三峡排浑蓄清措施失败 水库淤积计算出错(图)

为黄万里教授辩

2011-08-20 22:06 作者: 王维洛

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大坝
看中国配图(网络图片)

2011年8月20日是黄万里教授诞辰100周年的日子,2011年8月27日是他去世10周年。

为纪念黄万里教授诞辰100周年我撰写了此文。

国内流传一个说法,黄万里在长江三峡工程的观点是错的,因为三峡工程的淤积情况好于预期。黄万里教授已经去世,对此无法予以反驳。本文是为已故者辩。

“排浑蓄清”,人们以为三峡工程找到了水库长期使用的途径,但是没有认识到为此要付出的巨大的代价。当三峡水库重新回到冲淤平衡时,也就是黄万里所预测的“在长江上游,影响河床淤积堵塞重庆港,并在汛期淹没江津合川一带,最终被迫炸坝的状态。三峡工程在计算水库淤积量上出现明显的方法错误,只计算来自上游的入库砾卵石与泥沙,而忘记计算三峡库区的入库砾卵石与泥沙。用错误数据来判断黄万里在长江三峡工程的观点是错误的,是根本站不住脚的。最近几年,从上游进入三峡水库的砾卵石与泥沙量减少,是因为中国政府大量建造水库大坝拦截砾石泥沙的结果。为了让黄万里预测的结果不出现,将淤积问题在时间轴上向后推移,最终贻害子孙后代。这又怎么能证明黄万里在长江三峡工程的观点是错的?

一、三峡工程可行性论证技术总负责人不知道黄万里教授的论文和论点

黄万里教授生前指出,三峡修坝将使砾卵石堵塞重庆港,并在汛期淹没江津合川一带,最终被迫炸坝。对于黄万里教授的上书,无论是三峡工程的决策者还是技术支持者都没有给予回复。黄万里教授将他的论文《关于长江三峡砾卵石输移量的讨论》和续集发表在1993年第3期和1995年第1期的《水力发电学报》上(1)。负责三峡工程可行性论证的技术总负责人、国务院三峡工程质量检查小组组长、两院院士潘家铮在回答记者卢跃刚问时却说不知道黄万里教授的论文。潘家铮说:“我不知道“三峡淤积的危害不是泥沙而是砾卵石”、“10年就堵塞重庆港”、“汛期淹没江津、合川一带”这些结论有什么观测资料、计算或试验成果为依据,在哪一篇负责的论文中发表过?如果有,希望能拿出来共同研讨。如果没有,只是个别的猜想、顾虑、见解……我们就很难进行有意义的对话。”(2)

中共中央总书记不给上书的黄万里教授一个回复,是对一个公民权利的蔑视,也是对知识分子的不尊重。而三峡工程可行性论证技术总负责人不知道黄万里教授的论文和论点则是失职。潘家铮多次向媒体表示要感谢三峡工程的反对派,但是他连黄万里教授反对三峡工程的论文和论点也不知道,这个口头感谢又有什么意义?

二、黄万里在长江三峡工程的观点是错的?

2008 年1月2日潘家铮在接受《财经文摘》记者齐介仑的采访时说:“先说黄万里。当年国家要修三门峡,他认为不合适,有不同意见。结果对他的意见不但没有采纳,而且对他进行了迫害,政治上的迫害,最后证明他是对的。周恩来总理讲过:“事实证明,他是对的,我们错了。所以,对于黄万里先生,第一,我们非常敬佩他;第二,对他的这个命运,很同情,这么正直的知识分子,提了意见,反而受迫害。但是,这并不意味着黄先生讲的每一句话都是对的、都是正确的。黄万里先生反对修建三峡工程,主要是怕三峡工程走三门峡的老路,建起来以后很快就淤积了,影响到上游的重庆,这个后果不堪设想。现在黄先生已经作古了,我不在这里多说什么,但是我就想说一句:他的许多看法,许多数据,并不符合实际情况。他光是看到三峡跟三门峡有相似的这一面,没有仔细了解我们是怎么设计的,没有特别研究三峡跟三门峡有什么不一样的地方,这个他不清楚。譬如他说三峡水库的泥沙,其中很大一部分要进入水库,水是冲不动的,所以三峡水库很快就会淤积。他的论据、判断,都跟事实完全不相符。我也只能讲到这里为止,因为人已经作古了。”(3)

和潘家铮持同一论点还有三峡工程可行性论证领导小组副组长、三峡总公司总经理、工程院院士陆佑楣。2007年8月陆佑楣在人民网强国论坛答网友问时说:黄万里教授是我们非常尊重的水利界的老前辈,他的主要功绩应该说是对三门峡提出了非常重要的质疑,三门峡水库是我们一个失败的例子,如果按照黄万里教授原来的意见,可能可以避免这个错误。但是长江三峡和黄河完全不一样,它的泥沙含量不是一个数量级的,所以黄万里同志没有对三峡工程提出太多的意见,在论证过程中吸取了各方面的不同意见,经过长时间的分析以后,得出的论证结论是三峡工程应该建设,而且早建比晚建要好,因为黄万里当时年事已高,所以很少参与这个工程的决策过程。(4)

一些善良的中国人表示,他们同情黄万里教授的遭遇,敬佩黄万里教授的敢言的精神,但是三峡水库蓄水多年,重庆港并没有被砾卵石或者泥沙堵塞,显然黄万里教授在三峡工程上是错了。

潘家铮和陆佑楣认为黄万里教授在三峡工程的观点是错的,其依据是三峡工程的淤积情况好于预期。

三、三峡工程蓄水后的的淤积情况

自从2003年三峡水库正式蓄水以来,陆佑楣、潘家铮、李永安、曹广晶等不断地重复这么一句话,“三峡工程的淤积情况好于预期。”

根据新华网2010年10月25日报导,长江三峡集团董事长曹广晶说,“自2003年三峡水库135米蓄水以来,三峡集团公司持续进行泥沙取样和固定断面观测,共测量河道水下地形约1.4万平方公里。结果显示,三峡水库入库泥沙约为15.7亿吨,较初步设计值减少约60%。出库泥沙约为4.1亿吨。水库排沙比为约26%,与预测基本一致。水库淤积泥沙约11.6亿 吨,年均淤积不到2亿吨,淤积强度较初步设计预测的数值降低约60%。”(5)曹广晶只给出了数据的起始时间,即2003年三峡水库蓄水以来,但没有给出这个数据的终止时间。而可能的最晚的终止时间为2010年9月。为了讨论的方便,本文将这时间作为数据的终止时间。如果这个数据的终止时间比2010年9 月更早,文章需要做相应的修改,那时三峡水库的淤积问题将比文章所描述的更加严重。

水利部长江水利委员会主任蔡其华在2011年6月回答人民日报记者问时说:“近年来,上游水利水电建设发展迅速,如考虑上游建库拦蓄泥沙后,三峡水库运行100年的淤积量,仅相当于上游不建库拦沙方案40年左右的淤积量,可见上游建库拦沙作用十分显著。近10年上游的来沙量已由论证阶段的年均5.3亿吨,减少到2亿吨左右。三峡库区的年均淤积量约1亿吨,仅为论证阶段预计值的1/3。可以预期,在相当长的一段时期里,三峡水库的大部分防洪库容将得到保留,与上游干支流水库联合运用,三峡水库的调洪能力将进一步提高。”(6)

三峡工程的淤积情况真的好于预期?

要回答这个问题,首先要了解未建三峡大坝时的淤积情况如何,然后再要搞清三峡工程可行性论证时预期的淤积情况又如何,将来如何发展。

四、三峡坝址平均年输沙量5.3亿吨

长江三峡河段是一条水量丰富、含沙量较大,输沙量很大的河段。而且径流量和输沙量在年季之间变化很大。过去和现在的工作都只停留在对平均数的处理上。关于三峡河段的年均输沙量,有不同的数据。

根据三峡工程可行性论证副组长、技术总负责人潘家铮提供的资料,三峡坝址平均年径流量4510亿立方米,年输沙量5.3亿吨,含沙量每立方米1.2公斤(7)

根据三峡工程开发总公司筹备处主任陈赓仪主编的《长江三峡工程百问》一书,三峡坝址平均年输沙量5.3亿吨,含沙量每立方米1.15公斤。(8)

根据三峡工程可行性论证泥沙组组长林秉南提供的资料,宜昌站平均年径流量4390亿立方米,输沙量5.23亿吨,含沙量每立方米1.19公斤。(9)

根据长江水利委员会提供的资料,宜昌站在1950至1980年,平均年径流量4551亿立方米,输沙量5.15亿吨,含沙量每立方米1.14公斤;在1951至1994年,平均年径流量4346亿立方米,输沙量4.96亿吨,含沙量仍为每立方米1.14公斤。(10)
根据黄煜龄和梁栖蓉提供的资料,1961年至1970年年平均输沙量为5.1亿吨。(11)

五、建设三峡大坝之前长江河段冲淤平衡

虽然长江三峡河段含沙量较大,但是建设三峡大坝之前,长江河段冲淤平衡,没有淤积问题。林秉南称三峡建坝之前,三峡河段处于次饱和状态(12)。

在建设三峡工程和葛洲坝工程之前,宜昌至重庆的长江河段处于自然河流状态,宜昌的最高水位为海拔55.9米,最低水位为海拔38.9米,最大水位变化幅度为 17.0米,常年平均水位为海拔44.5米;重庆最高水位为海拔192. 8米,最低水位为海拔159.5米,最大水位变化幅度为33.3米,常年平均水位为海拔165.7米.以最高水位计,宜昌至重庆间的水位差为136.9 米,以最低水位计,两地水位差为120.6米,以常年平均水位计,两地水位差为121.2米,平均水力坡降约为万分之二。正是这120余米的水位差,才使得浩浩荡荡的长江水,以迅猛的流速穿过这狭窄的三峡河谷。李白的诗句:朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还,两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。诗词描绘了船速(水流)之快,也间接地阐述了白帝城较江陵的地势水位要高,这是千里江陵能够一日还的原因。(13)

林秉南是这样描写建坝前的长江河段:川江是山区河流,坡陡流急,平均坡降为万分之二,是下游平原河道上荆江坡降的三倍。(14)

请读者记住这么几个概念,建坝之前,冲淤平衡,原因是重庆宜昌两地间120余米的水位差,万分之二的平均水力坡降,河水流速快。

六、冲淤平衡得益于自然走沙期

必须指出的是,世界上和中国的水库大坝建设,都是大坝建设在城市的上游,比如说北京的官厅水库,北京的密云水库,没有大坝建设在大都市的下游的,特别是这个大都市处于水库的尾部的。但是三峡水库和重庆的关系,就是这么一个倒置的关系,重庆处于三峡大坝的上游,而且处于三峡水库的尾部。

重庆市主城区河段是指自长江上游干流大渡口至铜锣峡出口、支流嘉陵江井口至朝天门,长约60公里,将处于三峡水库变动回水区。河床大多为岩石和卵石组成。嘉陵江在朝天门汇入长江,给本河段水流泥沙运动和河道冲淤带来很大的影响。 重庆市主城区河段呈现特有的冲淤规律,由于铜锣峡阻水作用,以及嘉陵江与长江来水不同的相互顶托,使重庆市主城区河段汛期壅水,河床淤积;汛末和汛后落水期,由于流量减小,壅水减小或者消失,流速增大,汛期淤积的泥沙会随水流冲走,俗称“走沙”。(15)

重庆市主城区河段之所以能够保持不淤积,主要就是依靠这个自然走沙期。汛期时虽然流量大,但是泥沙含量也大,河水不能将淤积物全部冲走,出现淤积现象。每年9月份,10月份,汛期刚过,水流量有所减小,但是泥沙含量也减小,水流还有多余的力量可以将汛期的淤积物冲走。进入枯水期后,泥沙含量虽小,但是水流量也小,重庆市河段保持冲淤平衡。重庆市主城区河段全年保持冲淤平衡得益于自然走沙期,得益于自然的巧妙安排。

七、世界水库面临淤积的问题

虽然长江的含沙量比黄河的含沙量要小许多,但是长江的平均年径流量远大于黄河,因此长江三峡河段每年约5.3亿吨的输沙量(取潘家铮提供的数据),也是相当可观。虽然长江的平均含沙量为每立方米1.2公斤,但是在汛期,长江的含沙量可以超过每立方米9公斤。如果这5.3亿多吨的沙量全部留在三峡水库中,三峡水库的使用寿命将不会很长。

其实世界上的水库都面临淤积的问题,比如埃及的阿斯旺大坝后面的纳赛尔水库。但是阿斯旺大坝工程面临的淤积问题远远小于三峡工程。尼罗河的年输沙量1.34亿吨,只是长江三峡段的四分之一,而纳赛尔水库的库容为1689亿立方米,是三峡水库总库容393亿立方米的四倍多(16)。一方面尼罗河的年输沙量少,另一方面纳赛尔水库的总库容大,如果淤满三峡水库要一百年,那么淤满纳赛尔水库就要一千七百年。尽管如此,在笔者参观阿斯旺大坝时,埃及的朋友告诉说,他们还是十分担心水库淤积问题,因为库容毕竟是有限的,早晚有一天要被淤积物淤满的,而且往往在死库容被淤满后,问题就会凸显出来。

再看美国胡佛大坝工程。胡佛水库的总库容348.5亿立方米比三峡水库略小(17),但是胡佛大坝处的年输沙量只有1.3亿吨(18),只是长江三峡段的四分之一。如果淤满三峡水库要一百年,那么淤满胡佛水库需要三百六十年。

到二十世纪七十年代,世界上的科学家还热衷于寻找解决水库淤积的办法。但是从那以后,发达国家基本上已经放弃建设大型或巨型水库大坝工程的发展模式,对这一问题的研究也是热情大减。当时找到的所谓的具体方法不外乎:

(1)增加水库库容,延长水库使用年限;

(2)防止水土流失,减少泥沙入库;

(3)清理水库淤积物,恢复库容等(19)。

另外美国人现在在寻找如何将胡佛水库中淤积物重新送人大海的办法,基本构思是在大坝下游建设输沙的隧道,将泥沙送入大海。这还只是一个设想,费用极其昂贵。

可以说,世界上的科学家并没有找到真正解决水库淤积的办法。

1958 年中共中央虽然原则批准了三峡工程的200米方案,但是毛泽东还是未下决心,其中一个关键问题就是三峡水库的寿命问题。根据夏佑新的《走进毛泽东遗物馆》一书记载,1958年夏,林一山向毛泽东汇报三峡水库的问题说,长江的含沙量远比黄河的少,相对量少,但绝对量还很大。根据计算,三峡入库泥沙,每年约5 亿吨。假定三峡以上不修其他水库的话,三峡水库使用寿命可达400年,至少也可达200年。毛泽东沉思了很久,告诉林一山:“这不是百年大计,而是千年大计,只两百年太可惜了!” (20)

林一山说三峡水库使用寿命可达400年,是指他的三峡工程正常蓄水位海拔235米的方案,说三峡水库使用寿命可达200年,是指1958年时中共中央批准的三峡工程正常蓄水位海拔200米的方案。这两个方案的水库库容比现在建成的三峡水库库容要大许多。按照林一山1958年的算法,现在的三峡水库的使用寿命最多也不会超过一百年的。

但是夏佑新接着写道:按照毛泽东的指示,水力学和研究泥沙的专家们结合古代、国外的资料,最终找到了水库长期使用的途径。(20)

八、三峡工程的“排浑蓄清”措施

所谓的找到了水库长期使用的途径,就是三峡工程的所谓“排浑蓄清”措施。也就是潘家铮说黄万里没有仔细了解三峡工程是怎么设计的,没有研究三峡工程跟三门峡工程不一样的地方。

陈赓仪是这么解释“排浑蓄清”措施的:是在每年汛期(6至9月)长江含沙量较大的时候,将水库在坝址处的水位降低到防洪限制水位,并利用低、高程的大底孔泄洪排沙,即所谓的“排浑”。实际上水库运用初期,泥沙仍大部分(约70%淤积在库内),但主要淤积在145米米回水线以下的死库容内。在汛期过后,入库泥沙量大量减少,水库蓄水至175米正常蓄水位,即所谓的“蓄清”。(21)

唐日长对“排浑蓄清”措施的解释是:“经过充分论证,三峡枢纽正常蓄水位选用175米,汛期限制水位选用145米,枯季消落水位选用155米,每年5月末至6月初水库水位降至汛限水位145米。整个汛期6至9月,来沙量占全年的88%至90%,来水量占年径流量的61%。除入库流量大于下游河道安全泄量时拦蓄超额洪峰,水库水位抬高外,一般维持在145米运行。超过电站过流能力的水量,由溢流坝段底孔下泄。汛末10月水库蓄水,逐步抬高至175米运行。12月至翌年4月底,库水位按电网调峰要求运行;并逐渐降落,以保证电站出力。枯季消落最低水位不低于155米,以保证水库回水变动区航道水深。三峡水库采用“排浑蓄清”运行方式,既能长期保留大部分有效库容,又不影响工程的综合效益。175米正常蓄水位方案防洪库容221.5亿立方米,调节库容165米亿立方米,最小水头71米,平均水头90米,装机容量1820万千瓦,保证出力499万千瓦,改善航道570至650公里,万吨船队可通航重庆。(22)

移民和水库淤积问题在三峡工程论证过程中起很重要的作用。后来找出了两个最关键概念,一是“移民可以全部当地安置”,一个是“排浑蓄清可以解决水库淤积问题”。移民可以全部当时安置的谎言是被朱镕基戳穿的,朱镕基安排了近20万移民外迁安置。而排浑蓄清的美梦则则是后来由三峡集团自己打碎的,这个后面再谈。

九、建造三峡大坝后冲淤情况的变化

在自然状态下,也就是没有建设三峡大坝的情况下,

在汛期(每年六月至八月),重庆主河段会产生一些淤积;

自然走沙期(每年九月至十月),重庆主河段发生冲刷,将汛期间形成的淤积冲走;

枯水期:河段保持冲淤平衡状态。

长期下来,三峡河段保持冲淤平衡状态。

建设三峡大坝后,按照“排浑蓄清”的要求,汛期到来时,将坝址处的水库水位控制在防汛限制水位海拔145米,一直到九月底。虽然这是三峡水库能保持船闸正常运行的最低水位,但是比起自然状态来,绝对的水位还是提高了83米。在没有建坝时,每年六月至八月重庆主河段会产生淤积,现在水位差减少了83米,两地高差缩小,水力坡度变小,流速减慢,淤积就会比过去更加严重。

在自然状态下,九月至十月重庆主河段会自然走沙,这是保持冲淤平衡的关键。 “排浑蓄清”措施想借用自然的巧妙安排,因此计划在九月份依然保持防汛限制水位海拔145米,有利于让多一些的泥沙冲出水库。但是由于海拔145米的水位比自然状态高出83米,因此建坝后,在九月份三峡水库依然处于淤积状态,只是淤积的程度比汛期轻一些。必须指出的是,也有不少专家建议,应该充分利用走沙期,海拔145米的水位要延长保持到十月份,以有利减轻淤积。但最终没有被接受。

九月底十月初,三峡水库在坝址处的水位开始将被抬升到海拔175米,蓄水起码需要持续近一个月的时间。然后三峡水库保持这个海拔175米的水位到12月(一说到次年2月底),然后逐渐减低水位至防汛限制水位海拔145米。过去在枯水期,三峡河段保持冲淤平衡,现在坝前水位被最高抬高113米,流速很慢,尽管枯水期含沙量较小,但枯水期还是发生淤积。

与自然状态相比,三峡建坝之后,

汛期(每年六月至八月),三峡水库会产生淤积,情况比自然状态下要严重;

自然走沙期(每年九月至十月),三峡水库依然会产生淤积,淤积情况视开始蓄水时间而定,开始蓄水时间提前,淤积加重;开始蓄水时间往后推,淤积将减轻;

枯水期:由于蓄水位上升到海拔175米,三峡水库会产生淤积,但情况不如汛期严重。

可见,无论在汛期和自然走沙期还是枯水期,这三个时期三峡水库都处于淤积状态,只是严重程度不同而已。长期下来,三峡河段保持淤积状态。

十、 “排浑蓄清、排沙比和绝对排沙量

根据陈赓仪提供的资料,预测水库运用初期,约70%的泥沙仍然淤积水库内,就是说约30%的入库泥沙可以通过“排浑蓄清”的措施被冲出水库。按照三峡河段平均年泥沙量5.3亿立方米计算,通过“排浑蓄清”措施,1.59亿立方米泥沙可以被冲出水库。这30%就是所谓的排沙比。关于三峡水库的这个排沙比,还有其他说法,三峡工程泥沙组成员戴定忠说排沙比是35%。(23)同样按照5.3亿立方米泥沙量计算,1.885亿立方米泥沙可以被冲出水库。因此“排浑蓄清”措施的关键,不是最终找到了水库长期使用的途径,而只是找到了延长水库使用期的途径。

如果不采取“排浑蓄清”措施,按照国际上常用的方法,三峡水库总库容393亿立方米,三峡坝址的平均年输沙量约5.3亿吨(取潘家铮提供的数据),淤满全部库容的时间为96年(按1.3吨泥沙等于1立方米体积计算)。采取“排浑蓄清”措施,30%的泥沙可以通过“排浑蓄清”的措施被冲出水库,还有3.71亿吨的泥沙淤积在水库中,淤满全部库容的时间为 138年;如果排沙比为0.35,35%的泥沙可以通过“排浑蓄清”的措施被冲出水库,还有3.445亿吨的泥沙淤积在水库中,淤满全部库容的时间为 148年。

取黄煜龄和梁栖蓉提供的数据,三峡坝址的平均年输沙量约5.1亿吨。不采取“排浑蓄清”措施,淤满全部库容的时间为100年。采取“排浑蓄清”措施,30%的泥沙可以通过“排浑蓄清”的措施被冲出水库,还有3.57亿吨的泥沙淤积在水库中,淤满全部库容的时间为143年;如果 35%的泥沙可以通过“排浑蓄清”的措施被冲出水库,还有3.315亿吨的泥沙淤积在水库中,淤满全部库容的时间为154年。

如此看来,三峡工程由于蓄水位由1958年的海拔200米下降的现在的海拔175米,总库容大为减小,尽管采取了“排浑蓄清”措施,还是没有能够达到毛泽东的要求, “只两百年太可惜了!”

十一、从冲淤平衡到泥沙淤积,泥沙淤积又回到冲淤平衡

当然,泥沙组的专家知道,在总库容393亿立方米被全部淤满之前,三峡水库就早已经失去使用功能了。所以他们说,在三峡水库投入使用一百年时,三峡水库不是处于淤积状态,而是基本回到了冲淤平衡状态,防洪库容和兴利库容仍可保留85.8%和91.5%(24)。三峡工程的防洪库容为221.5亿立方米,达到冲淤平衡,防洪库容还有190亿立方米。总库容393亿立方米中另一半基本被泥沙淤满。

问题的关键是,是什么力量能使得三峡水库从建成之后的泥沙淤积经过一百年后又回到冲淤平衡状态呢?林秉南没有告诉大家,陈赓仪也没有告诉大家,三峡工程可行性论证也没有告诉大家。

请读者想一想,是什么力量使得三峡河段在建坝之前能保持泥沙冲淤平衡?请读者再想一想,又是什么变化使得三峡水库处于淤积状态?水流速度,水力坡度,两地的水位差。

建设三峡水库之后,长江三峡河段不再是自然河流,而是人工水库,水流速度变缓,水流失去了足够的携带能力,淤积物就在水库中淤积,三峡河段从冲淤平衡变成了淤积状态。

要从淤积状态重新变回到冲淤平衡,首先水流速度要变快,没有水流速度的增加,水流的携带能力也不会加大。水流速度的增加依赖于水力坡度的增加,水力坡度的增加依赖于两地水位差的重新变大。

三峡工程坝址处的正常蓄水位海拔175米,防洪限制水位海拔145米是不会变的。要使三峡水库从泥沙淤积重新回到泥沙冲淤平衡状态,唯一的变化只能是大坝尾部水位的变化,以重庆为代表的大坝尾部水位的变化。只有重庆的水位因为泥沙淤积而上升,重庆和坝址处两地的水位差的才能变大,平均水力坡度才能变大,水流流速才能变快,水流的携带泥沙的能力才能恢复到以前的状态。只有这样,三峡水库在投入使用一百年时,才能保持190亿立方米防洪库容,可供长期使用。

北京大学教授武际可从流体力学的托里拆利公式来解释流速和高程差的关系:流速等于(2乘以重力加速度乘以高程差)的开平方。这个公式当然讲的是理想的情形,没有考虑流体的摩擦阻力,也没有考虑流动的不均匀和回流紊流的复杂情况。不过有一点是肯定的,就是任何积了水的地方,水的下泄速度绝对不会比它大。而且可以断言,这个下泄速度,大致上和落差h的平方根成正比,不管水的下泄是库底开洞,还是水流沿渠道顺流而下,也基本上是正确的。(25)

流速是高程差的函数。只有高程差变大,流速才能变大。这是问题的关键。

按照三峡工程可行性论证报告,三峡工程运行百年之后,长江三峡河段又恢复到建坝之前的冲淤平衡状态。照此说法,三峡工程得救了!问题是,达到冲淤平衡状态的条件是什么?水流速度重新加大,重庆和坝址处两地的水位差的变大,也就是重庆水位的增高。由此带来的代价是重庆的淹没,大面积的淹没。重庆的水位每升高一米,就意味着几万人失去家园,起码几百亿的淹没损失。

十二、戴定忠的解释

三峡工程泥沙组成员戴定忠对三峡水库从泥沙淤积回到泥沙冲淤平衡状态有如下的解释:

“三峡水库是个峡谷河道型水库,库容量仅为年径流量的百分之五,两岸岩壁坚实,天然河道水流比较大,挟沙能力强,悬移质泥沙基本上是『穿堂过』,修建大坝后,水位抬高了,水流减缓,挟沙能力降低,造成水库淤积,在运用的前十年,泄流排沙比只有百分之三十五左右,但随著淤积的增加,库区河床抬高,水流挟沙能力增强,泄流排比也要增大。根据计算,运用三十年时的排沙比为百分之五十左右,运用六十年为百分之九十,八十年后为百分之一百,库区冲淤基本达到平衡。” (26)

虽然戴定忠没有把文章写得很明白,但是他指出库区河床抬高,水流挟沙能力增强是关键。水流挟沙能力增强依赖的是水流速度的加大,水流速度的加大依赖于水利坡度的加大,依赖于重庆水位的抬升。只有重庆和坝址处的水位差向建坝前的水平靠拢,只有三峡河段的流速向建坝前的水平靠拢,冲淤平衡的状态才能重新出现。

唐日长认为,三峡水库悬移质淤积平衡坡降JK与建库前库区河床坡降J0的比值为0.23(27)。林秉南说,建库前三峡库区河床坡降为万分之二。那么三峡水库悬移质淤积平衡坡降JK不到万分之零点五。而三峡水库形成初期的河床坡降已经大于万分之零点五,而此时三峡水库处于淤积状态,戴定忠认为65%的泥沙淤积在水库中,陈赓仪认为70%的泥沙淤积在水库中。显然JK和J0的比值为0.23是一个(书写?)错误。

唐日长还指出,三门峡水库经改造后的JK与J0比值为0.66(27),相当于建库前库区河床坡降的三分之二,比值明显大于三峡水库的0.23。三峡水库的泥沙比三门峡水库更粗,更难被冲出水库。特别是距三峡坝址600多公里的重庆河段河床是砾卵石,加上淤积的泥沙,很难被水流冲走。因此,三峡水库的JK与 J0比值不应该不会小于三门峡的比值。

黄煜龄和梁栖蓉认为,三峡水库运行100年,总淤积量将达171.7亿吨,而泥沙淤积在三峡水库的分布,主要集中在坝址到丰都之间(28):

合江至重庆:1.336亿吨;
重庆至长寿:4.637亿吨;
长寿至涪陵:4.912亿吨;
涪陵至丰都:10.110亿吨;
丰都至坝址:145.600亿吨;
嘉陵江库区:3.311亿吨;
乌江库区:1.789亿吨;
总淤积量达171.7亿吨。

丰都距三峡大坝坝址429公里,这里的淤积量占总淤积量的85%,而水库尾部的淤积量只占总淤积量的15%。

如果淤积物的分布真如黄煜龄和梁栖蓉所预测的那样分布,那么三峡水库刚形成时的河床的坡度最大,随着运行时间的增加,河床的坡度不是越变越大,而是越变越小,因为近坝址处的河床由于淤积强度大而增高快,库尾处的河床由于淤积强度小而增高慢。这样流速只会越来越小,绝对不可能达到戴定忠所描述的水流速度加快,挟沙能力增强,重新回到冲淤平衡状态。

根据三峡工程可行性论证移民组的资料,三峡水库正常蓄水位海拔175米,在遭遇二十年一遇洪水时,三峡水库库尾巴为涪陵李渡镇,全长493.9公里(29) (2)。那么从合江至重庆,从重庆至长寿,从长寿至涪陵的总淤积量10.885亿吨已经不在三峡水库的范围之内。其实从三峡工程公布的技术数据来看,总库容和防洪库容都是不变的量,而水库的长度则是一个变化很大的量。如果水库的长度是个变量,那么总库容和防洪库容也必然是变量。从这里可以看到,公布的三峡水库的总库容和防洪库容都是错误计算的结果。

十三、谢鉴衡生前留言

三峡工程可行性论证泥沙组副组长谢鉴衡生前对三峡工程泥沙问题的留言是:“三峡工程建成30年内,不论是坝区或变动回水区,泥沙淤积均不会对航运和发电造成不良的影响。”(30)。

既然泥沙组认为,三峡水库在投入使用一百年时,能保持190亿立方米防洪库容,可供长期使用。为什么谢鉴衡生前要留言,只保证三峡工程建成30年内,不论是坝区或变动回水区,泥沙淤积均不会对航运和发电造成不良的影响?

按照戴定忠的解释,三十年时,随著淤积的增加,库区河床抬高,水流挟沙能力增强,排沙比会从百分之三十五左右变大为百分之五十左右。这一切依赖于位于变动回水区重庆的淤积的增加,库区河床抬高。而泥沙淤积必然对航运造成影响,同时也要淹没重庆部分市区。这时问题就要显露出来了。这就是谢鉴衡只能保证30年的原因。

十四、排沙深孔

谢鉴衡只能保证30年的另一个原因是排沙深孔。中国工程技术人员在吸取了黄河三门峡工程的教训之后,在长江三峡大坝上保留了排沙深孔。

三峡大坝中安置了5个4米乘5.5米排沙孔,孔底高程为海拔75米。另外还有23个7米乘9米和2个6米乘9米的泄洪深孔,孔底高程为海拔90米。在海拔 117米设置2个8米乘11米的泄洪中孔,在海拔156米设置22个宽8米的泄洪表孔(31)。在水库运行后的第一个30年内,5个排沙深孔对减轻水库泥沙淤积有好处。尽管有5个排沙深孔的存在,三峡水库还是有70%或者65%的泥沙淤积在水库中。要指出的是,这5个排沙深孔不是可以无期限地永远使用下去的。使用30年后(或者更长一些时间),由于排沙深孔长期受到泥沙的磨损,需要维修更新。要维修更新已经安置在大坝内的排沙深孔是一件十分困难的事情,首先必须把水位降到海拔75米以下,这意味着三峡工程必须停止运行二到三年(没有任何防洪和发电效益),长江航运在坝址处中断二到三年。因此维修更新排沙深孔在经济上是不可能的。所以到时候必须封堵这5个排沙深孔。封堵排沙深孔还出自另一个考量,因为那是坝前的泥沙已经淤积到海拔75米。封堵排沙深孔后,三峡水库的排沙功能更差,更多的泥沙将淤积在水库中。所以,保留排沙深孔不是解决淤积的根本办法,它只是将淤积问题向后推移了一些。谢鉴衡只能保证30年,因为在这30年中,排沙深孔还是能起点作用。

十五、钱正英的忧虑

三峡工程决策前,钱正英是到处活动,给三峡工程打包票,先是到中央政治局会上作报告,后到四川省人大代表团作报告,忙得不亦乐乎。三峡工程上马后,特别是钱正英当上工程院院士之后,她的态度就开始变了。1999年9月24日在水利部机关欢庆新中国成立50周年大会上,钱正英说:“从我个人思想上讲,我对自己主持的(三峡工程)论证到现在还没有做最后的结论。”“当时论证中认为有两个问题是最担心的,一个是泥沙问题,一个是移民问题,现在我还加上一个库区污染问题,我认为这三个问题仍然值得非常重视。”(32)

如果三峡工程的淤积问题通过所谓的“排浑蓄清”的措施真的已经全部解决了,100年后达到冲淤平衡,钱正英还有什么可以忧虑的呢?

正因为是淤积问题并没有解决,在三峡工程完成大江截流之后,钱正英就开始在那里忧虑着呢。

十六、三峡工程的“排浑蓄清”措施的失败

2003 年三峡水库正式开始蓄水,蓄水位海拔135米,不久上升到海拔145米。2006年水库蓄水位上升到156米。2008年三峡工程向正常蓄水位海拔175 米发起冲击,按照 “排浑蓄清”措施的水库调度计划执行,但是冲击没有成功。因为当年10月底出现了一个水库调度计划中从来就没有想到的小洪水。洪水淹没了淹没红线以上的居民点、公路和码头,也淹没了认为根本不可能被淹没的重庆部分市区。国务院只得踩刹车。(33)(34)

2009年三峡工程再次按照“排浑蓄清”措施的水库调度计划向正常蓄水位发起冲击,蓄水时间提前到九月中旬,但也没有成功。因为这年汛后上游的来水量远远小于水库调度计划所预测的来水量。三峡水库蓄水已经造成大坝下游航道水深不足,供水不足,国务院只得再次踩刹车。(34)

2010年三峡工程放弃“排浑蓄清”措施的水库调度计划,第三次向正常蓄水位发起冲击,蓄水成功(35)。这次蓄水成功的关键,就是从八月中旬就开始蓄高三峡水库坝址处的水位,而不是等到九月底或者十月初才开始蓄水。按照“排浑蓄清”措施的要求,从每年六月初到九月底,三峡水库坝前水位保持在海拔145米,有利于排沙,从每年的十月初开始蓄水至海拔 175米。纵观三峡水库2010年5月25日至9月30日的水位变化,整个过程的平均水位高为153.35米,远远高出“排浑蓄清”措施要求的145米。整个蓄水是从8月16日开始,起始水位为146.45米,到9月30日,三峡水库的水位为162.82米,比“排浑蓄清”措施要求的145米高出 17.82米。(36)

实践证明“排浑蓄清”措施的失败。从今往后,三峡水库将在泥沙量大的汛期开始蓄水,而自然界的巧妙安排的走沙期根本无法利用。

三峡工程可行性论证中的所有模型,都是按照“排浑蓄清”的水库运行计划进行模拟的。实践证明“排浑蓄清”措施的失败,也说明可行性论证中的所有模型的模拟结果都是无效的,必须按照现在修改过的水库运行计划,重新试验。

十七、“排浑蓄清”措施和三峡工程目标是矛盾的

三峡工程的目标是防洪、发电、航运和南水北调,而“排浑蓄清”措施和这些目标是矛盾的(37)。这不是本文论述的重点,在此点到为止。

十八、“排浑蓄清”措施和三峡库区消落带的产生

“排浑蓄清”措施要求三峡水库在汛期保持低水位(防洪限制水位海拔145米),在枯水季节抬升到海拔175米,由于水位周期性的变化,三峡水库在海拔145米至175米之间出现一个30米高的死亡带。中国专家给这一地带取了一个比较好听的名字,叫消落带,死亡带则不称死亡带,叫“似荒漠化”。按照李鹏的本意,三峡工程本来还可以利用消落带来安置农村移民的。但是专家研究却表明三峡库区消落带潜伏着严重的生态危机(38)。

长江水利委员会主任蔡其华说,三峡工程的建设不会影响三峡的景观(39)。

其实这30米高的死亡带就是对三峡景观致命的破坏,因为第一个进入游客视线的就是要这个荒漠化的死亡带,就是专家说的旅游资源恶化。(38)

十九、“排浑蓄清”措施和地质灾害

按照“排浑蓄清”措施的要求,三峡水库周期性的30米的水位变化,加剧了三峡水库库岸的不稳,加剧了三峡库区的水土流失,加剧了库区的地质灾害。每年三峡水库升高水位或者是降低水位,库区的百姓就难以睡个安稳觉,库区的市县乡政府领导要值班。

重庆市市长黄奇帆建议,三峡水库汛限水位应该从海拔145米提高到海拔165米,过去设定的30米水位变化太大了,给三峡库区埋下极大的环保和生态隐患(40)。按照黄奇帆的意见,“排浑蓄清”措施根本就是一个多余的东西。

二十、清水下泄的危害

大江东去,在自然状态下,平均每年4510亿立方米的江水携带着5.3亿吨泥沙流出三峡河段。建造三峡水库之后,泥沙多在水库中淤积,流出水库大坝的江水中的泥沙含量大为减少。清水下泄的危害会导致长江中下游干流新的制造河曲运动,使得河道崩岸频度和强度增加,直接威胁长江大堤的安全。清水下泄会制造河曲,也会切深河床,从而影响水位,进而改变长江和支流、长江和鄱阳湖、洞庭湖等沿岸湖泊的关系。同样清水下泄会增加长江口海水倒灌的危害。清水下泄,减少了水中的营养物质,影响水生动物的生长,甚至长江口、近海处的鱼类的生长。由于篇幅关系,在此只是指出这个问题,不展开讨论。

二十一、上游进入三峡水库砾石泥沙量的减少

1992 年三峡工程被批准通过,但是三峡工程可行性研究的泥沙组却被保留下来了,因为泥沙淤积问题根本就没有解决(41)。当时又多出一个黄万里先生提出砾石淤积问题。关于砾石淤积问题,三峡工程可行性论证并没有进行研究(42)。1997年长江水利委员会发表的《三峡工程泥沙研究》一书中对砾石淤积的论述,是三峡工程被批准之后补充的(43)。清华大学教授张仁说,据长江水利委员会水文局监测统计,三峡建库前,重庆寸滩断面多年平均卵砾石来量22万吨(44); 而同为清华大学教授的林秉南说,重庆寸滩断面直径大于10毫米的砾石多年平均来量为27.7万吨(45)。同是重庆寸滩站的资料,直径大于10毫米的砾石来量应该小于所有砾石来量,但是林秉南提供的数据比张仁的数据却要高出许多。这说明,对于长江上游卵砾石来量缺乏长期的系统的研究。

黄万里是根据他本人在四川亲身工作的经验提出这个问题的。而长江水文局对砾石淤积也没有系统的、长期的统计资料。问题就在于,水中的泥沙量还有比较可靠的方法可以测量,而河床上的砾石淤积没有可靠的方法可以测量。有一点是可以肯定的,在三峡建坝之前,重庆嘉陵江、金沙江和长江河床的是岩石和砾石河床,而不是泥沙质河床。

正因为泥沙组拿不出办法来,还是李鹏提出的建议,在三峡水库上游长江干流以及嘉陵江、岷江、雅砻江、乌江等支流上建设了一批大型水库,这些水利工程的兴建拦截了砾石部分泥沙,减少三峡水库的入库砾石泥沙量。比如金沙江上的溪洛渡、向家坝工程的建设目标中都有为三峡水库拦截泥沙,减少三峡水库泥沙淤积的任务(故意不提拦截砾石)(46)。

真如水利部长江水利委员会主任蔡其华所说:“近年来,上游水利水电建设发展迅速,如考虑上游建库拦蓄泥沙后,三峡水库运行100年的淤积量,仅相当于上游不建库拦沙方案40年左右的淤积量,可见上游建库拦沙作用十分显著。近10年上游的来沙量已由论证阶段的年均5.3亿吨,减少到2亿吨左右。” (6)

必须指出的是,在上游建水库大坝来拦截泥沙砾石,不是解决问题的办法,而只是把三峡工程的泥沙砾石淤积问题在时间轴上向后推,暂时把淤积问题推给上游的水库。但上游的水库也有泥沙砾石淤积的问题,这怎么解决?再上游再建水库?那中国就是永远建坝不止了?但是上游能加的水库大坝总是有限的,这个办法终有不灵的一天。

五十年后,一百年后,五百年后,这些大坝报废了,我们的子孙后代怎样来处理这几百亿吨,几千亿吨泥沙砾石?按照现在的运价,运输一吨泥沙砾石进入大海需要1000元人民币,运送五百亿吨泥沙砾石则需要五十万亿元人民币。如果不能支付这么多运输费,则只能不断地维修已经失去功效的大坝,其费用就像保存一尊尸体永不腐烂一样的昂贵。

河流携带泥沙进入大海,这是自然的规律,是沧海变良田的一个过程,是自然界平衡的一个过程。把泥沙砾石淤都拦截在上面的河道里,下面的河流泥沙量减少了,可能会产生海岸线的大量侵蚀,国土要被侵蚀。中国最富饶经济最发达的长江三角洲,就是来自长江中上游的泥沙淤积而成的。如果三峡工程早400年建的话,把泥沙砾石都拦截在上游的水库中,中国不会有今天的上海市。黄万里先生指出:(三峡大)坝的下游,两湖三江诸省的冲积平原在地质历史上原是靠泥沙卵石堆积起来的,而且仍在不断建立起苏北和上海浦东的滩涂,同时江口正向海里延伸着。早年丁文江曾约估长江每六七十年延伸一英里。试看1930年的地图上比现今的图要少苏北射阳、大丰、如东、启东四个县份呢。估计每年江苏东疆造地至少十万亩,这财富正是长江从四川搬来的。在三峡修坝后,海岸线不但不会涨地,而且还要受到海流冲击而退缩呢。(47)(黄万里:怎样决定三峡大坝是否建?《群言》,1987年第2期,黄万里文集,221页)

当年黄万里警告,三峡修坝将使砾卵石堵塞重庆港,并在汛期淹没江津合川一带,最终被迫炸坝。可是黄万里万万没有想到,对手竟然不顾对子孙后代的危害,用在三峡水库上游大量建造水库大坝来拦截砾石,拦截泥沙,目的就是掩盖三峡工程决策的错误。通过建造水库大坝,目前砾石基本上是进不了三峡水库了(一说寸滩站的砾石来量为2万吨,(44)),进入三峡水库的泥沙量也大为减少。难道这是黄万里预测出错?当然不是。只是中国政府通过人为的技术措施(在上游修建许多水库大坝),改变了黄万里做预测的初始条件,推迟预测结果出现的时间。可见,不是黄万里预测出错,而是做结论的时间未到。

二十二、尽管如此,重庆港还是不能逃脱被淤死的命运

黄万里生前曾指出,三峡工程建成十年后重庆港将被淤死。由于中国政府在三峡工程上马后即在上游建造了大量的水库大坝来阻挡砾石和泥沙,推迟了重庆港被淤死时间的到来。但是在林秉南、谢鉴衡等主持的泥沙论证中,也得到了三十年后重庆港将出现几米厚、几百米长的边坡,港口作业困难的结论(48)。黄万里和林秉南、谢鉴衡结论,除了时间上有差别,另外的差别就是文字修饰上的差别。其实港口作业困难和重庆港被淤死并没有本质的区别。目前重庆市也制定了补救计划,计划将主要港口先迁到下游的寸滩,最终将迁到下游几百公里的万州。

尽管上游建库拦蓄砾石泥沙后,砾石进不来,泥沙量也减少,但是重庆港还是不能逃脱被淤死的命运。2003年三峡水库蓄水以来,涪陵、万州港泥沙淤积逐渐严重。2005年3月观测发现,涪陵龙王沱港区泥沙淤积最大厚度约5米,且有一定量的卵石。重庆港务物流集团总经理熊维明说,2008年175米试验性蓄水以来,由于水库水位抬高,重庆段泥沙淤积问题开始显现,2010年3月,九龙坡港区发生三起搁浅事件(49)。2011年5月3日凌晨4时许,一艘由开往重庆的货船行驶至长江重庆段储奇门水域时发生搁浅事故。5月3日17时,长江上游重庆寸滩水位降至161.10米,接距历史枯水期 (重庆零点水位为160.2米) 。嘉陵江北碚水文站水位数据显示通航水深仅为1.25米。长江、嘉陵江部分河道变窄、航道尺度变浅、河床碛坝裸露并形成浅滩,给船舶航行带来了较大的安全隐患(50)。

为了挽救重庆港,目前采取的措施是用机械挖掘淤积的泥沙砾石,但是重庆市政府和三峡团还未能就谁支付这笔巨额资金达成协议。三峡集团更倾向于将重庆港下移几十公里,移到寸滩,将来重庆港的中心下移到几百公里之外的万州。据最新消息,首艘专门用于三峡库尾航道清淤的大型挖泥船近日在武昌造船厂开工建造,2012年8月份可投入使用(51)。报道说,三峡库尾航道位于长江重庆段,是西南地区货物水路运输的必经之路。随着 2010年三峡工程完工和三峡水库蓄水运行,上游宜昌至重庆约680公里河段从天然航道变成了库区航道,原有的泥沙冲淤平衡被打破。三峡工程论证以来的实验和水库蓄水运行以来的观测都表明,蓄水后,三峡水库泥沙冲刷时间大大缩短,累积性淤积明显增加,局部河段已经出现泥沙淤积碍航问题。实验研究显示,蓄水第3年三峡库尾碍航淤沙预计为236.9万立方米, 第5年需要疏浚的泥沙淤积量将达到384万立方米。为了能及时清除碍航淤沙,疏通航道,有效应对突发碍航事件和航道维护困难局面,确保三峡库区航道安全畅通,国家投资专门建造了这艘疏浚挖泥船(51)。请读者注意报道中的描述,如累积性淤积明显增加,出现泥沙淤积碍航问题,应对突发碍航事件和航道维护困难局面等。至于挖沙清淤的费用是多少,由谁承担,挖沙清淤的物质堆放在哪里,是否会被降雨重新冲入水库,目前尚无报道。

2011年7月1日,长江水文局是如此描写三峡水库淤积情况的:由于三峡水库在蓄放水过程中,库岸的冲淤变化十分剧烈,泥沙淤积现 象也相当严重,遥测站自动采集系统也损毁严重(52)。

可见,黄万里的警告正在逐渐变成现实。现在运用大型现代化挖泥船进行航道清淤,以防止航道港口淤塞,就没有理由说黄万里的预测是错误的。

二十三、三峡水库泥沙淤积量计算出错

潘家铮、陆佑楣宣称黄万里在长江三峡工程错了,其依据就是三峡工程的淤积情况好于预期。但是这个结论是错误计算的结果。

三峡工程防洪库容计算出错,移民红线计算出错,移民人数计算出错,船闸通过能力计算出错,现在在水库泥沙淤积量上再次出错计算错误。

水利部长江水利委员会主任蔡其华说,三峡库区的年均淤积量约1亿吨,仅为论证阶段预计值的1/3。(6)

而长江三峡集团董事长曹广晶说,三峡水库淤积泥沙年均淤积2亿吨,淤积强度较初步设计预测的数值降低约60%。(5)

另外,清华大学教授张仁说,(三峡水库)1.3亿吨的淤积量,仅约为论证阶段预期的三分之一。(44)

对比曹广晶和蔡其华所提供的数据,两者相差颇大,一人说三峡库区的年均淤积量约1亿吨,另一人说三峡水库淤积泥沙年均淤积2亿吨;一人说年均淤积量仅为论证阶段预计值的1/3,一人说年均淤积量较初步设计预测的数值降低约60%。两人中起码有一个人提供的数据是错的。

二十四、建坝后自然河段被分为三部分

其实两个人提供的数据都是错误的。

前面已经多次提到,在三峡建坝之前长江三峡河段是处于泥沙冲淤平衡状态。因此分析问题比较简单,宜昌站测得的泥沙量,就是进入三峡河段的泥沙量,也是流出三峡河段的泥沙量。前面已经谈到,有不同的数据,这里还是取比较常用的平均每年5.3亿吨。

在自然河流上建坝后,河流就被分为三部分:

水库上游部分,

水库部分和

大坝下游部分。

所有的泥沙数据分析,都要从这三部分入手。

——三峡水库上游部分

三峡水库上游的河段分别为金沙江和嘉陵江,来自金沙江的泥沙由屏山站测量,来自嘉陵江的泥沙由北陪站测量。

三峡水库末尾处寸滩站的泥沙数据基本可以代表从上游进入三峡水库的泥沙和在重庆市区的泥沙淤积。

根据杜俊等《人类活动对长江上游近期输沙变化的影响》一文的资料,金沙江屏山站的平均年输沙量2000至2007年为1.79亿吨;嘉陵江北碚站1985至 2007年的的平均年输沙量为0.45亿吨;两者之和为2.24亿吨。寸滩站2000至2007年的输沙量为2.21亿吨(53)。这个数据和曹广晶提供的资料,自2003年至2010年9月,入库泥沙约为15.7亿吨,还是基本相符的。

——三峡水库下游部分

被冲出三峡水库的泥沙,是按照黄陵庙水文站提供的数字。黄陵庙水文站位于三峡水库坝下游,距三峡大坝12公里,是三峡水库出库控制站。曹广晶说,出库泥沙约为4.1亿吨。出库泥沙量为入库泥沙量的26%。曹广晶认为26%的排沙比,和戴定忠所说的35%或者和陈赓仪所说的30%相差不多。就是按照曹广晶的计算方法,三峡水库运行七年多的实践证明,排沙比在只达到26%,比原先预计的低许多。这说明排浑蓄清措施的减少淤积的效果并不如三峡工程可行性论证所估计的。

其实,问题的关键不是现在的出库泥沙量和现在的入库泥沙量的比例,因为现在的入库泥沙量,是在上游建造了许多水库大坝、泥沙砾石被拦截之后的入库泥沙量,比自然状态下要减少许多。要检验三峡工程可行性论证所估计的排浑蓄清措施的效果,就要将现在的出库泥沙量和自然状态下的入库泥沙量相比较。自2003年至 2010年9月出库泥沙约为4.1亿吨,平均每年0.55亿吨,三峡河段平均年输沙量为5.3亿吨,0.55亿吨除以5.3亿吨等于10.4%。实际排沙比只达到10.4%。

换一个角度来解释这个问题,就是从出库泥沙的绝对量来分析。戴定忠说排沙比为35%,那么采取排浑蓄清的措施,可以将1.855亿吨泥沙冲出三峡水库。陈赓仪说排沙比为30%,那么采取排浑蓄清的措施,可以将1.59亿吨泥沙冲出三峡水库。而三峡水库运行七年多的实践证明,采取排浑蓄清的措施,平均每年只有0.55亿吨泥沙可以被冲出三峡水库,只是原来估计的三分之一。

从曹广晶提供的数据可以看到,如果没有在上游建造水库大坝,拦截泥沙砾石,只是利用所谓的排浑蓄清措施,三峡水库的每年的泥沙淤积量将高达4.75亿吨。三峡水库总库容399亿立方米,淤满水库的年限为109年(按照1立方米等于1.3吨计算)。没有满足毛泽东当年提出的要求。

可见,无论是潘家铮、陆佑楣还是曹广晶、蔡其华所说的三峡水库的泥沙淤积好于预期,主要是依赖于在上游建造水库大坝,拦截泥沙砾石。而这个办法的结果是贻害子孙万代。

这里还要指出的,三峡工程在计算目前水库淤积量时,少计算了三峡库区进入水库的泥沙量。

二十六、三峡库区是全国水土流失最严重的地区之一

在计算入库泥沙时,三峡工程只计算了来自金沙江和嘉陵江的泥沙量(屏山站和北陪站),而遗忘了来自长600多公里三峡库区的泥沙量。

众所周知,三峡库区是全国水土流失最严重的地区之一。胡勇等《在三峡库区水土流失状况及防治对策》一文中指出:“三峡库区是我国水土流失最严重的地区之一,每年流失的泥沙量达1.4亿吨。” (54)

长江商报2006-11-01刊登名为《宜昌水土流失治理之路》的文章,指出,据了解,长江上游地区每年因水土流失而进入长江的泥沙年均约5亿吨,而宜昌因水土流失而向三峡库区输入的泥沙就有1亿吨以上。(55)(刘飞超:宜昌水土流失治理之路,长江商报 2006-11-01)http://news.sina.com.cn/o/2006-11-01/070410376950s.shtml

重庆市发改委制定的《重庆市三峡库区生态经济区发展规划思路》(重庆实施西部大开发建设三峡生态经济区总体方案讨论稿)中指出:“(重庆三峡库区)水土流失严重,水土流失面积约3.7万平方公里,年入江河泥沙总量达1亿吨以上。” (56)

三峡库区在行政上分为接近大坝的宜昌库区和接近库尾的重庆库区。如果宜昌和重庆每年各输入的泥沙在1亿吨以上,那么三峡库区每年进入三峡水库的泥沙总量应该在1亿吨以上。显然,三峡集团公司没有把三峡库区进入三峡水库的泥沙计算在内。

二十七、分解三峡建坝之前的泥沙数据

因为建坝之前,三峡河段处于冲淤平衡的状态,宜昌站的泥沙数据就成为进出三峡河段的泥沙量。如果把建设三峡大坝之前的泥沙数据分解开来,可以的到如下的结果:

金沙江屏山站的平均年输沙量为2.55亿吨(1956至1999年);嘉陵江北碚站平均年输沙量为1.56亿吨(1985年前)。两者之和为4.11亿吨。寸滩站平均年输沙量为年为4.37亿吨(1956至1999)。

宜昌站的平均年输沙量以5.3亿吨计算,减去寸滩站的4.37亿吨,剩下的0.93亿吨为三峡库区(包括来自乌江)进入长江河段的泥沙。

宜昌站的平均年输沙量以5.15亿吨计算,减去寸滩站的4.37亿吨,剩下的0.77亿吨为三峡库区(包括来自乌江)进入长江河段的泥沙。

宜昌站的平均年输沙量以4.96亿吨计算,减去寸滩站的4.37亿吨,剩下的0.59亿吨为三峡库区(包括来自乌江)进入长江河段的泥沙量在0.59亿吨到0.93亿吨之间。不知道为什么三峡集团公司把这每年0. 59亿吨到0.93亿吨的泥沙量给遗忘了?

正如文章一开始就已经谈到,关于三峡河段的泥沙量有不同的数据,因此,三峡库区进入三峡水库的泥沙量也有不同的数据。在建设了三峡大坝之后,要准确地测定三峡库区进入三峡水库的泥沙量也成为一件十分困难的事情,就象要测定三峡河段的推移质一样。也许将来某一天,三峡水库被演得差不多了,从水库的淤积量再倒过来计算三峡库区进入三峡水库的泥沙量。

问题的关键,不在于三峡库区进入三峡水库的泥沙量到底是0.59亿吨还是0.93亿吨,或者是中间的某个数,或者超过1亿吨,问题的关键是,三峡工程计算水库淤积量的方法错了,忽视了建坝之后河流就被分为三部分的本质变化,少计算了三峡库区进入水库的泥沙量。

二十八、修正后的三峡水库泥沙淤积情况

在建造三峡大坝之前,长江三峡河段的泥沙量为5.3亿吨,因为河流水力坡度大,流速快,泥沙“穿肠”而过,三峡河段保持冲淤平衡。建造三峡大坝之后,三峡坝址处的水位被壅高83米至113米,水力坡度减小,流速变缓,三峡水库发生淤积。由于在三峡水库上游大量建造水库大坝,拦截了进入三峡水库的部分泥沙和几乎全部砾卵石,从上游进入三峡水库的泥沙量每年平均减少2.16亿吨(未建三峡大坝前寸滩站泥沙量4.37亿吨减去建三峡大坝后寸滩站泥沙量2.21亿吨)。由于采取所谓的排浑蓄清的措施,现在可以被冲出三峡水库的泥沙量为平均每年0.55亿吨。自然状态下的5.3亿吨泥沙量减去因上游建坝而减少的 2.16亿吨,再减去采取排浑蓄清措施被冲出三峡水库的0.55亿吨,三峡水库平均每年的淤积量为2.59亿吨。

按照这个速度,淤满三峡水库总库容399亿立方米的时间正好为200年(按照1立方米等于1.3吨计算)。淤满三峡水库死库容177.5亿立方米的时间为89年。

借用毛泽东的话“这不是百年大计,而是千年大计,只两百年太可惜了!” 。

上面这个简单计算能够成立的第一个条件是,三峡水库上游的大坝水库可以为三峡水库拦截泥沙两百年。但是现在已经建成的和正在建设的大坝水库,大多只能为三峡水库拦截泥沙三十年。如果没有新的大坝水库的出现,三十年后进入三峡水库的泥沙又会恢复到5.3亿吨。

上面这个简单计算能够成立的第二个条件是,采取所谓的排浑蓄清的措施,可以被冲出三峡水库的泥沙量保持不变。

前面已经谈到,戴定忠和参加三峡工程可行性论证泥沙组的专家们认为,随着三峡水库运行时间的延长,由于泥沙的淤积,三峡水库的河床会淤高,水流会重新变快,三峡水库在运行百年之后,又会回到冲淤平衡的状态。

2003 年6月三峡水库形成时,三峡河段的自然河床就被破坏,而出现了一个新的、人为干预而形成的三峡水库的河床。如果淤积泥沙如黄煜龄和梁栖蓉所预测的那样,近坝址处严重,远坝址处轻微,那么三峡水库的河床的坡度会越变越小,流速会越来越慢,淤积会越来越严重,而不是向冲淤平衡的状态回归。

要回到冲淤平衡的状态,唯一的条件就是三峡水库库尾部分的河床越来越高,这样水流才能越来越快。三峡水库库尾部分的河床越来越高,就意味着重庆处的淤积越来越严重,重庆的水位越来越高,淹没越来越大,还要有更多的居民要搬迁。这就是黄万里教授指出的淤积堵塞重庆港,并在汛期淹没江津合川一带,最终被迫炸坝。

可见戴定忠等专家指出三峡水库将回到冲淤平衡的状态,和黄万里教授指出堵塞重庆港并在汛期淹没江津合川一带的灾难是一回事,只是一个间接地说,绕着道儿说,用比较难懂的话说,使用比较中性的语言;而另一个则是直接地说,一针见血地说,把最坏的结果直接摆在桌面上。

所以,黄万里教授对三峡工程的看法并没有错。

黄万里教授所预测的结果之所以现在没有出现,是因为中国政府在三峡水库上游建造了大量水库大坝,拦截泥沙砾卵石。这本不是解决问题的办法,但是可以把这个结果出现的时间向后推移。就象谢鉴衡生前留言那样,三十年内不会出现黄万里教授所预测的结果。在这三十年内,三峡工程的决策者,对三峡工程决策起重要影响的科学家和工程技术人员都已经不在了。他们阻止了这个结果在近期内的出现,但不能阻止这个结果的最终出现。

在长江三峡工程上错的不是黄万里教授,而是没有听取黄万里教授意见的决策者。

参考文献:

(1)黄万里:关于长江三峡砾卵石输移量的讨论,《水力发电学报》,1993年第3期,收在《黄万里文集》(自印《黄万里文集》2004年版,下同)第240页至249页;黄万里:关于长江三峡砾卵石输移量的讨论(续),《水力发电学报》,1995年第1期,收在《黄万里文集》,第250页至264页
(2)参见:卢跃刚 :三峡工程答疑录,访中国科学院、中国工程院院士潘家铮《中国青年报》2003年7月2日(潘家铮担任三峡工程可行性论证领导小组副组长,技术总负责人)
(3)齐介仑:潘家铮谈三峡 ——论争、隐患及三峡工程得失, 2008年1月2日潘家铮在接受《财经文摘》记者齐介仑的采访时的谈话
(4)2007 年8月陆佑楣在人民网强国论坛答网友问的讲话,参见:陆佑楣:水电与可持续发展,http://www.shp.com.cn/shp/ckjl /zjyzw/webinfo/2007/08/1290493209799613.htm(陆佑楣担任三峡工程可行性论证领导小组副组长,三峡总公司总经理)
(5)吴植 冯国栋:三峡水库泥沙淤积情况远好于预期,新华网2010年10月25日,http://www.hb.xinhuanet.com/zhuanti/2010-10/25/content_21222648.htm
(6)顾兆农 张志峰:十问三峡工程:独家专访水利部长江水利委员会主任蔡其华,人民日报,2011年06月11日,http://politics.people.com.cn/GB/1026/14874586.html
(7)潘家铮:三峡工程论证领导小组关于三峡工程论证情况的汇报,1990年7月6日,收在张宿堂和邹爱国:《三峡不是梦》,中国工人出版社,北京,1992年,第169页至211页。
(21)摘自陈赓仪:长江三峡工程百问,第78页,光明日报出版社,北京,1992,第75页
(9)林秉南,《工程泥沙》,中国水利水电出版社,北京,1992年,第11页(林秉南是三峡工程可行性论证泥沙组组长)
(10)长江水利委员会编:三峡工程泥沙研究,第1页,湖北科学技术出版社,武汉,1997年
(11)黄煜龄、梁栖蓉:三峡水库泥沙淤积计算敏感性分析,收在三峡工程设计论文集,中国水利水电出版社,北京,2003年,第1016页
(12)林秉南,《工程泥沙》,中国水利水电出版社,北京,1992年,第25页
(13)参见王维洛:《福兮祸兮,三峡工程再评价》,文统图书出版社,台北,1993年;维洛:《再论红线的崩溃——三峡工程移民淹没红线的错误》,华夏文摘,http://archives.cnd.org/HXWK/author/WANG-Weiluo/kd020418-2.gb.html
(14)林秉南,《工程泥沙》,中国水利水电出版社,北京,1992年,第25页
(15)摘自长江水文局:2002年长江泥沙公报
(16)赵纯厚等编:世界大江与大坝,中国水利水电出版社,北京,2000年,第653页
(17)赵纯厚等编:世界大江与大坝,中国水利水电出版社,北京,2000年,第719页
(18)林秉南,《工程泥沙》,中国水利水电出版社,北京,1992年,第27页
(19)唐日长:三峡水库长期使用研究,收在三峡工程设计论文集,中国水利水电出版社,北京,2003年,第1012页(唐日长是
(20)夏佑新:《走进毛泽东遗物馆》,湘潭大学出版社,湖南,2008年,http://book.people.com.cn/GB/69399/107429/187573/11402860.html
(21)摘自陈赓仪:长江三峡工程百问,第78页,光明日报出版社,北京,1992,第78页
(22)唐日长:三峡水库长期使用研究,收在三峡工程设计论文集,中国水利水电出版社,北京,2003年,第1015页(唐日长是三峡工程可行性论证泥沙组成员)
(23)林秉南,《工程泥沙》,中国水利水电出版社,北京,1992年,第26页
(24)参见陈赓仪:长江三峡工程百问,第78页,光明日报出版社,北京,1992,第79页)。
(25)武际可:从流体力学看三门峡和三峡大坝,http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39472&do=blog&id=347980。
(26)戴定忠:中国河流的泥沙问题,收在钱正英主编的中国水利,中国水利水电出版社,北京,1991年,第407页至444页,(戴定忠是三峡工程可行性论证泥沙组成员)
(27)唐日长:三峡水库长期使用研究,收在三峡工程设计论文集,中国水利水电出版社,北京,2003年,第1014页
(28)黄煜龄、梁栖蓉:三峡水库泥沙淤积计算敏感性分析,收在三峡工程设计论文集,中国水利水电出版社,北京,2003年,第1017页
(29)王维洛:三峡水库的泥沙淤积在哪里?,自然之友《通讯》 -> 2005年第三期,http://www.fon.org.cn/content.php?aid=6621
(30)田豆豆 陈丽霞:武大著名水利学家谢鉴衡院士与世长辞,人民网,2011年02月11日,http://scitech.people.com.cn/GB/13896684.html
(31)林秉南,《工程泥沙》,中国水利水电出版社,北京,1992年,第29页
(32)钱正英在水利部欢庆新中国成立50周年大会上的讲话,转摘自:张广钦、黄万里等:钱正英应负的责任是推卸不了的!http://www.newcenturynews.com/Article/gd/200609/20060907235123.html
(33)王維洛 : 一個小「折騰」 損失三千萬,《觀察》2009年01月09日
http://www.epochtimes.com/b5/9/1/10/n2392148p.htm,同时参见(34)
(34)重庆商报:三峡集团董事长否认三峡工程改变重庆气候,2010-10-26。三峡集团董事长、党组书记曹广晶接受记者采访。记者问:175米蓄水的原定到达时间为2008年,但当2008年到达172.8米的时候,蓄水进程停止。2009年达到的最高水位是171.43米,有一个说法是173米是水库的一个考验水位,直接影响库区的地质稳定,是否有科学依据?曹广晶答:
时说: 2008年没有到位可以说是出于谨慎的考虑。2008年的中国可谓多灾多难,地质灾害比较频繁,包括年初的冰雪灾害,特别是5月的汶川地震,使人们 对蓄水后可能发生的滑坡和触发地震有很多担心。而蓄水到了170米以后,重庆、湖北等地出现了一些小的滑坡、地震,引起有关方面的高度重视,暂缓实施蓄水 计划。2009年,则是受制于天然来源不足,上游来水少,下游比较干旱,因此,根据国家防汛抗旱指挥部的指令,大坝停止蓄水。 http://news.163.com/10/1026/03/6JT264MB00014AED.html
(35)刘紫凌 吴植 冯国栋:三峡工程首次达到175米正常蓄水位,新华社宜昌2010年10月26日电,http://news.sina.com.cn/c/2010-10-26/194921356404.shtml
(36)三峡水库201年5月25日至9月30日的水位,见附件http://wenku.baidu.com/view/ffede95d804d2b160b4ec0cd.html
(37)参见王维洛:《福兮祸兮,三峡工程再评价》,文统图书出版社,台北,1993年;
(38)经济参考报:专家研究表明三峡库区消落带潜伏生态危机,2007年07月13日http://news.sina.com.cn/c/2007-07-13/083213437722.shtml
(39)参见:十问三峡工程:独家专访水利部长江水利委员会主任蔡其华,人民日报,2011年06月11日
(40)王小妆:汛限水位应提至165米--重庆市长黄奇帆,2010-11-02,http://www.jrdao.com/topic-145738.html
(41)参见龙婧,邓全伦:后三峡”时代:江西上书中央称干旱与大坝有关,时代周报,2011年5月26日
(42)在潘家铮关于三峡工程论证领导小组关于三峡工程论证情况的汇报中(1990年7月6日)未提起砾石淤积问题。
(43)长江水利委员会编:三峡工程泥沙研究,第1页,湖北科学技术出版社,武汉,1997年提到:长江上游除悬移质泥沙外,还有卵石和沙砾推移质。在葛洲坝枢纽蓄水前,宜昌站多年卵石输移量为75.8万吨,沙砾输移量为874万吨。
(44)参见张桂林 汤耀国::黄万里预测确否,嘹望杂志,2009年第49期;
(45)林秉南,《工程泥沙》,中国水利水电出版社,北京,1992年,第11页
(46)比如溪洛渡水库大坝工程以发电为主,兼有防洪、拦沙、改善下游航运条件等目标。工程可以减少三峡库区34.1%的入库沙量。参见:中国第二大水电站——溪洛渡水电站,http://blog.sina.com.cn/s/blog_5a53af350100aopr.html

(47)黄万里:怎样决定三峡大坝是否建?《群言》,1987年第2期,黄万里文集,221页
(48)参见王维洛:《福兮祸兮,三峡工程再评价》,文统图书出版社,台北,1993年
(49)张桂林 汤耀国:未竟的三峡,嘹望杂志,2009年第49期
(50)中国海事网:长江枯水期 货船搁浅阻碍航道,2011年5月4日,http://www.cnss.com.cn/article/66398.html
(51)长江航道局:长江航道局首艘三峡库尾清淤挖泥船开建,2011年6月9日,http://www.hb.xinhuanet.com/cjhdxw/2011-06/09/content_22972807.htm
(52)黄建:三峡梯调中心对寸滩以下水情遥测站改造进行中间检查,长江水文网,2011-7-1,http://www.cjh.com.cn/doc/aa/11-7-1-141335723538157/index.asp
(53)杜俊,师长兴,张守红,张鸾:《人类活动对长江上游近期输沙变化的影响》,地理科学进展,第29卷第一期,2010年1月
(54)胡勇, 张晟, 郑坚, 付永川, 叶翠:在三峡库区水土流失状况及防治对策,安徽农业科学,2008
(55)(刘飞超:宜昌水土流失治理之路,长江商报2006-11-01)http://news.sina.com.cn/o/2006-11-01/070410376950s.shtml
(56)重庆市发改委制定的《重庆市三峡库区生态经济区发展规划思路》(重庆实施西部大开发建设三峡生态经济区总体方案讨论稿),http://www.fl.gov.cn/xxlblr.php?table=ew_news_con_cn&id=2307


附件:三峡水库水位

2010.5.25:152.08米
2010.5.26:151.61米
2010.5.27:151.35米
2010.5.28:151.07米
2010.5.29:150.76米
2010.5.30:150.53米
2010.5.31:150.25米
2010.6.01:149.90米
2010.6.02:149.51米
2010.6.03:149.43米
2010.6.04:149.25米
2010.6.05:148.80米
2010.6.06:148.39米
2010.6.07:147.74米
2010.6.08:147.76米
2010.6.09:147.19米
2010.6.10:146.75米
2010.6.11:146.43米
2010.6.12:146.27米
2010.6.13:146.07米
2010.6.14:146.06米
2010.6.15:145.91米
2010.6.16:145.71米
2010.6.17:145.47米
2010.6.18:145.24米
2010.6.19:145.19米
2010.6.20:145.73米
2010.6.21:147.63米
2010.6.22:148.25米
2010.6.23:148.09米
2010.6.24:148.43米
2010.6.25:149.50米
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2010.6.30:148.03米
2010.7.01:147.46米
2010.7.02:146.97米
2010.7.03:146.47米
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2010.7.10:146.18米
2010.7.11:147.07米
2010.7.12:148.13米
2010.7.13:149.00米
2010.7.14:149.41米
2010.7.15:149.68米
2010.7.16:148.91米
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2010.7.18:146.79米
2010.7.19:148.46米
2010.7.20:152.44米
2010.7.21:156.03米
2010.7.22:158.46米
2010.7.23:158.86米
2010.7.24:158.76米
2010.7.25:158.08米
2010.7.26:156.94米
2010.7.27:157.42米
2010.7.28:159.16米
2010.7.29:160.21米
2010.7.30:160.49米
2010.7.31:160.98米
2010.8.01:160.97米
2010.8.02:160.46米
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2010.8.06:155.29米
2010.8.07:154.80米
2010.8.08:154.04米
2010.8.09:153.09米
2010.8.10:152.01米
2010.8.11:150.70米
2010.8.12:149.48米
2010.8.13:148.47米
2010.8.14:147.96米
2010.8.15:147.11米
2010.8.16:146.45米
2010.8.17:147.53米
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2010.8.23:148.46米
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2010.9.12:161.92米
2010.9.13:162.15米
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2010.9.17:162.83米
2010.9.18:162.73米
2010.9.19:162.79米
2010.9.20:162.77米
2010.9.21:162.80米
2010.9.22:162.73米
2010.9.23:162.56米
2010.9.24:162.35米
2010.9.25:162.03米
2010.9.26:161.77米
2010.9.27:161.71米
2010.9.28:161.92米
2010.9.29:162.41米
2010.9.30:162.83米
平均值153.35米

(文章仅代表作者个人立场和观点)

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