丹江口水利枢纽综合效益巨大

文 | 褚应丹 编辑 | 田宗伟

丹江口水利枢纽工程全景 摄影/杨飏

丹江口大坝泄洪 摄影/杨飏

丹江口水利枢纽是开发汉江的第一个控制性大型骨干工程，位于湖北省丹江口市汉江干流上，具有防洪、供水、发电、航运等综合利用效益，是开发治理汉江的关键工程，同时也是南水北调中线的水源工程。

枢纽于1958年开工建设，后遇国家经济困难，改为分期建设。初期工程于1973年建成。枢纽初期工程建成以来，发挥了巨大的防洪、发电和供水作用，取得了显著的经济效益及社会效益。由于国民经济的发展，特别是华北缺水局面日益紧迫，必须实施南水北调中线工程以补充京津华北地区水资源的不足。根据《南水北调中线工程规划》的审查意见，要求加高丹江口水利枢纽大坝，将水库正常蓄水位从157米提高至170米，相应增加库容116亿立方米。2005年9月，丹江口大坝加高工程开工建设，2013年5月加高工程主体工程完工，同年8月，加高工程通过国务院南水北调办公室组织的蓄水验收。

丹江口水利枢纽工程在新中国水利水电工程建设史上具有重大的历史意义，她对保障汉江中下游地区的经济发展，以及促进我国北方地区国民经济可持续发展和生态环境的改善发挥着重要的作用。

枢纽功能

丹江口水利枢纽由于所处地理位置优越且综合效益巨大，成为汉江流域开发的关键工程。枢纽运行初期时，综合利用水利任务为防洪、发电、供水（灌溉）、航运等。加高完建后，作为南水北调中线工程的水源工程，按照“发电服从调水、调水服从生态、生态服从防洪安全”的原则，丹江口水利枢纽的综合利用水利任务调整为防洪、供水、发电、航运等。

即使遭遇1935年同大洪水，配合杜家台分洪工程的运用，在中游分蓄洪民垸基本不用的情况下，可确保汉江遥堤的安全；在首先满足汉江中下游工农业、生活及环境用水的前提下，2010水平年供水97亿立方米，2030水平年供水120～140亿立方米；同时，改善了枢纽的发电和汉江干流的通航条件。

丹江口水利枢纽工程夜景 摄影/杨飏

工程运行情况

1974年2月，丹江口水利枢纽初期工程全面竣工，6台机组全部投产。在多年的运行中，运行管理单位严格开展大坝安全监测、巡视检查及年度详查工作，汛期增加监测及巡查频次，坚持每年汛前安排计划对水工建筑物进行维修养护，对启闭机和闸门进行检查、维护及保养，确保了枢纽各建筑物运行总体正常，防汛设备设施安全运行无事故。

2005年9月，丹江口大坝加高工程开工建设，对混凝土坝和左岸土石坝进行了培厚加高，对右岸土石坝进行了改线新建，坝顶原2台4000kN门机拆除更换为2台5000kN门机，深孔3台移动式2000kN移动式卷扬机拆除更换为11台2000kN固定式卷扬机，对深孔和溢流坝段工作及检修闸门进行了检测、加固修复、防腐、止水滑块更新安装等，升船机由150吨级扩建为300吨级。2013年5月，加高工程主体工程完工，2014年12月，南水北调中线工程正式通水。

水库1967年11月下闸蓄水至今，遭遇最大入库洪峰流量为每秒34300立方米（1983年10月，相当于43年一遇），枢纽工程经历了最高库水位167.00米（2017年10月29日）、最低水位131.24米（1978年，水库水位降至死水位以下近8米）的运行考验，共启闭深孔闸门1358次、堰顶闸门268次，深孔过水59137小时，堰孔过水15423小时，没有超标准运行，工程水工建筑物无异常现象，闸门工作状况良好，结构受力稳定，无整体变形，均处于安全运行状态。

水库水质

丹江口水库水质监测工作包括对陶岔渠首每日定点监测、丹江口水库以及入库支流河口的31个人工断面的每月水质监测、7个自动站的每日自动监测，并对陶岔渠首、丹江口水库15个人工断面以及入库支流河口16个人工断面、7个自动监测断面的水质进行系统的分析与评价。

截止2017年底的监测数据表明：

（1）渠首陶岔断面水质良好，每日水质均符合I类水的标准，总氮浓度保持稳定。

（2）丹江口水库监测断面水质良好。库内15个断面的水质均符合I～II类水质标准（其中豫鄂省界断面台子山断面和豫鄂省界断面清泉沟断面水质均为I类），符合《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持“十三五”规划》提出的“丹江口水库水质稳定达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）II类”的要求。水库水体中硫酸盐、氯化物、硝酸盐、铁和锰监测结果均小于标准限值。营养状态评价结果显示水库水体呈中营养状态。

（3）丹江口水库入库河口断面大部分水质良好。上游16条支流河口断面能满足或优于III类水质标准的占81.2%；超标断面占18.8%，超标的基本项目为氨氮和总磷。其中，曲远河河口断面水质为V类，神定河河口断面和泗河河口断面水质为劣V类，未能达到“规划”提出的主要入库河流水质不低于III类的要求，其余入库支流河口断面水质为I～III类，满足“规划”要求，且汉江干流省界断面（陕鄂）白河断面和丹江干流省界断面（陕豫）荆紫关断面均满足II水质标准，符合“规划”要求。

自通水以来，丹江口水库水质常年稳定保持在国家地表水Ⅱ类及以上标准，水库水质109项指标因子最新监测数据表明，水库水质除高锰酸盐指数、总磷和总氮三项指标因子外，其他106项指标因子达到Ⅰ类水标准。2017年，丹江口水库入选首批“中国好水”水源地，是全国水量最大、水质最好的水源地。

工程效益

1.防洪效益

防洪是丹江口水利枢纽的首要任务。枢纽运行50年来，发生较大洪水的年份有1975、1983、1984、1998、2003、2005 及 2010、2011、2017等年份，共拦蓄大于10000m3/S的洪水91次，其中20次被全部拦截，削峰率大于50%的72次，共拦蓄洪峰大于每秒30000立方米的洪水4次，洪峰每秒20000～30000立方米的洪水21次，减轻了长江干流（汉口段）防洪负担和武汉市防洪压力，避免了13次下游民垸分洪和33次杜家台滞洪区分洪，有效地保护了江汉平原和武汉市千百万人民生命和财产安全，估算防洪效益达500多亿元（2000水平年），取得了显著的防洪效益。

在防御汉江流域1983年10月特大洪水中发挥了巨大的作用。1983年汉江气象异常，洪峰之大、降雨量及来水量之多、汛期结束之晚均是1949年新中国成立以来汉江的最高记录。主汛期7～10月降雨量为历年同期平均值的1.6倍，全年来水量760亿立方米，是正常来水的2倍，大于每秒10000立方米洪峰出现11次，是历史上出现洪峰次数最多的一年，特别是10月份上旬出现最大入库洪峰每秒34300立方米，为50年来第二位。丹江口水库成功拦蓄洪水25.3亿立方米，调节洪水下泄流量为每秒19600立方米，减少汉江中下游民垸分洪量达32.27亿立方米，确保了汉江干堤和江汉平原的安全，减少淹地面积91.7万亩，减少受灾人口67.46万人，防洪效益匡算达9.17亿元。

在1998年长江发生特大洪水时，丹江口水库有效地削减汉江洪峰，减轻了汉江中下游和武汉市的防汛压力，并有一次超蓄洪水，为长江抗洪斗争解了燃眉之急。1998年7～8月，就在长江接连发生8次大洪水的情况下，汉江也发生了5次大于每秒5000立方米的洪水。丹江口水库水位于7月14日涨至149米时已开孔泄洪，8月又发生了4场洪水。8月中旬，在长江第六次洪峰即将到来之际，汉江也发生了大到暴雨，特别是丹江口到钟祥区间发生了大洪水，区间洪峰流量为每秒8000立方米，这时，由于受长江高水位顶托的影响，汉水入江不畅，过流能力大幅减小，造成汉江下游防汛形势异常严峻。在长江防洪的关键时刻，为了避免下游杜家台分洪，减轻长江防洪压力，缓解汉江中下游的防汛紧张局面，丹江口水库于8月15日11时50分果断地关掉闸门、停止泄洪。当时，丹江口水库水位为151.98米（超防洪限制水位2.98米），入库流量每秒14200立方米，加之每秒18300立方米的入库洪峰即将到来，按规定应加大泄量，但关闸致使库水位于19日达到154.65米，超防洪限制水位5.65米，避免了下游杜家台分洪区和民垸分洪运用及武汉关水位超过1954年洪水位（长江委认为降低汉口水位0.3米以上，水利部信息中心认为降低汉口水位0.6米），共超蓄水量37亿立方米，有力地支援了长江抗洪斗争，受到湖北省人民政府的嘉奖。

2005年，洪水最大洪峰每秒30700立方米，水库实际最大出库每秒14600立方米（削峰率52.4%），为汉江中下游的防汛争取了每秒1000立方米以上的流量空间。由于丹江口水库的拦洪削峰作用，减少淹没河滩地22万亩，减少淹没杜家台洪泛区20万亩，减少淹没民垸300万亩。2010年和2011年，汉江流域连续两年遭遇大洪水，其中2010年最大洪峰每秒34100立方米，仅次于1983年10月的大洪水，水库最大下泄流量每秒6480立方米，有效地避免了杜家台分洪的运行，总的防洪效益为37亿元，其中，减少河滩地5亿元，杜家台10亿元，民垸22亿元；2011年最大洪峰每秒26600立方米，水库实际最大出库每秒13000立方米（削峰率51.1%），为汉江中下游的防汛争取了每秒3400立方米以上的流量空间，成功避免了汉江下游民垸和杜家台的分洪运行，其防洪效益为15亿元，其中，杜家台5亿元，民垸12亿元。2017年汛期共发生5场入库洪峰大于每秒5000立方米的洪水，其中三场洪水洪峰大于每秒10000立方米，最大洪峰每秒18600立方米，其中，第一场被水库全部拦蓄，其余4场洪水水库的削峰率也达到50%以上，整个汛期水库最大出库流量为每秒8040立方米,充分发挥了水库的拦洪削峰作用，为汉江中下游的防汛争取了每秒9000立方米以上的流量空间，避免了民垸分洪和蓄滞洪区运用，有效缓解了汉江中下游的防洪压力。

2.供水效益

初期工程运行期间，为湖北、河南两省引丹灌区360万亩耕地提供了自流引水水源，至2014年10月31日，两省引丹灌区共计引水量（含提灌水量）281.268亿立方米，累计灌溉耕地面积约4000万亩次，年最大引水量达到20亿立方米，如按照0.006元/立方米（2000年国家计委批复价格）的农业供水价格计算，灌区总计受益1.69亿元。

丹江口大坝加高工程于2013年8月底通过蓄水验收，水库开始按后期规模运行。2014年11月1日通过陶岔渠首枢纽开闸试验通水，12月12日正式通水。按照《南水北调工程供用水管理条例》规定的调水年度（每年11月1日至次年10月31日）统计，2014～2015、2015～2016、2016～2017供水年度实际供水分别为21.668亿立方米、38.45亿立方米和48.46亿立方米。截至2017年10月31日，丹江口水库已累计向北方供水108.578亿立方米，其中，向河南供水约37.82亿立方米，向河北供水约11.68亿立方米，向天津供水22.84约亿立方米，向北京供水28.44约亿立方米，惠及北京、天津、石家庄、郑州等沿线19座大中城市。

目前，南水北调中线工程调水成为了很多城市的主力水源，缓解了其水资源短缺的紧张局面，工程供水综合效益远超预期。工程通水后，沿线已有近1亿人喝上了汉江水。河南省有11个省辖市、37个县用上“南调水”，1800万人受益。河北省用水范围已覆盖7个地级市、96个水厂。天津中心城区、环城四区及滨海新区等多个行政区的市民都用上了“南调水”，该市也因“南调水”补充形成了“引滦引江”双水源保障的新供水格局。北京使用南水后，自来水硬度由每升380毫克降至120毫克-130毫克；在水资源布局方面，南水北调工程已带动北京市形成一纵一环水网工程，连通了地表水、外调水、地下水和各大水厂，形成三水联调、环向输水、放射供水、高效用水的首都供水安全保障格局，其中有70万人口结束了喝自备井水的历史。当前，南水北调中线工程与河北省廊涿、保沧、石津、邢清四条大型输水干渠形成一纵四横水资源格局，构建起冀南可靠的供水网络体系。同时，居民用水水质明显改善，地下水水位下降趋势得到遏制，部分城市地下水水位开始回升，城市河湖生态显著优化，并已经成为沿线大中城市的生命线。多年来北京超采严重的密云、怀柔、顺义等地，地下水水位下降趋势得到遏制，有效促进了地下水的涵养和回升。

3.发电效益

丹江口水电站装机容量90万千瓦，保证出力25.9万千瓦，多年平均发电量38.3亿kW·h，共架设6回220千伏、7回110千伏高压线路。1973年9月六台机组全部发电，是70年代初期中国为数不多的大型电站之一，更是湖北省电网起支撑作用的骨干电站。由于当时“三阳”地区（襄阳、郧阳、南阳）经济不发达，区域用电不多，因此，丹江口水电站所发电量的80%以上远距离、重负荷输送至鄂东南的武汉地区和豫中的郑州地区，极大地缓解了两省（特别是湖北省）用电紧张的矛盾。据统计，从6台机组投产后的1974年至1980年，即由湖北、河南两省分别调度的7年时间里，丹江口水电站累计发电261.63亿kW·h，其中向湖北供电198.13亿kW·h，向河南供电59.03亿kW·h，并直接向当时两省重工业项目（武钢1.7m轧机和郑州铝厂）供电，保障了国家重大工程武钢1.7m轧机工程顺利启动和车城十堰的崛起，对两省的工农业生产和经济发展做出了巨大贡献。

丹江口水库有效调节库容102亿立方米，6台单机15万千瓦机组启停迅速，从开机到并入系统一般只需2分钟左右，是理想的调峰、调频厂。1981年华中电网成立时，网内火电机组调峰能力差，调峰容量仅占开机容量的15%～17%，水电站中径流式机组和小水电的比重占总水电容量的60%以上，适于调峰、调频的电站不多。由于电网系统调峰容量严重不足，降低了全年周波合格率，在这种情况下，单机容量大、调节性能好，且可分可合的向两省供电的丹江口水电站就成为华中电网的主力调频、调峰、事故备用的骨干电站，丹江口也成为河南、湖北两省电网的第一个联网点。据统计，丹江口水电站的调峰容量占鄂豫负荷峰谷差的40%（鄂、豫两省负荷峰谷差约占全国峰谷差的70%），为电网调峰、确保正常供电，其作用十分显著。2009年以前，丹江口水电站是华中电网的主力调频电站，同时承担了华中电网重要的调峰、调相和事故备用的重要任务，对保证电网的安全运行、改善供电质量和提高电网的经济效益起到重要作用。

南水北调中线陶岔渠首及总干渠 摄影/杨飏

在枢纽初期工程建成之际，作为对库区郧县、淅川和丹江口三县（市）为工程建设所作贡献和牺牲的补偿，同时也作为开发性移民的尝试，国家利用移民经费建设了丹郧、丹淅两条110千伏供电线路，由丹江口水电站直接向郧县、淅川和丹江口市供给廉价的电力、电量。库区三县市由丹江口水电站获得的总电量超过355亿kW·h，长期的电价优惠对三县市的经济发展和库区移民脱贫致富起到了巨大的作用。

1996年12月15日，丹江口水电站实现发电量累计突破1000亿kW·h大关，成为全国第3个发电量过千亿的水电站。截至2017年底，丹江口水电站累计发电1725亿kW·h，按湖北省1990年平均每千瓦时电量创造国民生产总值3.26元计算，累计创国民生产总值5620多亿元。

4.航运效益

汉江自古是联系陕、豫、鄂三省的水上通道，但过去上游河道狭窄，滩多流急，航行条件十分恶劣；中游河道开阔，但沙滩甚多，极不稳定；只有下游河道相对比较稳定。丹江口水库修建后，上游库区因水库蓄水抬高了水位，水面比降减缓，流速减小。与建库前相比，中下游航道得到较大改善，大大提高了通航保证率和船舶吨级。

由于水库的调节作用，汉江中、下游洪峰大幅度削减，中水期延长，枯水期加大，水位变幅减小，航深增加，同时改善了枯水期的流量，使其从每秒200立方米提高到每秒400～500立方米，对改善汉江通航条件，促进汉江水运事业的发展发挥了很大作用。大坝以上水库区延长和改善航道近200公里，下游航道可通过300吨级升船机贯通库区航道，使汉江可通行航 道增加到800公里。库区险滩由48处减少为10处，库区干流和支流曾河、丹江口客货轮运量比 建库前增加10多倍。截至2017年底，丹江口 水利枢纽通航建筑物累计船只过坝3200余次， 过坝吨位约31.3万吨。