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截流就是截断长江的水流,在要修筑大坝施工的区域的上下游用围堰挡住水流,然后抽干围堰中的水创造出一片无水的施工环境,这样才能造得了大坝。

为了不能让长江断航,于是就决定了三峡工程不可能一次建成。必须先截断一部分,等这段大坝修完后,再截断另外一段,因此截流也就要分两次进行。三峡大坝选址的三斗坪江面宽约1200米,靠近右侧(以面向下游方向来区分河流的左岸和右岸)有个中堡岛,中堡岛到左岸宽900米,到右岸宽约300米。

在截流之前,首先先要在中堡岛到右岸的300米宽的地方开挖一条分支,专业术语叫做“导流明渠”,目的是大江截流之后,水流可以通过导流明渠流向下游,船只也可以通过导流明渠通过施工的河段。

第一次截流叫做“大江截流”,截断中堡岛到左岸宽900米的河段,形成了二期土石围堰,截流合拢时间是1997年11月8日,这是三峡工程一期完工的标志。第二次截流是对导流明渠进行截流,形成三期围堰,为三期工程作准备,截流合拢时间是2004年11月6日,这是三峡工程二期完工的标志。

大江截流的难度是世界级的,因为截流处的水深达到60米,这在当时世界水利工程建设的历史上已经是最深的了,普通的石料倒入江中无法一下子沉到江底,就无法形成围堰。施工团队在施工前进行了反复的模型试验,最后决定在修筑截流的围堰前先向江中大面积平抛砂石料,这样既可以压住江底松软的泥沙又能把河床给垫高了,通过平抛垫底,深水变浅的方法,石料就能到达江底站稳脚跟,形成拦截水流的围堰。

当围堰缺口从460米缩窄到40米时形成,形成截流龙口。1997年11月8日,400多辆巨型卡车轮番在上下游围堰四个堤头向龙口抛投大型石块,总共抛投了1000万立方米的沙石用来阻截江水,这些沙石总共可以装满10万节火车。下午3时30分,三峡工程实现大江截流。

当时三峡大坝的截流设计技术没有国外经验可以借鉴模仿,纯粹靠工程师们自己摸索出来的,因此这项技术获得了中国科技进步一等奖。

二次截流是对导流明渠进行截流,由于导流明渠截流龙口比第一次截流上下游水位的落差还大,水流更湍急,而且底部是几乎水平的混凝土底板,因此难度更大。

导流明渠截流前,首先先要打开左岸大坝中泄洪坝段已建好的的22个导流底孔闸门,使江水从导流底孔通过,此时船舶走临时船闸。导流明渠截流使用的是上游左右双向同时往中间推进合龙、下游单方向进占的方法。

导流明渠成功截流后,形成三期围堰,然后在其中修建右岸大坝及电站,并使之与三峡左岸大坝连成一体。

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填筑一期土石围堰,将中堡岛及右岸后河围护起来,形成一期基坑,将水抽干,开挖至新鲜花岗岩石,修建混凝土导流通航明渠,长江水流和过往船舶仍从大江主河道通行。导流通航明渠和左岸临时船闸竣工后,拆除一期土石围堰,进行三峡工程的第一次截流--大江截流。

1997年11月8日,大江截流的胜利实现,标志着一期工程的完成和二期工程的开始。

1998年-2003年为二期工程阶段,主要任务有:在一个枯水期内完成二期上、下游土石围堰的填筑,将围堰围护的大江基坑内的水抽干,开挖至新鲜岩石后,浇筑混凝土重力坝的泄洪、左岸电厂、垂直升船机、左岸非溢流坝等坝段,浇筑水电站厂房、安装首批水轮发电机,同时修建左岸永久船闸。长江水流从导流明渠通过,过往船舶从导流明渠或临时船闸中航行。2002年11月6日进行了三峡工程的第二次截流――导流明渠截流。截流成功后,在导流明渠内抢修碾压混凝土围堰至140米高程,长江水流从泄洪坝段底部的22个导流底孔中宣泄,船舶从临时船闸通行。2003年6月1日,三峡水库开始蓄水,6月中旬,蓄水至135米,永久船闸开始通航,10月,首批机组开始发电。

三峡工程三斗坪坝址处有一中堡岛,将长江分为大江和后河,大江宽900米,后河宽约300米,为河床分期导流提供了良好的地形条件。根据国务院三峡工程建设委员会批准的“明渠通航、三期导流”的施工方案,1993年-1997年为准备工程和一期工程阶段。

准备工程的主要任务有:坝区(包括对外交通和砂石料场)征地与移民,场地平整,场内外交通工程(包括西陵长江大桥和坝区码头工程等),供电、供水、排水、供风、通讯、仓储等系统,房屋建筑,砂石料、混凝土、制冷系统,综合加工企业等。

长江三峡工程采用“一级开发,一次建成,分期蓄水,连续移民”方案。工程施工总工期自1993年到2009年共17年,分三个阶段进行,到2009年工程已全部完工。

第一阶段工程1994--1997年,为施工准备及一期工程

第二阶段工程1998--2003年,为二期工程

第三阶段工程2004--2009年,为三期工程。

三峡工程动态总投资预计为2039亿元人民币,水库最终将淹没耕地43.13万亩,最终将移民113.18万人。其中枢纽工程500.9亿元;113万移民的安置费300.7亿元;输变电工程153亿元。

建筑结构

三峡大坝工程包括主体建筑物工程及导流工程两部分。大坝为混凝土重力坝,坝顶总长3035米,坝顶高程185米,正常蓄水位175米,总库容393亿立方米,其中防洪库容量221.5亿立方米,能够抵御百年一遇的特大洪水。三峡大坝左右岸安装32台单机容量为70万千瓦水轮发电机组,安装2台5万千瓦电源电站,其2250万千瓦的总装机容量为世界第一,三峡大坝荣获世界纪录协会世界最大的水利枢纽工程世界纪录。

枢纽布置

枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建筑物等3大部分组成。主要建筑物的型式及总体布置,经对各种可行性方案的多年比较和研究,并通过水力学、结构材料和泥沙等模型试验研究验证,均已确定。选定的枢纽总体布置方案为:

泄洪坝段位于河床中部,即原主河槽部位,两侧为电站坝段和非溢流坝段。水电站厂房位于两侧电站坝段后,另在右岸留有后期扩机的地下厂房位置。永久通航建筑物均布置于左岸。

枢纽工程量

工程主体建筑物及导流糟土石方挖填量约1.34亿立方米,混凝土浇筑2794万立方米,钢筋制安46.30万吨,金属结构制安25.65万吨,水轮发电机组制安26台套。

主要水工建筑物

2.3.1 大坝

拦河大坝为混凝土重力坝,坝轴线全长2309.47米,坝顶高程185米,最大坝高181米。

泄洪坝段位于河床中部,前缘总长483米,设有22个表孔和23个泄洪深孔,其中深孔进口高程90米,孔口尺寸为7×9米;表孔孔口宽8米,溢流堰顶高程158米,表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式进行消能。

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108米。压力输水管道为背管式,内直径12.40米,采用钢衬钢筋混凝土联合受力的结构型式。

校核洪水时坝址最大下泄流量102500立方米/秒。

2.3.2 水电站

水电站采用坝后式布置方案,共设有左、右两组厂房,安装26台水轮发电机组,其中左岸厂房14台,右岸厂房12台。水轮机为混流式,机组单机额定容量70万千瓦,合计额定装机容量1820万千瓦。

2003年7月10日,左岸电站2号机组投产发电并移交三峡电厂,这是三峡工程第一个投产的机组。2008年10月29日,右岸15号机组投产发电,是三峡水电站右岸电厂最后一台发电的机组。

三峡工程在设计时还为地下电站预留了扩容空间,右岸地下电站共安装6台机组,总容量为 420万千瓦。机组将于2010-2012年相继安装投产。

2.3.3 通航建筑物

通航建筑物包括永久船闸和升船机,均位于左岸山体内。

永久船闸为双线五级连续梯级船闸。单级闸室有效尺寸为280×34×5米(长×宽×坎上最小水深),可通过万吨级船队。

升船机为单线一级垂直提升式,承船厢有效尺寸为120×18×3.5米,一次可通过一条3000吨的客货轮。承船厢运行时总重量为11800吨,总提升力为6000牛顿。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240×24×4米。

三峡水库淹没实物指标

根据三峡水库淹没处理的规划方案,总面积约7.9万平方千米,淹没耕地1.94万公顷,涉及移民117.15万人。全库区规划农村移民生产安置人口40.5万人,在库区淹没涉及县内安置32.2万人,出县外迁安置8.3万人;规划搬迁建房总人口44万人(湖北省6.5万人,重庆市37.5万人),县内搬迁建房32.2万人(湖北省4万人,重庆市28.2万人)。

三峡库区淹没129座城镇,其中包括万州(原万县市,地级)、涪陵市(地级)两座中等城市和十多座小城市,会产生113万移民。移民是三峡工程最大的难点,总投资中45%用于移民安置。

重庆市万州移民开发区(万州区)位于重庆市东部,属重庆第二大区,地处长江上中游结合部,三峡库区腹心,幅员2.4万平方公里,人口738万,955家工矿企业需搬迁,全区淹没耕、园地25万亩,直接淹房人口57万,最终将动迁移民80万人,是世界上最大的移民开发区。

移民的安置主要通过就地后靠、就近搬迁、举家外迁等开发性移民,进行大规模的基础设施建造和产业建设,改善民众的生活水平。库区整体产业空心化的状态和经济增长缓慢,需要着力解决。[3]

配套工程

永久船闸

坛子岭左侧的深槽就是建设中的永久船闸,为双线五级(葛洲坝为单级船闸),单线全长1607米,由低至高依次为1-5#闸室,每个闸室长280米,宽34米,可通过万吨级船队,船只通过永久船闸需3-4小时,主要供货运船队通航。闸室内水位的升降靠输水系统完成。这个深槽开挖最大深度170米,总开挖量3685万立方米,为三峡工程总开挖量的40%。混凝土浇注量357万立方米,金属结构安装4.17万吨。1999年底,永久船闸基础开挖工程全部完成。2000年开始闸门金属结构安装,2002年6月闸门安装完毕,2003年7月永久船闸通航。

导流明渠

导流明渠全长3410米,宽350米,宽度约占整个长江江面的1/3,是三峡工程第一期工程完成的主要项目。它的设计通航流量为2万立方米/秒,当江水流量超过2万立方米/秒时,船舶通过临时船闸。施工期间共完成土石方开挖2823.68万立方米,约占三峡工程开挖总量的1/3。

导流明渠在1997年7月1日试通航,10月1日正式通航之后,长江上往来船只都改道导流明渠航行,有效使用期为6年。导流明渠正承担着三峡第二阶段工程建设期间通航的重任。三峡风光会消失吗? 四百里长江三峡风光,中国十大风景名胜之一,每年游客达上千万人次,“三峡明珠”宜昌是游览长江三峡的最佳出发地和中转港。随着三峡工程的兴建,造成了“告别三峡游”误导。那么,长江三峡的绝佳风景会不会真正与我们挥手道别呢? 有关权威部门论证后认为,三峡工程分三期,总工期17年,不同工期对三峡风光有不同的影响,但这种影响并不是很大,而且这种微小的影响还有一个渐进的过程。

第一期工程5年(1992-1997年)。已于1997年11月8日大江截流而宣告完成。长江水位从原来66米提高到88米,沿线景观不受影响,长江水运,航运不会因此受到很大影响。

第二期工程6年(1998-2003年)。2003年6月,水位提升到135米。回水至长江万州境内,张飞庙将被淹没,长江的急流险滩再也见不到,水面平缓。

第三期工程6年(2003-2009年)。其间,2006年水位提高到156米,屈原祠被淹没。2009年大坝竣工,再经过三年时间,即到2012年,最终坝上水位海拔高度将达175米,水位实际提升110米,回水将上溯到重庆境内。

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我们葛洲坝集团是三峡工程截流的主攻单位,我们一公司作为长江截流的主攻单位之一,担负上游右岸围堰的土石方抛投与碾压任务,尤其上游两岸土石方抛投,要筑起一道挡起湍急江水的土石方围堰,工程量大,任务十分艰巨,组织指挥不好就会出现严重的不可估量的后果,所以公司挑选出精兵精将,挑选集中最好的设备,日夜三班与洪水(沽水期)争时间,分秒必争,随着筑起围堰向江中心推进,江水越流越急,上下游落差越來越大,抛下去中、小块石一眨眼不见踪影,这时按设计时的方案开始抛投大型四面体混凝土预制块,当时围堰每向前延伸一步都很困难(没留下具体数据),尤其是上游围堰(当时称为龙口)连接之前的一段距离,四面体抛入江中也站不住,这时不知谁先提出來,将几个四面体用纲丝绳串起來,一起抛入龙口处,终于站住了啦 ! 这时早以准备的土石方加快回填碾压并将围堰加固,终于拦腰截断长江,当时龙口合拢时罗鼓喧天、鞭炮齐鸣、彩旗飘扬的场面至今挥之不去。下游围堰与上游围堰基本上同时进行,上游先于下游截流,下游过程难度可想而知了。

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我国在国际上素有「基建狂魔」的称号,建造了许多看似不可能的超级工程,其中就包括了三峡大坝。当初在建造大坝时,工程师是怎么做到长江截流的呢?

长江的水流量,全世界排名第三,要截流长江,绝对是世界级难题。加上为了长江不断航,工程分为三期进行。


第一期截流。

将右岸水域围起来,修建围渠,同时在左岸修建永久船闸和临时船闸。


临时船闸建好,进入第二期截流。

先把右侧围堰拆掉,使江水可以通过,再把长江主河道截断,挖开修建左岸发电坝段,和中间泄水坝段。


工程完毕后,进入第三期截流。

主河道的围堰拆掉,再次把右岸围起来。在围堰内修右岸发电坝段全部修建完毕后将围堰拆除,三峡水电站建成。

三峡水电站的年发电量超过1000亿千瓦,换算成我们日常生活的用电收费的话,三峡水电站1年的利润就有300亿元左右,差不多1天就能将近1亿元了。

真是太厉害了,为三峡工程师们点赞!

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先改路导流,再拦截封堵!

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