大柳树水利枢纽工程

一、大柳树水利枢纽工程

（一）工程概况

黄河黑山峡河段位于甘肃省与宁夏回族自治区接壤处，全长71千米，是黄河上游最后一个可建高坝大库的峡谷河段，大柳树坝址位于黑山峡出口以上2千米处，宁夏中卫市境内。坝址处控制黄河流域面积25.2万平方千米，多年平均径流量325亿立方米，占全河总水量的56%，是黄河水资源的主要来源区，多年平均输沙量1.6亿吨。大柳树水利枢纽工程是国家《黄河治理开发规划纲要》中确定的七个控制性骨干工程之一，正常蓄水位1380米，总库容114.8亿立方米，调节库容85.4亿立方米，拦河大坝采用砼面板堆石坝，最大坝高163.5米，坝顶长710米，两岸设有生态灌区引水口，坝后设引水式电站，装机容量200万千瓦，年发电量78亿度，经水库冲淤平衡五十年后，还可永久保留57.57亿立方米调节库容。

大柳树水利枢纽工程，位置适中，库容巨大，调节能力强，对合理利用黄河水资源起着承上启下的重要作用，与已建龙羊峡和小浪底二水库构成黄河干流三个最为关键的骨干梯级，是实施黄河水资源优化配置的流域性控制工程。同时，大柳树水利枢纽对解决宁蒙河段防凌（防洪）问题，减少河道淤积并长期维护中水河槽行洪排沙能力，保护河道生态安全，治理蒙陕宁甘长城沿线农牧交错带恶化的生态环境，满足能源化工基地建设和沿黄城镇供水，提高上游梯级发电效益等都具有重要作用。因此，大柳树水利枢纽工程既是维护黄河健康生命，又是关乎西部大开发成效的重大战略性工程。

（二）主要功能

1.对优化配置黄河水资源、协调水沙关系、维护黄河健康生命的重要作用

黄河是我国西北、华北地区最大的供水水源，其水量仅占全国河川径流量的2%，却承担着全国12%的人口、15%的耕地、50多座大中城市及向流域外部分地区调水的任务。维护黄河健康生命，对保障国家发展至关重要，治理黄河历来是中华民族安民兴邦的大事。

黄河是世界上含沙量最高、输沙量最大的河流，水少沙多、水沙关系不协调极为突出。协调水沙关系是治理黄河的关键。黄河水沙关系具有两个特点：水沙异源。黄河水量主要来自上游地区，泥沙基本上来自中游地区。黄河上游流域面积占全河的45%，产水量占全河的53%，产沙量占全河的9%，多年平均含沙量5.7千克/立方米。黄河中游流域面积占全河的16%，产水量占全河的15%，产沙量占全河的56%，多年平均含沙量高达128千克/立方米；年内和年际分配不平衡。水沙主要来自汛期（7~10月），汛期产水量占全年的60%，产沙量占全年的85%以上，汛期水相对更少，沙相对更多，水沙矛盾更为突出。河道淤积主要发生在汛期。

1986年，龙羊峡水库投入使用，与刘家峡水库联合调度。因其发电之需要，二水库汛期蓄水，正常年份蓄水约40亿立方米，丰水年蓄水80~100亿立方米，从而改变了黄河径流的年内分配，汛期下泄水量大幅减少，使洪水削减，河道排洪输沙能力降低，导致黄河宁蒙河段与中下游河道淤积加重，防洪形势更为严峻，黄河健康生命受到极大威胁，主要表现为：

加重了黄河宁蒙河段泥沙淤积。历史上，黄河宁蒙段基本上处于平衡状态。1986年后，汛期来水大幅度减少，如，宁夏中卫市下河沿站汛期来水比例由61%降为42.4%，下降18.6%个百分点，来水减少30%；宁蒙河段汛期流量大于2500立方米/秒和3000立方米/秒的天数比例分别下降26.7和12.3个百分点，出现几率减少91%和87%。汛期来水减少，使有利于保持中水河槽的洪水大量削减，泥沙含量相对增高，冲淤基本平衡演变为以淤为主（1993年~ 2000年，宁蒙河段年平均淤积泥沙0.7亿吨），使河道宽浅散乱，主槽萎缩抬高，内蒙古三盛公至三湖河河段出现220余千米的地上“悬河”，河床高出两侧地面1米以上，最高达2.15米。防洪形势更为严峻，1990年后已发生两次洪汛决口。河道主槽变浅抬高，又导致：第一，改变了地下水径流条件，排泄更为不畅，后套平原盐渍化加重；第二，使封冻期未冻水深减少，冰花、冰块更易堆积，凌灾加重；第三，改变了支流汇入处的水沙条件，加重了多泥沙支流入汇淤塞黄河干流河道的危害。包头市上下游有十大孔兑多泥沙支流汇入，1989年7月和1998年7月十大孔兑中的西柳沟均发生高含沙洪水，大量泥沙汇入黄河形成沙坝，淤塞包钢引水口，长期不能冲开，损失严重。

加重了黄河中游泥沙淤积。一是不利于三门峡水库“蓄清排浑”的运行方式。三门峡水库正常运行为汛期排沙，此时正值龙羊峡水库和刘家峡水库蓄水，下泄水量减少，使水库在非汛期蓄水时淤积的泥沙不能全部冲出，难以实现年内冲淤平衡。二是增大了小北干流（禹门口至潼关）的淤积。1986年至1996年，小北干流共淤积泥沙8.9亿立方米，中水河槽平均淤高1~2米，设防流量由过去的10000立方米/秒降至4000~5000立方米/秒，一些河段出现了槽高于滩的危险局面，加之主流摆动加剧，滩地大量坍塌，洪灾加重。三是使潼关河床高程居高不下，渭河下游及北洛河下游行水不畅，洪涝灾害加剧。

加重了黄河下游泥沙淤积。龙羊峡水库和刘家峡水库汛期蓄水，使黄河下游7~10月来水量由占全年水量的60%下降为30%~50%，导致河水含沙量相对增加，河道淤积加重。1991~1996年，黄河下游实测年平均来沙量8.95亿吨，河道年均淤积3.02亿吨，主槽年均抬升0.10~0.17米，河道出现3~5米的“悬河中的悬河”，称为“二级悬河”，河道横比降大于纵比降，河槽呈“浅碟子”状，即使发生小洪水，主槽也难以容纳。1992年8月、1994年8月和1996年8月，3次中小洪水时便出现了“小洪水、高水位、大淹没、重灾情”的局面。

据研究，黄河上、中、下游各河段，在每年的主要来沙期，若能保持3000~ 5000立方米/秒的流量10~15天，就可以有效维系河道的泄洪输沙能力，防止河道淤积，避免以上现象的发生。大柳树水利枢纽以其适宜的地理位置和巨大库容，是对龙羊峡水库和刘家峡水库进行反调节，从而优化黄河水资源配置的最佳选择。有了大柳树水利枢纽，可以在不影响龙羊峡水库和刘家峡水库汛期蓄水的条件下，由大柳树水库增大下泄水量，塑造人工洪峰，满足黄河宁蒙河段及中下游河道泄洪输沙之要求，有效缓解黄河水沙矛盾，维护黄河健康生命。

2.对宁蒙河套灌区和生态灌区开发的重要作用

大柳树水利枢纽建成后，不仅可提高下游宁蒙河套灌区的用水保证率，而且为下游生态灌区自流引水提供了良好的条件。

（1）大柳树水利枢纽对宁蒙河套灌区灌溉用水的调节作用

黑山峡河段以下的宁蒙河套灌区历史悠久，是宁夏、内蒙古两自治区经济社会发展的支柱，也是沿黄河干流主要的工农业用水和生态环境建设用水地区之一。宁蒙地区降水极少，当地水资源十分贫乏，农业灌溉和社会经济的生存与发展，几乎全靠黄河供水支持。根据《黄河可供水量分配方案》，在南水北调工程生效前，宁夏和内蒙古两自治区耗用黄河水量98.6亿立方米。且用水主要集中在5～7月，该时段用水量占全年用水量的65.4%。由于用水时间比较集中，在没有大柳树枢纽的情况下，需要龙羊峡、刘家峡二水库进行调节。结果，或使两水库不能按照发电最优方式运行，影响梯级的发电效益；或在灌区灌溉高峰期，使河口镇断面下泄流量变小，不能满足河道内生态用水要求。大柳树水利枢纽建成以后，具有较大的调节库容，可以对上游梯级电站下泄的发电水量进行反调节，尽可能增加5～7月下泄水量，满足下游灌区用水对下泄水量的要求，提高宁蒙河段两岸地区的灌溉用水保证率。

（2）大柳树水利枢纽对减少灌区供水成本的作用

在没有大柳树水利枢纽时，生态灌区的开发只能采用分散扬水方式，工程建设地点比较分散，很难集中管理，不利于水资源的集中有效配置。分散扬水方式从河道内取水，宁夏西岸灌区的抽水扬程在20～140米之间，多数在50米以上，宁夏东岸灌区扬程在70～200米之间，多数在150米以上；内蒙古阿左旗灌区和鄂托克前旗灌区的抽水最大扬程为200米左右，陕西定靖灌区抽水最大扬程达到348米，年用电量18.03千瓦时。分散扬水方案扬程较高，抽水费用较高，供水成本较高。大柳树水利枢纽建成后，可从水库库区引水，水位较高，生态灌区大部分可实现自流引水。近期灌区范围内的宁夏灌区300万亩和内蒙古鄂托克前旗灌区30万亩可全部实现自流，内蒙古阿左旗灌区最大扬程降低为117米，向陕西供水的扬程降低为132米。大柳树水库自流引水方案（局部抽水）的年用电量为4.42亿千瓦时，与分散扬水方案相比，抽水电量减少了13.61亿千瓦时。从年运行费用比较来看（抽水电价暂按0.2元/千瓦时估算），自流引水方案年运行费用为3.31亿元，分散扬水方案年运行费用为6.57亿元，利用大柳树水利枢纽进行自流引水可减少生态灌区年运行费3.26亿元，大大地减轻了灌区群众和地方政府的财政负担，有利于促进当地特别是革命老区和少数民族地区经济的发展。

3.对减轻黄河宁蒙河段凌灾的重要作用

黄河宁蒙段全长1237千米，其中宁夏段397千米，内蒙段840千米，由于特殊的地理位置和气候条件，形成该河段流凌封河自下而上，开河自上而下的规律。封河流凌期一般在11月中下旬，开河流凌期一般在3月中下旬。封河阶段，下游先于上游，上游段大量冰花受下游已成冰盖阻挡，容易形成冰塞阻水，造成漫溢决口；解冻开河时，上游先于下游，解冻之水挟带大量浮冰下泄，极易形成冰坝，导致河道水位急剧上涨，严重年份形成水鼓冰裂的“武开河”之势，造成凌汛灾害。

1968年刘家峡运用以前18年，宁蒙河段发生2次流凌封河期冰塞灾害，几率为11%，刘家峡水库建成至1995年28年中，有11年产生流凌封河期冰塞灾害，机率增加到39%。据统计20世纪90年代以来，内蒙古河道先后发生5次凌汛灾害，为新中国成立后最频繁的凌灾时段。1993年12月，三盛公冰害水位超过千年一遇，乌达、海勃湾、磴口等处发生决口，水毁堤防数十公里，淹没农田、草场35万亩，受灾人口5万余人，直接经济损失5000多万元。1994年12月，内蒙古乌海段黄河凌汛决口，1653人受洪水围困，直接经济损失1676万元。1996年3月26日，三湖河水文站流量1490立方米/秒，相应水位1020.31米，超过百年一遇洪水位，造成伊盟达旗乌兰解放滩乡堤防两处决口，淹没耕地7.35万亩，草场2.1万亩，直接经济损失7760万元。2001年12月，乌海段凌汛使4000人受灾，直接经济损失13000万元。

大柳树水利枢纽工程建成，可在冬灌期间适当加大下泄流量，冬灌结束、灌区大量退水期间适当减少下泄流量，而后使之保持平衡的递减状态，既可避免封河期内蒙古河段流量的大幅度波动，也可减少稳封期河道槽蓄水增量，并利于开河期释放槽蓄水量，避免形成冰坝。造成凌汛灾害。

4.对提高上游梯级电站保证出力和西电东送的重要作用

大柳树水利枢纽建成后，将成为黄河上游各大水电基地中距离京津等负荷中心最近的电源点，将成为我国西电东送工程北通道的重要电源点和输电节点。其潜在的价值更在于将大大提高西北电网的调峰、调频能力和电能质量。龙羊峡至大柳树河段共有24个梯级电站，规划总装机1373万千瓦，年发电量498亿千瓦时。大柳树水利枢纽的反调节作用可以“解放”上游的龙羊峡、刘家峡电站的运行方式，使这些梯级电站按发电最优方式运行，可多增加保证出力1374.9兆瓦，多增加发电量24.82亿度。只有在大柳树水利枢纽投入运行后，在满足灌溉、供水、防洪、防凌等综合利用要求的同时，各梯级才能真正做到联合补偿调节，提高各梯级的保证出力，提高西北电网的调峰、调频能力和电能质量，为西北大开发提供电网的安全、经济运行保证，也为西电东送创造良好的条件。