葛洲坝水电站

文章发布时间:2015/5/26 21:24:24



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1 基本信息

[1]建设地点:湖北 宜昌

所在河流:长江葛洲坝水电站葛洲坝水电站

控制流域面积:1000000 km2

多年平均流量:14300 m3/s  

设计洪水流量:86000 m3/s    

总库容:15.8 亿m3

装机容量:271.5 万kW        

主坝坝型:混凝土闸坝

最大坝高:47 m              

坝顶长度:2561 m

坝基岩石:砂岩 粉砂岩 砾岩

坝体工程量:580万m3(一期混凝土)

主要泄洪方式:泄水闸

2 工程简介

葛洲坝水电站葛洲坝水电站葛洲坝水利枢纽位于中国湖北省宜昌市境内的长江三峡末端河段上,距上游的三峡水电站38公里。它是长江上第一座大型水电站,也是世界上最大的低水头大流量、径流式水电站。1971年5月开工兴建,1972年12月停工,1974年10月复工,1988年12月全部竣工。

大坝北抵汀北镇镜山,南接江南狮子包。具有发电、航运、池洪、灌溉等综合效益。大坝的兴建,使水库水位增高20多米,向上游回水100多公里,形成一个蓄水巨大的人造湖,同时也有效地改善了三峡航道的险情,使货运量由400万吨左右猛增到5000万吨以上。为保证建坝后的顺利通航,大坝建有三座大型船闸,其中二号船闸是目前世界上少数巨型船闸之一。为防止泥沙淤积和在特大洪水时池洪,大坝还建造了两座冲沙闸及池洪闸。 全长2561米,坝顶高70米,宽30米。大坝中央有27个泄水闸,每秒可排泄11万立方米的特大洪水。大坝控制流域面积100万平方千米,占长江流域总面积一半以上。

葛洲坝水利枢纽全长2561米,高70米,将长江一分为三,是世界上最长的水坝之一。巨坝共用混凝土1000万立方米,各类金属6.5万吨。如长虹卧波,横断长江。主要由大江电站、二江电站、1号船闸、2号船闸、3号船闸、泄洪闸、冲沙闸等组成。

葛洲坝除了能够泄洪防涝,还能利用长江水力进行发电。如果乘着万吨巨轮过葛洲坝,可以亲眼目睹巨大的轮船可以通过大坝的水位调节,在转眼之间上升几十米的感觉。葛洲坝的泄洪闸放水时有着极其磅礴的气势,迸发的波涛和巨大的水声令人震撼。泄洪闸周围的环境也十分优美。

3 详细参数

3.1 通航标准(三江航道)

设计船队: 近期最大船队为“三驳一顶”,即一艘2000马力拖轮顶推三艘1500、1000吨船梭型船队,三峡枢纽建成后最大船队为“四驳一顶”,即一艘4000马力拖轮推四艘3000吨驳船的船队。

3.2 通航流量

三江正常通航航流量:45000m3/s;

三江近期最大通航流量:60000m3/s;

大江最大通航流量:200003/s;

3.3 通航水位

上游:▽66±0.5米

下游:

最高水位:▽61米

最高通航水位:▽54.5米

最低通航水位:▽39米

4 修建背景

葛洲坝水电站葛洲坝水电站兴建葛洲坝水电站有其历史原因。1960年代中期虽有“文革”、“备战”等制约因素,但是,自毛泽东1964年五六月间提出“要下决心搞三线建设”的方针之后,翌年10月全国计划会议提出1966年国民经济计划按照“大小三线建设和一、二线国防工业、战备工程”为重点优先的安排的意见。宜昌及鄂西地区,十堰及鄂北地区都成为三线建设地区。至1967年夏已有十多个大中型企业兴建于宜昌。之后,一大批国防军工企业和科研单位落户于宜昌山区。一下子增加这么多用电大户,湖北全省及邻近省份陷于电力严重短缺的困境。

1970年5月,为了缓解华中地区工业用电十分紧缺的局面,武汉军区和湖北省革命委员会向中央建议先修建葛洲坝工程。中央在研究了葛洲坝工程与三峡工程的关系,并听取了对先建葛洲坝工程的不同意见后,于1970年12月26日批准兴建葛洲坝工程,并指出这是有计划、有步骤地为建设三峡工程作实战准备。

长江三峡段,坡度陡,落差大,峡长谷深,不但水利资源丰富,又有优良的坝址,是建设大型水利枢纽工程的理想地点。毛泽东曾为此写下了“高峡出平湖”的壮丽诗篇。葛洲坝水利枢纽工程位于宜昌市区西部的长江干流上,坝址距三峡出口南津关2.3公里,距三峡大坝坝址37千米,距宜昌市中心4千米,因坝址横穿江心小岛葛洲而得名。这里的江中有葛洲和西坝洲两个小岛,把长江分割成三条水道。    

周恩来向全国人民提出了“为充分利用中国五亿四千万千瓦的水力资源和建设长江水力枢纽的远大目标而奋斗”,同时他还指出:“若不修建长江三峡水力枢纽工程,长江防洪就得不到彻底解决,也更谈不上综合利用问题。我们修建三峡大坝,就是为了从根本上解决洪水的威胁,实现毛主席‘高峡出平湖’的宏伟理想,使它永远造福于人民。”    
1958年二、三月间,周恩来在李富春、李先念两位同志的陪同下,从武汉溯江而上,视察了三峡,踏勘了三峡的两个坝区,之后便确定了长江的近期治理和远景规划。    

1970年冬,周恩来亲自主持中央政治局会议,研究和讨论了长江三峡枢纽工程的组成部分——葛洲坝水利枢纽工程的有关问题。随后,毛泽东批示“赞成兴建此坝”。这年12月30日,正式开始建设葛洲坝水利枢纽工程。    

大坝建成后,抬高了长江水位,有效地改善了三峡天然航道。“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。”已不再是诗人的夸张和美好的幻想,如今已成为活生生的现实。

5 修建过程

葛洲坝水利枢纽建成于1988年,前后经过18个年始成。葛洲坝水利枢纽工程是一项综合利用长江水利资源的工程,具有发电、航运、泄洪、灌溉等综合效益。葛洲坝水利枢纽工程的兴建,将使坝的上游水位提高20多米,向上游回水100多千米,形成一个蓄水巨大的人造湖,同时也有效地改善三峡航道的险恶之情。为了保证建坝后的顺利通航,葛洲坝水利枢纽工程建有三座大型船闸,其中一号船闸建在大江上,面积相当于两个篮球场那么大,比著名的美国田纳西河上的威尔逊人字门还要大,可谓“天下第一门”。 葛洲坝水电站葛洲坝水电站

葛洲坝水利枢纽工程的研究始于50年代后期。1970年12月30日破土动工。1974年10月主体工程正式施工。整个工程分为两期,第一期工程于1981年完工,实现了大江截流、蓄水、通航和二江电站第一台机组发电;第二期工程1982年开始,1988年底整个葛洲坝水利枢纽工程建成。

在大坝合拢过程中,当龙口只剩20米宽时,滔滔的江水咆哮着、怒吼着,25吨重的混凝土块一投下去马上就被发狂的江水轻易冲走,冲了再投,投了再冲,就这样一直持续了两个多小时,坝头仍毫无进展。后来截流大军用粗实的钢丝绳把四个25吨重的混凝土块联成“葡萄串”,两岸同时把两幢公众200吨的“葡萄串”抛入龙口,大坝才终于合拢。  
建坝后由于航道水位提高,一扫过去三峡航道上的险滩,使货运量由400万吨左右猛增到5000万吨上。发电是建坝的一个重要原因,现在大江和二江河道上各建一座低水头经流站,二江电站的机组是中国目前最大的低水头转桨式水轮发电机组。葛洲坝水电站的电流不断输往湖南、湖北、河南等地。为了防止泥沙淤积,大坝两边还建造了两座冲沙闸,用来束水冲沙。若无此装置,坝的上游只需100年就会被泥沙填平,整个工程全部报废。为了在特大洪水时泄洪,葛洲坝还具有泄洪闸,既下泄洪水,又对洪水起到缓冲作用,在一定程度上减轻洪水对下游的危险。  

葛洲坝不仅仅是一项重要的水利工程,同时也是一座纵贯南北的长江大桥,其坝顶建有铁路、公路和人行道,连接了鄂西地区的南北道路。游人参观葛洲坝,可先到葛洲坝工程局接待室观看大坝电动模型和大江截流彩色纪录片,然后上坝饱览壮丽的大坝风光。

6 结构特征

6.1 主要结构

葛洲坝水利枢纽工程由船闸、电站厂房、泄水闸、冲沙闸及挡水建筑物组成。船闸为单级船闸,一、二号两座船闸闸室有效长度为280米,净宽34米,一次可通过载重为1.2万至1.6万吨的船队。每次过闸时间约50至57分钟,其中充水或泄水约8至12分钟。三号船闸闸室的有效长度为120米,净宽为18米,可通过3000吨以下的客货轮。每次过闸时间约40分钟,其中充水或泄水约5至8分钟。上、下闸首工作门均采用人字门,其中一、二号船闸下闸首人字门每扇宽9.7米、高34米、厚27米,质量约600吨。为解决过船与坝顶过车的矛盾,在二号和三号船闸桥墩段建有铁路、公路、活动提升桥,大江船闸下闸首建有公路桥。

两座电站共装有21台水轮发电机组,其中:大江电站装机14台、单机容量12.5万千瓦,二江电站装机7台(17万千瓦2台、12.5万千瓦5台),总装机容量271.5万千瓦,每年可发电157亿千瓦时。电能用分别用500千伏和200千伏外输。 葛洲坝水电站葛洲坝水电站

二江泄洪闸是葛洲坝工程的主要泄洪排沙建筑物,共有27孔,最大泄洪量83900立方米/秒,采用开敞式平底闸,闸室净宽12米,高24米,设上、下两扇闸门,尺寸均为12×12米,上扇为平板门,下扇为弧形门,闸下消能防冲设一级平底消力池,长18米。大江冲沙闸为开敞式平底闸,共9孔,每孔净宽12米,采用弧形钢闸门,尺寸为12x19.5米,最大排泄量20000立方米/秒。三江冲沙闸共有6孔采用弧形钢闸门,最大泄量10500立方米/秒。如果您是汛期到此,那么您将观赏到:泄洪闸前,洪波涌起,惊涛拍岸。巨大的水头冲天而起,溅起的水沫形成漫天水雾,即使您立于百米之外,也会感到水气拂面,沾衣欲湿;如遇朗朗晴天,水雾反射的阳光,在泄洪闸前形成一道彩虹,直插江中,极为壮观。

三座船闸中,大江1号船闸和三江2号船闸为中国和亚洲之最。船闸各长280米、高34米,闸室的两端有2扇闸门,下闸门两扇人字型闸高34米,宽9.7米,重600吨,逆水而上的船到达船闸时上闸门关闭着,下闸门开启着,上下游水位落差20米,船驶入闸室内,下闸门关闭,设在闸室底部的输水阀打开,水进入闸室,约15分钟后,闸室里的水与上游水位相平时,上闸门打开,船只驶出船闸。下水船过闸的情况下好相反。每次船只通过葛洲坝大约需要45分钟。

6.2 外形结构

葛洲坝水利枢纽工程位于湖北省宜昌市三峡出口南津关下游约3公里处。长江出三峡峡谷后,水流由东急转向南,江面由390米突然扩宽到坝址处的2200米。由于泥沙沉积,在河面上形成葛洲坝、西坝两岛,把长江分为大江、二江和三江。大江为长江的主河道,二江和三江在枯水季节断流。葛洲坝水利枢纽工程横跨大江、葛洲坝、二江、西坝和三江。

7 相关设施

坝轴线长2595.1 米,设计蓄水位高程66 米,坝顶高程70 米。大坝使上游水位抬升20 多米,控制流域面积100 万平方公里,总库客15.8 亿立方米。洪水季节回水110 多公里,到达巴东以上;枯水季节回水210 多公里,到达奉节县城,可将三峡暗礁险滩淹没,改善了川江航道。葛洲坝水电站葛洲坝水电站

两座电站的厂房,分设在二江和大江。二江电站设2台17万千瓦和5台12.5万千瓦的水轮发电机组,装机容量为96.5万千瓦。大江电站设14台12.5万千瓦的水轮发电机组,总装机容量为175万千瓦。电站总装机容量为271.5万千瓦。二江电站的17万千瓦水轮发电机组的水轮机,直径11.3米,发电机定子外径17.6米,是当前世界上最大的低水头转桨式水轮发电机组之一。二江泄水闸共27孔,是主要的泄洪建筑物,最大泄洪量为83900米3/秒。三江和大江分别建有6孔9孔冲沙闸,最大泄水量分别为10500米3/秒和20000米3/秒,主要功能是引流冲沙,以保持船闸和航道畅通;同时在防汛期参加泄洪。挡水大坝全长2595米,最大坝高47米,水库库容约为15.8亿立方米。 此工程已成了宜昌市的一个主要的参观点,每年都要接待数以万计的参观者。这座工程共需开挖回填土石方1.13亿立方米,这等于是把一座高山搬走。浇灌混凝土共达1113万立方米。如果说一辆卡车可运5立方米混凝土的话,那么这么多混凝土就需要200多万辆卡车才能运完。所需金属共7.75万吨。这些金属用来造船的话,可造万吨轮七八艘。葛洲坝的功能之一是防洪。大坝总库容量15.8亿立方米,控制坝上流域面积100平方公里。大坝刚建成,于1981年7月出现了百年来最大洪水7.2万秒立方米的考验,安然无恙。葛洲坝另一功能是发电。整个工程有两座发电厂分设在二江和大江上,共装机21台,总271.5万千瓦,年平均发电量为141亿度,是世界大型水电站之一。葛洲坝建船闸三座和两条航道,可通过万吨级的轮船,为当今世界最大的船闸之一。

8 技术问题

8.1 泥沙问题

解决坝区引航道泥沙淤积,是保证航运畅通的首要问题。根据宜昌站二十五年泥沙测验资料,平均每年泥沙输移癖量约5.26 亿吨。根据颗粒分析:其中小于0.1毫米的冲泻质泥沙4.64亿吨;0.1~1.0毫米以上的粗沙、砾石、卵石约57万吨,全部推移。悬移质汛期占90%,推移质更集中在汛期,枯季只占1~2%。

为了解决水流条件与泥沙淤积的矛盾,参照我国多年来治河工程以及水库冲淤的经验,结合长江水量丰沛、含沙量不大的特点,考虑采用防淤堤把引航道与主流分开,并设置冲沙闸,形成有利于束水冲沙的人工航道,通过“静水过船,动水冲沙”的途径,解决引航道淤积问题。 

8.2 通航问题

川江航道全长660公里,水流湍急,滩险很多,有些滩险在洪枯期需设绞过滩,通过能力受到限制。

葛洲坝水利枢纽建成后,汛期大洪水时,回水110公里,到巫峡下口的官渡口;非汛期回水180公里,到瞿塘峡下的黛溪。回水所及,正是川江航道最艰险的一段,这段航道得到了改善。

建坝后,对于通航问题,除防止航道淤积问题已如前述外,主要有:引航道布置问题;船闸规模问题和南津关航道整治问题。葛洲坝水电站葛洲坝水电站

一、引航道布置问题 据长航资料,川江航运近期最大驳船为1500吨,吃水2.6米。现在营运的最大船队组成,为二艘1500吨驳船,一艘800吨驳船,加拖轮,三驳一顶,船队长163米,宽27米,要求航道最小水深2.9米,最小宽度90米,规划远景最大船队为四艘3000吨驳船加拖轮,天平形船队,长230米,宽31.6米,吃水3.30米。上游引航道直线段长度为1000米,三江下游航道宽为150米,水深减为4.5米,可以满足通航要求。

二、 关于船闸规模 地方航运部门规划,一九九0年过坝货运量为473万吨(其中下水440万吨)。

三江船闸选用一大一小方案,大船闸长280米,宽34米,槛上水深5米;小船闸长120米,宽18米,槛上水深3.5米。

三、南津关航道整治问题建坝后,船队出南津关进入三江和大江航道,需绕开泡旋区或穿过泡旋区,航行有困难。

整治标准:考虑到远景三峡枢纽建成后,百年一遇下泄流量不超过45000立方米/秒。因此要求在5000立方米/秒时,能正常通航近远期最大船队,上游口门外500米范围内,航道宽度为200米,能保证船队安全航行。要求纵向流速不大于2米/秒,横向流速不大于0.3米/秒。最高通航流量为60000立方米/秒,考虑船队减驳减载,要求上游口门外500米范围内,航道宽度为120米。 

8.3 导流截流问题

二江泄水闸消能防冲和导流截流问题 三江泄水闸承担着以下主要任务:

1、永久性长期泄洪时,有良好的上下游水流衔接条件,保持有利的河势;

2、大江截流时过水,保证胜利截流;

3、二期导流时,通过绝大部分的水流,消能防冲问题得到很好解决,保证建筑物安全;

4、排泄推移质泥沙;

5、加大导流过水能力,降低二期大江上游围堰施工强度,使围堰能在汛前抢修至设计高程。通过一九七三年以来的模型试验研究和分析计算,二江泄水闸数量以25~28孔为宜,截流水头可降为3米左右,采用一定措施,可以实现胜利截流,当通过71100立方米/秒流量时,单宽流量约120~140立方米/秒,下游消能防冲条件得到改善,可以做到安全导流。

9 工程效益

9.1 发电方面

设计装机容量271.5万千瓦,多年平均发电量157亿度,实际运行结果,最大出力和多年平均发电量均可超过设计值,与火电比较,每年可节约原煤约1000万吨左右,大体上相当于3~5个荆门热电厂(装机容量62.5万千瓦)、一个平顶山煤矿(1979年年产量1047万吨)、一条焦枝铁路(近期综合通过能力约1100万吨)近期的功能。

9.2 电量

葛洲坝水利枢纽工程近期具有发电、改善峡江航道等效益。它的电站发电量巨大,年发电量达157亿千瓦时。相当于每年节约原煤1020万吨,对改变华中地区能源结构,减轻煤炭、石油供应压力,提高华中、华东电网安全运行保证度都起了重要作用。仅发电一项,在1989年底就可收回全部工程投资。

9.3 航运方面

葛洲坝工程建成后改善了川江200公里三峡峡谷航道条件,淹没了100公里内的青滩、泄滩等急流滩21处,崆岭等险滩9处,取销单行航道和绞滩站各9处,使这一航道的水面比降降低,航道流速减小,为航运发展提供了有利条件,航运安全度增加,宜昌至巴东的航行时间缩短区间;航运成本降低及小马力船拖带量提高。但也增加船舶(队)过坝的环节和时间。三条船闸设计年通航时间320天。每于过闸时间51~57分钟(大船闸)和30~40分钟(中船闸),三江航道汛期停航流量60000秒立米(施工期45000秒立米),实际运行结果,船闸和航道的设计指标,除下游航道在枯水季有时达不到设计航深外,可达到设计值并略有提高。

9.4 水位改善

葛洲坝水库回水110至180公里,由于提高了水位,淹没了三峡中的21处急流滩点、9处险滩,因而取消了单行航道和绞滩站各9处,大大改善了航道,使巴东以下各种船只能够通行无阻,增加了长江客货运量。自1981年6月通航以来,作为配合三峡工程建造的反调节航运梯级工程,极大地改善了长江三峡区域120公里水域的通航条件,大量货船从此安全畅通地出入川江。1982年葛洲坝船闸货物通过量不到400万吨,之后每年有所增加,1994年突破1000万吨。

9.5 水利工程

葛洲坝水利枢纽工程施工条件差、范围大,土石开挖回填达7亿立方米,混凝土浇注1亿立方米,金属结构安装7.7万吨。建成后发挥了巨大的经济和社会效益,提高了中国水电建设方面的科学技术水平,培养了一支高水平的进行水电建设的设计、施工和科研队伍,为中国的水电建设积累了经验。

10 详细工期

一期工程于1981年1月4日胜利实现大江截流,同年6月三江通航建筑物投入运行,7月30日二江电厂第1台17万千瓦机组开始并网发电。

工程曾于1981年7月19日经受了长江百年罕见的特大洪水(72000立方米/秒)考验,大坝安然无恙,工程运行正常。

一期工程于1985年4月通过国家正式竣工验收,并荣获国家优质工程奖,大江截流工程荣获国家优质工程项目金质奖。

二期工程于1982年开始全面施工,1986年5月31日大江电厂第1台机组并网发电,1987年创造了一个电站1年装机发电6台的中国记录,1号船闸及大江航道于1988年8月进行实船通航试验。

1988年12月6日最后1台机组并网发电,整个工程约提前1年建成。

11 三峡工程

葛洲坝工程是三峡水利枢纽工程的重要组成部分。开始设计三峡工程方案时,根本没有想到要兴建葛洲坝工程,而是后来在讨论三峡大坝的选址问题的过程中,经过不同意见的争论,形成了“三峡工程—葛洲坝工程方案”,这才有了葛洲坝工程的建设。葛洲坝水电站葛洲坝水电站

十九世纪六七十年代,当时的国力有限,领导人更担心一旦与美、苏开战,三峡大坝一旦被炸,四分之一甚至半壁江山将被水淹,人命和财物损失难以承受。三峡工程下游的葛洲坝工程可算是折衷和预备方案。

在长江干流梯级开发规划中,葛洲坝工程是三峡工程的航运反调节梯级,修建三峡工程就需要修建葛洲坝工程。这是因为:
一、从航运方面考虑,一则三峡水电站在枯水期担负电网调峰任务时,发电与不发电时的下泄流量变化较大,下游将产生不稳定流,一天24小时内的水位变幅也较大,对船舶航行和港口停泊条件不利,因此,必须利用葛洲坝水库进行反调节;

二、三峡坝址三斗坪至南津关有38千米山区河道,如不加以渠化而让其仍处于天然状态,航道条件较差,难以通过万吨级船队,三峡工程的航运效益也难以发挥。因此,需要利用葛洲坝水库渠化该段航道。从发电方面考虑,从三斗坪到葛洲坝之间,尚有27米水位落差可以用来发电,可发电150多亿千瓦时,效益十分可观。

按照长江干流梯级开发规划中的建设顺序,三峡工程下游的葛洲坝工程宜在三峡工程开工之后几年开始修建,以避免三峡工程在葛洲坝水库中修建大江土石围堰。




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