丹江口水利樞紐綜合效益巨大

文 | 褚應丹 編輯 | 田宗偉

丹江口水利樞紐工程全景 攝影/楊飏

丹江口大壩泄洪 攝影/楊飏

丹江口水利樞紐是開發漢江的第一個控制性大型骨干工程，位于湖北省丹江口市漢江干流上，具有防洪、供水、發電、航運等綜合利用效益，是開發治理漢江的關鍵工程，同時也是南水北調中線的水源工程。

樞紐于1958年開工建設，后遇國家經濟困難，改為分期建設。初期工程于1973年建成。樞紐初期工程建成以來，發揮了巨大的防洪、發電和供水作用，取得了顯著的經濟效益及社會效益。由于國民經濟的發展，特別是華北缺水局面日益緊迫，必須實施南水北調中線工程以補充京津華北地區水資源的不足。根據《南水北調中線工程規劃》的審查意見，要求加高丹江口水利樞紐大壩，將水庫正常蓄水位從157米提高至170米，相應增加庫容116億立方米。2005年9月，丹江口大壩加高工程開工建設，2013年5月加高工程主體工程完工，同年8月，加高工程通過國務院南水北調辦公室組織的蓄水驗收。

丹江口水利樞紐工程在新中國水利水電工程建設史上具有重大的歷史意義，她對保障漢江中下游地區的經濟發展，以及促進我國北方地區國民經濟可持續發展和生態環境的改善發揮著重要的作用。

樞紐功能

丹江口水利樞紐由于所處地理位置優越且綜合效益巨大，成為漢江流域開發的關鍵工程。樞紐運行初期時，綜合利用水利任務為防洪、發電、供水（灌溉）、航運等。加高完建后，作為南水北調中線工程的水源工程，按照“發電服從調水、調水服從生態、生態服從防洪安全”的原則，丹江口水利樞紐的綜合利用水利任務調整為防洪、供水、發電、航運等。

即使遭遇1935年同大洪水，配合杜家臺分洪工程的運用，在中游分蓄洪民垸基本不用的情況下，可確保漢江遙堤的安全；在首先滿足漢江中下游工農業、生活及環境用水的前提下，2010水平年供水97億立方米，2030水平年供水120～140億立方米；同時，改善了樞紐的發電和漢江干流的通航條件。

丹江口水利樞紐工程夜景 攝影/楊飏

工程運行情況

1974年2月，丹江口水利樞紐初期工程全面竣工，6臺機組全部投產。在多年的運行中，運行管理單位嚴格開展大壩安全監測、巡視檢查及年度詳查工作，汛期增加監測及巡查頻次，堅持每年汛前安排計劃對水工建筑物進行維修養護，對啟閉機和閘門進行檢查、維護及保養，確保了樞紐各建筑物運行總體正常，防汛設備設施安全運行無事故。

2005年9月，丹江口大壩加高工程開工建設，對混凝土壩和左岸土石壩進行了培厚加高，對右岸土石壩進行了改線新建，壩頂原2臺4000kN門機拆除更換為2臺5000kN門機，深孔3臺移動式2000kN移動式卷揚機拆除更換為11臺2000kN固定式卷揚機，對深孔和溢流壩段工作及檢修閘門進行了檢測、加固修復、防腐、止水滑塊更新安裝等，升船機由150噸級擴建為300噸級。2013年5月，加高工程主體工程完工，2014年12月，南水北調中線工程正式通水。

水庫1967年11月下閘蓄水至今，遭遇最大入庫洪峰流量為每秒34300立方米（1983年10月，相當于43年一遇），樞紐工程經歷了最高庫水位167.00米（2017年10月29日）、最低水位131.24米（1978年，水庫水位降至死水位以下近8米）的運行考驗，共啟閉深孔閘門1358次、堰頂閘門268次，深孔過水59137小時，堰孔過水15423小時，沒有超標準運行，工程水工建筑物無異常現象，閘門工作狀況良好，結構受力穩定，無整體變形，均處于安全運行狀態。

水庫水質

丹江口水庫水質監測工作包括對陶岔渠首每日定點監測、丹江口水庫以及入庫支流河口的31個人工斷面的每月水質監測、7個自動站的每日自動監測，并對陶岔渠首、丹江口水庫15個人工斷面以及入庫支流河口16個人工斷面、7個自動監測斷面的水質進行系統的分析與評價。

截止2017年底的監測數據表明：

（1）渠首陶岔斷面水質良好，每日水質均符合I類水的標準，總氮濃度保持穩定。

（2）丹江口水庫監測斷面水質良好。庫內15個斷面的水質均符合I～II類水質標準（其中豫鄂省界斷面臺子山斷面和豫鄂省界斷面清泉溝斷面水質均為I類），符合《丹江口庫區及上游水污染防治和水土保持“十三五”規劃》提出的“丹江口水庫水質穩定達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）II類”的要求。水庫水體中硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、鐵和錳監測結果均小于標準限值。營養狀態評價結果顯示水庫水體呈中營養狀態。

（3）丹江口水庫入庫河口斷面大部分水質良好。上游16條支流河口斷面能滿足或優于III類水質標準的占81.2%；超標斷面占18.8%，超標的基本項目為氨氮和總磷。其中，曲遠河河口斷面水質為V類，神定河河口斷面和泗河河口斷面水質為劣V類，未能達到“規劃”提出的主要入庫河流水質不低于III類的要求，其余入庫支流河口斷面水質為I～III類，滿足“規劃”要求，且漢江干流省界斷面（陜鄂）白河斷面和丹江干流省界斷面（陜豫）荊紫關斷面均滿足II水質標準，符合“規劃”要求。

自通水以來，丹江口水庫水質常年穩定保持在國家地表水Ⅱ類及以上標準，水庫水質109項指標因子最新監測數據表明，水庫水質除高錳酸鹽指數、總磷和總氮三項指標因子外，其他106項指標因子達到Ⅰ類水標準。2017年，丹江口水庫入選首批“中國好水”水源地，是全國水量最大、水質最好的水源地。

工程效益

1.防洪效益

防洪是丹江口水利樞紐的首要任務。樞紐運行50年來，發生較大洪水的年份有1975、1983、1984、1998、2003、2005 及 2010、2011、2017等年份，共攔蓄大于10000m3/S的洪水91次，其中20次被全部攔截，削峰率大于50%的72次，共攔蓄洪峰大于每秒30000立方米的洪水4次，洪峰每秒20000～30000立方米的洪水21次，減輕了長江干流（漢口段）防洪負擔和武漢市防洪壓力，避免了13次下游民垸分洪和33次杜家臺滯洪區分洪，有效地保護了江漢平原和武漢市千百萬人民生命和財產安全，估算防洪效益達500多億元（2000水平年），取得了顯著的防洪效益。

在防御漢江流域1983年10月特大洪水中發揮了巨大的作用。1983年漢江氣象異常，洪峰之大、降雨量及來水量之多、汛期結束之晚均是1949年新中國成立以來漢江的最高記錄。主汛期7～10月降雨量為歷年同期平均值的1.6倍，全年來水量760億立方米，是正常來水的2倍，大于每秒10000立方米洪峰出現11次，是歷史上出現洪峰次數最多的一年，特別是10月份上旬出現最大入庫洪峰每秒34300立方米，為50年來第二位。丹江口水庫成功攔蓄洪水25.3億立方米，調節洪水下泄流量為每秒19600立方米，減少漢江中下游民垸分洪量達32.27億立方米，確保了漢江干堤和江漢平原的安全，減少淹地面積91.7萬畝，減少受災人口67.46萬人，防洪效益匡算達9.17億元。

在1998年長江發生特大洪水時，丹江口水庫有效地削減漢江洪峰，減輕了漢江中下游和武漢市的防汛壓力，并有一次超蓄洪水，為長江抗洪斗爭解了燃眉之急。1998年7～8月，就在長江接連發生8次大洪水的情況下，漢江也發生了5次大于每秒5000立方米的洪水。丹江口水庫水位于7月14日漲至149米時已開孔泄洪，8月又發生了4場洪水。8月中旬，在長江第六次洪峰即將到來之際，漢江也發生了大到暴雨，特別是丹江口到鐘祥區間發生了大洪水，區間洪峰流量為每秒8000立方米，這時，由于受長江高水位頂托的影響，漢水入江不暢，過流能力大幅減小，造成漢江下游防汛形勢異常嚴峻。在長江防洪的關鍵時刻，為了避免下游杜家臺分洪，減輕長江防洪壓力，緩解漢江中下游的防汛緊張局面，丹江口水庫于8月15日11時50分果斷地關掉閘門、停止泄洪。當時，丹江口水庫水位為151.98米（超防洪限制水位2.98米），入庫流量每秒14200立方米，加之每秒18300立方米的入庫洪峰即將到來，按規定應加大泄量，但關閘致使庫水位于19日達到154.65米，超防洪限制水位5.65米，避免了下游杜家臺分洪區和民垸分洪運用及武漢關水位超過1954年洪水位（長江委認為降低漢口水位0.3米以上，水利部信息中心認為降低漢口水位0.6米），共超蓄水量37億立方米，有力地支援了長江抗洪斗爭，受到湖北省人民政府的嘉獎。

2005年，洪水最大洪峰每秒30700立方米，水庫實際最大出庫每秒14600立方米（削峰率52.4%），為漢江中下游的防汛爭取了每秒1000立方米以上的流量空間。由于丹江口水庫的攔洪削峰作用，減少淹沒河灘地22萬畝，減少淹沒杜家臺洪泛區20萬畝，減少淹沒民垸300萬畝。2010年和2011年，漢江流域連續兩年遭遇大洪水，其中2010年最大洪峰每秒34100立方米，僅次于1983年10月的大洪水，水庫最大下泄流量每秒6480立方米，有效地避免了杜家臺分洪的運行，總的防洪效益為37億元，其中，減少河灘地5億元，杜家臺10億元，民垸22億元；2011年最大洪峰每秒26600立方米，水庫實際最大出庫每秒13000立方米（削峰率51.1%），為漢江中下游的防汛爭取了每秒3400立方米以上的流量空間，成功避免了漢江下游民垸和杜家臺的分洪運行，其防洪效益為15億元，其中，杜家臺5億元，民垸12億元。2017年汛期共發生5場入庫洪峰大于每秒5000立方米的洪水，其中三場洪水洪峰大于每秒10000立方米，最大洪峰每秒18600立方米，其中，第一場被水庫全部攔蓄，其余4場洪水水庫的削峰率也達到50%以上，整個汛期水庫最大出庫流量為每秒8040立方米,充分發揮了水庫的攔洪削峰作用，為漢江中下游的防汛爭取了每秒9000立方米以上的流量空間，避免了民垸分洪和蓄滯洪區運用，有效緩解了漢江中下游的防洪壓力。

2.供水效益

初期工程運行期間，為湖北、河南兩省引丹灌區360萬畝耕地提供了自流引水水源，至2014年10月31日，兩省引丹灌區共計引水量（含提灌水量）281.268億立方米，累計灌溉耕地面積約4000萬畝次，年最大引水量達到20億立方米，如按照0.006元/立方米（2000年國家計委批復價格）的農業供水價格計算，灌區總計受益1.69億元。

丹江口大壩加高工程于2013年8月底通過蓄水驗收，水庫開始按后期規模運行。2014年11月1日通過陶岔渠首樞紐開閘試驗通水，12月12日正式通水。按照《南水北調工程供用水管理條例》規定的調水年度（每年11月1日至次年10月31日）統計，2014～2015、2015～2016、2016～2017供水年度實際供水分別為21.668億立方米、38.45億立方米和48.46億立方米。截至2017年10月31日，丹江口水庫已累計向北方供水108.578億立方米，其中，向河南供水約37.82億立方米，向河北供水約11.68億立方米，向天津供水22.84約億立方米，向北京供水28.44約億立方米，惠及北京、天津、石家莊、鄭州等沿線19座大中城市。

目前，南水北調中線工程調水成為了很多城市的主力水源，緩解了其水資源短缺的緊張局面，工程供水綜合效益遠超預期。工程通水后，沿線已有近1億人喝上了漢江水。河南省有11個省轄市、37個縣用上“南調水”，1800萬人受益。河北省用水范圍已覆蓋7個地級市、96個水廠。天津中心城區、環城四區及濱海新區等多個行政區的市民都用上了“南調水”，該市也因“南調水”補充形成了“引灤引江”雙水源保障的新供水格局。北京使用南水后，自來水硬度由每升380毫克降至120毫克-130毫克；在水資源布局方面，南水北調工程已帶動北京市形成一縱一環水網工程，連通了地表水、外調水、地下水和各大水廠，形成三水聯調、環向輸水、放射供水、高效用水的首都供水安全保障格局，其中有70萬人口結束了喝自備井水的歷史。當前，南水北調中線工程與河北省廊涿、保滄、石津、邢清四條大型輸水干渠形成一縱四橫水資源格局，構建起冀南可靠的供水網絡體系。同時，居民用水水質明顯改善，地下水水位下降趨勢得到遏制，部分城市地下水水位開始回升，城市河湖生態顯著優化，并已經成為沿線大中城市的生命線。多年來北京超采嚴重的密云、懷柔、順義等地，地下水水位下降趨勢得到遏制，有效促進了地下水的涵養和回升。

3.發電效益

丹江口水電站裝機容量90萬千瓦，保證出力25.9萬千瓦，多年平均發電量38.3億kW·h，共架設6回220千伏、7回110千伏高壓線路。1973年9月六臺機組全部發電，是70年代初期中國為數不多的大型電站之一，更是湖北省電網起支撐作用的骨干電站。由于當時“三陽”地區（襄陽、鄖陽、南陽）經濟不發達，區域用電不多，因此，丹江口水電站所發電量的80%以上遠距離、重負荷輸送至鄂東南的武漢地區和豫中的鄭州地區，極大地緩解了兩省（特別是湖北省）用電緊張的矛盾。據統計，從6臺機組投產后的1974年至1980年，即由湖北、河南兩省分別調度的7年時間里，丹江口水電站累計發電261.63億kW·h，其中向湖北供電198.13億kW·h，向河南供電59.03億kW·h，并直接向當時兩省重工業項目（武鋼1.7m軋機和鄭州鋁廠）供電，保障了國家重大工程武鋼1.7m軋機工程順利啟動和車城十堰的崛起，對兩省的工農業生產和經濟發展做出了巨大貢獻。

丹江口水庫有效調節庫容102億立方米，6臺單機15萬千瓦機組啟停迅速，從開機到并入系統一般只需2分鐘左右，是理想的調峰、調頻廠。1981年華中電網成立時，網內火電機組調峰能力差，調峰容量僅占開機容量的15%～17%，水電站中徑流式機組和小水電的比重占總水電容量的60%以上，適于調峰、調頻的電站不多。由于電網系統調峰容量嚴重不足，降低了全年周波合格率，在這種情況下，單機容量大、調節性能好，且可分可合的向兩省供電的丹江口水電站就成為華中電網的主力調頻、調峰、事故備用的骨干電站，丹江口也成為河南、湖北兩省電網的第一個聯網點。據統計，丹江口水電站的調峰容量占鄂豫負荷峰谷差的40%（鄂、豫兩省負荷峰谷差約占全國峰谷差的70%），為電網調峰、確保正常供電，其作用十分顯著。2009年以前，丹江口水電站是華中電網的主力調頻電站，同時承擔了華中電網重要的調峰、調相和事故備用的重要任務，對保證電網的安全運行、改善供電質量和提高電網的經濟效益起到重要作用。

南水北調中線陶岔渠首及總干渠 攝影/楊飏

在樞紐初期工程建成之際，作為對庫區鄖縣、淅川和丹江口三縣（市）為工程建設所作貢獻和犧牲的補償，同時也作為開發性移民的嘗試，國家利用移民經費建設了丹鄖、丹淅兩條110千伏供電線路，由丹江口水電站直接向鄖縣、淅川和丹江口市供給廉價的電力、電量。庫區三縣市由丹江口水電站獲得的總電量超過355億kW·h，長期的電價優惠對三縣市的經濟發展和庫區移民脫貧致富起到了巨大的作用。

1996年12月15日，丹江口水電站實現發電量累計突破1000億kW·h大關，成為全國第3個發電量過千億的水電站。截至2017年底，丹江口水電站累計發電1725億kW·h，按湖北省1990年平均每千瓦時電量創造國民生產總值3.26元計算，累計創國民生產總值5620多億元。

4.航運效益

漢江自古是聯系陜、豫、鄂三省的水上通道，但過去上游河道狹窄，灘多流急，航行條件十分惡劣；中游河道開闊，但沙灘甚多，極不穩定；只有下游河道相對比較穩定。丹江口水庫修建后，上游庫區因水庫蓄水抬高了水位，水面比降減緩，流速減小。與建庫前相比，中下游航道得到較大改善，大大提高了通航保證率和船舶噸級。

由于水庫的調節作用，漢江中、下游洪峰大幅度削減，中水期延長，枯水期加大，水位變幅減小，航深增加，同時改善了枯水期的流量，使其從每秒200立方米提高到每秒400～500立方米，對改善漢江通航條件，促進漢江水運事業的發展發揮了很大作用。大壩以上水庫區延長和改善航道近200公里，下游航道可通過300噸級升船機貫通庫區航道，使漢江可通行航 道增加到800公里。庫區險灘由48處減少為10處，庫區干流和支流曾河、丹江口客貨輪運量比 建庫前增加10多倍。截至2017年底，丹江口 水利樞紐通航建筑物累計船只過壩3200余次， 過壩噸位約31.3萬噸。