丹江口水利枢纽

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1、中国“五利俱全”的代表性工程丹江口水利枢纽第一节 概述丹江口水利枢纽是新中国成立初期我国自行勘测、设计、施工，具有防 洪、发电、灌溉、航运、养殖等综合效益的第一座大型水利枢纽，是被周恩 来总理誉为“五利俱全”的水利工程，在新中国水利水电工程建设史上具有重 大的历史意义和战略意义。丹江口水利枢纽是治理开发汉江、根治汉江水患 的关键性控制工程，是为葛洲坝、三峡等大型水利工程建设积累经验、锻炼 队伍的“摇篮”工程，是南水北调中线的水源工程。它就像一颗璀璨的明珠， 镶嵌在三千里汉江上，为江汉平原及武汉市经济社会发展、人民安居乐业作 出了巨大贡献。丹江口水利枢纽是在20 世纪 5060年代国内经济、技术

2、水平还比较落 后的条件下建设的。施工中，建设者们大胆采用了化学灌浆、混凝土温控等 当时的新技术、新工艺和新材料，取得了较好的效果。近年，在丹江口大坝 加高工程中，技术人员联合攻关，解决了老混凝土拆除及控制爆破、新老混 凝土接合、大体积混凝土锯缝、闸墩钻孔植筋、高水头下帷幕灌浆和老坝体 缺陷检查与处理等一系列重大技术难题。丹江口水利枢纽的建成，为我国积累了设计、建设、管理大型水利水电 工程的宝贵经验，同时，也培养出一支优秀的水利水电设计、施工及管理队 伍，他们先后参加了葛洲坝工程、三峡工程、丹江口大坝加高工程等设计、 建设和管理，继续为我国的水利水电建设事业谱写着辉煌灿烂的新篇章。丹江口水利枢纽

3、是“五利俱全”的民生工程。枢纽初期工程建成后，经受 住了超千年一遇洪水位的考验，共拦蓄流量大于10000 立方米每秒的洪水82 次，有效地保护了江汉平原及武汉市的人民生命和财产安全；电站累计发电 1340 多亿千瓦时，是全国第三个发电总量超过1000 亿千瓦时的水电站；枢 纽向湖北、河南两省灌区无偿供水160 余亿立方米，累计灌溉面积207 万多 公顷；枢纽改善了汉江航运条件，150 吨驳船经升船机过坝可直达陕西白河； 水库有效养殖面积 6.2 万公顷，为发展地方渔业养殖创造了条件。如今，丹 江口水利枢纽又承担起南水北调中线水源工程的重任，将对促进我国北方地 区国民经济可持续发展和生态环境的改

4、善发挥重大的作用。第二节 规划和实施（一）丹江口水利枢纽规划为解除汉江严重的洪水灾害，新中国成立初期就开展了汉江治理工作。 水利部于1952 年 10月组织查勘团对汉江中下游河段进行了查勘，认为丹江 口是少有的适合修建高坝的良好坝址，由于位置适中，兴建水库不仅能解决 汉江的防洪问题，而且还能兼收发电、灌溉、航运和养殖效益。这次查勘， 首次确定了丹江口水库在治理开发汉江中的重要地位和作用，并提出尽快建 设大坝、先防洪后发电的设想。1955 年 3 月，长江水利委员会开始进行汉江流域规划工作。1956 年编 制的汉江流域规划要点报告选定丹江口水利枢纽为治理开发汉江的第一 期工程。1958 年 2

5、月 27 日，周恩来总理主持了专题会议，对丹江口工程进行了 重点研究讨论。经过激烈讨论，大家普遍认为在整个长江流域中，汉江是洪 水危害最大的河流，选定丹江口工程作为长江流域规划的第一期工程不仅能 治理汉江的洪涝灾害，而且对实现长江流域综合利用的水利规划具有重要战 略意义。这是一次对丹江口工程具有历史性意义的会议。4 月，中共中央政 治局决定兴建丹江口水利枢纽工程，水电部随即下达设计任务书。6 月，中 共湖北省委受中央委托会同水电部及河南省委审查批准了长江委提出的丹 江口水利枢纽设计要点报告，同年 9月正式开工兴建。批准的工程规模为水库正常蓄水位 170 米（吴淞零点，下同），死水位150 米，

6、枢纽布置为河床混凝土溢流坝和坝后式电站，两岸土石坝在岸边与 河床混凝土坝连接。电站装机73.5 万千瓦，通航建筑物在右岸预留位置，暂 不兴建。工程开工后，根据国民经济发展需要，电站装机容量增至 90 万千 瓦，通航建筑物工程同期兴建，采用升船机方案。建设期间，根据当时国家 经济形势，研究并决定丹江口工程分期兴建，长江委根据上级批准的初期规 模，于 1965 年5 月上报了汉江丹江口水利枢纽续建工程初步设计报告， 拟定初期工程水库正常蓄水位 145 米，坝顶高程 152 米，后期规模水库正常 蓄水位仍为 170 米。水电部审查后，为较充分利用水资源，湖北省委、水电 部、长江委于 1965 年 8

7、 月联合向国务院请示，建议将初期规模坝顶高程和 水库正常蓄水位提高 10 米，即坝顶高程 162 米，水库正常蓄水位 155 米。 1966 年 6 月，国务院批复同意该方案，此后，丹江口水利枢纽初期规模据此 方案进行设计与施工。1975 年国家计委根据湖北、河南两省用电需要，为尽 量多蓄水发电，批准将丹江口水利枢纽正常蓄水位提高到157 米。（二）丹江口水利枢纽初期工程的主要任务1981 年编制丹江口枢纽初期规模综合利用规划报告时各项水利任务具 体要求如下：防洪标准确定为1935年同大洪水（约为100200年一遇），在遭 遇这一洪水情况下，经水库调蓄后，在新城以上民垸分蓄洪以及下游杜家台 分

8、洪工程配合下，防洪控制河段皇庄段泄量不超过30000 立方米每秒， 以保障遥堤及汉江两岸干堤安全；遇20 年一遇洪水或20 年一遇以下洪水， 新城以上民垸不分洪，在遭遇比 1935 年洪水更大洪水时，则不受防洪控制 点泄流量限制，逐步加大泄量，直至敞开全部泄洪设备，以保证大坝安全为 主。初期规模第二任务为发电，发电设计保证率根据丹江口水电站在电 力系统中位置及比重，决定采用年保证率 90%。考虑到丹江口水电站是华中 地区骨干电源之一，在当前大规模的库区引水尚不具备条件时，应在满足防 洪要求前提下，争取尽可能多发电。灌溉供水的灌溉设计保证率采用75%80% （年保证率），按照引水 灌区工程发展的

9、情况逐步满足唐白河流域约73.3 万公顷农田用水要求。有条 件时，还应考虑引水至黄淮地区的可能性，以初步实现南水北调。调节径流改善库区航运及中下游航运用水条件，航运设计保证率与 发电设计保证率相同。电站泄放最小流量从发电及航运要求统筹考虑应不小 于 200 立方米每秒。利用丹江口水库广阔水面，发展水产养殖事业。（三）丹江口水利枢纽初期工程的规模和布置丹江口水利枢纽位于湖北省丹江口市，汉江与其支流丹江汇合口下游 800 米处，控制流域面积 95200 平方公里，是一座以防洪为主，兼有发电、 灌溉、航运、养殖等综合效益的大型水利工程。工程于 1958 年 9 月开工施 工， 1967 年 11月蓄

10、水， 1968 年 10 月第一台水轮发电机组发电， 1973 年底 建成初期工程，坝顶高程 162 米，正常蓄水位 157 米，总库容 209.7 亿立方 米。丹江口水利枢纽根据其规模定为I等水利工程，主要建筑物为1级水工 建筑物。洪水标准采用千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，万年一遇加 20%为保坝条件。丹江口水利枢纽工程挡水建筑物由河床混凝土坝和两岸土石坝组成，总 长 2468 米。混凝土坝长 1141 米，最大坝高 97 米。泄水建筑物位于河床中部 和右部，由 12 个深孔（其中 1 号深孔 1990 年 12 月改为防汛自备电厂引水 口）和20 个开敞式溢流表孔组成。深孔孔口尺寸5

11、 6米，孔底高程 113米， 单孔最大泄流量807 立方米每秒，深孔工作门为弧形钢闸门，表孔堰顶高程 138 米，单孔最大泄流量1995 立方米每秒，堰顶闸门为平面钢闸门。左岸土 石坝长 1197 米，最大坝高 56 米，为黏土心墙及斜墙砂砾料坝壳土石混合坝。 右岸土石坝长 130 米，为黏土心墙风化石渣坝壳土石混合坝。电站厂房为坝后式厂房，装机6 台，总容量90 万千瓦。通航建筑物由上游导航建筑物、垂直升船机、中间渠道、斜面升船机、 下游引航道组成，全线长度1110米，一次可通行150 吨级驳船一艘。灌溉建筑物位于丹江库区，距坝址 30 公里处，共有引水渠首两座。一 座为清泉沟渠首，底板高程

12、143 米，设计引水流量100立方米每秒，供湖北 灌区。另一座为陶岔渠首，底板高程140 米，设计引水流量500 立方米每秒， 供河南灌区，后期引水流量800 立方米每秒。（四）丹江口水利枢纽初期工程的主要技术成果1、主要技术成果综述在丹江口水利枢纽建设中，大量采用国内外先进技术。首次提出采用楔 形梁方法处理坝基大型断层；采用化学灌浆处理可灌性较差的基岩裂隙，形 成了较为系统的坝基化学灌浆技术要求；采用加强坝基排水措施降低基底扬 压力；还就混凝土骨料的碱活性问题进行了深入研究，提出了控制总含碱的 工程措施；为减少大体积混凝土温度裂缝，提出了较为完整的一系列温控和 保温措施等。2、右岸围堰施工技

13、术丹江口水利枢纽的导流工程十分艰巨，在世界上都是罕见的。工程设计 时采取河床分期导流，由于右岸围堰工程河床覆盖层厚，渗透系数大，为防 止渗透破坏，设计采用钢板桩方案，但凭当时国力难以实施，而用木板桩代 替钢板桩、用竹笼黏土木板桩修筑围堰的方法也经证明难以实施。经过激烈 讨论并通过试验，工程师们制定了以土赶水，土、砂、石组合围堰的施工方 案，即在围堰周围填土，中间填沙，外脚抛石填出水面，形成一个土台把水 赶走，然后筑坝即成围堰。这个方案既不用钢板桩，也不用木板桩，只需大 量人力移山填江，主要特点是将水下施工变成陆地施工，安全简单，群众易 懂，可以保证工程以最快的速度和最好的质量施工。第一期右岸围

14、堰工程于 1958年10 月1日正式启动，到1959年2月，历时仅151天，右岸“以土赶 水”围堰工程顺利完成，并完成深挖基坑34 米，在我国水利建设史上创造了 一个奇迹。3、深孔溢流坝水工断面模型和通航建筑物水力学试验研究 在丹江口水利枢纽设计过程中，曾进行过深孔溢流坝水工断面模型试 验、通航建筑物水力学试验等大量科学试验研究，对丹江口设计、建设起到 非常重要的作用。由于进行了深孔溢流坝水工断面模型试验研究，在深孔坝段设计中，将 深孔设计成多功能泄流孔洞，它具备泄洪、放空水库、施工后期导流和排沙 等作用。同时，鉴于闸门槽对高水头泄洪孔口易引起混凝土气蚀，因此深孔 事故检修门采用两侧反钩定位导

15、向的平板门，取消了闸门槽，改善了进口水 流条件。而进行通航建筑物水力学等试验研究，促使丹江口通航建筑物采用垂直 升船机结合斜面升船机形式，解决了河床狭窄、布局受限带来的困难，降低 了工程投资，不仅对峡谷河流高坝上建通航建筑物有指导意义，也为三峡工 程修建升船机积累了宝贵经验。该设计于1978 年获全国科学大会奖。4、深孔胸墙修补技术枢纽运行期间，针对一些影响大坝安全运行的大坝病险症状，管理、设 计单位在没有类似病险处理参考经验的条件下，进行技术研究并充分试验， 勇于采用新技术、新材料、新工艺，取得了较好的病险处理效果。例如自 1974 年以来，逐渐发现大坝泄洪深孔胸墙上的环氧涂层和高强砂浆层大

16、面积脱 落，深孔事故检修闸门动水关闭过程中，在动水作用下剧烈振动，且伴随有 负压产生，促使胸墙表面不断破损、脱落，同时脱落的砂浆块坠落于止水和 胸墙之间，顶坏止水，进一步损坏尚未脱落的胸墙，影响闸门正常运行。经 过方案论证，采用制作侧壁沉箱创造无水施工条件、凿除原胸墙表面高强砂 浆改用环氧砂浆修补的方案进行处理。从1998 年 10 月制作侧壁沉箱开始至 2005 年 2 月，已陆续完成了全部 11 个深孔胸墙表面的修补工作，经过动水 试验检验修补效果良好。该施工为国内工程实施水下修补大面积的垂直面胸 墙提供了先例和可行的技术方案借鉴。第三节 大坝加高工程的关键技术（一）加高工程概况丹江口水利枢纽大坝加高工程挡水建筑物由河床及岸边的混凝土坝和 两岸土石坝所组成，总长3442 米。此外在上游库区内离陶岔渠首约10 公里 处布置有董营副坝；在左坝头穿铁路处离左岸土石坝坝头 200 米左