葛洲坝枢纽：坝区河势规划与总体布置

葛洲坝水利枢纽坝区河势规划提出：建坝后坝区上游河段主流线左移居中，枢纽的主体工程是面迎主流且作为主要泄洪排沙建筑物的二江泄水闸，同时为了增大泄洪、排沙效益，减小泄水闸的单宽流量并有利于施工截流，将葛洲坝江心洲挖除，以扩大泄水闸宽度。二江泄水闸的两侧布置发电和航运建筑物。航运方面根据交通部门提出的“两线三闸”要求，将两线分别布置在枢纽左、右两侧的三江和大江，左线航道布置两座船闸，右线为一座船闸。在两线航道与二江泄水闸之间，布置二江电站和大江电站，称之为“一体两翼”方案。

葛洲坝水利枢纽建成后，坝区上游段主流线左移，形成平顺的左向弯道，凸岸成为出峡水流挟带的粗沙、卵石输移和淤积部位，对大江电站和大江上游引航道的正常运行十分不利。坝区河势规划工作过程中曾研究减少大江电站装机台数，在大江电站右侧增建泄洪排沙闸，使坝区主河槽形成双槽或单槽分汊方案（图4-13、图4-14）。泥沙模型试验研究结果表明，与单槽方案相比，双槽方案的分水鱼嘴导致主流不稳定，对泄洪排沙不利，且施工困难和工程造价高；单槽分汊方案的二江、大江电厂前淤积量较单槽方案大，故仍采用单槽方案（图4-6）。

图4-13　葛洲坝枢纽布置的双槽方案

图4-14　葛洲坝枢纽布置的单槽分汊方案

葛洲坝水利枢纽建成后，坝区上游段形成单一左向弯道，同时，由于枢纽建筑物前缘宽度较大，出峡水流沿程急剧展宽，汛期电厂过流量远小于泄水闸，两侧电厂上游形成回流区，电厂前和航道泥沙淤积，影响电厂和航道的正常运行。经过多年的大量试验研究，确定在枢纽两侧电厂与航道之间修建三江和大江防淤隔流堤，使电厂进流保持稳定的侧向进水流态；三江和大江引航道则形成独立的人工航道，航道内结合泄洪需要，修建三江和大江冲沙闸，汛期用以泄洪排沙和冲走航道内淤积的泥沙，称为“静水通航、动水冲沙”方案。

坝区河势规划过程中研究了改善南津关河段水流流态的整治工程方案。南津关至三江和大江两条航线之间存在泡水、漩水、回流和剪刀水等不良流态，建坝蓄水后汛期其强度虽有所减弱，但仍有碍航行。经过大量实地观测和室内模型试验研究，弄清这些不良流态的成因主要是河岸山嘴突出和河底存在局部基岩凸出体所导致，可采取切削两岸玉井、巷子口、向家嘴3处岸线的山嘴和平顺岸线工程方案加以解决。

葛洲坝枢纽坝区下游段河势规划的目标是确定二江出流（二江泄水闸下泄水流与二江电站尾水）、大江出流（大江电站尾水、大江航道冲沙闸冲沙时下泄水流）和三江航道冲沙闸冲沙时下泄水流的交汇角，使坝下游流态满足通航要求。葛洲坝枢纽运行后的观测资料表明，大江和二江常年出流，二江泄水闸下游河床已成为坝下游主河槽，但其左侧西坝岸线阻水挑流，导致二江泄水闸下泄水流偏右扩散（图4-15），大江航道出现波高较大的横向波浪，船队只能在枢纽总泄量小于2.5万m3/s时才能安全航行。因此，坝区下游段河势规划的重点是改善二江与大江出流的汇流流态，减弱由于二江泄流扩散导致大江航道出现横向波浪，力争达到在枢纽总泄量3.5万m3/s时，船队能安全航行。

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图4-15　葛洲坝枢纽下游河段的流速分布图（流量3.5万m3/s模型实测）

①—二江电厂；②—二江泄水闸；③—大江电厂；④—大江船闸；⑤—大江冲沙闸

图4-16　葛洲坝枢纽下游河段江心堤修建后的地形（泥沙模型试验成果）

①—二江电厂；②—二江泄水闸；③—大江电厂；④—大江船闸；⑤—大江冲沙闸；⑥导流堤（长230m，顶部高程52m）；⑦—导航隔流墙（长390m，顶部高程52m）；⑧—江心堤

图4-17　三峡水利枢纽坝区河段的示意图

经过多年的原型观测、模型试验和设计研究，先后比较了如下方案：大江船闸下游隔流墙，延长或在隔流墙下接浮堤方案，延长二江右侧导流堤方案，切除二江西坝突嘴方案，挖深二江河槽方案，二江与三江之间的心滩上建江心堤方案，以及改进二江泄水闸调度运行方式等方案。根据对上述方案的技术经济比较，推荐在大江电厂尾水心滩上修建江心堤方案（图4-16），江心堤长900m，堤顶高程52m。模型试验结果表明，江心堤方案起到了拦阻二江水流向右扩散的作用，明显降低大江下游航道的波高，基本满足枢纽总泄量3.5万m3/s时船队安全航行的要求，江心堤建在江心滩上，土石填筑工程量较少，防护工程量也较省；但该方案使大江电厂尾水位略微抬高。该项工程尚待实施。

综上所述，葛洲坝枢纽布置从研究坝区河势入手，作好坝区河势规划，通过大量水工模型和泥沙模型试验，对枢纽布置反复比较研究，确定采用“一体两翼”的枢纽总体格局，“两条航线、三座船闸”的航道布置和“静水通航、动水冲沙”的基本措施，从总体上解决了泄洪、排沙、通航和发电的矛盾，使各项建筑物安全、正常运行得到保证和航运、发电效益得以充分发挥。枢纽经过20年的运行检验，证明坝区河势规划和枢纽布置是合理的。