丹江口水利枢纽规划设计中的若干重大问题
xilapuxuke
xilapuxuke Lv.6
2015年07月06日 07:59:37
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1952年秋,荆江分洪一期工程胜利完成,毛泽东主席调恩来总理亲笔题词,向广大建设者们赠送锦旗。毛主席题词:“为了广大人民的利益,争取荆江分洪工程的胜利!”周总理题词:“要使江湖都对人民有利!”大家沉浸在一片喜悦之中。展望长江于支流治理开发,前景一片光明。就在这金风送爽‘桂子飘香的美丽季节,水利部副部长、党组书记李葆华传达了中央指示:要抓紧研究汉江的治理和开发,特别是汉江丹江口工程的勘测设计研究工作。当时在长江水利委员会工作的人员无不欢欣鼓舞,热烈紧张地投入了新的战斗。

1952年秋,荆江分洪一期工程胜利完成,毛泽东主席调恩来总理亲笔题词,向广大建设者们赠送锦旗。毛主席题词:“为了广大人民的利益,争取荆江分洪工程的胜利!”周总理题词:“要使江湖都对人民有利!”大家沉浸在一片喜悦之中。展望长江于支流治理开发,前景一片光明。就在这金风送爽‘桂子飘香的美丽季节,水利部副部长、党组书记李葆华传达了中央指示:要抓紧研究汉江的治理和开发,特别是汉江丹江口工程的勘测设计研究工作。当时在长江水利委员会工作的人员无不欢欣鼓舞,热烈紧张地投入了新的战斗。
当年国庆节刚过,即传来了重要消息,水利部傅作义部长、李幕华副部长将率领各部门负责人及中外专家近百人查勘汉江中下游河段,重点是丹江口坝址,以期全面研究汉江治理,让我们做好各项准备工作。
我和蒋怀玉、雷鸿基、河之泰、杨贤溢等初步拟完了查勘计划。此后不久,傅作义、李葆华等领导同志,张含英、须消等专家及原苏联专家布可夫等,由北京来到武汉,并有地质部、燃料工业部、交通部等部门的有关同志参加,当时气候骤变,阴雨连绵,我们乘汽车至沙洋会陆登舟,溯汉江而上,查勘了钟祥县城上游20余公里山口的汉江碾盘山坝址。碾盘山筑坝综合效益小,淹没大,不宜作为治理汉江第一期工程,通过查勘大家认识一致,但为了根治汉江,碾盘山仍是必不可少的梯级。
从沙洋至丹江口水路约200公里,河道开阔,沙滩甚多,船工称之为活河槽。盖津随水势而变,航道亦随之而变,非熟请水势者莫识。舟行额为不易,日行三、五十公里,历5日方抵襄阳。查勘团分乘木舟七、八只,每舟约10人左右,从部长至一般工作人员,各人自备行李,挤住船内,除工作外,大家谈天说地,古今中外示所不谈。与我同舟者有蒋怀玉、雷鸿基、杨贤溢、刘鼐臣、杜省吾、何之泰等。这几位长江委开创时的重要行政技术干部除杨贤溢外均已作古,不胜怀念。各船伙食由船民办理,饭菜虽不丰盛但大家吃得很愉快。有时沿途买鱼沽酒,加餐小酌,其乐无穷。布可夫购得大鱼一条,饱餐数顿。抵襄阳后,往专署。襄阳城内,景象萧条,这个历史古城曾是南北交通要道,当年帆樯林立、车水马龙的繁荣景象已不复存在。一则京汉铁路通车后,南北交通结构改变;再则天灾人祸,1935年洪水可在襄阳城头洗脚,洪水破城而入,扫荡一光;且历遭兵燹,市缠不振。查勘团本拟弃舟登陆,乘车至老河口再换乘小船至丹江口。当时襄阳行署办公室主任王平同志、公安处长夏克同志安排交通安全保卫事宜,因连日阴雨,道路泥泞,不能通行,遂改变计划仍乘小船。由于水道坡陡流急,多卵石滩,需背牵,日行仅十余公里,至丹江口 11公里水路,差不多走了一个星期,日行暮宿,牛首、太平店、仙人渡、老河口、沈家湾等地都曾作过宿头。抵丹江口坝址后,首先查勘两岸地形,并登坝址右岸凤凰山,然后查勘坝址地质及水工布置,据当时已掌握的工程水文地质资料,以及钻探岩芯资料,确认此地是少有的高坝良好坝址。
布可夫建议筑土石坝,隧洞导流,右岸布置河岸溢洪道,4-5年建成,先防洪后发电。以后经过深人查勘设计研究,确认河床到质条件优越,宜于布置混凝土坝,两岸布置土石副坝,溢流坝及鞋厂均布置于河床部位,因主坝采用混凝土坝,故可采用便于施工以分期导流方案。
  1958年2月,周恩来率领国务院有关部委和有关省区的领导同志以及中外专家共百余人视察长江荆江大堤、三峡大坝坝址、三峡水库库区,乘江峡轮自武汉溯江而上,除实地查勘外,还在船上听取三峡工程研究和长江流域规划工作汇报、汉江流域规划和丹江口工程设计的汇报。充分听取了各方面的意见,进行了深入讨论并作出了“总结纪要”。
  根据政协全国委员会常务副主席王任重当时所记日记可了解当时背景:“2月27日上午在船上开会,总理主持,长江流域规划办公室魏廷琤同志汇报了汉江流域规划和丹江口水利枢纽工程设计。经过讨论通过了建设丹江口枢纽工程的决定。这个工程不但有防洪、发电、灌溉的效益,而且也是为修建三峡大坝练兵。下午继续开会,总理作了总结发言。他指出厂定要建设丹江口水利枢纽工程,第一确保质量,第二要妥善安排移民,第三设计由长办负责,施工由湖北省政府负责,省长张体学亲自挂帅。”
  在丹江口工程施工过程中,对质量控制、混凝土补强设计,以及在国家遭受经济困难时期丹江口工程被迫修改设计进行分期建设的研究,编制初期规模工程设计等,历时两年多。丹江口工程从周总理批准建设到现在已对余年,初期工程建成发电也有20余年。在建设过程中各方面确有不少的分歧意见,但通过实践,绝大多数问题都得到了统一的认识,保证了初期工程胜利建成。
  现就规划设计中几个重大问题,即综合利用规划问题、设计基本方案问题硕工质量控制和大坝安全问题、综合经济论证和分期建设问题,作一总的回顾,兹分述如下:
  一、综合利用规划问题
  汉江是长江最大支流,流域面积17.4万平方公里(1968年下游涢沐水进行人工改道后直接注入长江,故扣除这部分集水面积约1.5万平方公里后为15.9万平方公里,汛期集水面积为14.2万平方公里)。丹江口以上为上游,流域面积9.52万平方公里,丹江口至碾盘山为中游,流域面积为4.6万平方公里。流域内耕地面积为4000万亩,总人口约3000万人,多年平均流量1771立方米每秒,干流总落差为1964米,水能蕴藏量约330万千瓦,流域内80%为山区和丘陵区,20%为盆地和平原。
  利用现代化科学技术,收集流域基本资料,研究治理开发方案,系从本世纪20年代末期设立少数水文观测站开始,尔后一些专业机构和有关专家鉴于1935年发生了特大洪水灾害,纷纷提出一些治理开发意见。扬子江水利委员会曾提出在马良筑坝拦洪的构想;江汉工程局美籍工程师史笃培曾查勘过白河以下干流河段,建议在碾盘山筑坝建库拦洪;水利界老前辈李仪祉先生也提出过江汉分治的意见。
  1949年全国解放后,汉江治理开发进入了新的历史时期。1950年,长江水利委员会筹建汉江遥堤、小江湖蓄洪垦殖区,对遥堤区(现称大柴湖区)临江废堤进行堵口复堤施工,并组织查勘碾盘山、丹江口、小孤山等坝址。1952年荆江分洪工程第一期工程完成后,当时水利部副部长李葆华即提出及早兴建汉江丹江口水库控制汉江洪水问题。同年长江委即大力进行基本资料的收集整理分析研究工作,为开展汉江流域规划作准备。1953年开始对汉江干流梯级开发方案进行勘测设计研究,并对汉江流域进行了社会经济调查,中科院地理所沈玉昌同志参与领导了这项工作。同时调查研究引汉济黄的可能性。1954年正式开始汉江流域规划工作。根据当时所掌握的基本资料,论证了汉江和长江的关系,认为汉江可以独立进行规划。长江委主任林一山非常强调这一点,在他的支持下,汉江流域规划得以先于长江流域规划独立进行。
  经过近两年的努力,汉江流域规划要点报告基本完成。1956年5月水利部主要领导、专家会同有关部门进行专门审查,历时一月余,基本通过规划报告,并指示规划选定的第一期工程——丹江口水利枢纽初步设计工作要抓紧进行,在此以前还批准了兴建汉江下游分洪工程——杜家台分洪工程。
  1958年2月,周总理听取了汉江流域规划及丹江口水利枢纽设计的汇报,批准了兴建丹江口工程。1958年5月长江流域规划办公室(以下简称长办)根据周总理指示的精神,完成了丹江口水利枢纽初步设计报告,由水利电力部和湖北省组织审查,通过了设计方案。9月由湖北省组织施工,当年12月胜利实现了汉江截流。
  1960年——1961年完成了左岸河床基坑及大坝混凝土浇筑,1961年底总计完成大坝混凝土102万立方米。通过多次混凝土质量大检查,发现存在严重质量问题,经研究讨论,国务院决定从1962年一季度起混凝土施工暂停,进行大坝混凝土质量补强,并积极进行大坝混凝土机械化施工的准备工作。1965年大坝混凝土继续施工,1967年大坝达到挡水发电高程,下闸蓄水,1968年开始发电。1959年截流后,导流坝段、纵向围堰以及二期上游围堰,组合起到滞洪作用,发挥了一定的防洪效益。1973年初期规模基本建成,全面发挥工程效益。
  丹江口工程是综合治理开发汉江的第一期工程,现就防洪、发电、灌溉、航运四个方面简述如下:
  第一、防洪汉江出丹江口峡谷进入中下游丘陵平原地带,这些地区严重受汉江洪水的威胁,经常发生洪水灾害。
  丹江口以上控制汉江流域面积60%,洪水期集雨面积70%,多年平均径流量539亿立方米,年内分布极不均匀,洪枯变幅很大。自1583年以来400年间,曾两次发生1935年同大洪水,洪峰流量高达6.1万——5万立方米每秒。10年一遇洪峰即超过30000立方米每秒,而中下游河槽宣泄洪水能力由上至下逐渐减少。丹江口至碾盘山河段安全泄洪流量约25000至30000立方米每秒,不足10年一遇。碾盘山至沙洋河段约1.5万至是1.7万立方米每秒,沙洋以下安全泄量更低,东荆河最大分流约5000立方米每秒,干流不受长江顶托影响时,可以下泄9000立方米每秒,防洪能力极低,差不多三年两决口。
  我们的防洪方案是,适当平衡中下游河段上下安全泄量极不平衡的问题,首先建下游分洪工程——杜家台分洪工程,最大分泄量约5600立方米每秒,使沙洋以下得到基本平衡。然后兴建丹江口水库,控制汉江上游洪水。丹江口水库规划的最终规模最大坝顶高程175米,设计蓄水位170米,水库预留100亿立方米防洪库容,在遭到1935年同大洪水时,通过补偿调节,控制碾盘山下泄流量不超过1.5——1.7万立方米每秒。汛期水库防洪限制水位控制在158-160米左右。在规划中还拟建丹江口下游梯级水库,特别是碾盘山水库建成后,可将防洪标准进一步提高到防御千年一遇洪水。目前丹江口大坝仍处在初期规模阶段,大坝坝顶建至162米高程,正常蓄水位157米,防洪限制水位149-152.5米,对碾盘山进行补偿调节,发生1935年同大洪水时控制碾盘山流量2.5万至3万立方米每秒,这时还要运用丹碾区间分蓄洪区才能保障汉江主要堤防遥堤及两岸其它干堤的安全。大柴湖、小江湖等10余个分蓄洪区有效分蓄洪量约50余亿立方米,因此从汉江中下游防洪角度来看,丹江口水库是一项最为关键的工程。
  第二、发电丹江口水电站位于华中电网中以火电为主的河南省和以水电为主的湖北省的中间,并邻近西北电网的关中地区,处于非常重要的中心位置。电站装机90万千瓦,年平均发电量约40亿千瓦时,为华中电网主要调峰电站,能取得良好经济效益和社会效益。但由于未能达到设计最终规模,调节库容小,往往出现大规模弃水,年弃水量达80—90亿立方米。据丹江口工程管理局资料, 1970—1989年十年间,平均年弃水110亿立方米,实在可惜!如能逐步抬高水位,还可逐步扩大效益。特别是在长江葛洲坝工程建成后,与葛洲坝电站进行补偿调节,有利于系统运行,效果非常好。抬高水位后,还可扩大装机90万千瓦,总装机达180万千瓦,平均利用小时仍可达3000小时以上。目前丹江口电厂还可挖潜,随着技术改进,机组可增容10—15%,花钱不多,效益显著,应立即着手研究实施。
  第三、灌溉汉江中游唐白河流域地势平坦。土地肥沃,为豫西南、鄂西北主要农业地区。由于灌溉水源不足,以致生产得不到迅速发展,引丹江口水库的水补充灌溉水源之不足是十分必要的。
  从丹江口水库引水,目前已建成两处引水建筑物,一为陶岔引汉总渠首,初期可引水500立方米每秒,将来丹江口水库建至最终规模(170米)时最大引水流量可达1200立方米每秒。另一处为清泉沟引水隧洞.可灌溉襄阳地区北部岗地。
  充分利用灌溉水源,两省发展灌溉面积可达1110万亩,经济效益和社会效益巨大。目前由于丹江口水库处于初期规模,发电死水位低于灌溉最低引水位,因而在灌溉用水季节,有时库水位偏低,引水得不到保证,出现了灌溉与发电的矛盾。
  抬高蓄水位后,可基本解决这一矛盾。同时由于灌区配套工程进展不够快,也影响了灌溉效益充分发挥,这一矛盾也亟需有效地加以解决。
  目前规划中灌溉引水量的分配是:初期规模引水15亿立方米,河南灌区用水最大可达8亿立方米,湖北7亿立方米;丹江口水库建成最终规模后,引水可达100亿立方米,初步实现引汉济黄。随着三峡大坝建成,汉江干流梯级开发实现,那时可根据南水北调实际需要,进一步扩大引水量。
  至于大坝下游汉江中下游引水灌溉大面积耕地,水源充足,效益巨大,只要引水工程布置得当,灌区配套,可以做到旱涝保收。
  另外中下游在丹江口建坝后,有大量河滩地以前是不能耕种的,现已得到开发利用。
  第四、航运丹江口工程建设以前,汉江航道条件很差,几乎没有现代航运。
  丹江口水库建成后,经水库调节,枯水期流量成倍增加,洪水流量得到控制,为发展航运创造了十分有利的条件。随着汉江干流梯级水利枢纽逐步兴建,即可基本实现渠化。汉中至汉口全长1500公里水道,将成为沟通我国西部和中部的交通要道,同时也是北煤南运、南粮北调的交通要道。而丹江口水库则是发展双江航运的关键。丹江口大坝的过船建筑物是发展高坝通航的重要尝试,建设300吨级的升船机,最大举高最终达80米,设计施工运行都取得了宝贵经验。目前由于襄渝铁路在与水路竞争中占有优势,水运发展速度尚不快,有待进一步改进。
  丹江口工程是一项综合治理开发汉江的多目标工程,坝址条件优越,坝体愈高,综合效益愈大,各方面的要求就能够较易得到满足,矛盾也就易于解决。但水位升高。淹没损失也就随之增长,库区移民安置和经济发展是一个重大问题。
  丹江口水库初期规模最大水面1050平方公里,淹没耕地43万亩,移民38万人。建成最终规模还需移民20余万人,需采取开发性移民妥善解决。但由于汉江丹江口工程是一项综合利用工程,也是治理开发汉江的关键工程,因此对长江中下游防洪治理也有重要作用。
  1958年,长江委向周恩来总理汇报时,周总理曾指示,丹江口工程近期要满足防洪、发电、灌溉、航运的需要。通过30余年的实践,证明周总理的指示是完全正确的。但要充分发挥丹江口工程防洪、发电、灌溉、航运等综合利用效益,还有待在实践中继续总结经验,提高认识,利用现代科学技术改善运行管理。丹江口工程的潜力还是很大的。正如 1972年周总理抱病听取葛洲坝工程汇报时指示,建设大型水库要实行综合利用,尽可能做到防洪、发电、灌溉、航运。养殖五利俱全,现在丹江口水库仅仅是开始,还要不断努力,扩大效益,做到五利俱全。1980年,邓小平同志视察丹江口工程时,曾详细了解丹江口工程效益,并就建至最终规模的工程措施和移民安置等问题,与湖北、河南西省主要领导同志进行了研究,十分关心丹江口工程进一步扩大效益的问题。
  二、设计基本方案研究
  1956年上半年汉江流域规划工作基本完成以后,5、6月间水利部主持邀请了各有关方面进行了为期七周的讨论,会后提出了审查意见,并提出开展丹江工程设计。1956年3月,长江委成立汉江规划设计室,专门研究汉江规划、丹江口工程设计和引汉济黄等工作。当时由我担任汉江室主任,洪庆余担任副主任。
  丹江口工程在规划阶段即开展了大量的勘测设计和研究工作。1951年即开始布置了坝址勘测和水文分析研究工作,1952年水利部领导亲临现场检查工作,并查勘了坝址,提出尽快建设大坝、先防洪后发电的设想。1954年长江中下游发生特大洪水灾害以后,更加加速了丹江口工程勘测设计研究工作的进程。当年9月间,水利、电力两部主要领导同志以及有关专家。包括参加黄河规划的原苏联专家组,进行了全汉江查勘,并重点查勘了丹江口坝址,基本肯定了前一段有关工程勘测研究工作,对进一步完成汉江规划和丹江口工程设计作了重要指示,并提出许多建议。这次查勘对1955年基本完成汉江规划的主要工作起到了重要推动作用。
  1956年开始的丹江口工程初步设计工作是在上述工作的基础上进行的。在设计工作开始时有三个主要问题需研究确定,第一是设计蓄水位,关系到工程规模与梯级衔接;第二是坝轴线;第三是坝型和枢纽布置。
  第一、关于设计蓄水位在规划过程中蓄水位曾比较了160—190米共7个方案。
  正如前述从满足防洪、发电、灌溉、航运及引汉济黄等综合利用要求考虑,设计蓄水位愈高愈有利,但设计蓄水位愈高淹没损失愈大,移民愈困难。经分析研究,制约丹江口水库设计营水位的主要因素是移民和防洪任务。而防洪的关键问题是防洪标推。防洪标准涉及两个方面的问题,即设计洪水和下游河道安全泄量,如采用千年一遇洪水作为中下游防洪的设计洪水,而下游安全泄量又不考虑分洪,则180米以下由方案均不能满足这一防洪需要。经过反复论证,并与湖北省协商结果,以1935年的实际供水作为防洪的设计洪水比较符合实际。同时将独家台分洪工程作为永久防洪设施,可以扩大下游安全泄量4000—5000立方米每秒,这样需预留70—100亿立方米的防洪库容,比较经济合理。按这一要求正常蓄水位l60—170米即可满足。这就是1958年向周恩来汇报时推荐采用165—170米蓄水位方案的主要依据。
  第二、关于坝线选择通过初步研究,见坝线以下地形地质条件较差,无明显优点,可以放弃。Ⅰ、Ⅳ坝线施工不便,特别是Ⅳ坝线要分别在汉江和丹江筑坝,工程量很大,Ⅰ坝线河床部分有片岩出露,比较后也很快淘汰,真正需要优选的是Ⅱ坝线与Ⅲ坝线,Ⅱ坝线地形条件较优,工程量较省,但施工条件不如Ⅲ坝线更为有利。经反复讨论,最后认为这两条坝线的施工条件差别不大,应服从水工。这样在初步设计审查时就选定了Ⅱ坝线为建设坝址。实践证明这一选择是正确的。
  第三、关于坝型和枢纽布置问题 丹江口坝址河床部分为坚硬不透水的前震旦纪辉绿岩和间长珍岩,两岸为片岩、千枚岩和红色岩系,且地形切割,冲为发育,因此结合枢纽任务的要求,河床布置混凝土坝,结合泄洪和布置厂房,两岸副坝用当地材料是经济合理的。
  至于河床混凝土坝坝型,由于布置大容量的溢流建筑物,以及近百万千瓦的大型水电站厂房,采用轻型坝是不合适的。而大体积混凝土坝当中,实体重力坝与空心重力坝以及支墩坝相比较,主要是经济问题,因为基础条件都可满足。通过设计比较,实体重力坝比之空心重力坝混凝土工程量要增加10%,空心重力坝比支徽重力织又增加10%,因此初步设计中选用了支墩坝。最后施工时采用了空心重力坝。
  丹江口工程初期规模建成20余年来的实践经验证明基本设计方案是合理的,经得起实践考验。这和广大设计人员的共同努力是分不开的。当时长办主任林一山十分关心并支持丹江口工程的设计,决定采用专业分工负责制,专业技术问题由各专业负责,充分尊重专业设计人员的设计成果和意见,并加强设计综合领导;强调设计人员深入现场,结合实际,改进设计,许多重大技术问题,林一山亲自过问,并及时向周总理报告,及时解决矛盾,协调平衡,从而使设计工作取得成功。
  三、施工质量控制与大坝安全问题
  工程施工组织由湖北省人民政府负责,张体学省长亲自挂帅。当时修建这样大规模的水利枢纽工程,客观上存在的困难是很多的。施工队伍、施工机械设备、材料都有困难。张省长以大无畏的精神迎难而上,亲自常驻现场指挥施工,艰苦奋斗,百折不挠,终于在1959年将一期导流工程全面展开,完成了一期导流阶段的施工任务,保证了胜利截流。
  由于对混凝土大坝施工缺乏经验,施工准备工作不足,又受当时大跃进左的思想干扰,急于求成,因而出现了一些工程质量问题。1961年春,我向钱正英同志汇报丹江口工程设计谈到质量控制时,她当即十分注意,并请水电部基建司沈信祥副司长同时听汇报,指示采取措施控制大坝混凝土质量,确保大坝安全。为此水电部、湖北省人民政府、长办在施工期间多次组织了质量检查,提出了许多意见和建议,力图在当时条件下尽力搞好工程质量,确保大坝安全。集中起来有三个方面的问题,即:大坝基础处理问题,混凝土质量控制问题,以及保证质量所必须的机械化施工组织问题。
  l961年秋冬,又组织了全国有关专家参加的大型检查组,集中工作了一个多月,提出了全面检查报告。周总理和李先念副总理对此十分关注,周总理亲自安排听取各有关方面的汇报,在1962年2月作出要按设计施工,立即暂停施工,处理混凝土质量事故,加强机械化施工准备,整顿队伍,加强培训等重要决定,并以中央正式文件下达。长办在此期间即与有关单位密切配合,完成了大坝质量事故全面调查和补强处理试验研究工作,提出了大坝补强设计,同时对控制混凝土质量和机械化施工组织设计提出了专题设计报告文件,配合工程局完成了大坝补强任务和施工准备任务。
  现从设计角度谈谈以上三个方面问题:
  第一,关于大坝基础处理和岩石爆破震动影响问题。丹江口大坝河床混凝土主坝建筑在完整的、坚硬的、不透水的火成岩基础上。设计大坝高达117米,最大水头达80多米,溢流坝校核洪水流量达40000立方米每秒。因此对大坝基础处理岩石爆破震动影响应有极为严格的技术要求。要严格控制一次起爆的装药量,严格禁止大爆破,要采用台阶爆破开挖,严格控制岩石起伏差,松动岩石需清除干净,特殊部位要采用预裂爆破,或布置防震孔,采用延发雷管等。这些要求经过施工部门的努力,基本上满足了设计要求。
  丹江口工程基础处理,结合混凝土质量事故补强处理,对灌浆材料和灌浆工艺的研究作了大量工作。对水泥类浆材料和高分子浆材的应用都取得了良好的效果。因此对帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆,以及混凝土分块结缝灌浆和混凝土质量事故补强灌浆,都取得了令人满意的效果,获得了许多好的经验。
  丹江口坝基地质条件,总的来讲是很好的,但也有一些构造破碎带需要处理。如何处理这些破碎带,经中外专家反复研究,确定按破碎带宽度挖除回填混凝土,在帷幕线部位挖深齿槽回填混凝土并加强帷幕灌浆,切断渗透途径,降低扬压力,增加大坝稳定。
  影响带部位加强固结灌浆,提高基岩强度。通过上述处理,大坝建成后,经长期观测,大坝变形很小,坝体应力和杨压力值均远低于设计允许值,有足够的安全裕度,满足了安全运行的要求。
  第二、关于大坝混凝土质量事故处理。大坝混凝土质量事故大体有三类:一类是温度控制不严,发生了较大温度应力,产生危害坝体安全的温度裂缝;另一类浇筑质量控制不严,混凝土浇筑能力不足时不能及时复盖,发生初凝冷缝;振捣不密实,出现架空事故;再一类是混凝土骨料与水泥材料配合和混凝土拌和不合格,达不到设计标号要求,出现低强混凝土。这些质量事故如不经过妥善处理,势必影响大坝的安全与寿命。因此完全有必要暂停施工,处理质量事故。
  大坝混凝土浇筑采用温控防裂,世界上早有成熟经验,但当时受左的思潮干扰,片面强调速度,提倡高块浇筑,取消温控,甚至认为混凝土大坝是无坝不裂,有缝无害。丹江口大坝早期施工受这种思潮影响,因而出现了较为严重的大坝混凝土裂缝。裂缝处理,除18坝段作为混凝土纵向围堰,施工条件较差,出现贯穿裂缝,采用夹板锚固结构措施,以及19-23坝段上游迎水面裂缝及其事故串通影响坝体防渗增加厚9米的防渗板等结构措施外,其余均采用灌浆处理,缝裂超过0.5毫米,用高细度水泥灌浆,表面裸露的采用嵌缝措施,小于0.5毫米的重要部位的裂缝采用化学灌浆。
  对混凝土不密实架空和初凝冷缝采用水泥灌浆和化学灌浆。经过质量处理以后,丹江口大坝混凝土质量达到了补强设计要求,挡水20多年来的运行资料也证明事故处理是成功的。
  第三、关于混凝土工程施工。要保证丹江口大坝混凝土质量,关键在于生产合格的混凝土和能够统一保证质量与施工速度的施工方案。混凝土要满足设计要求,对水泥、砂石骨料等原材料质量要严格按规范控制。丹江口大坝采用的华新600号大坝纯熟料水泥和500号大坝矿渣水泥,都能满足标号强度、细度、低发热量,低含碱量的要求。质量稳定而可靠。华新水泥厂为丹江口大坝建设生产合格水泥作出了贡献。丹江口大坝水泥运输,铁道部门采用散装水泥专用车,也保证了水泥运输质量。沙石骨料采用坝下游羊皮滩天然沙砾料,贮量大、质量好,天然级配近似大坝混凝土所需骨料级配,弃料极少,碱活性骨料燧石和蛋白石含量以及软弱颗粒含量均低于规范允许值,因此只要控制筛分、堆料、运输不致分离、破损出现超逊径,则完全可以生产出优良的混凝土。在混凝土配合比设计试验中,做了大量优化对比,并参照世界先进经验选用外加剂。至于浇筑混凝土手段,充分利用102米高程的混凝土系统的轻轨运输线路,并绕过18坝段延伸至右岸,供给整个大坝、电厂、过船建筑物施工需要。并在123米高程布置了起重机栈桥,利用10吨门塔机将大坝混凝土浇筑至162米。这一布置是完全合理的,取消了原设计布置在138米高程混凝土系统和施工栈桥,节约了大量资金和设备,保证了工期。从砂石骨料开采、运输到混凝土拌和浇筑形成了一个保证质量的生产系统以后,施工进度大大加快,混凝土质量大为提高。因此复工后仅用两年多时间,即完成了初期规模混凝土工程的施工任务。
  四、综合经济论证与分期建设问题
  丹江口工程有巨大的经济效益、社会效益和环境效益。1958年中央作最后决策时,考虑了当时国力,对技术可行性和经济可行性作了充分肯定,财务可行性也作了基本估计。当时设计概算是7.09亿元,工程规模为设计蓄水位170米;防洪库容预留100亿立方米;灌溉近期引水坝亿立方米,远景引汉济难济黄,实现中线南水北调,引水量100—230亿立方米;发电装机60万千瓦,安装6台10万千瓦机组;航运考虑当时情况,预计过坝货运量不大,采用临时过坝措施,预留过般建筑物位置。周总理批准工程设计时,定为投资7—8亿元。当时估计施工准备期一年,正式施工后第五年发电,平均每年投资1.2亿元左右。开工以后不久,遇到国家三年经济困难,基本建设投资规模大大压缩,1961年水电部提出研究分期开发,充实现防洪、发电,后发展灌溉、航运、引水。施工开始时考虑到武汉地区用电紧张,能源严重不足,将电站装机规模扩大到90万千瓦,即装6台15万千瓦的水轮发电机组。1961年以后出现了停工处理质量事故和作好机械化施工准备的安排,每年国家投资很少,更加要求认真研究分期建设和缩小初期规模,利用有限投资尽快受益的问题。1964年有关部门曾经提出停缓建的问题,适逢当年汉江上游发生了较大洪水,洪峰流量达3.7万立方米每秒,超过10年一遇,即使下游利用了杜家台分洪区分蓄,汉江中下游仍发生较为严重的洪水灾害。当年10月间在水电部进一步讨论分期建设还是停缓建的问题时,会议认为从当时已建规模来看,要充分发挥效益,单纯防洪不尽合理,提出防洪结合发电的方案。
  即将坝顶高做到147米,发电蓄水位140米,并将此方案报告了国务院,国务院同意按防洪结合发电降低初期运用水位的原则继续进行工作安排续建。当我们进行续建工程修改补充设计时,发现蓄水位140米发电效益较差,只要在已有的基础上提高几米蓄水位,稍为增加一点投资即可获得较大的发电效益,甚至还可获得一定的灌溉效益,因而提出了最终规模不变,初期坝顶做到152米,蓄水位145米。
  在水电总局进行讨论时,有些同志指责我们不遵守国务院决定,我们认为有可能增加很少量投入,即能取得更大的效益,这是对国家对人民有利的事,应当如实反映。这个问题争论了很长一段时间,最后水电部八位部长进行审议时,钱正英提出这个问题并非重大技术问题,而是一个决策问题。考虑将初期规模定为坝顶高程162米,蓄水位155米,运用时逐步抬高水位,并得到周总理的批准。
  在丹江口工程建设初期规模期间,航运部门一再向中央反映汉江发展航运的重要性和施工期断航对坝址上游带来严重的不良影响,除抓紧建设临时过坝设施外,要求提前兴建过坝建筑物。经过反复协商,决定在右岸联结坝段建升船机,容量为300吨干运,运量未达一定水平前,先按150吨运行。经多方案的比较,最终考虑节约工程量和投资。将升船机分为两级,下级设同等规模的斜面升船机,以中间渠道与上游垂直升船机相接。现在看来,这种布置虽然投资较省,却增加了运转环节,是不合理的,但丹江口升船机的设置为高坝通航创造了经验。
  丹江口工程初期规模建成以后,综合经济效益显著,现在的问题是要保证灌溉死水位不得低于145米,这样将减少一些特枯水年的发电调节库容,即从死水位139米到145米之间,约25亿立方米左右的库容。在丹江口大坝加高以前,解决这一矛盾的方法之一,是充分利用现有坝高将汛后蓄水位抬高到160米,以补偿这一部分调节库容。这种运行方式在与葛洲坝电站进行补偿调节时是完全可以实现的。1983年10月发生特大洪水时,坝前水位营至160.07米,所有工程设施经受了考验,只要进一步根据实际观测资料进行设计复核,这一效益是可以获得的。另外,由于长江葛洲坝枢纽建成,可与丹江口水电站进行补偿调节,丹江口保证出力将大大提高,因而提高水库运行死水位是完全可能的,这对于解决初期规模灌溉与发电的矛盾也是十分有利的。当然要充分发挥丹江口水库的综合效益,需要特大坝建至最终规模。现在混凝土质量补强已经受考验,证明安全可靠;诱发地震也不是原来担心的那样。丹江口水库完全可以依靠自身的发展,逐步扩大效益以臻完善,为我国社会主义现代化建设作出更大的贡献。

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x366200
2016年09月07日 15:40:13
2楼
资料很不错,学习下
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szg169
2016年10月31日 11:41:38
3楼
学习了,感谢分享!
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co1472444778534
2016年11月10日 09:46:54
5楼
谢谢楼主无私分享
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