长江三峡水利枢纽工程是治理和开发长江的关键性骨干工程,其开发任务是防洪、发电、航运和水资源等综合利用。通过兴建三峡工程,可防止和减轻长江中下游、特别是荆江河段的洪水灾害;向华中、华东和重庆地区提供电力;改善长江重庆—宜昌河段及中游航道的通航条件等,发挥巨大的综合效益。三峡水库正常蓄水位为175m,汛限水位为145m,死水位为145m。相应于正常蓄水位,水库全长为660km,水面平均宽度为1.1km,总面积为1084km2,库容为393亿m3,其中防洪库容为221.5亿m3,水库调节性能为季调节[1]。
三峡工程采用坝式开发,坝址位于湖北省宜昌市三斗坪镇,距下游已建成的葛洲坝水利枢纽约40km;坝址处控制流域面积约为100万km2,多年平均年径流量4510亿m3,多年平均年输沙量为5.3亿t。三峡工程主要建筑物由拦江大坝、水电站和通航建筑物三大部分组成,工程建设总工期17年,按“一级开发、一次建成、分期蓄水、连续移民”的方案实施[2]。
三峡工程拦河大坝为混凝土重力坝,坝轴线全长2309.5m,底部宽115m,顶部宽40m,坝顶高程为185m,最大坝高181m。泄洪坝段位于河床中部,前缘总长483m,设有22个表孔和23个泄洪深孔,其中深孔进口高程为90m,孔口尺寸为7m×9m(宽×高);表孔孔口宽8m,溢流堰顶高程为158m,表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式进行消能。三峡工程的设计标准可防千年一遇洪水,校核标准是可防万年一遇洪水再加10%,即当峰值流量为98800m3/s的千年一遇洪水来临时,大坝本身仍能正常运行;当峰值流量为113000m3/s的万年一遇洪水再加10%时,大坝主体建筑物不会遭到破坏。三峡工程可将下游荆江河段的防洪标准提高到百年一遇;遇到超过百年一遇至千年一遇洪水,配合分蓄洪工程,也可保障荆江河段的防洪安全。
电站坝段位于泄洪坝段两侧,设有电站进水口,进水口底板高程为108m。电站压力输水管道为背管式,内径为12.4m,采用钢衬和钢筋混凝土联合受力的结构型式。三峡水电站共安装32台单机容量700MW的水轮发电机组,其中左岸14台、右岸12台、地下6台,另外还有2台50MW的电源机组,总装机容量为22500MW,多年平均年发电量为882亿k W·h。(www.xing528.com)
船闸位于左岸山体内,为双线五级连续梯级船闸。单级闸室有效尺寸为280m×34m×5m(长×宽×坎上水深),可通过万吨级船队,年单向通过能力为5000万t。升船机为单线一级垂直升船机,可通过3000t级客货轮,单向年通过能力为350万t。在靠左岸岸坡设有一条单线一级临时船闸,满足施工期通航的需要,其闸室有效尺寸为240m×24m×4m。临时通航船闸停止运用后,该坝段改建成两个冲沙孔。三峡垂直升船机与三峡主体工程同步设计施工,1995年经国务院批准缓建;2013年2月28日,升船机工程进入全面建设阶段,2015年建成。
1994年12月14日,三峡工程正式开工建设;2003年11月,首批6台机组相继投产发电。2006年5月20日,三峡大坝全线建成,达到185m设计高程;2006年11月27日三峡工程蓄水至156m水位,2008年三峡工程试验性蓄水至172.8m,达到防御百年一遇洪水条件,电站26台机组全部投产发电,2009年8月通过了国务院长江三峡工程整体竣工验收委员会关于正常蓄水位蓄至175.0m水位的验收。2010年10月26日,三峡工程首次达到175m正常蓄水位,标志着其防洪、发电、通航和水资源等各项功能达到设计要求[3]。
三峡水库泥沙问题涉及的范围大,三峡库区175m蓄水位的回水影响长度(大坝至江津)约660km,如图1.1-1所示,其中,大坝至涪陵库段为常年回水区,长约500km,涪陵—江津库段为变动回水区,长约160km。三峡水库兴建后,水库常年回水区水深增大,水流流速减缓,滩险消除,航道条件得到根本改善;变动回水区上段的航道、港区较建库前也有明显改善,局部库段在枯季库水位消落时出现淤积碍航情况,采取疏浚等措施可以保证通航条件;库区万县、涪陵等港口将可建成为深水港,有充足的水域为干、支直达或中转提供编队作业区。
三峡水库对坝下游的影响直至长江河口,目前冲刷主要发生在宜昌至湖口的长江中游河段,长约955km;湖口以下的长江下游河段,长约938km,输沙量也大幅度减少。三峡水库的调节作用增加了坝下游河道枯水流量,试验性蓄水后枯水期流量提高至5500m3/s以上,且流量、水位的波动幅度明显减小,对航运有利;险滩被淹没,航道尺度扩大,航运水流条件改善,航道维护费用减少,船舶运输效益明显提高,运输周转加快,为保证航运安全及促进长江航运事业发展创造了极为有利的条件,对加速西南地区经济发展具有积极的促进作用。
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