第三节水利枢纽.docx
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第三节水利枢纽
第三节 水利枢纽
三峡工程由大坝、电站、通航等建筑物组成,建在长江三峡河段,调节、控制流域地表水流,达到兴利除害目的。
具有防洪、发电、水运等综合效益,称为长江三峡水利枢纽,简称三峡工程。
其特征指标居世界前列,超过大型水利工程参数,为世界级巨型水利枢纽。
一、建设条件
三峡工程的主要建筑物,布置在湖北省,西起秭归茅坪镇,东至宜昌陈家冲,长约6千米的峡江河段。
峡江从北西320°流向南东140°,再转向北东70°,呈现向南突出的大弧形。
河谷相对开阔,河道坡度平缓。
坝址在庙南宽谷中部的三斗坪、中堡岛。
地质结构稳定,符合治理、开发、利用、保护长江的目标要求。
(一) 调控洪水
长江流域面积180万平方千米,三峡工程调控长江上游流域面积100万平方千米,占55%。
长江多年平均入海流量10000(9600)亿立方米,宜昌河段年均流量4530(4384、4510)亿立方米,接近一半。
其中汛期流量常为每秒4-5万立方米,实测最大洪峰流量每秒7.11万立方米,调查1870年最大洪峰流量每秒10.5万立方米。
洪水量占年流量的70%。
长江中下游的洪水主要来自上游,或与中下游的洪水叠加为患。
因此,在三峡筑坝建库位置适中,可拦蓄、调控上游大量洪水,发挥显著防洪作用,减免中下游洪灾,保障广大地区经济建设和社会发展。
(二) 利用水能
据100多年水文实测资料,年平均流量每秒1.43万立方米,枯水流量每秒几年立方米,1937年的最小流量每秒2770立方米,表明丰富的来水。
库区无大流量的支流注入,引水输出,各峡段的流量基本相同。
筑坝建库后,调节蓄泄,流量更为稳定,保障巨大的水能储备。
下川江形成巨大的水位落差。
长江流过四川盆地东缘和鄂西山地,进入江汉平原,在中国大陆东坡面第二台阶与第三台阶的过渡地带深切出三大峡谷。
从白帝城到南津关,全长约200千米,天然落差40米,比降0.2‰,平均10千米有2米落差。
在三斗坪筑坝壅高水位至175米,可利用至重庆660千米下川江的113米落差。
这么巨大的落差和如此丰富的流量,蕴藏2500-3000万千瓦水能,在世界大河中,仅次于非洲刚果(扎伊尔)河河口段。
中国雅鲁藏布江大拐弯峡谷段,居第三位。
考虑到库区淹没损失等制约因素,才优选现方案适度开发,建设世界容量最大的发电站。
为华中、华东、川东等地送去大量清洁、廉价、稳定的电能,缓解这些地区能源供应长期紧张的矛盾,改善全国能源结构,增加可再生能源组分。
三峡工程还可增加长江中下游枯水期流量,为南水北调,引江济北,改善中下游航道、宜昌与重庆间航道,汉渝直航万吨级船队创造良好条件。
这是一水多用,一举数得的水利枢纽,对促进长江流域,特别是华中、华东、西南三地区的经济发展,具有不可替代的战略意义。
(三) 筑坝建库
坝址位于长江上中游结合部,两岸都是中山陡壁;大坝以上几百千米的库区两岸,也是绵延不断的山地、丘陵、河谷也较狭窄。
凭借两岸高地筑坝建库,既可减少枢纽工程量和库区淹没损失,又能获得巨大的综合效益。
实际筑坝位置在庙南宽谷,三斗坪和中堡岛河段,具有良好的地形、地质、地震条件。
1、岸坡,原三斗坪镇,建在长江南岸的坡地上,下距葛洲坝约40千米,是宜昌县的一个山区滨江小镇。
抗战时期,日军侵占宜昌,六七年间,多次西犯,先后败于石碑、长阳等地,未能越过三峡天险。
该镇成为大后方的最前线。
军队在此布防坚守,民众由此出川入渝,呈现紧张、繁忙景象。
有些文献强调西陵峡、三斗坪的战略地位,是兵家必争之地。
详述秦破郢都,张飞入蜀,刘备出川,陆逊火烧连营等战事,以此论证三峡工程的战略意义和战略设防等内容。
不过,许多人都知道,当地曾名夷宁、本少战事;战争也是双刃剑,伤害双方;更关注“自古用兵非好战”、“不战而屈人之兵”。
治江治水,也是如此。
“防患于未然,治乱于未始”,岂不更好。
20世纪70年代,兴建葛洲坝工程后,蓄水淹没该镇。
利用移民资金,在下游高处建设新镇。
这里河谷宽阔,两岸虽是连绵的山峦,分布地形倒置的黄陵地貌,由花岗石岩体构成的低山圆形丘陵。
但是,山体已没有峡谷段那样高耸险峻,临江一带岸坡也较平缓,还有可供耕作的梯田,土地。
适于筑坝建库,布置枢纽建筑物。
不过,这里的天然河道,加上葛洲坝工程回水展宽的江面,也只有1300米左右。
不能布置近3.5千米长的大坝和通航等建筑物,需要开挖移去南北岸坡部分山体。
现在,坝区南岸的白岩尖顶部高程243米,山体宽400米,山坡稍陡,山麓有公路。
北岸的坛子岭顶部高程263米,山体宽250米。
最大开挖深度176米的直立高边坡,耸立在第三级船闸旁边,是为建设双线五级船闸,移去岩土,保留的金字塔形花岗岩山体。
由于多雨气候区内的花岗岩石易于风化,形成不高的块状低山,其上有些小型岩岗,很少陡坡。
但是,地处少雨区的华山、贡嘎山、山势雄峻、矗立云霄,坡度极陡。
因此,为控制高边坡容易出现风化、渗水、潜流、断裂等地质活动,避免船闸发生失衡危险,将4376米钢绞锚索,17.83万根拉力达数百吨的高强度钢质锚杆,嵌进花岗石山体,还在边坡内修建14条排水沟道,疏导可能出现的渗水,缓解无处不在的地下水及其运动危害。
坛子岭山顶,是坝区的制高点。
可以鸟瞰大坝、电站、通航建筑物;繁忙的船队,倾泻的泄水,高大的铁塔,远去的电线,以及附近崭新的面貌,壮丽的景色。
可以预料,2009年三峡工程竣工后,将成为世界著名的旅游胜地。
2、河床 三斗坪江段的中堡岛,是西陵峡内顺江冲淤而成的泥沙小岛。
下川江从峡谷流进宽谷。
河床展宽,流通面积增大,水位下降、流速减慢,泥沙淤积,形成沙洲。
它呈椭圆(纺锤)形,顺着流向延伸。
上游部位受水流冲刷,坡度较陡,下游部位为泥沙自然淤积,呈拖尾状,即前冲后淤结果。
长570米,宽300(90-160)米,面积0.15平方千米,海拔高程70-78米,相当于江岸的一级阶地。
它把长江分为大江、后河两部分;左侧的大江是宽约700-800米的主河槽,未建葛洲坝工程前,平水水面高程49.5米,水深15-25米,流速每秒2.5-4米;右侧的后河是宽约300米的浅流滩,丰水水面高程约66米,枯水水面高程约41米时断流,与三斗坪陆地相连,人们可以通过沙滩徙步上岛。
该岛的上层土壤肥沃,芳草遍地,绿树成荫,柑桔金黄,稻菽飘香。
4米以下的中层是长期沉积物,1979年发掘出1.5万件距今6000-7000年前新石器时代以来,川东、鄂西人类(大溪等)文化的多种生产、生活器物。
江底高程约20-30米。
基岩高程约10-15米,由前震旦纪坚硬的花岗岩、花岗闪云斜长岩,辉绿岩脉构成,比较完整。
河床深槽深45-60米,堆积冰水刻蚀的巨砾,如坛子岭上摆放的“亿年江石”。
葛洲坝水库蓄水后,全部淹没枯水时的沙滩,大江与后河相连,江面宽达1040-1260米,两岸漫滩高41-65米。
该岛成为常年环水的江中全岛,成为良好的分期导流,施工地形条件。
三峡大坝的轴线沿北东43°方向通过中堡岛的上端。
该岛融入纵向围堰,成为历史。
不过,它的形成过程和附近地形、地质状况及其发展变化,对于探讨库区的水分循环,水土流失,泥沙淤积,地质灾害,地下水系,都是重要依据。
3、地质状况 三峡大坝基础的地质条件特别令人关注,因为很多大坝发生故障都与基础地质不良密切相关。
三峡大坝的坝址选在黄陵背斜轴部,三斗坪坝线。
这是中外地质专家、工程技术人员历时30多年,经过大量勘探,测绘、试验、研究,在两个坝区,15个坝段,3条轴线中,论证比较,择优先定的。
完成的实物工作量之多,在工程史上颇为罕见。
1947年,旧中国水电总处钻探队在南津关坝区试钻三孔,一号孔深335米,于秋季完成,几乎全是石灰岩;二、三号孔因中途遇到洞穴而停止。
1952年起,新中国的工程人员多次查勘三峡地质,1954年深入勘探美人沱、长木沱、黄陵庙、南沱等江段。
“长办工程人员提出南津关坝区地质状况十分复杂,不仅全是石灰岩,而且喀斯特(石灰岩溶洞)现象十分复杂,要彻底查清是不可能的,二百余公里的三峡几乎全是石灰岩。
”在庙河至白帝城141千米江段,为沙岩、石灰岩、变质岩;白帝城至重庆市,大面积分布着侏罗纪红色泥岩和砂岩,均难选出好坝址。
只有莲沱至庙河的31(16)千米江段,为闪云斜长花岗石,主要矿物成分是石英,云母、角斜石、斜长石等,适于兴建钢筋混凝土高坝。
据分析,长江三峡是众多地质构造的影响区,地质活动频繁。
在地壳隆起成山,并形成褶皱山系时,与南岭、井岗山等地一样,侵入部分火成(花岗)岩。
因此,这里群山的岩石,包括火成(花岗)岩,变质(砂页)岩,水成(石灰)岩,经长江侵蚀深切,形成峡谷、宽谷相间的河段。
195-1960年,在西陵峡出口段,南津关至石碑的13千米坝区,试选石碑、黑石洞,下牢溪、南津关、何家咀五个坝段。
主要缺点是河谷狭窄,江面宽约300米,密布礁滩、泡漩,发育水下岩溶和缓倾角断层,岩层倾向下游,构造岩较弱;覆盖层较厚,多高峰翠岚,水文地质和工程地质复杂。
在庙南宽谷南沱至美人沱的25千米坝区,试选美人沱、偏岩子、太平溪、大沙湾、伍相庙、长木沱、茅坪、三斗坪、黄陵庙、南沱十个坝段。
主要特点是河谷宽阔,火成结晶岩基岩完整坚硬、透水性微弱,断裂构造虽有发育,但构造岩经重结晶作用,胶结良好;覆盖层一般不超过10米,地形、地质、枢纽建筑物布置和施工条件,均优于下游的石灰岩坝区。
1959个在对15个坝段进行多种地质勘探后,选定美人沱结构岩河段的三斗坪坝段。
随后又对三斗坝段的上、中、下三条坝轴线进行比较研究。
1979年选定北东43°方向上的A轴线,作用三峡工程的坝址。
由于其它原因,坝址虽有反复,但地质工作充分可靠(钻孔和平洞进尺在11万米以上,岩石力学试验取样达1350余组),最终仍选在三斗坪。
坝址基岩、结构均一,闪云斜长花岗石约占91%;岩体坚硬完整,力学强度高,饱和抗压强度达100兆帕,相当于一万米水柱对底部(1000KG/㎝2)的压力。
各层面的抗压强度分别为:
强风化层576,弱风化层750,微风化层814,新鲜层98kg/㎝2;石英闪长岩,强风化层524,弱风化层1170,微风化层1508,新鲜层1676KG/㎝2,构造岩、摩棱闪云斜长岩450-762,破碎岩975,角岩540-808,块状岩68-1051KG/㎝2。
允许应力取值很高,可达49-95KG/㎝2,超过前苏联(40-60),捷克(15-30)取值,符合美国(40-100)取值。
因此,能够承载巨大的坝基载荷,不致出现坝基岩体压缩,发生超过久许值的整体沉陷,局部不均匀沉陷,歪斜、倒塌。
局部岩体也不会因应力集中而破裂。
另外,岩体透水性微弱,在一分钟内,一米水头下,一米孔段范围的透水量,一般小于0.01升。
因此,不易渗漏,便于防渗处理。
4、地震因素 坝址在黄陵背斜轴部。
黄陵背斜在秭归向斜以东,轴向约北东15°,长轴方向延伸120千米,短轴方向约60千米。
其核部是前震旦纪多期岩浆活动形成的结晶基底,未发现区域性活动性断裂带通过和强地震发震构造,是稳定性较高的地块。
坝区附近有三组断裂带,断层规模不大,倾角多在60°以上,胶结良好。
据近2000年的史料记载,以坝址为中心,半径300千米范围内,没有发生达破坏性自然地震;在距坝址200千米以远地区,发生过4次6-6.5级,震中烈度为8度的地震;在130千米以远地区,发生过5-6级地震。
其余46次是微、弱地震。
因此,当地是地震强度小,频度低,典型的弱震环境。
1987年前后,国家权威机构(地震和地球物理部门)经过4次鉴定均将坝址的地震基本烈度定为6度。
三峡工程的抗震设计烈度为7度,预留很大的设防地震破坏裕度。
(四)建设方案
经充分论证比较,三峡工程优选“一级开发,一次建成,分期蓄水,连续移民”建设方案。
“一级开发”是从坝址到重庆660千米江段,只建一级三峡工程,中间不再筑坝建库;“一次建成”是按合理工期一次连续建至185米坝顶高程;“分期蓄水”是按工程进度分别提高水库运行水位。
初期(2003年6月)蓄水至156米,回水末端在重庆下游铜锣峡口,以便观测、验证库尾回水变动区泥沙淤积情况,不致影响重庆港区和嘉陵江口作业,也缓和移民难度;二期(2008年)蓄水至165米,作相应观测、验证;三期(2009年以后)蓄水至175米,工程竣工;“连续移民”指从准备工作开始,分批不分期,20年内连续移完库区受淹民众。
显然,这是实事求是,积极稳妥、切实可行的建设方案。
它荟萃了许多学者的智慧,许多方案的优点,吸取了大量水利工程的经验、教训,便于解决移民、投资、施工等难题,兼顾防洪、发电、水运等直接效益和技术,经济、社会等中长期效益。
截至2004年11月底,三峡工程累计完成投资超过1000亿元,其中,枢纽工程572亿元,移民资金451.4亿元。
完成投资比重小于实物工程量比重,动、静态投资都在国家批准的概算、预计范围内。
2001年10月16日《重庆晚报》载,三峡工程动态总投资将控制在1800亿元之内,比原计划2039亿元减少239亿元。
主要得益于近几年的物价和利率降低,实行了业主负责制、招投标制、工程监理制、合同管理制等与国际接轨的大型工程现代管理机制。
这些都表明三峡工程进展顺利,将减轻筹资压力,增大综合效益。
(五)配套设施
三峡工程已有,将有日益先进,完善的防洪、发电、水运、调水,以及交通、通讯、调度、控制等配套设施,还有生产、生活、一线、后勤、施工基地、运行管理等服务系统,保障安全、经济作业和整体效益。
目前,最主要的配套设施,相关工程,是在下游约37(40)千米的葛洲坝水利枢纽。
它距宜昌市中心约4千米,在西陵峡出口,南津关下游2.3千米处。
江中原有西坝、葛洲坝两个小岛,将长江自右向左分为大江、二江、三江。
工程于1970(1974)年开工,先建二、三江建筑物,大江过水。
1981年1月,大江截流,建相关建筑物,利用上横围堰拦水、通航、发电。
同年6月,三江船闸建成通航,12月二江电厂并网发电,1988年全部竣工。
大坝横锁长江,兴利除害,坝上高峡平湖,碧波万顷;坝下泄水奔腾,气势磅礴,彰显宏伟壮丽的葛洲坝工程。
枢纽的挡水建筑物为闸坝型,全长2606.5米,最大坝顶高53.8米,坝顶高程70米,宽30米,正常蓄水位66米,壅高水位约20米,总库容15.8亿立方米,号称“万里长江长第一坝”。
基本泄水建筑物,对着长江主流,27孔泄水闸位于二江中、右部,最大泄水量每秒8.4万立方米,(另说设计洪水流量每秒8.6万立方米),加上大江、三江冲沙闸下泄量,可达每秒11万立方米的校核洪水流量。
这是世界上已建成的最大泄水工程。
从泄水闸底板至闸顶高33米,设双扇闸门,上扇平板门,下扇弧形门,孔口尺寸均为12米×12米。
其上为9米的混凝土胸墙,以解决闸孔挡水高度较高,水压差较大等问题。
其事故闸门尺寸为12米×24米,是中国最大的平板闸门。
这些设施可发挥相应的防洪错峰作用。
大江和二江电厂,位于航道和泄水建筑物之间,为坝式低水头(河床、径流式)巨型水电站。
设计水头18.6米,最大水头27米,最大引水流量为每秒1.7935万立方米。
大江电厂装机容量175万千瓦,二江电厂装机容量96.5万千瓦,总装机容量271.5万千瓦,年发电量141(157)亿千瓦时,为当时中国已建成的最大水电站。
为减少库区泥沙淤积,每套机组坝段设有1-2个排沙底孔。
大江、三江航道,在泄水建筑物两侧,上游各设有防淤堤,与主流分开。
大江航道布置1号船闸和大江冲沙闸,下游设导航墙。
三江航道有2、3号船闸和三江冲沙闸。
三座船闸均为一级船闸,上下游闸首设有人字闸门。
闸门孔口净宽34米,单扇最大尺寸19.7米×34.5米,为中国当时最大的人字闸门。
1、2号船闸闸室有效尺寸280米×34米,槛上最小水深5米,可通行1.2万吨级船队,为中国当时最大的内河船闸。
三座船闸采用静水通航,动水冲沙方式运行,保持航道基本不淤。
每年单向通过能力,近期为2000万吨,远景为5000万吨。
葛洲坝水库,改善宜昌以上100多千米航道,增加水深,扩展江面,淹没一些礁滩,便利上下船舶航行。
三峡工程建成后,通过联合统一调度两大梯级串联式水利枢纽的泄洪,蓄水、发电、水运,将发挥更大效益。
葛洲坝工程的竣工投产,是三峡工程最全面的实战准备。
培养了水电建设队伍,解决了与三峡工程密切相关的许多科技问题,积累了丰富的经验,建立了完善近便的施工、后勤、物资转运基地,为建设三峡工程奠定了坚实的人才、科技、物质基础。
葛洲坝工程的顺利建成和正常运行,显示国家的科技水平和综合实力,增强建好三峡工程的信心和决心。
假若没有葛洲坝工程的成功实践,三峡工程建与不建,早建与晚建之争,可能还要继续下去,延长决策和实施时间。
葛洲坝工程还为三峡工程筹集资金,提供施工、启动电源。
在三峡工程建成、投入运行后,两者协调作业,优势互补,更能发挥梯级巨型水利工程的综合效益。
在汛期,利用两处库容和间隔距离,拦蓄洪水、调节流量、错开洪峰,减少成灾机率和损失。
在平水期,充分利用峡江的水能资源,合理分配国家骨干电网的基本、高峰负荷,有功、无功功率,保证电压、频率、功率因数等电能指标,以及供用电设备安全、经济运行。
在枯水期,三峡电站可能根据电网调峰要求发电,下泄水量将在较大范围内频繁变化,使下游河段水位忽高忽低,不利于航运。
经葛洲坝水库调节,可能减轻或消除不稳定水流的影响。
同时,两河段的船舶经调度联运,将更为通畅,不致堵塞。
二、建筑群组
三峡工程是20世纪最大的人工建筑之一,也是21世纪首先建成,为新世纪的科技进步壮行增辉的水利工程之一。
人们特别关注它宏伟的建筑群组。
三峡工程三大部分建筑物的布置,从右岸到左岸(设想人站在长江中线,面向下游,右手侧为右岸或南岸,左手侧为左岸或北岸)依次是右岸非溢流坝段,右侧电站厂房坝段和坝后式厂房,上下纵向围堰坝段(在原中堡岛),坝顶溢流泄洪坝段,左导水墙坝段,左侧电站厂房坝段和坝后式厂房,临时船闸(冲沙闸)坝段,垂直升船机坝段,左岸非溢流坝段,坝顶轴线总长2309.47米,走向北东43°。
在距左岸厂房约1200米或坝端355米处,设置双线五级永久船闸,其轴线与坝轴线交角为76°。
(一)大坝
拦截峡江水流,抬高水位,调节流量、排泄洪水的多种功能建筑物----钢筋混凝土重力坝。
1、几何尺寸 为适度开发利用天然水流资料,便于设置泄洪、排沙、引水、电站、厂房等建筑物,选定大坝总长2309.47米。
坝顶高程185米,最大坝高175-181米,基建面最低高程4-10米,是典型的大于70米额度的高坝,可以完成预定任务。
它比长江干流上的第一座(葛洲坝)大坝高近100米。
坝顶宽度约40米,适应运行观测、检查、排除漂污、维修线路,以及学习、考察、观光、旅游等交通运输需要。
坝底宽度(亦称底部厚度)一般为118-128米,为最大坝高175米的70.86%,符合标准规范,也便于处理大坝基础,改善坝基的完整性和均匀性,使其具有较高的承载能力和较均匀的变形沉降,减少坝基的渗水性。
坝底新鲜基岩面高程(以吴淞口海平面为零点的高程,本书高程数据同此标准)一般为10米,即有相应的落差。
河床深槽最低高程约为零米,即坝址河床高低不平。
左右岸基岩存在不同程度的缓倾角裂隙结构面或相对发育区。
坝址基岩91%为闪云斜长花岗岩,表层有强、弱、微三条风化带,大坝择优建在弱风化带上。
坛子岭上安放的“亿年江石”,外形如太湖石,七弯八拐九翘,记录着河岸岩石崩落,在河床受冰水冲蚀的沧桑巨变。
1997年11月8日,三峡工程实现大江截流,上下两道截流围堰围起来的河床,便是修筑大坝的基坑。
在抽干积水,挖除淤泥,建起防渗墙后,1999年初开始浇筑大坝混凝土,预计到2006年12月,整座大坝浇筑到185米高程。
即坝顶在最高蓄水位175米以上留有10米的安全超高,在万年一遇的校核(超蓄)洪水位180.4米仍有4.6米的安全高度,由于长江河床的基岩高低不平,三峡大坝的浇筑高度也有高低。
大坝基础最深部----1号泄洪坝段,基础海拔高度为4米,从这里浇筑到185米坝顶高程,足有60层楼房高,真是当今世界最宏伟的水利建筑之一。
2、重力坝型 根据坝址地形,地质,枢纽布置,结构性质,筑坝材料,施工方法等因素,经综合比较,选定国内外广泛应用,国内修建最多的混凝土重力坝。
即使用目的和工作状态是蓄(壅)水,筑坝材料是混凝土,施工方法是机械化,结构性质是重力坝,在库水压力和其它外来载荷作用下,重要依靠坝体自重来维持稳定的大坝。
与其它坝型比较,主要优点是:
适应性强,可修建在不同形状河谷,地形、地质环境的岩石基础上,便于在坝体内设置泄洪,引水,厂房建筑物,统筹解决施工导流,临时船闸通航,以及防洪、发电等问题;坝体断面呈简单的三角形,易于设计、施工、实现机械化快速、优质作业;抵抗渗漏,洪水漫溢,地震和战争破坏能力较强,相对安全可靠。
耐久性好。
主要缺点是:
坝体体积大,耗用钢筋、水泥、碎石等材料多。
因而工程量大,建设期长,总造价高。
施工期间,混凝土温度应力和收缩应力大,对保证质量的温度控制要求高。
坝体应力较低,不能充分发挥材料强度等性能。
中国于公元前三世纪,在连通长江与珠江北系的灵渠工程中,修建了一座高5米的砌石溢流坝。
至今已运行2000多年,成为世界上现存的使用时间最长的重力坝。
1946年以来,修建了丰满、东江、龙羊峡等水电站的混凝土重力坝,积累了丰富的经验,也延续了相应的思想维方式。
3、泄洪坝段 三峡工程是治理、开发长江的关键工程,要完成防洪、发电、改善水运条件三大任务。
防洪是第一要务。
由于坝址地区的水量大,在正常蓄水位175米,设计(千年一遇)洪峰流量为每秒9.88万立方米;在校核洪水位18.04米,设计(万年一遇加大10%)洪峰流量为每秒12.4万立方米;大坝挡水最高水头为113米。
这就决定了泄洪建筑物的规模宏大,运行条件复杂;还应达到施工期截流,导流要求;运行初、后期泄洪、发电、排水、排沙、排漂要求,并且泄量大,流速高,运用频繁。
因此,泄洪建筑物不仅应有巨大的泄洪能力,还应有良好的水力特性,防空化(气蚀)性能,减少下游冲刷。
泄洪坝段,在河床和大坝中部布置的泄水建筑物,前缘长达483米,便于排泄峡江和库内洪水。
全段分为23个小坝段,每段长21米,在其中部设7米×9米的深孔,进口底高程90米,设计水头85米,为有压短管型式;进口上游面为检修叠梁门,中间为平面故事门、出口为弧形工作门,它是运用频繁的永久泄洪建筑物。
在两个小坝段之间,跨缝布置22个净宽8米的溢流表孔,堰顶高程158米,设置两道平板门。
这样相间布置的23个深孔和22个表孔,构成两层永久泄洪设施。
在表孔的正下方,布置后期施工截流、导流底孔,用以保障大坝安全度汛或战时快速降低水位。
进口底高程56米,即设计水头119米,为有压长管型式,进口处设事故门,进口紧贴坝面处设反钩检修门,封住底孔,出口孔为6米×8.5米,设弧形工作门。
表孔、深孔,底孔出口排水,均采用挑流消能。
泄洪坝段的左侧,有长32米的导入墙坝段,布置一个10米×12米的斜进口型泄洪排漂孔,进口高程为133米,即设计水头为42米,为有压短管型式,用弧形门控制。
出口接长达262米的左导墙,用于分隔泄洪区与左厂房尾水区;在其顶部设置与排孔尺寸一致的泄水槽,可将深孔以上,表孔以下含漂浮物的水排到坝后。
泄洪坝段的右侧,有长为68米的纵向围堰坝段,其中左面为长32米的泄洪排漂孔坝段,与左导墙坝段基本相同,不同之处在于坝体下游直接采取挑流消能;右面为长36米的实体非溢流坝段。
坝前、坝后分别接上、下游混凝土纵向围堰,便于二、三期施工。
下游围堰是永久建筑物,在运行期间作右导墙,分隔洪水区和右厂房尾水区。
这样,永久泄洪和施工导流设施包括22个表孔、23个深孔、22个底孔,26台机组的引水与相应排水孔,3个排漂孔和7个冲沙孔,共103个泄水孔道,具有多孔口和灵活操作调节特点。
在设计水位时,过流能力为每秒9.87万立方米,经调洪后,未超蓄状态要求的下泄量,初期为每秒7.3万立方米,后期为每秒6.98万立方米;在校核水位时,过流能力为每秒12.06万立方米,要求泄洪能力为每秒10.25万平方米。
这些泄水孔根据水库调蓄和电站发电需要启闭,或只动用深孔,或深孔、表