基本介紹
簡介,地質狀況,樞紐布置,南水北調工程施工,水庫移民,生態與環境,
簡介
多年平均可向華北調水145億立方米以上。
二期工程已近接近尾聲，大致於2013年8月份實行蓄水並進行後續的調整工作，為南水北調工程順利送水做準備。
地質狀況
壩址河谷寬500～600米，河床中部和左部有一條深槽。河床覆蓋層一般厚度2～5米，最大厚度22米(深槽處)。壩址出露的地層主要為元古界片岩(左岸)和岩漿岩(河床和右岸)。斷裂構造極為發育，較大斷裂帶多與壩軸線斜交，工程地質條件複雜。各類完整新鮮的變質岩漿岩平均極限濕抗壓強度為87～148MPa，彈性模量72400～74300MPa。地震烈度6度，大壩按8度地震設防。壩址控制流域面積95217平方公里，多年平均徑流量378億立方米，多年平均流量1200立方米/秒。按千年一遇設計，萬年一遇校核。設計洪水流量64900立方米/秒，初期規模時相應的庫水位159.8米；校核洪水流量82300立方米/秒，相應庫水位，161.4米，相應總庫容209.7億立方米。1978年改為按萬年一遇洪水加20%洪量作為保壩標準，相應庫水位164米，因此已將兩岸土石壩頂加高至165.2米，兩岸混凝土壩有19個壩段需結合後期加高要求進行加固。
樞紐布置
河床布置混凝土壩、泄洪建築物及壩後式廠房，左右兩岸為土石壩，通航建築物布置在右岸。壩頂高程162.0米，擋水建築物總長2494米，其中混凝土壩長1141米，左岸土壩1223米，右岸土壩130米。泄洪建築物包括泄洪深孔和溢流壩兩部分。泄洪深孔位於河床右部，設定12個寬5米、高6米的深孔，孔底高程113.0米，供泄放中、小流量兼作放空、排沙之用(其中1孔在1990年被備用電源電廠占用)。最大泄流量9680立方米/秒。溢流壩位於河床中部，總長264米,設有20個寬8.5米，堰頂高程138米的開敞式溢流孔，中間有一個壩段布置成隔牆(由施工時縱向圍堰改建而成)，將溢流壩分隔成兩部分，只有在洪水超過1935年的洪量時，才開始運用左部分(共12孔)，以保護電廠尾水少受泄洪干擾。最大泄量39900立方米/秒。
庫區風光
庫區風光壩後式廠房位於河床左部，廠房壩段長174米，安裝6台單機容量為15萬千瓦的豎軸混流式水輪發電機組。轉輪直徑5.5米，總重658.3～588噸，額定轉速100r/min,額定出力15.4萬千瓦，最高效率92.8%。初期單獨運轉時，最大水頭71.5米，最小水頭44米，設計水頭63.0米；後期運轉時最大水頭81.5米，最小水頭45.4米，設計水頭63.5米。機組最大過流量275立方米/秒和277立方米/秒。發電機為傘式空冷型，額定電壓15.75千伏，額定容量17.65萬千伏安，額定功率因數0.85，定子鐵心內徑12.8米，轉子重572噸和490噸。引水壓力鋼管直徑7.5米，埋設在壩內，進口高程115米。
左岸土石壩全長1223米，最大壩高56米，為粘土心牆及粘土斜牆、砂礫料壩殼土石混合壩。左岸土石壩與河床混凝土壩之間的左岸聯接段長220米，為實體重力壩。為避開片岩區，混凝土壩軸線向下游轉彎。左岸土石壩在聯接段混凝土壩上游面與其正交聯接。聯接處設有上、下游擋土牆。
右岸土石壩長130米，為粘土心牆風化石碴壩殼土石混合壩。右岸聯接段長339米，為實體重力壩。
通航建築物布置在右岸，越過右岸混凝土連線壩段，採用垂直升船機與斜面升船機相結合的形式。全線由上游導航防護建築物、垂直升船機、中間渠道、斜面升船機和下游引航道等5部分組成，中心線成一折線，總長1093米。垂直升船機為乾式包括承重結構、橋式提升機、提升架和直流電氣控制設備等部分。最大提升高度45米(遠景59米)，最大提升重量450噸,提升速度8米/min，平移速度30米/min。中間渠道長410米。斜面升船機用雙駝峰式兩面坡攔水，呈高低輪和高低軌相結合的布置形式。包括斜坡道、斜架車、提升絞車、摩擦驅動裝置和直流電氣控制系統等部分。斜坡道全長395.5米。斜面提升機最大牽引力為4×18.50=74噸，最大牽引重量365噸，最大牽引行程300米，牽引速度為30米/min。承船廂尺寸：乾運為32米×10.7米×1.2米，濕運為24米×10.7米×0.9米。設計最大船舶尺寸：36.96米×7.94米×0.92米，重150噸；45.20米×10.0米×1.10米，重300噸(減載)。過船時間：垂直升船機單向運行時，乾運24.2min，濕運26.2min；迎向運行時，乾運33.8min，濕運37.8min；斜面升船機單向運行時，乾運28.5min，濕運30.5min；迎向運行時，乾運38.1min，濕運42.1min。設計的年單向通過能力：下水為82.38萬噸；上水為73.55萬噸。
在壩址上游左岸30公里處已建2座灌溉取水渠首。陶岔渠首，引水流量500立方米/秒。閘室為5孔涵洞式鋼筋混凝土結構，孔口尺寸6米×6.7米，閘底板高程140.米。清泉溝渠首，引水流量100立方米/秒，無壓隧洞，寬7米、高7米、長6775米，進口高程143米。
南水北調工程施工
樞紐總工程量：土石方開挖519萬立方米，土石方填築622萬立方米，混凝土及鋼筋混凝土321萬立方米，金屬結構安裝1.4萬噸。其中主體工程土石方開挖432萬立方米，土石方填築540萬立方米。於1958年9月1日開工，1959年3月主體工程開始施工。由於施工準備工作做得不夠，大壩混凝土質量控制不嚴，混凝土出現較嚴重的澆築質量事故，1962年3月暫停施工。一方面進行壩體混凝土事故調查，分析和處理措施的科研設計工作，同時對施工附屬企業、附屬工程進行改造、擴建和興建，為機械化施工做好準備。1964年主體工程復工。
大壩泄洪
大壩泄洪採用河床分期導流。第一期先圍河床右岸部分，將右岸壩段的混凝土澆築至高程100米左右，並形成10個4米×8米、2個2米×4米的導流底孔。第二期圍左岸部分，江水從右岸壩體的已澆混凝土面及導流底孔下泄，進行左岸混凝土大壩施工。二期土石圍堰最大高度約46米，按1%洪水47000立方米/秒設計，0.5%洪水52000立方米/秒校核。截流設計流量選用12月中下旬20年一遇瞬時流量640立方米/秒作為標準。採用平堵與立堵相結合方式截流。12月22日和24日龍口束窄至22.5米寬。12月26日9時50分，最後合龍。83輛12～25噸自卸汽車從左岸向龍口傾卸混凝土塊體和大塊石，人工向龍口右側的裹頭前緣拋投竹籠和大塊石，雙拼自卸木船在龍口上游平拋竹籠，三面進攻，到11時55分龍口水深已小於2米，最大流速2.74米/秒。落差2.18米。13時龍口堆石堤全部拋出水面，截流成功，歷時3h10min。
壩體混凝土澆築主要採用施工棧橋門(塔)機配輕軌柴油機牽引平板車3立方米混凝土罐供料運輸方案。廠房利用塔吊進行混凝土澆築。102混凝土生產系統由3座拌和樓組成。年最高生產能力達62.5萬立方米，月最高達8.2萬立方米。製冷系統容量為354×14kcal/h。
在右部河床9～11壩段形成壩踵寬20米，壩趾寬50米，約2000平方米的貫通上下游的交匯破碎帶。交匯帶內裂隙密集，岩石很破碎，其中還有幾條寬度數厘米至40厘米的軟弱糜棱岩和構造粘土帶，軟弱糜棱岩的濕抗壓強度為0，構造粘土岩的濕抗壓強度為0～2.4MPa。處理措施是在斷層交匯帶內澆築10米厚的混凝土楔形梁塞，並在梁塞之下的防滲帷幕處增設10米深的混凝土防滲齒牆，其下再灌注一定深度的水泥漿帷幕。
1962年以前澆築的近90萬立方米混凝土共發生架空、冷縫等質量事故427次，各類裂縫2426條，需要進行補強灌漿和處理。在19～33壩段上游面增設防滲板處理。防滲板底部最大厚度10米左右，頂部厚度6～7米,板頂高程與已澆壩體混凝土齊平。底部設基礎灌漿廊道，高程102米設壩面排水廊道，橫縫止水為兩道紫銅片加瀝清井。防滲板與老壩面的結合，採用沿老壩面預留1.10米的寬槽，待防滲板及壩體混凝土冷卻至穩定溫度後回填二期混凝土，使板、壩結合成整體。在寬槽頂部，分別在高程117.5米及108米設定並縫廊道，廊道底部加配鋼筋。對9～18號壩段的迎水面的防滲，採用鑽孔和細磨水泥灌漿，形成壩體防滲帷幕。對壩體內的質量事故，採用補強灌漿處理。對17條基礎貫穿裂縫中危害最嚴重的7條裂縫進行了專門處理。如9～11號壩段基礎楔形梁的基礎貫穿裂縫，在95米高程鋪設了一層防裂鋼筋網，在99.6～105米高程又澆設了一層厚5.4米的並倉板。又如18壩段2壩塊的基礎貫穿裂縫進行了抽槽回填並在壩段兩側寬縫面貼澆夾板混凝土處理。對表面貫穿壩塊裂縫(或稱通倉裂縫)，採取鋪設騎縫鋼筋，並提高上層混凝土標號處理。對大量的一般表面裂縫未作處理。
丹江口水庫具有防洪、發電、灌溉、航運、養殖等綜合利用任務，需要對水庫進行最佳化調度，以滿足各用水部門的要求，正確處理各部門之間的矛盾。通過研究建立了以發電效益為最大目標的數學模型，得出水庫最佳化調度圖。在研究過程中，套用“懲罰”的辦法解決發電保證率問題，套用“控制線”法解決灌溉保證率問題；把徑流作為隨機過程，考慮相鄰時段相關情況，套用動態規劃與馬爾柯夫過程的理論，建立遞推計算方程組，用優選計算方法求解水庫最佳化調度圖。
丹江口水利樞紐大壩加高工程，是南水北調中線控制工程、施工技術最具挑戰性的工程。丹江口水庫大壩建成於1973年，要想讓丹江口水庫的巨大水流一路北上自然流淌，就必須把大壩在原有基礎上加高14.6米，達到176.6米。2005年9月26日，備受世人關注的南水北調中線水源工程——丹江口水利樞紐大壩加高工程正式開工建設。大壩加高完成後，蓄水水位將從原來的157米提高到170米，水庫庫容將增加116億立方米，達到290億立方米。水庫的主要任務以防洪、供水為主，兼有發電、航運等功能。此外，丹江口水庫大壩加高還可以提高漢江中下游防洪標準，保障江漢平原及武漢市安全，中下游防洪標準由20年一遇提高到100年。
南水北調中線工程從加壩擴容後的丹江口水庫陶岔渠首閘引水，沿線開挖渠道，經唐白河流域西部過長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口，沿黃淮海平原西部邊緣，在鄭州以西孤柏咀處穿過黃河，沿京廣鐵路西側北上，全線自流到北京、天津。輸水幹線全長1421公里，其中天津輸水幹線約155公里。規劃分兩期實施。按照南水北調中線一期總體可研報告，丹江口水庫大壩加高工程將初期工程的正常蓄水位157米提高到170米一次加高，相應的移民遷移水位為172米，水庫淹沒影響涉及河南、湖北兩省，規劃搬遷安置庫區移民約33萬人，其中23萬人需要出縣外遷至兩省境內的50多個縣市進行安置。庫區移民搬遷安置計畫到2013年底完成，移民規模大，任務重，時間緊。加之丹江口初期工程遺留問題較多，新老移民交替，更增加了移民工作難度。
水庫移民
丹江口水庫初期規模(正常蓄水位157米)共淹沒農田28667公頃，有效遷移人口38.2萬人(不包括工程開工初期的有效移民3萬人)，絕大部分為農民。這些移民從1958年至1975年曆時17年，先後分6批進行搬遷安置。約40%的人口外移，約60%就近安置在水庫周圍，移民已經穩定下來。
2008年11月25日，丹江口庫區移民試點工作動員大會在武漢召開，標誌著南水北調中線水源地丹江口庫區移民試點工作全面啟動。在試點工作基礎上，南水北調丹江口庫區33萬移民的搬遷安置工作計畫到2013年底完成。
生態與環境
丹江口水庫蓄水後，攔沙率達98%。據1968年4月至1986年1月的實測資料統計，庫內共淤積泥沙11.29億立方米。水庫下游黃家港、襄陽、皇莊、沙洋和仙桃站的多年平均含沙量分別為0.031、0.191、0.565、0.603千克/立方米和0.754千克/立方米，分別占建庫前的0.96%、7.1%、22.6%、29.3%和39.5%。由於長期下泄清水，下游河道發生同流量下水位下降，水深增加。壩下游河道由堆積性轉變為侵蝕性，沖槽淤灘，洲灘兼併，支汊淤塞、主汊發育以及切灘撇彎。每年4～8月水庫呈明顯分層現象，在水深5～30米之間出現急變的溫躍層，庫表與庫底溫差達16℃。9～10月，上下層溫差減少，分層現象減弱。11月～3月，水溫趨於均勻，壩下黃家港多年實測水溫資料表明，建壩後比建壩前3～8月水溫降低2.1～6.2℃，9月～1月水溫升高0.8～4.7℃，8月份最高水溫降低了約2℃，而1月份最低水溫升高了3.5℃。下泄水溫的變化，對丹江口壩下至襄樊江段沿程水溫及年內變幅都有影響，水溫變化並不顯著。水溫的變化對壩下至襄樊江段的魚類繁殖帶來一定影響，滿足產卵最低溫度18℃的要求向後推遲約20d。蓄水後，水庫水質良好，單項評價達到地面水Ⅱ類標準，綜合評價達到1類標準。水庫蓄水後，地震觀測未發現水庫誘發地震。建庫後，庫區魚類種群有所變化，但捕撈量逐年增加；對漢江中下游魚類的繁殖和生長帶來了某些不利影響，但對魚類的越冬和某些魚類的攝食是有利的。
黎明前的漢江
黎明前的漢江