盐锅峡的工程地质条件
『壹』 黄河的一切资料都可以,急!!! !!!!!
黄河(Yellow River)是中国第二长河,世界第五长河,世界上含沙量最多的河流。黄河,中国回的母亲河答,若把祖国比作昂首挺立的雄鸡,黄河便是雄鸡心脏的动脉。它见证了中华人民共和国伟大的发展。黄河流程达5464千米,流域面积达到752443平方公里,上千条支流与溪川相连,犹如无数毛细血管,源源不断地为祖国大地输送着活力与生机。黄河文化有《黄河大合唱》等,著名诗人如李白、王维、王之涣等,都留下了千古绝唱。另有音乐家、教授、演员等人以此为名。
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『贰』 思念贾福海先生
钱学溥
1954至2004年,在这漫长的50年间,我曾多次有幸在贾福海先生指导下进行工作。下面叙述的是几个印象比较深刻的片断。
1.黄河规划委员会
1953年,在黄河流域,地质部工程地质处组建有两个工程地质队。贾福海先生任黄河中游工程地质队队长,姜达权先生任黄河中下游工程地质队队长。1953年毕业后,我被分配到姜达权先生的帐下。姜达权先生要我熟悉、整理三门峡、盐锅峡等坝址的地质资料;要我针对水利枢纽工程地质勘察,编绘一张黄河流域大地构造图。
1954年3月,我被调到黄河规划委员会地质组,组长是冯景兰教授和贾福海先生。我很高兴来到这个地质组,因为冯景兰是在清华大学教我们普通地质学的教授,他曾夸奖过我的块状图画得好;而贾福海先生是一位我所敬仰的先辈。
3月初,黄河规划委员会组织考察团,赴黄河流域考察。考察团的规格很高,由水利部副部长带队,国务院开的介绍信。考察团包括苏联专家组12名专家,我国水利、地质等方面的权威人士,以及其他翻译、工作人员等,共有40多人。冯景兰教授、贾福海先生和我,可以说参加了全部的野外考察活动。在野外,经常受到冯景兰教授和贾福海先生的指点,4个月下来,受益匪浅。野外工作十分紧张辛苦,但也遇到不少趣闻逸事,下面略述一二。
野外考察从黄河上游刘家峡一直到黄河河口,当时道路不好,大部分是砂石路和土路。乘坐的汽车,清一色都是战争遗留下来的美国军用卡车,浩浩荡荡有10多辆。其中,苏联和我国专家乘小吉普,一般工作人员乘中吉普,军用10轮大卡车上装的是大家的行李和考察团的杂物。
考察团几乎每天都是早上出发,傍晚留宿到一处新的地点。当时,在我国西北一些偏僻的地区,经济十分落后。4月的一天傍晚,车队风尘扑扑地来到一个小村庄。刚一进村,就看到男男女女、老老少少许多村民迎候在那里。他们对汽车很感兴趣,大家叽叽喳喳,东看看西摸摸。一位老人,手里柱着拐杖,摸着我们的汽车,自言自语地说:“火车?……汽车?……噢!……是飞机”。
第二天早上,还是有不少村民围在汽车旁边,考察团员们上了车,汽车已经启动了,忽然有人大喊停车,司机下了车,看到两个年轻人从车底下爬了出来。司机吓得出了一身冷汗,破口大骂。年轻人委屈地解释说:“我们想看看你们汽车里有没有牛”。司机感到莫名其妙,年轻人进一步提出了自己的疑问:“没有牛,你们的汽车咋会跑;没有牛,你们的汽车咋也要喝水;没有牛,你们的汽车上坡咋也要喘气”。一连串的问题,问得司机一时语塞。事后得知:这是当地政府为了宣传“点灯不用油,耕地不用牛”的社会主义工业化,特意组织当地群众来参观参观汽车。
5月份,考察团来到了贾福海先生工作过的黄河中游。由于黄河干流喇嘛湾、万家寨、龙口几处坝址不通公路,考察团只得自内蒙托克托上船,在船上沿黄河考察这几处坝址。峡谷中的黄河水流湍急,船只能下行不能上行,并且十分危险。使用的木船都是一次性的,船体很大,平底,做工十分粗糙简陋。4根又长又粗的木棍,砍一砍就权当了划水桨。当地胜产煤炭,木船装满煤炭,沿河而下,到了郑州,木船也就寿终正寝,按劈柴的价钱卖掉了。
那天早上,考察团分别上了两只木船,每只木船的后面都拖着一只小木船,以备急用。水利部副部长、苏联专家、包括冯景兰教授和贾福海先生在内的中国权威人士,都坐在第一只木船上。一路上天气晴朗,工作顺利。船舱里堆放着刚从北京送过来的面包、烧鸡和红葡萄酒。大家有说有笑,大口地吃着喝着,欣赏着黄河峡谷两岸仲春特有的风光。船行驶在峡谷里,速度很快,到了下午,已经进入了山西省河曲县境内。正当大家庆幸一天工作即将顺利结束的时候,忽然看到前面的一只木船冲上了暗礁,停在了黄河急流水面的中间。看到眼前的情况,我们第二只木船赶紧停靠在了岸边。
当时没有任何通讯工具,在没有人烟的峡谷里,只能企盼奇迹的出现。但是,约摸过了一个小时,那只停在暗礁上的大船仍然是纹丝不动。人们开始焦虑了,船工们说,船老大说不定有办法。船老大是个消瘦的老汉,年近花甲,沉默寡言,一个人一直坐在岸边的崖底下。听到船工的建议,考察团的有关领导赶紧把烧鸡和葡萄酒送到老汉的面前,但是老汉却是不吃不喝,仍然紧锁着双眉,一口一口地抽着他的旱烟袋。大家在无望的煎熬中一分一秒地度过时光,又过了个把小时,天色开始暗了下来。老汉忽然站了起来,他一个人上了小船,要大家把小船拉向上游,大概拉了有500米,他让人把绳索解开。老汉在船上奋力地划着双桨,只见那小船像脱缰的烈马一样,冲向那只搁浅的木船,远远地只听到“砰”地一响,奇迹发生了:大船和小船同时旋转了一个角度,一同奔向了下游。大家被眼前发生的奇迹惊呆了,过了两三秒钟,才有人呼叫了起来。站在我身边的一位水利技术员,在欢呼跳跃中,不幸嘴里的假牙掉了出来,当即被脚下黄河的激流冲走了。但是看起来,他却毫不介意,仍然张着没有门牙的大嘴,欢呼跳跃着。
6月份来到了三门峡,中外专家异口同声地赞赏三门峡优异的条件。作为坝址基础的闪长玢岩坚固稳定;坝址地形较为开阔,适合安排溢流道、电厂、排沙孔等建筑;大坝位于黄河的下游,对防洪、灌溉都十分有利等等。大家一致认为,在黄河46个梯级当中,第一个应当修建的就是三门峡。
6月底,回到了北京,开始编写《黄河流域规划报告》。我们地质组在一间大的办公室里,冯景兰教授的办公桌靠近窗户,贾福海先生和我的办公桌面对面。我的任务是编写黄河支流水库的工程地质条件。在报告的章节、坝址水库的工程地质评价等方面,贾福海先生经常给予我耐心细致的帮助。
2.三门峡地质勘探总队
1955年10月,在结束新安江水库水文地质工程地质填图工作以后,我和任福弘、李正清等人,被调往三门峡地质勘探总队。当时,经过长征的马志卿同志担任总队的副队长,贾福海先生担任总队的副队长兼主任工程师。报到以后,贾福海主任工程师要我担任坝址工程地质队的第一地质队长,全面负责坝址的工程地质填图和钻探编录、压水试验等工作,负责初步设计阶段坝址工程地质勘察报告的编写。
实际上,任福弘有填图的经验,他负责的坝址工程地质填图不需要我指点,只是他们过黄河,有时需要我签个字。因为那时三门峡没有电,黄河两岸之间只有一条钢丝绳,钢丝绳上吊着一个大的木箱,靠着6个工人奋力绞动一个大的绞盘,慢慢地把木箱和木箱里的人员、钻具等送到黄河的对岸。当时,我和填图的地质人员一同住在大坝坝址岸边的帐篷里。早上起来,一同到结了冰的黄河水边,舀起冰冷的河水漱口。早饭以后,他们去填图,我的任务主要就是到坝址附近看看,熟悉坝址附近的地层、地貌,观察作为坝址基础闪长玢岩风化、构造破碎带发育的情况,为编写报告打下基础。
在钻探编录、压水试验方面,有陈祺江把关,他是坝址工程地质队的第二地质队长,工作认真细致,不需要我操心。只是有一天,他向我反映说:不知为什么,当地下水位位于试段之间时,计算的单位吸水量往往有相当大的误差。我仔细分析了前苏联列宁格勒设计院提供的压水试验规程,发现当地下水位位于试段之间时,规程规定的计算压力值的计算公式有误。根据静水压力的原理,我推导出一个正确计算压力值的计算公式。后来那个公式刊登在了1957年的《水文地质工程地质》刊物上。
地面填图和钻探压水试验工作结束以后,总队要求我们7天提交坝址的初步设计阶段工程地质勘察报告。我从实验室借来了两台手摇计算机,有关的地质人员集中在一间大的办公室里,明确了任务和分工。8点钟上班,有的人编绘平面图,有的人编绘钻孔柱状图和工程地质剖面图,我负责主编文字报告。手摇计算机用来计算、核对各种数据和参数。办公室里除了手摇计算机沙沙的声音以外,十分安静。经过7天紧张有序的工作,我们提交了报告。
提交了报告以后,部水文局调我去长江三峡工作。临行前夕,总队马志卿队长和贾福海主任工程师找我谈话。马队长肯定我按期完成了任务,但是批评我没有安排大家加班加点,没有秉烛夜战,没有形成一个大会战的气氛。贾福海先生没有批评我,只是勉励我今后到了新的工作岗位,仍要努力工作。
第二天我和孙素贞两个人,收拾好自己简单的行李和杂物,中午赶到了会兴镇,乘火车午夜到达了郑州,住了一宿,第三天回到了北京。
1979年夏天,我去西安开会回来,特意在会兴镇下了火车,坐汽车来到三门峡大坝。电厂的工作人员十分客气,带我参观了大坝、电厂和十分壮观的黄河溢流道。依照我的要求,他们还带我参观了坝址下游开采奥陶系岩溶地下水的管井。离开的时候,我特意在坝前的水库里,畅游了1小时。没有想到,与当时奔腾混浊的黄河迥然不同,那开阔的库水十分深邃、恬静和清澈。仰游在水面上,望着蓝天、大坝,不禁浮想联翩,回想起1955到1956年,在贾福海先生领导下,在三门峡从事勘察工作时的情景。
3.勘探西张水源地
1958年春天,部水文局张更生局长要我负责组建山西水文地质队。我拿上一张地质部开的介绍信,率领侯立臣、唐炽昌、胡长和等7名技术骨干,来到太原山西省地质局,组建了水文地质队。按照山西省领导的意见,我们首先奔赴晋东南缺水的石灰岩山区——平顺县,开展了工作。
1964年初,地质部下达给山西省地质局一项重点任务——在太原北郊寻找确定一处特大型水源地,要求当年提交勘探报告,提交A2级地下水可开采量15万m3/d。部水文局沈树荣工程师亲自来到太原,晋见了山西省地质局申梦华局长,传达了部水文局贾福海总工程师的意见——要求钱学溥亲自确定这个水源地的位置并编制这个水源地的勘探设计。
我要求地质局安排一辆苏联嘎斯69吉普车,在太原的北郊和东、西山跑了一个星期,确定有奥陶系岩溶水补给的汾河冲积扇作为勘探的对象,定名为西张水源地。编写的勘探设计,通过了济南设计评审会议的审查。为了完成这项重点项目,在勘探地区,架设了高压线和变压器,买来了3台仿苏的YKC-20型大口径冲击钻钻机和大流量的水泵。施工结果,十分理想。抽水试验,单井出水量都在4000m3/d以上,地质局组织了各地质队的技术负责,到现场进行了参观。1964年11月份提交了勘探报告。当月,部水文局贾福海总工程师率领水文局孙鸿冰、沈树荣工程师以及北京水文地质队宾德智等几位专家,来到太原验收评审这项重点勘探项目。以贾总为首的专家组,肯定了我推导的“消除井损计算渗透系数的公式”(日后,该公式纳入了供水水文地质勘察国家标准、专著和水文地质手册,并获得了地质矿产部颁发的科技进步奖)。会议一致通过了这个勘探报告,评审通过A2级地下水可开采量16万m3/d。经过几年的开采,该水源地的实际开采量达到了18万m3/d。
4.《太行山石灰岩山区的饮用地下水源》
1965年大旱,山西太行山石灰岩山区用水十分困难,有个村庄的村民甚至需要走一天半的山路,下山到河北省境内,才能背回一桶水。7月份,山西省组织山区找水工作队,指定我任技术队长。
当时我对石灰岩山区寻找饮用地下水源,心中无底。于是结合工作,在盂县、阳泉、平定、昔阳、和顺、左权6个县市,步行约1000km,调查了200多个现有的和失败的水井,总结当地作为饮用水源的水井有12种水文地质类型。工作之余,我撰写了一篇名为《太行山石灰岩山区的饮用地下水源》的论文,寄到《水文地质工程地质》编辑部。没有想到的是,两个星期以后,编辑部寄来的竟是贾福海总工程师写的评审意见。贾福海总工程师不仅对该论文的文字进行了详细的审阅,并且要求每一种类型,附一幅独立的剖面图和图例(原稿为了节省篇幅,12种类型的剖面图集中在了一起,只有一组共用的图例)。我按贾福海总工程师的要求进行了修改,该论文刊登在了1966年的《水文地质工程地质》杂志上。
5.天桥黄河水下岩溶大泉
1959年,宣化地质学校承担晋西北广大石灰岩地区的1:20万水文地质普查。提交的报告指出奥陶系的泉水流量不大,观测到的最大的泉水流量只有2.18L/s。我认为这个结论值得怀疑,因为晋西北出露有近万平方公里的石灰岩,地表没有河流,在黄河河谷,应该有流量很大的岩溶泉水或是水下的岩溶泉水出露。从地质图上可以看到,保德以下出露的是石炭二叠系碎屑岩地层,那么,保德以上的一段黄河河谷,就应该是奥陶系岩溶地下水的排泄带。文化大革命期间,工作基本瘫痪了,我考虑可以“理论找矿”,当然也可以“理论找水”。1967年6月26日,我只身来到了偏僻的保德县,当天下午就迫不及待地背起挎包,在黄河河谷里沿着岸边向上游走去。经过铁匠铺村,边走边看走了七八千米,见到黄河河道中有一个岩石小岛,两岸岩层翘起,说明发育有断层构造。附近黄河东岸黄石崖沟有约300L/s的岩溶地下水出露。访问当地的群众,他们说,这一段黄河冬天不结冰。这种河水不结冰的现象,说明有大量的岩溶地下水在河水水面以下汇入黄河。当晚回到保德县招待所,虽然晚饭每人只卖给3 两稠粥(土称和则饭),但是找到了晋西北近万平方公里石灰岩地下水的排泄带,心里感到十分欣慰。
1979年,应《水文地质工程地质》编辑室主任阎锡屿工程师的邀请,撰写并发表了《山西省岩溶泉水》一文。文章中,根据当地的一个小居民点——天桥村,把上述岩溶泉水命名为“天桥泉”。参考补给区石灰岩的出露面积、降水量等因素,推断该水下泉水的总流量约有10m3/s。
1982年,我们山西水文地质队在保德至河曲黄河河谷,施工大口径水文地质普查钻,不少钻孔的自流水量都在10000m3/d以上。我把这个情况,汇报给了贾福海总工程师。贾总十分高兴,那年秋天,他率领了一个强大的岩溶专家代表团——包括中国地质学会岩溶专业委员会辛奎德主任委员、岩溶研究所袁道先所长、水文地质研究所卢耀如研究员等知名专家学者,到现场进行了考察。
贾总的老家就在山西省原平县大牛镇。那次考察,从太原坐火车出发,在原平县转乘汽车,经过大牛镇来到河曲县。一路上,贾总很是高兴。记得考察团一行人等,来到河曲县招待所,县政府领导知道原平县大牛镇是贾总的老家,在吃饭的时候,特意请来了一位来自原平县的女服务员,为贾总介绍家乡的情况。贾总听到亲切的乡音,不禁喜形于色。另外,我还记得,那次晚餐我坐在贾总的左边,晚饭快结束的时候,贾总对我说,文化大革命以前,他曾提名要我随他应邀去国外工作,但是山西地质局强调工作需要,没有如愿。这虽然只是一件多年以前的憾事,但是当时听起来,仍然是勃然心动,感悟到受到贾总厚爱的欣喜。
这处泉水被贾总为首的专家组肯定以后,受到了各方面的重视。80至90年代,天桥泉被列为国家重点科研项目,并为拟建中的保德电厂、府谷电厂、河曲电厂,沿天桥泉的排泄带,圈定勘探了3 处特大型的水源地。其中,钻孔的最大自流水量达到了创纪录的56000m3/d。1987年,上游龙羊峡水库蓄水,黄河河道基本干枯,实测这一段岩溶地下水的总排泄量为12.4m3/s,这是后话。
6.《中国蓄水构造类型》
1980年,科学出版社邀请我撰写一本反映我国蓄水构造类型的科技书籍。在对编写大纲的讨论过程中,得到了陈梦熊、张宗祜、胡海涛、方鸿慈、哈承佑、刘光亚、崔光中、秦毅苏等国内知名专家学者的指导。为了充分反映我国多姿多彩的蓄水构造类型,我走遍了我国30个省、市、自治区,查阅和搜集了1000多份区域和水源地水文地质勘查方面的资料。1990年,出版了《中国蓄水构造类型》一书。该书共有64万字,书中论述了蓄水构造的概念、控制因素、中国蓄水构造类型划分的原则等,并将我国蓄水构造划分为4类25型。书中精选了396个实例、413幅水文地质剖面图和平面图,其中包括北京、上海、天津等各大城市主要的蓄水构造,也包含了像辽宁海底岩溶大泉、藏北高原冻土区地下水、西沙群岛珊瑚砂潜水等许多珍贵的勘查资料。该书阐述了各种蓄水构造的形成、可开采水量和一般规律。
记得1980年接受这项任务的时候,我担任着山西水文地质队总工程师的职务。山西水文地质队是个大队,职工最多达到1100人,开动千米钻机18台,每年提交各种勘查和科研报告10多份。另外,我还担任山西省人大代表、山西省水资源委员会办公室副主任、中国地质学会岩溶专业委员会委员等大大小小18个职务。因此,只能断断续续每次抽出几天、十几天工作间隙,去各省市踏勘和搜集资料。1984年调回北京,任全国矿产储量委员会办公室副总工程师。当时家住京西鲁谷,经常是每天晚上7点到家,7点半开始整理图件和撰写文稿,午夜1点半睡觉。
1987年5月,我把完成的书稿送到了科学出版社。没有想到,责任编辑说,按照新的规定,书稿必须经过专家的评审。我一没有经费,二没有时间,这可难坏了我。我当即想到的就是求助于水文地质界的第一把交椅、科学院资深院士贾福海先生。
当天,我带着厚厚的3大本书稿,来到了贾福海先生的住所,那天贾福海先生不在。我敲门,门内一位老妇人问:“谁呀?”我说:“我姓钱。”“你是钱学溥吧?”门开了。我第一次见到贾夫人,一位慈祥的老妇人。我惊讶地问,您怎么知道我叫钱学溥。贾夫人平静地答道:“贾总曾经念叨过你。”
过了两个星期,我带上了两瓶酒,又来到了贾福海先生的住所。贾福海先生亲自给我写了评审意见。至于那两瓶酒,贾先生执意不肯收下,我也只有尊敬不如从命了。贾先生对《中国蓄水构造类型》一书,给予了很高的评价。他认为该书阐述的蓄水构造概念明确,控制因素分析正确,类型划分详尽。精选的396个实例、413幅水文地质剖面图和平面图,是书中最精彩的部分。该书既包括了基岩山区的蓄水构造,也包括了松散岩层的蓄水构造,在我国还是首次。他认为这本书实际上是以另外一种形式,反映了我国的水文地质情况,是一个创举。
多年以前,地质部水文局张更生局长曾经说过,钱学溥是个“书呆子”。写到这里,扪心自问,我不得不承认自己是个“书呆子”——贾福海院士当时已经是73 岁的高龄了,又担任地矿部高级咨询中心的顾问,工作十分繁忙,我怎么能够要求贾福海院士亲自审阅那几十万字的书稿呢。
7.《三门峡地质勘察史》
2004年3月,收到了贾福海先生要我参加编写《三门峡地质勘察史》的来信。见到信封上贾先生那极富个性、苍劲的毛笔字,感到十分亲切。50年来,不管什么大小场合,贾先生都叫我“小钱”,但是这次信封上写的却是“钱学溥先生”。我的眼睛湿润了,我感到了岁月无情的流逝,我仿佛依稀地见到了一位深深陷入怀旧思绪的耄耋老者。
回想起来,做人本应是“滴水之恩,涌泉相报”,但贾老给予我的实在是“涌泉之恩”,我还给贾老的却是“滴水相报”。原本商定当年10月20日,在北京西峰寺召开第一次《三门峡地质勘察史》编委会议,能够再次见到已是90岁高龄的贾老,当然是件期盼已久的事。万万没有想到的是,10月3日传来了贾老突然逝世的噩耗。呜呼哀哉!上天实在是有失公道,对我来说,衷心向贾老先生道一声谢意的机会,也变成了泡影。对贾老先生愧疚的心情,只能久久地埋藏在心底。
2004年12月于北京
『叁』 三门峡坝段的选定
姜达权
1955年第一届全国人民代表大会第二次会议同意了国务院邓子恢副总理的“关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划”报告,并通过了“关于根治黄河水害开发黄河水利的综合规划”的决议。黄河综合利用规划技术经济报告拟订在黄河干流青海省贵德县龙羊峡以下直至海口的3774km之内修建四十六座拦河坝,成为梯级,以拦蓄洪水并发展灌溉、发电、航运。黄河综合规划选定三门峡及刘家峡为主要的第一期工程目标,其中三门峡水利枢纽经过一年多来的进一步勘察、设计和施工准备工作,在苏联的帮助下已于1957年1月完成初步设计,现在三门峡工程已于1957年4月13日正式开工,这是举国欢庆的一件大喜事。以往几年笔者曾参加黄河的一些工程地质勘察及为编制黄河综合规划而进行的部分查勘工作,兹就个人所了解的一些地质情况,对于三门峡坝段的选定过程作一概略的介绍。
一、黄河的主要特点
黄河是我国仅次于长江的第二条大河,发源于青海省巴颜喀喇山脉的拉达合泽山东南约30km的约古宗列渠,流经青海、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东等八省(自治区)而入黄海,全长为4845km,流域面积745000km2。
黄河是条善决、善徒、善淤的河流。从公元前2278年(禹治河)起至1946年止,四千二百余年中,有记载的决口有1593次。北至天津大沽口,南经淮河入长江,均为黄河改道泛滥地区。严重的水灾威胁着郑州以东、天津以南、长江以北250000km2面积内约8000万人民的生命财产。例如1117年沧州河决,淹死100 余万人。1642年朱家寨河决,淹没开封城,死34万人。1933年下游决口共58处,受灾人口约360万人。1938年蒋介石政府在花园口挖堤决口,被淹面积约54000km2,受灾人口达1250万人,死亡89万人。由这几个主要的例子,又可说明黄河水灾的严重性,说明黄河的亟需治理。
黄河流域绝大部分地区属于半干旱及干旱地带,年平均降雨量400mm,地表蒸发强烈,水面蒸发量约为1200~1700mm。黄河的流域面积虽仅次于长江为国内第二大河,但年平均输水量仅470亿m3,为长江年输水量的二十分之一,就是较之珠江(年平均输水量约3600亿m3),松花江(年平均输水量约630亿m3),闽江(年平均输水量约600亿m3)也都少得很多。黄河水量并不算多,但在黄河流域内耕地面积,据1954年统计共有65600万亩,占全国耕地面积40%,广大的农田需水灌溉。黄河流域地下矿藏丰富,有大量的煤、铁、石油、铜、铅等矿产,需要开发。黄河流域各省市的工业正在发展,新兴的工业基地需要电力与水源。黄河本身在龙羊峡以下孕蓄水力约33000 kW。
以上这些情况说明黄河水量虽不大,几千年来都危害着广大面积内千百万人民的生命财产,需要进行治理。地下矿藏的开发与工农业建设又需要使用为量不多的黄河水流,黄河的水利需要开发。
黄河造成灾害的主要原因是洪水集中和泥沙过多。
黄河流量的分布极不均匀,兰州平均流量为1019m3/s,年平均输水量为322亿m3/s,约为全河流量的68.3%;陕县平均流量为1305m3/s,年平均输水量422亿m3,占全河流量90%。
黄河流量以每年12月或1月为最小,3、4月间骤增而成桃汛,7~9月由于暴雨集中之故,出现最大流量,是为夏汛或秋汛,11月以后水位回落(见下表)。
陕县、包头、兰州水文站年平均月流量(m3/s)变化情况
黄河最大洪水均出现于夏季,原因是夏季多暴雨,在中游日降雨量可以超过100mm,在下游可以超过150mm。根据陕县水文站记录。最大流量22000m3/s(1933年8月),根据洪水痕迹推算千年一遇供水流量为36000m3/s(1843年)。
黄河流域范围以内,黄土分布面积约为370000km2,因植被遭受破坏,黄土被冲刷随波逐流,使得黄河所含泥沙特多,水流为之黄浊,故名黄河。黄河含砂量居世界各国河流中第一位,每一立方米水的年平均含砂量,埃及尼罗河为1kg;苏联阿姆河为4kg;美科罗拉多河为10kg;黄河陕县为34kg,陕县最大含砂量折合重量百分比为42.14%。年平均输砂量为13.8亿t。陕县泥沙的来源约有10.9%来自包头以上,49%来自包头龙门之间,40%来自支流泾、洛、渭、汾河。泾河年平均含砂量约为161kg,最大含砂量为978kg,无定河平均含砂量为145kg,最大含砂量竟达1518kg,折合重量百分比为78%,已成泥糊,为世界所绝无仅有情况。水流携带着这些巨量的砂泥抵下游郑州以后,因地势平缓,流速减低、泥沙沉淀,现在平均每年河床增高10~30cm。海口堆积向海推进约3km,河床日高,河水漫流,不得不在两岸筑堤束水,河床增高后,堤防亦须加高,日久而成地上河,高出地面数米至十余米,成为了海河水系与淮河水系的分水岭。
由上述情况可知黄河的水需要拦蓄,方可以减除下游洪水泛滥之灾,并利用蓄水进行灌溉、发电及改善航运。由于黄河水量的逐年和年内分布均极不平衡,若要充分利用黄河的水量,就需要进行多年调节,就需要大容积的水库。为了避免下游河床的日益增高,建成拦蓄水的水库以后,大量的泥沙亦应拦截沉积于水库中,这样虽避免了下游河床的增高,却要占用相当大的库容,因而减少了水库的调节能力。为了蓄水拦砂,就更需要大容积的水库。
黄河上游为延续约200km的连串的湖泊群,人烟稀少,又无水灾,目前亦无兴修水利的必要。
中游自青海龙羊峡至河南孟津长2922km,流域面积607000km2,其工程地质条件可以分段简述如下:
1.龙羊峡—青铜峡段:本段长约979km,总落差1307m。黄河在这一段穿过19个峡谷及17个山间盆地,成为峡谷与山间盆地相间地形。刘家峡以上峡谷深刻,谷宽50~70m,以下则河谷较宽,约为100~200m。
本段黄河所穿过的19个峡谷系由变质岩、花岗岩、石灰岩及砂岩组成,以南山系变质岩及皋兰系变质岩所成峡谷最为陡峻,岩石亦较坚固,如龙羊峡、刘家峡等,均适建筑高坝。花岗岩所组成的公伯峡等亦为良好筑坝地段。白垩纪六盘山系红色岩层组成的盐锅峡也可以筑坝。
山间盆地主要系由第三纪红色岩层或黄土组成,面积均较小。
本段虽然峡谷与山间盆地相间,富有良好的筑坝地段,但是水库容积较小,只能解决兰州等地的防洪、发电问题,不能控制大量的洪水与泥沙。
2.青铜峡—拐上段:本段长868km,总落差146m,坡降平缓,河道宽阔,两岸冲积物广布,而且河道迁移不定,筑坝颇有困难。
3.拐上—龙门段:本段长717km,总落差612m。黄河切割寒武纪、奥陶纪石灰岩,石炭二叠纪煤系及二叠-三叠纪砂岩页岩成为峡谷,并有第三纪及第四纪地层组成的山间盆地。峡谷与山间盆地相间,石灰岩地区多成U形峡谷,两岸陡峭,河宽100~200m,可以筑坝的地段有小沙湾、龙口及龙门等地。砂岩与页岩分布地区河谷较宽,边坡较缓,岩层易被冲蚀,因而形成落差十余米的壶口瀑布。此等地区虽不适于建筑高坝,但在拐上、壶口等地仍可筑坝。
本段石灰岩分布地区喀斯特作用颇为发育,既不适于建筑高坝,亦乏较大容积的水库,而且在龙口以上建筑较高水坝将淹没巨量煤田。在蓄洪拦砂方面作用亦有限。
4.龙门—潼关段:本段长135km,总落差54m。这一段黄河流经山西、陕西黄土高原,河面宽3~10km,两岸地层为黄土,极易被水流冲刷崩坍,枯水季节,水流分枝,时合时分,河滩棋布。河底沉积物主要为细砂、中砂及少量砾石,在这一段建筑高坝实有困难。
5.潼关—桃花峪段:本段长223km,总落差228m。黄河过潼关后切过由震旦纪石英岩、寒武纪奥陶纪石灰岩、石炭二叠纪煤系、二叠三叠纪砂岩、页岩、闪长玢岩所组成的太行山、熊耳山及崤山,而在中游最下游形成岩石峡谷。河谷宽120~300m。第三纪红色岩层及煤系分布地区河谷稍宽。闪长玢岩组成的三门峡,石英岩组成的任家堆,石灰岩组成的八里胡同及砂岩页岩组成的小浪底均可筑坝。小浪底以下两岸又为黄土,不适于建筑高坝。
黄河过桃花峪后即入下游平原,河流作用以沉积为主,泥沙沉积,河道迁移不定。自古以来两岸筑堤,河床不断增高,河床中为细砂层,无论在地形或地质方面,均缺乏建筑较高水坝的条件。
从黄河龙羊峡以下各段地质条件比较,以在潼关—桃花峪段选择筑坝地段最为有利,可以控制流域面积的绝大部分,既可拦蓄大量洪水,又可截阻泥沙。
二、黄河中下游各坝段工程地质条件概要
黄河中下游潼关至桃花峪间可能筑坝的地段计有潼关、三门峡、任家堆、八里胡同、小浪底及邙山桃花峪等坝段,兹将各坝段的主要工程地质条件简述于下,以资比较。
潼关坝段:潼关坝段两岸均为黄土,除夹有卵石层及在底部有少量第四纪红色土外,均为现代河流沉积物,黄土中似喀斯特现象极为普遍,河岸遭受水流冲刷极易崩坍,如选择此处建筑高坝,甚为不利。
三门峡坝段:三门峡水利枢纽的天然地基是呈岩床状的闪长玢岩,黄河在最窄处宽仅120m,河床中有两个岩岛,分河水为三支。岩层倾向上游。闪长玢岩的抗压强度一般为1000~1800kg/cm2,闪长玢岩为一不透水层,除有裂隙外,地面15m以下,单位吸水量小于0.1L/min。
在此筑坝不但地基良好,而且有广大的腹地可作水库。河中岩岛矗立,亦利于施工。
任家堆坝段:位于三门峡下游约40km,地基为震旦纪石英岩夹薄层红色或绿色板岩。岩层倾向上游,两岸岩层走向不一致,可能有断层存在。在这一段可以建筑高坝,但水库位于峡谷中,容积有限。
八里胡同坝段:八里胡同位于山西垣曲县黄河下游25km。黄河切过寒武纪及奥陶纪石灰岩成为峡谷,河宽300余米。峡谷入口有斜切河床的断层,石灰岩中喀斯特现象甚为普遍,最大溶洞直径可达2m,河床中覆盖层厚度约25m。在此段筑坝不但水库容积小,而且坝基以下及两侧溶洞等的处理甚为费事。
小浪底坝段:位于八里胡同下游25km,河宽300~400m,地基及两岸均为二叠三叠纪石千峰系红色砂岩及页岩,夹有粘土薄层。不适于建筑高坝。
桃花峪坝段:两岸地层为黄土或现代冲积物,河床中为细砂、淤泥及少量砾石,河道宽广,不适于建筑高坝。
由上述各坝段概略的地质条件比较,可知在潼关至桃花峪之间,以三门峡坝段的地质条件最适于建筑高坝。
三、三门峡坝段的选定
三门峡在地理位置上位于黄河最下游岩石峡谷的入口,控制流域面积达90%以上。在地形上河谷亦较窄,河床中有岩石小岛,便于施工。在地质条件方面,有厚达90~130m的坚硬而且基本上不透水的闪长玢岩岩床,可以作为高水头水坝的地基。如果在此建筑正常高水位为标高360m的水坝,则总库容为640亿m3,为其他任何一个坝段所不能比拟的。由于有这样巨大的水库调节水量,可以使千年一遇的洪水由35000m3/s削减到不超过6000m3/s。当下游伊、洛、沁河发生巨大洪水时,三门峡水库还可以调节水量,仅泄放1000m3/s的流量,使干流与支流的洪不相遭遇,以保证下游的安全。
在三门峡建筑水库,有巨大的库容拦蓄泥沙,如80%的泥沙淤留于水库中,则50年后水库中可能淤积泥沙340亿m3,仍有足够的库容可以蓄水,而50年以后水土保持工作已有成效,砂泥减少了来源,更可保证水库的巨大效果。
如在三门峡建筑巨大水库,水电站的设置容量为110万kW,每年可以发电60亿度,可以供应山西、陕西、河南、河北等省工矿企业及生活用电。同时由于水库调节水量而可以使下游航运水深不小于1m,有利于航运的畅通。
因此,只有在三门峡修筑高水头的坝才能达到蓄水拦砂,除弊兴利,综合开发的目的。经勘察过100多个坝段的地质条件,反复研究,三门峡最后被选定为治理与开发黄河的第一期工程地段。
主要参考文献
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(本文原载于《水文地质工程地质》1957年第12期)
『肆』 盐锅峡水电站的工程构造
盐锅峡水电站素以工期短、造价低、效益高而闻名全国。38年来,年年超额完成发电任务。截至 1999年 12月底,累计发电600.15亿千瓦·时,创工业总产值40.32亿元,相当于建站初期总投资的29.2倍。
盐锅峡水电站位于中国甘肃省永靖县黄河干流盐锅峡出口处,距兰州市70公里。工程以发电为主,兼有灌溉效益。设计灌溉面积0.3万公顷。混凝土宽缝重力坝,最大坝高55米,水库总库容2.79亿立方米,水电站装机容量35.2万千瓦,年发电量22.8亿千瓦·时。
1958年9月开工,1962年1月第一台机组发电。至1970年共有6台机组投产。7号和8号机组于1975年投产。 坝址基岩以白垩系砂岩为主,夹有砂砾岩,粉砂岩及页岩。
坝址以上流域面积18.28万平方公里,多年平均流量877立方米/秒,年径流量275亿立方米,年输沙量7600万吨。 工程由主坝、厂房及灌溉引水管道组成。
主坝全长321米,溢流段位于大坝右侧,设有4个12米×10米溢流孔。采用消力池水跃消能。大坝按200年一遇洪水设计,千年一遇洪水校核,最大洪峰流量7500立方米/秒。
厂房位于大坝左侧坝后,装有单机容量4.4万千瓦水轮发电机组3台和4.5万千瓦机组6台,设计水头38米,蜗壳采用钢筋混凝土结构。保证出力13.9万千瓦。 灌溉引水管设在大坝两端。
主体工程量:土石方开挖109万立方米,混凝土浇筑53.5万立方米。工程截流采用立堵法,由左岸单向进占。工程投入运行后,曾出现漂浮物严重堵塞水电站进水口拦污栅的情况。
『伍』 永靖县盐锅峡土方工程是真的吗
目前总投资2.73亿元的刘(家峡)盐(锅峡)八(盘峡)库区地质灾害综合治理项目农业工程正式开建。虽然不清楚亲具体问的什么,但这条消息应该很明确了。