簡介
萬家寨水利樞紐工程萬家寨水利樞紐工程由水利部、山西省和內蒙古自治區共同投資興建，是中國第一個由中央和地方合作建設的大型水電工程。1996年10月19日組建了黃河萬家寨水利樞紐工程開發公司董事會，1997年12月27日黃河萬家寨水利樞紐有限公司正式掛牌。
萬家寨水利樞紐位於山西省偏關縣的黃河幹流上，壩高90米，壩長438米，為混凝土重力壩；電站裝機108萬千瓦，年發電27.5億千瓦時；庫容8.96億立方米。建成後，每年向內蒙古和山西省供水14億立方米。引黃入晉工程從萬家寨樞紐取水，年引水總量12億立方米，其中向太原年供水量6.4億立方米，向大同、朔州年供水5.6億立方米。
水容發電
萬家寨水利樞紐位於黃河北幹流上段托克托至龍口峽谷河段內，其左岸為山西省偏關縣，右岸為內蒙古自治區準格爾旗。樞紐工程主要由大壩、泄水建設物、廠房、開關站、引黃取水口等建築物組成；大壩為混凝土重力壩，最大壩高105ｍ，壩頂長443ｍ，壩頂高程982ｍ；水庫總庫容8.96億ｍ3，調節庫容4.45億ｍ3，設計年供水量14億ｍ3（向山西供水12億ｍ3，向內蒙古自治區準格爾旗供水2億ｍ3）；壩後式廠房裝有6台單機容量為18萬kw的發電機組，總裝機容量為108萬kw，設計多年平均發電量27.5億kw•h；工程概算靜態總投資42.98億元，動態總投資60.58億元。2002年6月29日，黃河萬家寨水利樞紐工程通過了水利部組織的竣工初步驗收。
工程監理
萬家寨工程建設全面實行了社會監理，監理由水利部東 北勘測設計研究院為總監單位，水利部天津勘測設計研究院為副總監單位。由水利部天津勘測設計研究院監造中心、黃河水電公司分別承擔主要機電設備和金屬結構的監造；由水利部黃河水利委員會移民局承擔庫區移民和專項遷建工程的監理。監理單位代表業主對承包商實施監理，對工程量的計量、結算、契約支付、設計變更、索賠等進行全面審核，對工程進度、質量、投資實行嚴格控制，配置了專業齊全的監理隊伍，在工程建設中發揮了重要作用。對重要隱蔽工程的主要工序，監理必須在現場實施旁站監理。如2號機轉子中心體組焊出現裂紋，進行焊接施工時，監理工程師自始至終在現場實施旁站監督。在工程建設中，也出現了一些缺陷，如大壩及廠房滲漏水等，各有關單位對這些工程缺陷及時進行了處理，經檢測，處理後的各項工程質量達到了設計要求。
萬家寨水利樞紐的主體工程、大型臨時建築物和附屬工程的建設施工，機電設備的製造和安裝均全面實行招投標制。通過招投標競爭，主體工程大壩Ⅰ標、電站廠房Ⅱ標分別由中國水利水電第四、第六工程局中標承包；金屬結構及機電設備製造運輸Ⅲ標，由國內外20餘家專業廠商承包。
工程結構
萬家寨水利樞紐工程 萬家寨工程由攔河壩、泄水建築物、電站廠房、開關站、引黃取水口等組成。攔河壩為混凝土重力壩，壩頂高程982m，壩頂長度443m,最大壩高105m。泄水建築物布置在左岸，由8個4mX6m的底孔，4個4mX8m的中孔，l個l4mxl0m的表孔組成，長護堤挑流消能。萬年一遇洪水下泄流量8326m3/s，千年一遇洪水下泄流量7899m3/s。排沙期最低運用水位952.0m時總下泄流量大於5000m3/s，滿足水庫排沙要求。
電站廠房為壩後式水電站廠房，布置在右岸。在進水口下部9l2.0m高程設管徑為2.7m的排沙孔，以防電站進水口被泥沙淤堵。電站裝有6台單機容量l8萬kW的混流式水輪發電機組，總裝機容量為l08萬kW，多年平均年發電量為27.5億kW.h，年利用小時數2546h。
220kV戶內式開關站布置在廠壩之間的平台上，布置GISl9個間隔。引黃取水口設於左岸第2、3壩段,採用閘門頂溢流分層取水結構形式，引水道底板高程948.0m，鋼管直徑4.0m，單孔引水流量24m3/s，兩孔總引水流量48m3/s。
實施經過
1993年7月，萬家寨水利樞紐經國家批准立項，由水利部、山西省、內蒙古自治區三方投資興建，同年10月進入工程前期準備階段。1994年主體工程開工，但由於投資各方在涉及股份利益的問題存在分歧，而水利部萬家寨工程建設管理局作為項目建設管理單位，沒有法人資格，沒有資本金，不具備籌資功能，致使工程投資不能到位，工程建設受到了嚴重影響。到1996年下半年，主體工程進度已拖後半年以上。為徹底扭轉這種被動局面，由水利部、山西省和內蒙古自治區組成的黃河萬家寨工程建設領導小組決定按現代企業制度要求進行公司制改革，由水利部黃河萬家寨工程開發公司、山西省萬家寨引黃工程總公司、內蒙古電力（集團）有限責 任公司各出資本金7億元，各占有1／3股權，組建了黃河萬家寨水利樞紐有限公司，設立了董事會、監事會，聘用了執行層經理班子，實行董事會領導下的總經理 負責制，決策層、執行層權責明確，建立了公司的法人治理結構，按照現代企業制度要求落實了股份制運作的建設管理體制，解決了投資、概算、資本金、股份、建設管理體制等工程建設外部環境的一系列重大問題，工程建設突飛猛進。1998年在大型機電設備供貨日期已拖後三個半月的情況下，工程建設部門加強了現場指揮和協調，全體建設者決戰100天，實現了10月1日下閘蓄水，11月28日首台機組提前33天併網發電的目標。1999年2、3號機組也順利投產發電。 2000年4、5、6三台機組全部投產發電，主體工程完工。
施工技術
萬家寨水利樞紐工程 在工程建設中，採用溢流壩長護坦挑流消能、發電引水鋼管採用淺埋式布置、套用低熱微膨脹混凝土、電站主廠房屋頂採用球形鋼網架結構、泄水建築物抗沖磨混凝土設計等。在施工中，大壩接縫灌漿、中孔溢流面滑模、電站廠房水肘管模板、纜索式起重機的改造與調試、壩基剪下帶化學灌漿加固和220V乾式電纜安裝也套用了新技術。
施工期僅5年，而冬季混凝土不宜施工，每年混凝土施工有效時間僅為7個月，要在如此緊迫的工期和惡劣的氣候條件下，完成150多萬ｍ3混凝土的澆築任務，難度很大，必須尋找新的築壩技術。低熱微膨脹混凝土築壩技術，在國內十幾個水利水電工程上得到局部套用，但在大型水利樞紐中多部位大量套用，不僅國外無先例，國內也系首次。為此，水利部將萬家寨水利樞紐採用低熱微膨脹混凝土築壩技術研究列為水利部水利科技重點項目，通過試驗研究，其成果表明，在萬家寨水利樞紐大面積套用低熱微膨脹補償收縮混凝土，在技術上是可行的。
根據工程建設的進展情況，在邊坡壩段、導流底孔封堵、壓力鋼管槽回填等部位使用低熱微膨脹混凝土，節省了投資，簡化了溫控措施，縮短了建設工期。為加快施工進度，減少壩體混凝土澆築與鋼管安裝的施工干擾，減少鋼管槽一期混凝土回填工程量及有利於工程下閘蓄水和發電目標的實現，對電站發電引水壓力鋼管布置型式最佳化。經過計算研究和試驗論證，將發電引水壓力鋼管改為壩內淺埋式壓力鋼管，對減少鋼管安裝和壩體混凝土的施工干擾，降低鋼管安裝施工難度，爭取工期，為工程度汛、下閘蓄水和第一台機組發電均創造了有利的條件。
移民工作
萬家寨水利樞紐工程大型水利樞紐的建設涉及到周邊環境、施工區庫區移民遷建等諸多環境因素和社會問題，需要當地政府的支持。在萬家寨工程建設過程中，中央及水利部、山西省、內蒙古自治區等主要領導先後十多次到工地檢查指導工作，工程建設領導小組多次召開會議研究解決工程建設的體制、投資、移民、環境等重大問題。萬家寨工程位於山西省與內蒙古自治區的界河上，95％的移民工作量集中在內蒙古自治區，截至1997年底山西側移民工作已完成，內蒙古側僅完成了20％的工作量。為了加快移民搬遷的進程，1998年初公司與內蒙古簽訂了《移民搬遷專項遷建協定書》，進一步明確了業主和負責移民工作的地方政府的關係及職責。經過雙方共同努力，在短短的9個月中，庫區淹沒線980ｍ以下的3620人全部搬遷，庫盤徹底清理完畢，並於1998年9月通過了水利部、山西省、內蒙古自治區政府組織的驗收，為樞紐下閘蓄水創造了良好條件。
在移民工作中，業主單位下設征地移民辦公室；水利部黃河水利委員會移民局設立萬家寨水利樞紐工程移民監理部；水利部天津水利水電勘測設計研 究院為萬家寨水利樞紐移民工程的規劃設計單位；征地移民所涉及的內蒙古自治區政府成立了萬家寨水利工程征地安置領導小組，山西省偏關縣成立了支持重點工程 辦公室。黃河萬家寨水利樞紐有限公司與省（自治區）移民機構、監理單位簽訂了契約，內蒙古庫區各級政府部門之間層層簽訂了責任狀。採取縣級領導包村，工作 組幹部包戶的辦法，做到責任到人。在移民工程中還實行了獎勵激勵機制。這些為移民工作提供了切實可靠的組織保證、技術保證、質量和經費保證。
綜合評估
從1992年工程前期工作開始籌備，經過建設者多年的努力，萬家寨工程建設取得了豐碩成果，工程進度、質量和投資都得到了很好控制。萬家寨工程是百萬千瓦裝機、百米高大壩的“雙百”工程，經過建設者精心組織、精心施工，從主體工程開工至首台機組發電，僅用三年半的時間，創造了中國同等大型水電工程建設的高速度。在工程建設中形成了“業主單位負責，監理單位控制，施工單位保證，政府部門監督”的工程質量保證體系。樞紐主體工程有單位工程5個，已通過驗收，合格 率100％，其中優良單位工程４個，優良率為80％；主要建築物單位工程3個，優良率為100％。總體評價工程質量優良。由於採用招標投標制和嚴格的契約管理，通過最佳化設計、合理化建議、新材料使用等有效途徑，工程投資得到了有效控制。據測算工程總投資節省18％，約11億元，工程靜態投資節省約2億元。
建設意義
萬家寨水利樞紐工程工程圖萬家寨水利樞紐是國家“九五”重點工程，是山西省“引黃入晉”水源龍頭工程，是黃河中游梯級開發規劃的第一級。工程主要任務是供水結合發電調峰，同時兼有防洪、防凌等作用。工程位於山西和內蒙古接壤地區，周邊地區是國家重點能源、化工基地。該地區因水土流失嚴重，水資源嚴重匱乏問題已成為工農業生產、經濟發展和生態環境改善的制約因素。同時，由於樞紐所處華北電網以火電為主，缺少水電調峰。因此，萬家寨水利樞紐工程的建設將緩解山西省和周邊地區21世紀的水資源短缺、最佳化華北電網能源結構，對促進西北地區乃至北方地區經濟社會的發展都具有十分重要的意義。
萬家寨水利樞紐水土保持工程的實施，極大地改善了樞紐施工區的生態環境。萬家寨已不再是“天高愁澗壑，荒邊無樹無鳥窩”的景象。8萬多平方米的綠地和10 多萬株油松、垂柳，點綴著大壩廠房和生活區，點綴著黃河兩岸的山坡；過去的荒山禿嶺長滿了綠樹，過去的亂石灘變成了美麗的綠草坪。工程建設者用自己的雙手培育起來的一草一木，與汗水澆築的大壩融匯在一起，給萬家寨勾畫出一幅獨特的風景——花團錦簇，松柏常青，山野披綠，大地吐翠，大壩高聳，高樓林立，碧波蕩漾。黃河萬家寨水利樞紐有限公司被水利部授予“全國水土保持生態環境建設先進單位”稱號。
萬家寨工程建成後，水庫運行採用“蓄清排滓”的運行方式，年供水量可達l4億m3，向內蒙古準格爾旗供水2.0億m3，向山西平朔、大同供水5.6億m3，向太原供水6.4億m3。建成後可為以火電為主的華北電力系統提供調峰容量，對改善華北地區電網運行條件起到重作用。
取得成功
萬家寨水利樞紐工程10年前，當走進萬家寨，一個突出的感受是滿目荒涼。強烈的地質構造運動和水流下切作用使這裡形成陡峭的峽谷，由於長期自然風化和人為對資源的過度開發，昔日的萬家寨形成了溝壑縱橫、岩石裸露的惡劣自然環境。春季沙塵暴恣肆，黃沙遮天蔽日。即使是七八月份的雨季，也只能看到幾棵稀疏的綠草。從1993年開始，隨著萬家寨水利樞紐工程的開工建設，這裡的生態環境也在悄然發生著變化。水利樞紐工程在建設中要開挖大量的土石方，往往會使本來就十分脆弱的生態環境更加惡化。然而，當工程一步步推進時，這裡卻山變綠了，水變清了，壩上碧波蕩漾，壩下機聲隆隆，一片生機盎然。
黃河萬家寨水利樞紐有限公司作為工程建設的業主，在工程建設伊始就對生態環境給予了高度重視。根據國家對工程建設項目與水土保持同時設計、同時施工、同時投產使用的“三同時”要求，公司請有關單位對樞紐施工區的水土保持、生態環境建設進行了全面規劃，編制並上報水利部批准了《萬家寨水利樞紐水土保持方案》，實施了大壩下游左右岸棄渣場防護工程、施工區綠化工程、大青溝棄渣治理工程、牛郎背溝棄渣治理工程、生活區綠化工程、影響區治理工程等六大水土保持生態環境建設工程，對樞紐工程的棄渣場進行了防護和復墾，對堆渣面、挖損面和兩岸荒山荒坡進行了全面綠化。幾年來，共建設攔渣壩3座，治理棄渣場3個，修築黃河護岸5.2公里，綜合治理施工區和影響區面積1146公頃。通過治理，95％以上的棄渣得到了攔擋，工程占用土地得到了復墾利用，林草植被由原來的11.7％提高到28％，植被恢復係數達到了92％牞水土流失總治理度達到了80％，水土流失控制到了允許量值，生態環境得到較大改善。
