古人云:治秦必先治水,兴秦必先兴水。近年来,一批筹划许久的重大水利工程纷纷上马,让大家逐渐意识到,陕西并非是水资源富足省份,仍存在着资源分布不均衡的现实状况。
除了消息频出的引汉济渭外,在西安以北的泾河大峡谷深处,一座创造五个“世界第一”的东庄水利枢纽工程同样火热建设,待全部建成后,关中地区近150万人因此受益。
秦人治水,70余年的坚守将实现
从地理位置看,东庄水利枢纽选址泾河下游峡谷末端咸阳市礼泉县叱干镇、淳化县车坞镇河段处,距西安市约90公里,坝址控制泾河流域面积4.31万平方公里,占泾河流域总面积的95%。
东庄水利枢纽方位示意 制图©悦西安
为何要在此处建水库呢?事实上,作为渭河最大的支流,泾河占渭河流域面积的33.7%,也是其泥沙的主要来源,控制渭河来沙的七成、黄河来沙的六分之一。尽管有因两河含沙量不同而产生“泾渭分明”一词,但从古至今关于谁清谁浊之分一直存有争论。
通过现代对泾渭水系的监测,一年之中的绝大部分时间,泾渭分明处基本皆为泾清、渭浊。不过每年7-9月洪汛期,泾河泥沙量受中上游降雨而增大,多年平均输沙量2.37亿吨,这一数值相当于黄河的4.4倍,是渭河的2.9倍。
泾河流域的高含沙洪水,加之上世纪60年代三门峡水库运用的影响,导致潼关高程抬升,渭河下游河床不断淤积,已发展成地上“悬河”,成为洪灾频发的根源,渭河近代发生的4次特大洪水,其中3次是以泾河来水为主。
位于高陵的泾渭分明处
另一方面,关中地区尤其是渭北地区普遍缺水,人均水资源量仅有131m3,远低于全国和全省平均水平,因此这片区域也被形象地称作“渭北旱腰带”。
回溯泾河治水,前有秦时兴建郑国渠,后有近代李仪祉设计修建关中“关中八惠渠”,秦人治水的目光从未离开过泾河。上世纪50年代初,黄委会和陕西省首次提出在泾河峡谷段建设大型水库的规划设想,认为是立足当地水源,近期缓解关中、特别是渭北地区缺水的现实选择。
但工程立项之路艰辛且漫长,一代代水利人曾围绕开发目标、泥沙淤积等进行多次技术论证,先后经6次启动,却受资金筹措、目标调整、泥沙淤积等缘由一次次无奈搁浅。
郑国渠景区
2010年,陕西省决定重启东庄水利枢纽前期工作,其后的数年里工程推动有了更多实质性进展,相继实现项目建议书、环评报告、初步设计等手续的国家层级部门获批,并入选国家确定的172项节水供水重大水利工程之一;2018年6月,准备工程全面开工。
至此,作为黄河流域水沙调控体系骨干工程,也是全国目前唯一在建具有调水调沙功能的水利枢纽工程,东庄水利枢纽正式开启“五个世界之最”的建设之路。
五项世界之最,筑起陕西又一奇迹工程
简要梳理东庄水利枢纽概况,工程总投资163.61亿元,计划建设工期95个月,主要新建高度230米的混凝土双曲拱坝,形成32.76亿m3总库容,达到以防洪减淤为主,兼顾供水、发电和改善生态等综合利用。投用后,它将成为陕西库容最大、坝高最高的水利工程。
东庄水利枢纽坝体效果图
枢纽建筑物由混凝土双曲拱坝、泄洪排沙设施、水垫塘、二道坝、引水发电系统及进水塔等组成,采用“泄大拦小、适时排沙”方式来协调水沙关系。
其中,双曲拱坝是工程的重中之重,主体230米坝高相当于80层普通楼房的高度,弧线长度约456米;设计总库容超过32亿m3,相当于16个黑河金盆水库,当中有近三分之二库容(20.53亿m3)用来留存泥沙,同时配有110兆瓦电站装机。
大坝建设过程中,还存在特殊性强、难度大的特点——单是岸坡开挖工作,估算堆渣量就达1663.93万m3,打个比方,若将所有移走的土石方集中堆砌,大体能堆起一座160米高的大山,可称作是现代版“愚公移山”;而大坝主体混凝土浇筑工作,需要一刻不停持续三年时间,以确保坝体稳固性。
坝体岸坡开挖现场(2021年)
此外,对比研究国内外200米以上30余座高拱坝资料,建设还通过科技创新手段,创造出五个方面的世界之最,为同类型工程提供宝贵经验。
① 世界第一座以防洪减淤为主要任务的特高拱坝 设计拦沙库容20.53亿m3,占总库容的62.7%,30年左右即达到冲淤平衡。
②含沙量和单位水沙荷载最大的特高拱坝 坝址区河段年均含沙量为140kg/m3,汛期平均207kg/m3;坝前淤积高度182米,占坝高的65.6%。
③ 世界唯一一座悬托型河谷上修建的特高拱坝 水利枢纽近岸坡地下水位低于河水位高程约30-50米。
④ 库区防渗规模世界最大孔深最深的水利工程 库区防渗帷幕灌浆进尺84万米,投资约11亿元,坝基防渗帷幕最大孔深达到219米。
⑤ 世界上第一座二道坝采用堆石混凝土的水利工程 水利枢纽二道坝工程高41米,坝顶宽6米、长75.1米,坝身布置2孔1.8×1.8米的检修放空孔,采用堆石混凝土筑坝技术修建。
工程整体施工示意
目前,枢纽准备工程已全面完工,转入主体建设阶段,岸坡开挖、库坝区防渗等多个标段全面推进;拱坝主体实现开挖130米左右,今年底前完成剩余百米开挖,预估明年春季启动大坝混凝土浇筑工作。
按既定工期,大坝将于2025年底前下闸蓄水并开启首台机组发电,最终完工时间计划在2026年12月。
高峡出平湖,关中地区百万人受益
这项浩大工程所产生的影响是深远长久的。
官方测算数据显示,待枢纽投用50年,可减少入渭泥沙30.51亿吨,渭河下游河道累计淤积厚度由2.6米减少到0.76米;借助拦蓄洪水、调水调沙,使泾河下游防洪标准从10年一遇提高到20年一遇,渭河100年一遇的洪水削减为50年一遇,确保西安、咸阳、渭南3市9县区近150万人和80万亩耕地的防洪安全。
枢纽建设进行时 图©陕西日报
水库不止防洪减淤,还承载着为关中“解渴”、为陕西全省发电的功能,并与渭河全线整治、引汉济渭共同构成关中“一线两片”大水利体系骨架,成为破解渭北水资源短缺的生命工程。
供水方面,多年平均供水量4.35亿m3,其中2.73亿m3供给泾惠渠灌区,剩余1.62亿m3则以城镇生活和工业水量为主,供给铜川新区、富平县城与工业园区、西咸新区(空港、秦汉、泾河)及三原县城;发电方面,多年平均发电量2.85亿度,可减少相应的煤炭消耗与碳排放。
与此同时,库区形成的长达97公里、面积7.3万亩水面,确保泾河下游不断流,泾渭湿地不萎缩、不退化,大幅改善泾渭流域生态环境。
黄河最大支流渭河 航拍©悦西安
这座集防洪减淤、供水、发电、生态改善于一身的大型水利工程,有效解决了长期困扰关中的灾害和生态问题,亦在为渭北经济发展作出积极贡献。不久后的渭北高原,也将呈现出“高峡出平湖”的壮美景色。
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