中华鲟幼苗培育研究等。

2013年，中国三峡集团在长江宜昌江段，放流中华鲟幼鱼8000余尾、胭脂鱼2000尾；在长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区水域共放流达氏鲟、胭脂鱼、长薄鳅、岩原鲤、中华倒刺鲃、厚颌鲂等珍稀特有鱼类85.2万尾；在三峡库区天然生态渔场大宁河流域放流经济鱼类共计1289万尾。

2011年6月，三峡大坝次开展了针对长江中游鱼类自然繁殖的生态调度。

通过科学调度，在长江中游产生持续上涨的洪峰过程，创造适合鱼类繁殖所需水文条件，促进鱼类繁殖。

2012年5-6月，实施了2次试验性生态调度，宜都断面鱼卵、仔鱼径流总量约为5.3亿粒(尾)，2次生态调度中均发现了各种鱼类的自然繁殖现象。

2013年5月7-16日，中国三峡集团再次开展了试验性生态调度。

根据宜都、沙市、监利3个卵苗监测站点监测结果，监测期间宜都江段、沙市江段、监利断面卵苗总量分别达1.31亿粒(尾)、1.18亿粒(尾)和5.2亿粒(尾)。

生态调度实施后，沙市江段于5月15-18日监测到鱼类大规模自然繁殖，繁殖规模达5840万粒，随后的5月19-25日于监利江段监测到孵化后的鱼苗。

监测结果表明，2013年生态调度对中游鱼类自然繁殖产生了积极的促进作用。

三峡大坝污染防治：中国三峡集团始终关注项目建设与运行过程中的污染防治工作。

通过科学的管理、有效的措施、先进的设备，对项目建设与运行过程中产生的生产废水、生活污水、生活垃圾、坝前漂浮物、危险固体废弃物进行了有效的处理和回用，有效控制、减少施工粉尘的产生，消除、减缓噪声影响，努力营造清洁、健康的环境。

由于长江上游各城市大量生活生产垃圾沿江而下，2013年，清理三峡坝前水面漂浮物6. 52万平方米，共出动各类清漂船只2700多船次，清漂人员1.2万多人次。

三峡坝前清漂效率持续提高，基本实现了漂浮物全部被打捞上岸并运送至华新水泥厂进行无害处理。

向家坝水电站蓄水后，水库聚集了大量的漂浮物。

2012年10月11日，向家坝水电站开始坝前清漂工作，每天投入人工约300人，作业船只16艘，采取人工打捞、抓斗抓取、船只拉网、江面拦截等方法进行清理。

各种漂浮物打捞后现场进行破碎加工，由地方相关木业公司进行环保回收利用。

2013年，累计清理漂浮物约3万吨。

三峡工程的作用防洪效益：三峡水库运行时预留的防洪库容为221.5亿立方米，水库调洪可削减洪峰流量达27000-33000立方米/秒，属世界水利工程之最。

航运效益：三峡水库回水至西南重镇重庆市，它将改善航运里程660公里，年单向通航能力由1000万吨提高到5000万吨。

称三峡工程为世界上改善航运条件最显著的第一枢纽工程当之无愧。

抗旱功能：下游大旱，三峡可加大放水力度增大下泄流量使抗旱局面得以有效缓解。

三峡工程主要设计者、长江水利委员会总工程师、中国工程院院士郑守仁介绍说，抗旱功能是三峡水利枢纽新增的一个功能。

他说：三峡工程设计时只有防洪、发电、航运和供水功能。

补水功能是考虑到下游两岸的居民和生产用水，但现在看来还要满足抗旱用水。

这部分水量需求比较大。

[6] 如今，三峡工程17年工期已经全面完成，举世瞩目的三峡大坝展现雄姿。

尤为可喜的是，三峡建设者不仅创造了水电建设史上的多项世界记录，而且把住了质量关，已竣工的单元项目质量评定全部合格。

发电功能：三峡电站安装32台70万千瓦水轮发电机组和2台5万千瓦水轮发电机组，总装机容量2250万千瓦，年发电量超过1000亿千瓦时，是世界上装机容量最大的水电站。

分析：由三峡水库调度运行方式：三峡水库运行水位在145-175米之间，每年6月份，国家要求水位必须降低到145米，以腾出防洪库容220亿立方米来防汛，等夏季主汛期（主要是7-9月）发洪水的时候把洪水削减在库区以内，比如去年来7万立方米/秒的洪峰，只下泄4万立方米/秒，这个过程中水位会上升，等来水减少到4万立方米/秒以下的时候，来水小于泄水，这时候水位开始下降，直至145米，这个时候开始来多少泄多少，以保持145米水位。

等汛期末期，一般9月中下旬到10月中旬，这个时候长江上游来大洪水的可能性大大减少。

这个时候开始蓄水，但长江来水仍然有1万多到2万的流量，下泄量可保持在1万立方米/秒以上，这个时候蓄水对下游影响不大，这个时候长江并没有到枯水期，大约一个月可蓄满至175米水位。

蓄满后，来多少水就下泄多少水，长江上下游属于天然流量的平衡，等到11月底到第二年3月份属于枯水期，根据历史水文资料，枯水期长江的宜昌下游流量仅2000多到3000多流量。

从2，3月份（如果来水极少可能12月）开始直到6月份，（如果来水极少可能12月开始），三峡就要加大下泄流量了，上游的来水要小于下泄流量，三峡水库起到补水的作用，这样三峡的水位开始逐渐降低，到6月初，降低到国家规定的145米水位，这样正好腾出防汛库容，以接纳汛期洪水。