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小浪底水利枢纽建设管理

2017-03-02张利新

百年潮 2017年2期
关键词:小浪底导流洞黄河

张利新

小浪底水利枢纽是国家第八个五年计划重点建设项目,是黄河治理开发的关键控制性工程。工程位于三门峡水利枢纽下游130公里、河南省洛阳市以北40公里的黄河干流上,控制黄河流域面积69.4万平方公里,占流域面积的92.3%,是黄河干流三门峡水利枢纽以下唯一能够取得较大库容的控制性工程,既可较好地控制黄河洪水,又可利用其淤沙库容拦截泥沙,实施调水调沙运用,抑制下游河床的淤积抬高,对黄河治理以及促进黄河下游两岸经济社会可持续发展具有不可替代的战略作用。

小浪底水利枢纽开发目标是“以防洪(防凌)、减淤为主,兼顾供水、灌溉和发电,蓄清排浑,除害兴利,综合利用”。大坝高160米,水库正常高水位275米,总库容126.5亿立方米,电站总装机180万千瓦,设计多年平均发电量为58.51亿度。工程概算动态总投资352.34亿元人民币,其中内资260.07亿元人民币,外资11.09亿美元。工程移民搬迁安置共涉及河南、山西2省8县(市)33个乡镇,移民总数20万人。工程总工期11年,前期准备工程于1991年9月1日开工,主体工程于1994年9月12日开工,1997年10月28日实现大河截流,1999年10月下闸蓄水,2000年1月首台机组投产发电,2001年底主体工程全部完工,2009年4月7日顺利通过国家竣工验收。小浪底水利枢纽的建设倾注了几代水利人的心血,是人民治黄的一座丰碑。

黄河涨上天怎么办

黄河是中国第二大河,全长5464公里,发源于巴颜喀拉山,流域以及下游洪水影响区面积约100万平方公里,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东,在山东莱州湾汇入渤海。黄河自古被称为“四渎(古称江、河、淮、济为四渎)之宗”、百水之首,是缔造了千里沃野、孕育中华民族的母亲河。同时,它又是一条负载沉重的泥沙悬河,“三年两决口”,成为中华民族“心腹之患”的灾难之河。

黄河是世界上含沙量最大的河流,素有“斗水七沙”之称,她穿越世界上水土流失最严重的黄土高原,进入下游平原后泥沙沉积,河床抬高,河流频繁改道。历史上黄河曾经北抵天津,南泛江淮,纵横25万平方公里。据历史文献记载,黄河下游决口泛滥1500余次,较大的改道有20多次。1933年黄河下游决口54处,受灾面积1.l万多平方公里,受灾人口360多万人。1938年为阻止日军西进,国民党政府扒开花园口大堤,造成89万人死亡,1200万人受灾,形成大片黄泛区。“黄河宁,天下平”,成为中华民族世世代代追寻的梦想。

1952年10月,毛泽东第一次出京巡视,来到波涛滚滚的黄河边,有几分忧虑地询问黄河水利委员会(简称黄委会)主任王化云:“黄河涨上天怎么办?”王化云回答说:“不修大水库,光靠这些埽坝挡不住。”

早在上世纪30年代,现代水利先驱李仪祉就提出在八里胡同和孟津之间修一座大水库,并进行了初步调研。1953年,黄委会组织力量奔赴距洛阳以北40公里的孟津小浪底坝址,开始了漫长的地质勘测工作。1955年7月,那是一个历史性的时刻:第一届全国人大二次会议通过中国第一部江河规划——《关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的决议》,规划了46座梯级水库的建设蓝图,小浪底作为三门峡以下三级开发方案中的径流电站名列其中。

黄河下游防洪工程体系经过多年的建设,保障了黄河年年安澜,取得很大成果,但下游每年沉积4亿吨泥沙,抬高河床10厘米,固堤整治“10年修一次,一次修10年”的状况没有根本的改变。

1987年,国家正式批准小浪底工程立项。1991年4月9日,七届全国人大四次会议通过了我国国民经济和社会发展的“八五”规划,决定小浪底水利枢纽正式开工建设。

前期工程:“三年任务两年完成”

1991年,改革开放浪潮刚刚涌向中原,因为当时国家经济还比较困难,大型水利枢纽建设管理的技术和经验还不足,要修建小浪底如此规模的工程,只能向世界银行借部分贷款。贷款是有条件的——前期工程进度和质量、移民安置和生活改善、环境影响评估、经济评估等等必须通过世界银行的全面检查。

在短短的几个月内,小浪底建管局迅速组织起来自全国各地的23支施工队伍、1万余名水电职工(包括民工),开始“四通一平”(通电、通水、通路、通讯和平整场地)工作。建管局组织全体职工自学国际咨询工程师联合会编写的FIDIC(菲迪克)合同文本,并在施工中实战演练;同时发出了艰苦奋斗、为国争光的号召,带领建设者走上了一条艰苦奋斗的创业之路。万名建设者发扬“有条件上,没有条件创造条件也要上”的创业精神。没有住的地方,就支帐篷、搭工棚,夜宿荒山野岭;没有吃的,就带着方便面到施工现场;没有水,就借老乡的牛车到山下的黄河里取水;没有电,就利用废弃的墨水瓶自制煤油灯,照亮峡谷的漫漫长夜。

小浪底前期工程建设初期,工区内道路还没有建成,测量计量人员扛着仪器,靠两条腿跑遍了工区的山山岭岭。不管是烈日炎炎的盛夏,还是寒风凛冽的严冬,无论是大雨倾盆,还是风沙扑面,他们为放一根线,确定一个点,取回一块试样而奔波几十公里路程,为一个一个桩号而徒步翻越几个山头。

为了抢速度,50名工人在悬崖峭壁之上,在乱石林立之中,排除垭口(施工道路埡口路段)塌方险石。500多名军民冒着零下十几度的严寒,吃在冰天,宿在雪地,放弃元旦和春节回家团聚,以顽强拼搏的精神和惊人的速度,提前70天完成了东河清变电站110千伏输电线路25公里高压线路的架设。为解除黄河凌汛的威胁,护桥子弟兵跳入刺骨的河水中,排除险情,确保了工区连接南北两岸唯一的咽喉通道——舟桥的安全。在水利部的领导支持下,小浪底建管局带领万名建设者,高质量实现了水利部提出的“三年任务两年完成”的目标。1994年5月4日,小浪底工程先后经世行专家团15次严格检查后正式通过评估。

开工:技术难,管理也难

1994年9月12日,李鹏总理宣布,黄河小浪底水利枢纽工程开工!50多个国家和地区的700多名外国承包商、专家、工程技术人员和数千人的中国水电施工队伍云集工地,共建“华夏第一堆石坝”。

由于地质复杂、技术要求严格、工期紧迫,小浪底工程被国内外水利专家公认是世界上极具挑战性的工程之一。我国著名水利专家张光斗1995年考察小浪底时说过,“我看过二滩、三峡、小浪底,各有难处。三峡的特点是庞大,小浪底的特点是复杂”。小浪底复杂的地质被专家称之为“地质博物馆”。

走进小浪底,坝址北岸是砂岩和黏土质砂岩堆积的单薄山体,裸露的破碎岩层像一摞“千层馅饼”向下游倾斜。这样的岩石不仅承载力差,而且极易滑坡,需要数以千计的锚索像“纳鞋底”似的进行加固。在这约1平方公里的左岸山体内,像“蜂窝煤”似地开凿了最大洞径为16.4米的大小隧洞(室)108条(个)。隧洞、竖井、斜井、地下厂房、交通洞等纵横交错的密集洞室群,几乎把这个单薄的山体掏了个空。

小浪底工程不同于一般工程的分期明渠导流,其施工特点之一是一次性隧洞导流,加之规模宏大、工期紧迫、施工强度高,还要在短短的三年内完成60%的水工建筑物(水利工程中常采用单个或若干个不同作用、不同类型的建筑物来调控水流,以满足不同部门对水资源的需求。这些为兴水利、除水害而修的建筑被称为水工建筑物),七年内完成337万立方米混凝土和近1亿立方米的土石方挖填;单一个泄洪工程洞群的混凝土总量即达到190万立方米,相当于浇筑一个三门峡电站大坝……小浪底面临巨大的工程技术挑战。

除了工程技术的挑战,工程管理也十分艰难。按照国际惯例,凡是使用世界银行贷款的项目,都得采用国际招标方式进行建设,小浪底工程也不能例外。在国际工程舞台上诞生的中国水利业主和监理工程师队伍,后脚还没有离开计划经济,前脚已经跨入社会主义市场经济。面对新体制、新模式、新成员、新环境的全新工程,一出手就是大手笔——全面推行业主负责制、招标投标制、建设监理制,率先打破施工单位“各占一方”“自成一统”“封闭式”的计划经济时代的建设管理体制,引进国际竞争性招标,招揽国际承包商承建,全方位与国际惯例接轨。这在当时是一个全新的管理模式,一个国际性的经济活动,涉及诸多国家和参与单位的经济利益,极易产生矛盾和纠纷,而且由于参建队伍国别不同,各自的价值观、文化背景、生活习惯、管理模式和语言差异迥然,工程建设管理工作绝非易事。

赶工:“九七截流”

FIDIC合同条款是国际通用的权威性文件,是国际工程施工和技术规范的唯一准则,是业主和承包商双方权利和责任划分的“法律”依据。外方的一位管理者曾经说过:“如果在小浪底有一部圣经,这部圣经就是‘菲迪克条款。”当时国内一部分人也认为只要有这部“圣经”,小浪底工程建设过程便会万事大吉。

主体工程开工的前几个月,I标和Ⅲ标(引水发电系统标)进展满足合同要求。Ⅱ标(泄洪排沙系统工程标)承包商由于对小浪底工程的特殊性认识不够,思想、物资准备不足,施工设备未能及时进场,加之地下工程经验不足,施工方案不明确,自身管理不善,用工不利,致使工期拖后。1995年4月,由于三条导流洞塌方频发等原因,外商以地质条件不明为由全面停止施工,向业主提出巨额索赔和推迟一年截流的要求。如果接受外商的要求,不仅会给国家带来几十亿元人民币的经济损失,而且会影响我国改革开放的形象,这是小浪底人难以接受的残酷现实。

危难关头,水利部派工作组进驻工地“协调、督促、服务、指导”工程建设,强调“九七截流”后门关死,倒计时,要干就像个样子,振奋精神,全力以赴!经过详细调查研究,水利部根据小浪底建管局党委和监理工程师的建议,果断决定成建制引进中国水电施工队伍,“切块分包”(独立分包)三条导流洞施工。但由于中西方思维方式的差异,外商一开始却拒绝接受此方案。1996年1月8日至2月8日,经过艰难的谈判,新上任的Ⅱ标行政经理在不承担截流目标的前提下签订了分包协议,同意中方成建制队伍进场,但只是提供劳动力和对劳动力负责管理的劳务分包。

1996年春节前夕,中国水利水电施工局的水利建设者们从北国的长白山、西北的青海湖、南疆的边陲,祖国的四面八方,火速进军小浪底。1996年3月19日,一个肩负特殊使命的特殊组织OTFF——一个以中国水利水电一、三、四、十四局英文名称第一个大写字母组成的、完全是中国人的联营体宣告成立,接下了导流洞塌方后的烂摊子,分兵合进,各个击破,同时“勒紧裤腰带”自行购买和调配5000多万的施工设备,接过导流洞施工任务。

小浪底建管局党委在全工区召开保截流动员会,层层发动群众,提出了“是劳务,更是主人”“在外国人面前我们是中国人”的口号。

一号导流洞充塞着154米长的塌方。如果按照外商提交的支护88榀钢支撑的施工方案,通过塌方段需要308天!“九七截流”的目标无法实现。凭着多年的地下施工经验,中国联营体向外商提出爆破后以喷锚代替钢支撑的方案,外商抱着试试看的态度勉强同意,OTFF的施工方案取得了成功。二号和三号导流洞如法炮制,分別比计划提前10至20天胜利闯过塌方段。

导流洞贯通后,按照Ⅱ标承包商制定的“之”字形“半边开挖”方案,一个循环只能掘进两米。为了提高导流洞下半部开挖速度,中国联营体提出“中间刻槽,多面作业”的建议——在导流洞中间先形成一个十几米的通道,通道两边分若干段开挖,一个循环可挺进十几米,七天时间奇迹般地把中下部开挖顺利地推进了70米!

在“赶工”的攻坚阶段,水利部提出“两个五湖四海”,号召中外建设者向“九七截流”发起总攻。1996年9月,Ⅱ标外商在入口和办公区打出了“1997年10月31日,就是这一天(指原定截流时间)!”的横幅,传递了对“九七截流”的认同。

1996年9月28日,三条导流洞相继全线贯通,抢回工期四至五个月,老外们服气了。外商工程师敬佩地说:“你们是我见到的最优秀的队伍!”导流洞部门经理跷起大拇指:“OK,OK!Very good!”

经过一年零十个月的艰难奋战,1997年10月28日10时28分,小浪底成功实现如期截流。

经过痛苦的撞击和艰难的磨合,中西方文化在这里相互交流和渗透并迅速融合,构成中国特色的建设管理模式—小浪底管理模式,推动着工程的建设快速进展。在中外建设者的共同努力下,大坝工程提前13个月、泄洪排沙系统工程提前6个月、引水发电系统工程提前7个月完工,机电安装标于2002年3月31日按期完工。

小浪底水利枢纽工程也创造了多个世界之最:世界上水库运用方式最复杂多变的水利工程;世界上最大、最复杂的、最密集的地下洞群;世界上最大、最复杂的进水塔群;世界上最大的孔板消能泄洪洞;世界上集中布置最大的消力塘;世界最先进的水轮机抗磨、防护技术;无黏结预应力混凝土衬砌规模列世界之冠。

小浪底工程还较好地解决了高速高含沙水流的消能及抗磨蚀处理、洞群的围岩稳定、进水口和出水口的高边坡以及塔群的稳定、小浪底水库的运行方式等等一系列挑战性难题。还需要特别指出的是小浪底工程移民工作。规模移民是集自然科学和社会科学为一体的复杂的系统工程,小浪底工程移民涉及晋、豫两省20万人,采取了“水利部领导,业主管理,两省包干负责,县为基础”的管理模式,以大农业安置为主,走开发性移民之路,基本上实现了“搬得出、稳得住、逐步能致富”的目标。世界银行高级官员多次来华考察,对小浪底移民搬迁安置给予了高度评价。时任世界银行副行长卡奇先生由衷地称赞:“利用世行贷款,实施开创性移民,小浪底移民项目是世界银行同中国合作的典范,也为其他国家利用世行贷款建设大型水利设施和妥善处理移民问题开创了一条路子。”2000年9月,世行环境专家鲁德威格先生也赞不绝口:“小浪底移民环境工作,经得住任何国际组织的检验!”

惠及亿万民生

小浪底水利枢纽自1999年10月取得下闸蓄水起,通过科学、高效运行,充分发挥枢纽巨大的综合效益,把改革开放的成果惠及黄河中下游两岸地区的广大人民。2009年在小浪底工程竣工验收会议上,两院院士、水利专家潘家铮说:“小浪底水利枢纽工程现在已初步发挥了全面效益,改善民生,维护生态,有效地促进了区域经济社会发展,将小浪底视作一项民生工程,是一点也不过分的。”水利部副部长刘宁在接受《中国水利报》记者采访时说:“小浪底工程的运用将给经济社会的发展带来巨大的效益,无论从工程技术、工程建设本身,从黄河治理的需求,还是从黄河流域,特别是中下游经济社会的科学发展,甚至从中华文明、中华文化的角度来说,小浪底工程建设和运用都是弥足珍贵的人类财富,值得我们倍加珍惜。”

小浪底水利枢纽投入运行后主要发挥了以下几方面的作用:

防洪作用突出。从先秦到民国2000多年中,黄河共决溢1590次,改道26次,平均三年两决口,百年一改道。小浪底水利枢纽投入运行以来,将确保防汛安全、充分发挥枢纽防洪效益作为首要目标。水库在运用初期每年可提供约90亿立方米的防洪库容,在运用后期也可长期提供40.5亿立方米的防洪库容。根据干支流洪水情况,小浪底水利枢纽及时采取蓄洪、削峰运用,有效缓解黄河下游洪水威胁,将黄河下游防洪标准从不足60年一遇提高到1000年一遇,即便遭遇1000年一遇洪水,也可使花园口洪峰流量降至22600立方米/秒以下,为黄河下游防洪安全提供了保障。黄河下游已连续17年安全度过伏汛期。

凌汛灾害是黄河下游严重的自然灾害之一,历史上曾以频繁决口、难以防治而著名,自古就有“凌汛决口,河官无罪”的说法。由于黄河下游河道上宽下窄、弯曲连绵,容易形成冰塞、冰坝,在小浪底水利枢纽投入运行前,每年国家要采用飞机、大炮、炸药等措施炸毁冰坝,确保黄河堤防安全。小浪底水利枢纽投入运行后,可提供20亿立方米的防凌库容,通过在凌汛期精确调控下游河道流量,保证了下游平稳封、开河,数千年宣称不治的黄河下游凌汛威胁基本解除。

小浪底水利枢纽投入运行以来,为黄河下游滩地190多万群众和近400万亩耕地提供了有效的防洪保障。2012年7月,黄河干流出现1986年以来最大洪水,相继形成4次洪峰,在黄河中游干流吴堡站洪峰流量达到10600立方米/秒,通过小浪底水库拦、蓄、削洪的综合调蓄作用,下游洪峰流量被控制在3500立方米/秒以下,下游滩区人民群众的生命财产安全得到保障。

减淤效果明显。黄河年平均输沙量16亿吨,约1/4淤积在下游河床,致使河床平均每年抬升约10厘米。河床升而大堤长,形成了罕见的地上悬河。目前,下游滩面一般高出地面3—5米,比新乡市地面高出20米,比开封市地面高出13米。

小浪底水利枢纽采用“拦粗排细、调水调沙”的运用方式,截至2016年底共進行19次调水调沙运用,水库排出淤积泥沙约6.6亿吨,冲刷下游河道泥沙约4.3亿吨,共约9.7亿吨泥沙冲入大海,下游河道由建库前的淤积抬高转变为冲刷下切,主河槽平均下降两米左右,有效减缓了下游河道淤积,二级悬河形势得到缓解,黄河下游主河槽过流能力从不足1800立方米/秒增大到4200立方米/秒。水库设计总库容126.5亿立方米,2016年汛前实测总库容96.67亿立方米,水库淤积量约30.91亿立方米,最近几年水库淤积速度减缓,库区泥沙淤积形态与初步设计基本吻合。

供水保障有力。小浪底水利枢纽投运以来,截至2016年底共下泄水量3944亿立方米,通过水库调节补水1265亿立方米,平均每年增加调节供水量76亿立方米,已先后多次为引黄济津、引黄济青、引黄济淀提供水源保障。通过小浪底水库的调节补水,实现了黄河的跨流域调水,不仅提高了下游约4400万亩引黄灌区的灌溉保证率,缓解了下游沿黄地区生产和生活用水紧张局面,而且提高了北京、天津等大中型城市和河北等区域的用水保障率。

2008年10月至2009年2月,黄河中下游地区发生特大干旱,小浪底建管局认真落实中央领导关于抗旱的指示精神和国家防总的抗旱措施,先后13次调整小浪底水库下泄流量,共下泄水量31.63亿立方米,补水9.87亿立方米,有效缓解了河南省沿黄地区的旱情,有力支援了抗旱保豐收工作。2011年春季,黄河流域区域接连提升干旱预警,启动应急响应,小浪底建管局精确执行调令,连续三次加大下泄流量,由300立方米/秒加大到900立方米/秒,下泄水量13.64亿立方米,补水4.38亿立方米,有力支援了河南省抗旱工作。2012年1月至3月,黄河中下游累计降水量较近5年平均偏少50%,旱情严重,小浪底水利枢纽加大下泄流量,河南省引黄水量由前期不足150立方米/秒增加至800立方米/秒左右,保证了下游春灌需求。2014年7月中旬至8月下旬,黄河中下游地区发生严重干旱,河南省更是遭遇63年以来最严重干旱。小浪底水库在上游来水偏少和蓄水严重不足的情况下增大下游供水,补充供水5.2亿立方米,有效缓解下游地区旱情。

生态效益突出。据统计,1980年至1990年间,黄河累计断流191天。进入90年代,由于黄河经受连续的枯水年,断流现象愈演愈烈。1997年最为严重,黄河下游断流26次,累计226天,断流河段长达702公里。小浪底水利枢纽投运以来,结束了母亲河断流历史,实现了母亲河已连续17年不断流,改善了小浪底库区和下游河口地区的生态环境,并在黄河中下游形成了大片湿地,为维持黄河健康生命作出了重要贡献。

水电优势显著。小浪底电站实行“电调服从水调”的原则,在河南省电网中承担着重要的调峰调频功能,截至2016年底累计发电865亿度,相当于节约标准燃煤约3462万吨、减少碳排放量8623万吨。2012年,充分利用上游来水,小浪底水库首次蓄水至EL.270.10米,全年累计上网电量97.28亿千瓦时,发挥了清洁能源、可再生能源的优势,同时有效提高了电网的安全性能和供电质量,缓解了河南电网供电紧张局面。

多年来,小浪底工程一直得到党和国家领导人的重视和关怀。江泽民、胡锦涛等都亲临小浪底视察,给予小浪底建管局和小浪底人以极大的鞭策和鼓舞。小浪底工程先后获得“国际堆石坝里程碑工程奖”、“中国水利工程优质(大禹)奖”、新中国成立60周年“百项经典暨精品工程”、中国土木工程“詹天佑奖”、中国建设工程“鲁班奖”等诸多奖项。

世纪工程,泽被华夏。小浪底水利枢纽不仅是我国改革开放的辉煌成果,更是一个时代波澜壮阔的象征。

(编辑 杨 琳)

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