三门峡水利枢纽

三门峡水利枢纽

三门峡水利枢纽位于黄河中游下段，河南省三门峡市和山西省平陆县的边界河段，控制流域面积 68 ． 4 万公里 2 ，占全黄河流域的 92 ％。黄河平均年输沙量 15 ． 7 亿吨，是世界上泥沙最多的河流。黄河下游河道不断淤积，高出两岸地面，成为“ 地上河” ，全靠堤防防洪。黄河洪水又大，对下游广大平原威胁很大。

三门峡坝址地形地质条件优越，这一河段是坚实的花岗岩，河中石岛抵住急流冲击而屹立不动，把黄河分成三道水流，称人门、神门、鬼门、因此名为三门峡。这是兴建高坝的良好坝址。三门峡以上至潼关为峡谷河段，潼关以上地形开阔，可以形成很大的水库。

新中国成立后，水力发电工程局对三门峡坝址做了大量勘测工作。 1954 年黄河规划委员会在苏联专家组帮助下对所作黄河流域规划中，把三门峡工程列为根除黄河水害开发黄河水利最重要的综合利用水利枢纽，推荐为第一期工程，随同黄河流域规划在 1955 年第一届人大第二次会议上得到通过。后即委托苏联彼得格勒设计院进行设计， 1957 年初完成初步设计，经我国家计委组织审查。由水利部和电力工业部共同组成的三门峡工程局负责施工。 1957 年 4 月开工， 1960 年大坝建成。

在黄河流域规划中拟定的三门峡正常高水位为 350 米。初步设计中研究了 350 米、 360 米和 370 米方案，推荐 360 米。设计过程中我国一些泥沙专家考虑排沙要求，对泄水深孔的高程提出意见，因而由原设计的孔底高程 320 米降至 310 米，以后又进一步降至 300 米。水库可起到防洪、防凌、拦泥、灌溉、发电、改善下游航运等巨大作用。当时拟定的装机容量为 8 台 15 万千瓦，共 120 万千瓦。

三门峡工程开工后不久， 1958 年初周总理在三门峡工地召开现场会议，对设计方案又进行讨论研究，确定三门峡正常高水位按 360 米设计， 350 米施工，初期运行不超过 335 米。 350 米以下的总库容为 360 亿米 3 ，要淹没耕地 200 万亩，迁移居民 60 万人。 335 米以下的库容为 96 亿米 3 ，需迁移 20 万人。

1960 年大坝封堵导流底孔开始蓄水，就发现泥沙淤积很严重，潼关河床很快淤高，渭河汇入黄河处发生拦门沙，淤积沿渭河向上游迅速发展，所谓“翘尾巴”，这是过去没有预计到的。因此影响渭河两岸农田的淹没和浸没，甚至将威胁到西安市的防洪安全。陕西省紧急呼吁，随即降低水位运行。但因低水位时水库泄洪排沙能力不足，洪水时库水位壅高，淤积还在继续发展。当时已装好一台 15 万千瓦机组，因水位降低不能用，拆迁丹江口水利枢纽去应用。

为研究三门峡工程的处理办法， 1962 ， 1963 年水利学会组织了两次大规模的学术讨论会，提出了各种意见。 1964 年周总理主持召开治黄会议，听取各方意见，经过讨论研究，认识到过去对水土保持工作减少泥沙的作用估计过分乐观（当时设想 1967 年时可减少一半泥沙，五十年后可基本解决，从此黄河变清），对淹没损失和移民的困难估计不足，认为既要保证黄河下游的防洪，也要保护上游西安市的安全，即两个确保。在上游再修建拦泥库也不能根本解决问题。最后决定对三门峡工程进行改建，并批准两洞四管的改建

方案。设计指导思想，从过去的蓄水拦沙改为泄水排沙。

第一次改建工程，于六十年代中期实施两洞四管的泄流排沙措施，由北京勘测设计院设计，三门峡工程局施工。首先利用四根发电引水钢管，改为泄流排沙钢管，为防止泥沙磨损，在出口附近用环氧砂浆和铸石涂焊。接着在大坝左岸打两条 8× 8 米的泄洪排沙洞，进口底板高程 290 米，使其在较低水位时加大泄量。

1967 年黄河干流洪水较大，渭河出流受到顶托而泥沙排不出去，至汛后发现渭河下段几十公里的河槽全被淤满，如不及时处理，将严重威胁次年渭河两岸的防洪安全。经过查勘研究，由陕西省动员人力，于当年冬季在新淤积的河槽内开挖小断面的引河，春汛时把河道冲开了。

第二次改建工程于七十年代初期进行，由集团公司水电十一局（原三门峡工程局）的勘测设计院设计，该局负责施工。改建工程包括打开大坝底部原来施工导流用的 8 个位于 280 米高程的底孔，和 7 个位于 300 米高程的深孔（ 1960 年水库蓄水时这些底孔和深孔都被用混凝土严实封堵了）；还把 5 个发电进水口由原来的底坎高程 300 米降低至 287 米；安装 5 台 5 万千瓦的低水头水轮发电机组，共 25 万千瓦。 1973 年开始发电。经过两次改建后，在库水位 315 米时的泄流能力，由原来的 3080 米 3 / 秒增加到 10000 米 3 / 秒（相当于黄河常有的较大洪水流量）。随着较低水位时泄洪能力的加大，排沙能力也相应增加，不仅使库容得到保持，而且前几年库内淤积的泥沙也逐渐冲走，改善了库区周围的生产条件。

三门峡工程改建及泥沙处理，获 1978 年全国科学大会科技成果奖。

三门峡水利枢纽坝址有神门、人门、鬼门三岛，故称三门峡，河床主流位于右岸，河床左侧为溢流坝段，右侧为引水坝段及坝后厂房，施工导流程序为：先围左岸，修筑溢流坝段，一期低水纵向围堰充分利用有利地形，跨越神门、人门及张公岛三岛修筑，由右侧主河床导流。在溢流坝段导流底孔及厂坝导墙形成后，截断右岸主河槽，修筑二期上下游围堰，利用厂坝导墙作为纵向围堰，形成二期基坑，转入引水坝段及坝后厂房的施工，由溢流坝段梳齿及 12 个 3mX 8m 导流底孔泄流 ( 见图 1) 。三门峡工程堪称 50 年代分期导流的范例。

图 1 三门峡水利枢纽分期围堰(a) 一期导流平面布置； (b) 二期导流平面布置

三门峡水利枢纽采用分期导流，为满足二期导流要求，在左岸溢流坝段设置了 3m × 8m ( 宽 X 高 ) 导流底孔 12 个，该底孔也在完成导流任务后全部用混凝土封堵。水库蓄水后为解决泥沙淤积问题又重新挖开改建为排沙底孔。其他采用分期导流的大型工程，例如新

安江、丹江口工程均在溢流坝段设置导流底孔，用于二期导流。

三门峡水利枢纽工程一期上游围堰高 25.7m ，其黄土心墙坐落于基岩面，在低水围堰保护下干地施工 ( 见图 2) ，二期上游围堰高 33m ( 见图 3) ，则采用加大厚度的细砂心墙，初期渗漏量极大，但在汛期上游泥沙淤积形成天然铺盖后，渗水量大减。

图 2 三门峡工程一期上游围堰 ( 尺寸单位： m)

图 3 三门峡工程二期上游围堰 ( 尺寸单位： m)

黄河三门峡工程截流是我国 50 年代最大的一次截流工程，截流时段考虑错开冰期，选择在 11 月 15 日～ 12 月 15 日间，设计截流流量 1000m 3 ／ s ，相当于该时段中水年接近 5 ％频率的平均流量。导流建筑物为左岸溢流坝段的 12 个底孔，设计最终截流落差8.3m 。截流设计利用了河中神门、鬼门二岛，在三个泄水道上用不同的方法截流，见图 4 。

截流顺序为，首先选用戗堤进占法截住神门河，落差 2.5m ，再下闸 ( 临时闸墩的闸门，下同 ) 封闭神门岛泄水道，落差 4.1m ，最后下闸封堵鬼门岛泄水道，最终落差 8.3m 。实际施工时，黄河流量一直稳定在 2000m 3 ／ s 以上，大于设计流量 1 倍，而且神门岛泄水道临时闸墩损坏难以使用，在此意外的困难条件下，果断截流。 1958 年 11 月 17 日起，连续 33h 在神门河中抛投了 3.2 万 m 3 石渣、 700 块 3 ～ 5t 大块石、 80 块重 15t 混凝土四面体，使神门河合龙成功，截流落差 2.97m ，最大流速 6.75m ／ s ；随后，又陆续采用立堵加钢管拦石栅结合瞬时爆破法封堵了神门岛泄水道，落差达 4.37m ，下闸截断鬼门岛人工泄水道，最终落差 7.08m 。