黄河三门峡水利枢纽的综合社会效益

1、概述

三门峡水利枢纽是黄河上修建的第一座大型枢纽工程，控制流域面积的91.5%，水量的89%，沙量的98%，黄河干流三个洪水来源区的两个。工程自1960年9月15日蓄水运用以来，经过两次改建后基本解决了水库泥沙淤积问题，采取“蓄清排浑”运用方式基本达到了库区年内冲淤平衡，保持了长期有效库容，充分发挥了防洪、防凌、灌溉、供水、发电、减淤、保护生态环境等综合效益。

枢纽处于多泥沙河流上，工程从50年代开工兴建，60、70年代改建，80年代全面发挥综合效益，90年代探索前进。从建设过程到运用管理，经历了我国水利建设史上从未遇到的曲折，在工程建设及水库运用上积累了丰富经验。

2、枢纽运用概况

工程兴建后，在原建基础上，工程经过增建、改建，水库经历了蓄水运用、滞洪排沙及蓄清排浑控制运用三个时期。

2.1、蓄水运用期（1960年9月~1962年3月）

水库1960年9月15日开始蓄水，1961年2月9日蓄至最高水位332.58m，至1962年3月入库水量为717亿m3，沙量17.36亿t，有13%的泥沙以异重流形式排出库外。由于回水超过潼关，库内淤积严重，潼关高程（1000m3/s水位）上升4.5m，335m以下库容损失约17亿m3。

2.2、滞洪排沙运用期（1962年3月~1973年10月）

初期泄流建筑物只有原建的12个深孔，虽然水库敞开闸门泄流排沙，水库排沙比由原来的6.8%增加到63%，库区淤积有所缓解，但因泄流排沙设施不足，泄水建筑物较高，遇到丰水丰沙的1964年，水库滞洪淤积严重。在此期间水库淤积25.7亿m3，库区淤积不断向上游发展，两岸地下水位抬高，沿岸浸没盐碱面积增大。为减缓水库淤积，枢纽工程先后进行了两次增改建。之后水库泄流能力加大，潼关以下库区冲刷4亿m3，槽库容恢复到接近建库前水平，形成高滩深槽，潼关高程下降近2m，潼关以上库区淤积上延也大为减轻，为水库控制运用创造了条件。在这一时期遇到1967、1969、1970年三次严重凌情，三年冰量为0.9?1.4亿m3，最严重的封河上界达河南省开封市以上，特别是1969年气温忽高忽低，造成三封三开的局面，通过三门峡水库的调蓄，均安渡凌汛。

2.3、“蓄清排浑”控制运用期（1973年11月~目前）

在成功改建的基础上，根据黄河每年来水来沙特点及洪水输沙能力大的特性，水库于1973年底开始采用“蓄清排浑”控制运用，即在来沙少的非汛期蓄水防凌、春灌、发电，汛期降低水位防洪排沙，把非汛期淤积在库内的泥沙调节到汛期，特别是洪水期排出库，该时期还可分为两个时段：

2.3.1、（1973年11月~1989年6月）

期间水库经历了不利的水沙条件（如1977年的枯水丰沙）和有利的水沙条件（如1981至1985年），潼关高程也处于升降过程，曾升高近1m，即由1973年汛后的326.7m升至1979年汛后的327.6m，到1988年恢复到327.08m；1980年汛期一段时间内实行敞泄运用，运用水位低于300m多达27d；自1980年汛期后由于机组过流部件磨损及气蚀等问题，汛期未在发电，其他各目标的运用水位如凌前蓄水、春灌起调水位及汛期排沙方面都有所改进；由于底孔及其门槽部件等气蚀磨损，1984年至1989年对底孔进行了改建大修。1982年8月黄河下游经历了洪峰流量为15300m3/s的大洪水。

2.3.2、（1989年7月~目前）

进入九十年代以来，上游水库陆续投运及沿黄工农业用水的增长，入库水沙发生了很大变化，“蓄清排浑”运行方式也相应做出调整，具体为：

2.3.2.1、水沙减少，河道淤积严重

黄河流域遭受连续枯水枯沙，水沙分配也发生了变化，尤其是上游龙羊峡水库（1986.10）投入运用，极大改变了黄河中游汛期与非汛期来水年内分配，来水量也迅速减少，1997年汛期入库水量只有55.6亿m3，年水量只有149.4亿m3，为历史最枯纪录。期间入库沙量88.56亿t (1988.11~1999.10)，库区累计淤积泥沙4.68亿t（1997年?1999年达3.81亿t），潼关高程由327.36m（1989年）缓升至328.40m（1999年汛后）。

2.3.2.2、水资源日趋紧张

水量的锐减及工农业的发展还导致水资源紧张，下游断流天数和距离不断增加。黄河下游经常性断流始于70年代，1972?1999年28年中共有21年发生断流，其中断流天数最多和断流天数最长是1997年，分别达223d和580km，断流发展到开封附近夹河滩水文站，成为沿黄经济发展的制约因素。从1999年起实施了全河水量统一调度，通过三门峡水库调蓄，减少了断流天数，优化配置了有限的水资源。

2.3.2.3、枢纽运用方式不断调整

水库的冲淤和潼关高程的升降变化，在一定的运用方式下，很大程度受来水来沙制约。为保持库区冲淤平衡和潼关高程基本稳定并尽可能发挥综合效益，水库运用方式与运用指标随着水沙条件的变化不断调整。凌前蓄水，水位控制在315m，使泥沙淤积部位靠下；防凌蓄水期，在保证下游凌期安全的前提下，充分利用下游河道冰下过流能力，尽量降低防凌运用水位，凌汛过后将水位降至315m，利用桃峰冲刷潼关河床；春灌蓄水控制最高水位在322m左右，并尽量缩短高水位时间；汛期潼关高程下降主要依靠洪水期大流量冲刷，运用上采取洪水敞泄，洪水时降低库水位至298-300m，充分发挥洪水排沙和冲刷潼关河床作用。

2.3.2.4、枢纽改建

为减缓库区淤积，增强库区挟沙能力，1990年打开9、10号底孔，1999年、2000年分别打开11、12号底孔，315m泄流能力增加到9701m3/s；为充分利用水能资源，1994年、1997年分别扩装了6、7号机组，装机容量达40万kw。

2.3.2.5、开展浑水发电试验

黄河是高含沙河流，尤其是汛期被视为发电禁区，1973?1979年因为水轮机主要部件磨蚀破坏十分严重，被迫于1980年停止汛期发电。为充分利用汛期水资源，从1989年开始了浑水发电试验，从水库调度运用、机组抗磨材料及发电运行管理等方面不断展开。

2.3.2.6、实现其它运用目标

除正常运用目标外，还发挥出其它作用：1989年汛期开展日调峰运行试验，为小浪底水库提供设计依据；1994年枢纽隧洞出口塌方采取了抢险措施，最高水位达318.28m，遇洪水时及时降低水位泄洪排沙；1998年5月河口挖河固堤，水库控制出库流量最高水位达323.80m；1999年10月小浪底水库下闸蓄水，三门峡水库预蓄水量后按照要求增大泄流填充其泄流孔下的死库容，缩短了下游断流时间。

通过“蓄清排浑”控制运用表明，在一般水沙条件下，潼关以下库区能基本保持冲淤平衡，遇不利水沙条件，当年非汛期淤积还不可能全部排出库外，有利水沙条件可能微冲或保持冲淤平衡。水库的冲淤特性还与水库各个时期调度紧密相关，具体的控制指标是水库运用水位。根据非汛期各运用阶段结合来水来沙状况适当调整水库运用水位，控制淤积部分，亦可在汛期达到将非汛期淤积泥沙大部排出库外的效果。

3、枢纽工程综合效益

三门峡枢纽在原建的基础上，经过增改建，在防洪、防凌、灌溉、供水、发电等方面发挥了显著的社会效益和经济效益。

3.1、防洪效益

防洪是三门峡水库的主要任务，由于它控制了黄河中游北干流及泾、北洛、渭河支流两个主要的洪水来源区，对第三个洪水来源区三门峡至花园口间发生的洪水起到错峰和调节作用，缓解了下游防洪抢险压力，减轻了下游洪水灾害和堤防工程出险加固次数。枢纽投入防洪运用，标志着黄河下游防洪已从单纯依靠防洪，发展到依靠水库、堤防、河道分滞洪措施等组成的工程体系，确保防汛安全的新阶段。自1964年以来，三门峡以上地区曾六次出现流量大于10000m3/s的大洪水，由于三门峡枢纽及时采取措施，削减洪峰，减轻了下游堤防负担和漫滩淹没损失。从枢纽建成至今，黄河下游岁岁安澜，未出现大堤决口现象。

3.2、防凌效益

枢纽建成后，黄河下游防凌工作进入了以水库调节河道流量为主的综合防凌新阶段，为避免下游小流量封河和“文开河”创建了有利条件，确保了凌汛安全。据统计，三门峡水库投入运用以后，类似1951年、1955年因凌汛决口的凌情有6次，由于适时运用，每次都避免了“决口”的危险。

3.3、灌溉、供水效益

黄河下游沿黄地区灌溉面积3000多万亩。据统计，从1973年到1999年的27年，春灌期间水库蓄水总量326.74亿m3，向河南、山东沿黄灌区补水270亿m3。除灌溉外，还为中原、胜利两大油田和沿黄城镇提供了大量工业和生活用水，多次为河北、天津及青岛供水，促进了下游工农业生产的发展。

3.4、减淤效益

1960年9月下闸蓄水至1964年10月，水库下泄清水或排出少量细颗粒泥沙，形成下游河道沿程冲刷达23.12亿t，若无三门峡水库则河道淤积6.6亿t。因此水库初期运用减少下游河道淤积29.72亿t。“蓄清排浑”运用以来，非汛期下泄清水形成下游河道冲刷，汛期水库排沙兼顾减淤，使出库泥沙能排泄入海，尽量避免小水带大沙，年均减淤约0.3亿t。

3.5、减缓下游缺水断流

黄河水资源的开发利用为沿黄工农业经济发挥了重要作用，但是有限的水资源很难满足日益增长的用水需要，造成了黄河下游频繁断流。通过三门峡水库的调蓄运用和统一调度，减少了下游特别是洛口以下沿黄地区经济损失，防止了河口三角洲生态环境的恶化，使黄河有限的水资源发挥了最大的综合效益。

3.6、发电效益

三门峡水电站有7台发电机组，装机容量41万kw。从1973年12月第一台机组发电，到2006年底，已累计发电333亿kwh，1989年开始的浑水发电累计达27亿kwh。

4、枢纽运用经验

4.1、多泥沙河流上的水库，必须把妥善排放泥沙和保持长期有效库容放在重要地位

修建水库为了除害兴利，但蓄水必然带来库区淤积，因此妥善处理水库泥沙、保持长期有效库容是水库兴利、发挥综合效益的基础。三门峡水库实践表明，在多泥沙河流上的水库综合利用效益，在很大程度上受泥沙调节的限制。水库各项兴利指标，也由于泥沙问题而互相制约。这是多泥沙河流规划水库与一般河流规划的一个重要差别。

4.2、多泥沙河流上修建水库必须有适当高程泄流建筑物及足够泄流排沙规模

枢纽两次增改建后，泄流规模当坝前315m时由3084m3/s增至9701m3/s，排沙孔洞分别由280m、290m、300m的底孔、隧洞、深孔（钢管）组成，加大了水库泄流规模和排沙能力，为水库“蓄清排浑”控制运用创造了条件，同时也为多泥沙河流上兴建水利枢纽提供了借鉴。

4.3、探索适合多泥沙河流水库运用的“蓄清排浑”方式

枢纽工程经过增改建，水库淤积得到控制。通过蓄清排浑控制运用，在一般水沙年份水库可达到冲淤平衡，保持长期有效库容，为枢纽发挥综合效益提供了保证。三门峡实践证明，这种运用方式不仅能调节水量，而且能调节泥沙，为多泥沙河流治理提供了宝贵的经验。

90年代以来，水库水沙发生了很大变化，为挖掘汛期水资源潜能，在实现库区基本冲淤平衡前提下开展浑水发电试验，探索出“洪水排沙、平水发电”规律，丰富和发展了“蓄清排浑”运行方式，即汛期在洪水期降低水位泄洪排沙，平水期入库含沙量小，控制一定水位兴利（包括浑水发电试验和配合水量调度），目前运用以北村作为控制水位站，经汛期水库溯源冲刷过程后使北村水位至309m达到相对稳定，继续冲刷其水位仍无大的下降，在此情况下控制水位305m运行，期间不会影响北村以上河段冲淤变化，溯源冲刷能够继续向上游发展。

4.4、丰富了泥沙科学理论

通过三门峡水库“蓄清排浑”控制运用实践，对控制水库淤积部位、水库排沙的水沙条件、水库泥沙运动规律、库区水流输沙能力的调整机理、保持有效可用库容的基本条件、水库纵横形态调整与水库排沙机理、异重流与溯源冲刷基本规律等取得很多成果，丰富和发展了水库泥沙科学及水沙调节理论。

4.5、试验出适合多泥沙河流的水轮机抗磨材料和发电运行方式

汛期浑水发电试验是在低水位、高含沙量的恶劣条件及没有任何可供借鉴的经验下在原型上进行的科学试验，掌握了水轮机在高含沙水流下磨蚀破坏规律；筛选出水轮机过流部件防护材料包括SPHG1合金粉末、GB1焊条、金属陶瓷等抗磨材料及相应的施工工艺；针对过机含沙量高、污草多、供排水及冷却、水库运行水位低机组运行工况恶劣等困难积累了汛期机组运行经验，初步解决了顶盖密封及排水问题，利用拦污栅及备用栅清污减小水压差，安装机组振动、摆度检测仪监测机组运行，选用地下水冷却机组和发电机通风改造等措施。目前汛期机组运行基本做到了安全稳定，5台低水位机组全部投入试验。

5、未来运用目标

5.1、洪水威胁依然是中华民族的心腹之患

黄河是举世闻名的地上悬河，河床普遍高出背河地面3?5m，局部地区高出20多m，因此黄河河道成了淮河、海河的分水岭。由于来水来沙变幅很大，河道游荡摆动频繁，“善淤、善决、善徙”，黄河洪水威胁面积大，历史上黄河洪水泛滥淹没范围北抵天津、南达江淮约25万km2。现行河道一旦决溢，将出现南泛夺淮、北泛乱海局面，形成跨流域的水灾，波及范围包括豫鲁冀皖苏五省黄淮海平原12万km2，防洪极为困难。小浪底建成后与三门峡、陆浑、故县水库联合运用，下游河防工程标准提高，抗御大洪水能力增强，可将花园口千年一遇洪水削减至2.26万m3/s。但其洪水量级已经是黄河防洪标准内最大洪水，泥沙问题在相当长时期内也难以根本解决，历史上形成的地上悬河局面将长期存在；堤防仍有发生溃决、冲决的可能，而且黄河发生中常洪水的几率较高，水位高、险情多、灾害重的情况还会经常发生。因此无论从短期和长远来看，黄河下游防洪问题依然严重，洪水威胁依然是中华民族的心腹之患。小浪底仍需要三门峡、陆浑、故县等水库共同发挥作用。

5.2、实现资源水利的目标

1999年江总书记视察黄河时提出要兼顾防洪、水资源合理利用和生态环境建设三个方面，把治理开发与环境保护和资源的持续利用紧密结合起来，坚持除害兴利结合，开源节流并重，防洪抗旱并举，指明了黄河治理开发的方向。总结以往经验，实现水利发展战略从工程措施主导型向资源综合管理主导型的转变，对于保障我国水资源可持续利用具有重要意义。目前黄河面临着防洪、水资源短缺、水土保持和水污染等问题，三门峡枢纽在保证下游防洪安全的前提下实现资源水利的目标，主要有：

5.2.1、基本控制潼关高程，促进库区发展

潼关高程是小北干流和渭河的侵蚀基准面，升降变化受多种因素制约。近些年，尽管水库运用上缩减了非汛期高水位运用时间，但由于水沙持续减小导致潼关高程有一定抬高。基本控制潼关高程就要在不利的水沙条件下不影响潼关河床的冲淤变化，遇有利水沙条件要使潼关河床大幅冲刷下降。在此基础上，结合库区治理和人工清淤疏浚，促进库区的持续发展。

5.2.2、参与全河水量调度，优化配置水资源

1999、2000年三门峡水库成功参与全河水量调度，缓解了水资源日益紧张局面，优化配置了水资源。黄河流域大部分属于干旱和半干旱地区，水资源贫乏，随着引黄灌溉和国民经济的发展，供求矛盾突出，已不能满足日益增长的用水需要。进入21世纪伴随着西部的大开发，来水还会进一步减小。为使有限的水资源发挥更大的综合效益，保证水资源可持续利用和沿黄经济的可持续发展，全河水量统一调度还需加强。对于下游河段，应以三门峡、小浪底水库为龙头，按照黄河水量管理办法和水量分配及调度方案，合理调蓄和下泄水库水量，对黄河水资源统一配置、统一调度、统一管理，减少断流，最大限度提高水的利用率，提高经济效益。

5.2.3、延长小浪底水库使用年限

小浪底工程位于黄河中游最后一个峡谷出口，处在承上启下控制黄河水沙的关键部位，是三门峡以下唯一能够取得较大库容的坝址，有显著的防洪减淤作用，可以迅速扭转下游防洪形势恶化的不利局面，为其他减淤措施争得时间，为下游防洪体系建设创造有利条件。同时也应认识到小浪底工程减淤作用又是有限的，减淤效果明显时期主要在运用初期，一旦规划中的75亿m3槽库容淤满，则只有10.5亿m3的库容来调节汛期径流及下泄水流的水沙关系。为避免出现小浪底有限库容对无限来沙孤军作战局面，应珍视小浪底宝贵的淤沙库容，充分利用三门峡水库，大水时两库联合调度输沙入海，延长小浪底水库年限，为下游防洪保安提供坚实基础。

5.3、渭河下游治理应持发展和开发的观点来探求新的平衡条件，加强治理和开发

三门峡水库蓄水期间渭河下游大量淤积。蓄清排浑运用后，渭河下游河床诸因素调整在潼关新的基面条件下趋于建立了新的平衡，1973年11月?1986年10月冲刷泥沙0.58亿m3，逐渐形成新的河床纵剖面，河道输沙能力和河槽过洪能力基本恢复到建库前水平。1986年以后来水来沙不利，尤其从渭河来讲，流域上游的开发，用水量大幅度增加，成为一年之内大部分时间基本不过水的间歇性河流，河槽萎缩，河道主槽宽度由几百米缩窄为几十米，过洪能力锐减。

多年实践证明，渭河下游冲淤是有规律的，来水来沙变化和水库不同运用河床将做着相应调整。90年代以来渭河连续枯水枯沙，河道必然萎缩。应从发展和开发的观点来探求建立渭河新的平衡条件，而不应强求恢复到以往的情况。随着科学技术的发展，完全可以通过治理克服泥沙淤积带来的不利影响。目前，在水库335m防洪水位以下安排着10多万返库移民，在基本控制潼关高程的前提下应加大库区治理力度，包括建立符合分滞洪区特点的居住条件和防洪预警等非工程措施系统，在新的水沙条件和河床边界下建立新的生产和生活条件，让移民安居乐业，促进西部大开发。

5.4、控制潼关高程、发挥枢纽综合效益

小浪底投入运用后，在基本控制潼关高程和下游防洪前提下，枢纽运用将更加灵活，能够充分发挥枢纽的综合效益，分别为：

5.4.1、防洪、防凌

小浪底建成后，黄河下游形成了小浪底、三门峡、陆浑、故县四库联合运用的上拦工程体系，可以在下游发生百年一遇洪水时不使用东平湖滞洪区，在千年一遇洪水时可使花园口流量不超过22000m3/s，相应减轻了三门峡水库的防洪负担，使三门峡水库对“下大洪水”的运用几率由十年一遇减少到百年一遇，千年一遇蓄洪量由34.75亿m3减少到16.87亿m3，万年一遇蓄洪量由48.24亿m3减少到30亿m3。凌汛期，小浪底水库可提供20亿m3的防凌库容并先期投入运用，不足由三门峡负担，有效控制下泄流量，从而基本解除下游凌汛的威胁。小浪底投入运用后三门峡水库防洪水位仍为335m，防凌水位322m。

5.4.2、水量调度

从1999年开始，三门峡水库春灌任务转入全河水量统一调度工作中，运用方式发生了观念上的变化，以往水库调蓄要尽可能满足下游灌溉要求，提高灌溉保证率。今后随着西部大开发和沿黄经济的发展，进入下游水量还会进一步减少，而需求还将有所增加，供水不足将成为必然。因此，在不影响潼关高程情况下三门峡水库适量蓄水，配合小浪底纳入全河水量统一调度工作中，将会增加水量调节余地，实现水资源的可持续发展。综合考虑水库淤积和下游水量需求，三门峡水库春灌水位320m。

5.4.3、减淤

小浪底投运后三门峡水库为下游减淤任务大为减轻，可以实现“小水带大沙”，能够进一步降低排沙水位，向下游输送更多泥沙，使水库保持一定长期使用库容，但是并不是说三门峡水库无限制排沙填充小浪淤沙库容，毕竟国家投巨资目的就要利用小浪底防洪减淤。因此，应深入研究两库联合调节水沙方案，输沙入海以尽可能在较长时间内保持较大调节库容。考虑枢纽增开了两条底孔及汛期水沙量的减少，尤其是洪峰次数和量级的减少，汛期排沙水位可从300m降至295m。

5.4.4、发电

枢纽装机7台，河南电网以火电为主，三门峡水电承担着重要调峰任务。

非汛期 在不影响潼关河床冲淤变化的前提下应充分发挥枢纽发电效益，这也是保证枢纽正常运转的因素之一。小浪底建成后三门峡枢纽调峰能力进一步增强，满足电网峰谷需要，即在满足防凌、水量调度指令时，保证电网稳定，输送优质电能。

汛期 汛期排沙主要集中于洪水期，排沙强度是小水的十倍甚至上百倍，因此遇洪水时则降水位排沙。平水期则应适当抬高水位进行浑水发电。

应当指出，因上游水库蓄水和黄河降雨规律，

6、10月水沙表现出非汛期特征，“秋汛”几率降低，原则上可按非汛期对待，即在9月底可将水位逐步升至310m运行。