王维洛:为什么三峡大坝非拆不可之七

——从2018年6、7月三峡水库水位变化实践看“高峡出平湖”的错误

 

 

一、从2018年6月底到7月中旬三峡水库的水位变化看“高峡出平湖”的错误

 

在《为什么三峡大坝非拆不可之五——“高峡出平湖”和三峡水库的水力坡度》一文中谈到,毛泽东于1956年6月在长江中游泳后写下“高峡出平湖”的诗句,就成为建设三峡工程的依据。很多人把毛泽东的诗句奉为真理,以为水库的表面是平的,是没有水力坡度的。李鹏在当上三峡工程筹备小组组长以后,于1984年11月20日向中共中央和国务院撰写了一份报告,提议将已经批准的蓄水位为海拔150米的三峡工程方案改为蓄水位为海拔180米。李鹏写道:三峡180米,重庆180米。可惜李鹏这位留苏的工程师忘记了老祖宗的“水从高处向低处流”这个最最简单的道理。真不知道该如何评价李鹏这位在苏联留学多年的工程师的知识水平。

 

建设三峡工程的最主要目标是防洪,那么在汛期三峡水库是否是是平的,就是人们关心的主要问题。如果在汛期三峡水库有水力坡度,那么这个水力坡度有多大,水力坡度与什么因素有关系,就是有趣的问题。

 

下面是长江水文局最新发布的三峡水库坝址处(三斗坪)与重庆寸滩水文站(金沙江与嘉陵江汇合处)2018年6月24日至2018年07月20日的水位,也就是最新的资料:

 

日期

三斗坪水位

重庆寸滩水位

两地水位差

入库流量

2018.07.20

海拔156.52米

海拔173.71米

17.19米

每秒29200立方米

2018.07.19

海拔155.75米

海拔175.50米

19.75米

每秒34300立方米

2018.07.18

海拔154.31米

海拔179.22米

24.91米

每秒42700立方米

2018.07.17

海拔153.56米

海拔180.08米

26.52米

每秒47700立方米

2018.07.16

海拔153.43米

海拔178.22米

24.79米

每秒42600立方米

2018.07.15

海拔152.59米

海拔177.59米

25.00米

每秒36600立方米

2018.07.14

海拔149.19米

海拔183.58米

34.39米

每秒56400立方米

2018.07.13

海拔147.64米

海拔183.89米

36.25米

每秒58900立方米

2018.07.12

海拔146.44米

海拔180.08米

33.64米

每秒48900立方米

2018.07.11

海拔146.60米

海拔177.89米

31.29米

每秒43600立方米

2018.07.10

海拔147.22米

海拔174.50米

27.28米

每秒33800立方米

2018.07.09

海拔147.39米

海拔174.45米

27.06米

每秒33100立方米

2018.07.08

海拔148.65米

海拔173.11米

24,46米

每秒28800立方米

2018.07.07

海拔149.01米

海拔172.92米

23.91米

每秒27500立方米

2018.07.06

海拔147.60米

海拔175.61米

28.01米

每秒34600立方米

2018.07.05

海拔146.45米

海拔177.48米

31.03米

每秒40000立方米

2018.07.04

海拔145.23米

海拔179.34米

34.11米

每秒46800立方米

2018.07.03

海拔145.23米

海拔174.38米

29.15米

每秒34700立方米

2018.07.02

海拔146.17米

海拔171.69米

25.52米

每秒26200立方米

2018.07.01

海拔145.76米

海拔171.42米

25.66米

每秒25500立方米

2018.06.30

海拔145.90米

海拔170.51米

24.61米

每秒23400立方米

2018.06.29

海拔145.51米

海拔170.56米

25.05米

每秒23500立方米

2018.06.28

海拔145.55米

海拔170.42米

24.87米

每秒23200立方米

2018.06.27

海拔145.72米

海拔169.93米

24.21米

每秒22300立方米

2018.06.26

海拔145.75米

海拔168.53米

22.78米

每秒19700立方米

2018.06.25

海拔145.27米

海拔166.15米

20.88米

每秒14300立方米

2018.06.24

海拔145.71米

海拔165.78米

20.07米

每秒13600立方米

 

根据任盈盈博客《颇受争议的中国工程 开闸泄洪场面震撼》,三峡水库入库流量从2018年7月3日8时的每秒2.75万立方米快速上涨至5日8时的每秒5.1万立方米,比上表中列出的每秒4.68万立方米还要高出许多。另外根据《重庆晨报》报道,2018年7月4日晚寸滩的水位为180.50米。

 

从上面的表中可以看出以下这么几点:

 

第一:在这个时间段内(三峡河段处于汛期),三峡水库不是一个平湖,而是一个斜湖,三峡坝址处和三峡水库库尾重庆存在水位差。最大的水位差为36.25米,最小的水位差为17.19米;

 

第二:入库流量对于三峡水库坝址处与重庆寸滩两地的水位差的影响很明显。入库流量大,两地的水位差大,三峡水库的水力坡度也大;入库流量小,两地的水位差小,三峡水库的水力坡度也小。2018年7月13日三峡水库入库流量每秒58900立方米,两地水位差36.25米,三峡水库的水力坡度约为万分之零点六,比三峡工程可行性论证泥沙组提出的在遭遇二十年一遇的洪水流量时,三峡水库的平均水力坡度万分之零点七,略微小一点。二十年一遇的洪水流量为每秒72300立方米,而2018年7月14日的入库流量仅为每秒58900立方米,与二十年一遇洪水流量相差不少。可以预测,当入库流量达到二十年一遇洪水流量时,三峡水库坝址处与寸滩的水位差会更大;

 

第三:三峡水库坝址处的水位对重庆寸滩的水位也有影响。由于技术条件决定,三峡水库坝址处最低水位为海拔145米,低于这个水位,三峡船闸不得不停止运营,长江航运将中断。2018年7月14日寸滩的水位高达海拔183.58米,此时三峡水库坝址处的水位为海拔149.19米。如果三峡水库坝址处的水位保留在防洪限制最低水位海拔145米,那么寸滩的水位也会有所降低。7月4日寸滩水位高达海拔179.34米,入库流量每秒46800立方米,当时坝址处的水位仅为海拔145.23米,比最低水位为海拔145米之高出0.23米;

 

第三:在这期间,重庆寸滩的水位出现两个峰值,一次是2018年7月4日,另一次是2018年7月13日。2018年7月13日重庆寸滩的水位高达海拔183.89米。重庆寸滩的洪水警戒水位为180.5米,洪水保证水位为183.50米。7月13日的寸滩水位超过洪水保证水位,造成洪水灾害。2018年7月14日重庆市紧急迁移受灾居民10万人。7月13日这一天重庆寸滩水位海拔183.89米,而三峡水库坝址处水位仅海拔147.64米,并未出现李鹏所说的,三峡180米,重庆180米这么一种高峡平湖的状态。如果真的是高峡平湖,重庆市就没有必要在7月14日紧急迁移受灾居民10万人。2018年长江上游出现的两次洪水都属于常年洪水流量范围。如果入库流量加大,重庆市需要紧急迁移受灾居民就更多。

 

正因为高峡不出平湖,正因为三峡水库不是李鹏所说的“三峡180米,重庆180米”,这对所谓的三峡工程所谓的防洪效益的打击将是致命的。

 

二、在遭遇二十年一遇的洪水时三峡工程如何发挥防洪效益

 

三峡工程发挥防洪效益,就要拦蓄或者削减来自三峡大坝上游的洪水,主要是经过重庆寸滩的洪水。按照“高峡出平湖”的理论,三峡工程利用水库的防洪库容拦蓄或者削减洪水,三峡坝址处的水位就会升高,可以从海拔145米抬升到海拔175米。在这样的情况下,三峡水库库尾重庆的水位应该依然是海拔175米。

 

但是,三峡水库并非一个平湖,特别是在洪水期水流量大的时候,水流量越大,三峡水库的水力坡度越大。2018年三峡坝址处的水位还远远没有到计划的海拔175米时,仅仅只是海拔149.19米,重庆寸滩的水位就超过了寸滩防洪保证水位海拔183.50米时,重庆开始紧急迁移受灾居民10万人。如果三峡工程继续提高三峡坝址处的水位,那么重庆寸滩的水位就会继续抬高,重庆的受灾居民就会大幅度提高。重庆居民受灾的忍耐度,就决定了三峡坝址处水位可能提高程度。紧急迁移受灾居民20万人?紧急迁移受灾居民50万人?紧急迁移受灾居民100万人?重庆居民受灾的忍耐度到底在哪里?

 

自从三峡水库2003年正式蓄水以来,三峡库区,特别是水库尾部、老重庆城区等地,多次遭受洪水淹没。每次政府采取紧急措施迁移受灾居民。一部分居民在灾害不得不离开自己的家园。这些地区之所以遭受洪水淹没,是因为三峡工程的建设,抬高了重庆的洪水位。三峡水库不是一个平湖,而是斜湖,特别在洪水流量大的时候。三峡水库不仅仅只是淹没移民红线海拔175米以下的地区,而且还淹没海拔175米以上的地区,特别在远离坝址的三峡水库库尾地区。但是中国政府不愿意承认错误,也不愿意把这些后来被迫搬迁的居民也计算入三峡工程移民的范畴之内,于是就采取温水煮青蛙的办法,在一个较长的时间内,每年让一部分居民离开三峡水库的淹没区。当然这笔钱是由水电建设基金(原来的三峡基金)支付,它来自电费附加,来自每一个中国老百姓。

 

中国新华社经常报道,三峡工程发挥防洪效益:泄洪。这其实是一个黑色的幽默。来多少洪水,三峡工程泄多少洪水,防洪效益为零。这样的道理是再简单不过了。

 


照片来自:任盈盈博客《颇受争议的中国工程 开闸泄洪场面震撼》(图源:VCG)

 

从2018年6月24日到2018年7月4日,三峡坝址处的水位总体呈现下降趋势,一直到海拔145.23米,距离防洪限制最低水位还有23厘米。从2018年7月4日起开始蓄水,到2018年7月14日,三峡坝址处的水位上升到海拔海拔149.19米。7月14日后,三峡坝址处的水位继续抬升,到7月20日抬升到海拔156.52米。长江水电股份公司之所以能把三峡坝址处的水位抬升到海拔156.52米,是因为入库流量下降到只有每秒29200立方米,寸滩的水位下降到只有海拔173.71米。三峡坝址处的水位高,对长江水电股份公司的发电有利。一旦后续三峡水库的入库流量加大,三峡工程又需要用“泄洪”来降低三峡坝址处的水位,发挥防洪效益,以免重庆寸滩水位超过海拔183.50米,以免水淹山城重庆。

 

如果后续遭遇二十年一遇的洪水,三峡坝址处的水位依然保留在海拔156.52米,那么重庆朝天门码头的的水位将接近海拔200米,大大超过重庆朝天门码头的最高历史洪水位海拔193米,那么重庆的许多街区就会被洪水淹没。如果把三峡坝址处的水位抬升到海拔175米,仅仅只加上表中的两地最小水位差17.19米,重庆寸滩的水位就是海拔192.19米,那时重庆朝天门码头的水位也超过了最高历史洪水位。所以,三峡水库的防洪效益就只有那么一点点大。李鹏所说的“三峡180米,重庆180米”的状态在三峡水库入库水流大于每秒10000立方米的情况下是不可能出现的。这也是三峡工程没有什么防洪效益以及三峡工程决策错误的技术原因之所在。

 

三、黄万里先生对H-Q关系的研究指出三门峡工程的错误

 

H-Q关系曲线就是河流某点水位高(H)与流量(Q)的关系线。下图中的一条曲线是1957年陕县的H-Q关系线,虚线是1919年的H-Q关系线。在1957年决定修三门峡工程大坝前,黄万里先生发表反对意见,舌战群儒七天。黄万里先生指出,建造三门峡大坝工程,将造成三门峡水库沿程各地H-Q关系曲线的抬升,必将延伸至西安,威胁西安的防洪安全。当年温善章工程师建议改修低坝,使库水只平潼关。但是温善章的建议并没有被接受。1960年三门峡工程建成并开始蓄水。1964年陕县的H-Q关系线就与大坝建设之前的1919年、1957年的发生了很大的变化。在图中X轴的左边(流量小的时候),水位高程几乎没有发生变化;但是在图中X轴的右边(流量大时),水位高程明显增加。就是说,在相同的大流量的状态下,建造三门峡工程的后果就是大大地抬高了陕县的水位。建造了三门峡大坝后的1964年水位比建坝前1957年的水位上升了许多。这就造成了关中平原大量农田被淹没,洪水威胁陕西省会西安的危机状态。

 

因此,中国政府不得不对三门峡工程进行改进,在大坝中打洞降低大坝坝址处的蓄水位高程。1968年的H-Q关系线开始下降。1972年的H-Q关系线再次下降。但是与没有大坝时的1919年、1957年的H-Q关系线相比,还是水位偏高。因为泄流总是不如在自然状态下那么通畅,淤积依然在进行,只是速度少许慢些。

 


此图摘自黄万里:水经论丛 治水原理

 

黄万里先生直截了当地指出,三门峡工程在大坝中再开多少洞也不能根本解决问题,除非炸毁大坝,排水一如以前那样通畅,否则淤积上延总是不可避免,结果是河床抬高,也抬高了两岸地下水位,使盐碱化加重,农业产量逐年减少,农人则不自知也。黄万里先生把三门峡工程的建设比喻成让人得了急性肝炎,后来三门峡工程的改造则是把急性肝炎弄成了慢性肝炎,其病理更加难以掌握。

 

与黄河三门峡工程一样,三峡工程的建造改变了三峡水库沿程一直到库尾重庆的H-Q关系线,抬高了水库沿程各地的的(洪)水位,特别是重庆的(洪)水位。三峡工程的建设是直接让人得了慢性肝炎,接下去就变成肝癌。

 

四、葛洲坝水库不是高峡平湖,三峡水库能是高峡平湖?

 

都说三峡工程是毛泽东的梦想。其实,毛泽东在二十世纪五十年代梦想在三峡建高坝,卡住长江洪水。二十世纪六十年代担心高坝在战争中的安危,转而支持在葛洲坝建低坝。葛洲坝位于三峡的出口处南津关,在地里位置上依然属于三峡。1970年生日那一天毛泽东亲自批准了330工程建设,葛洲坝大坝工程原来称330工程,这就是毛泽东梦想的三峡工程。毛泽东1976年去世,生前曾对人说,三峡工程建成时不要忘记告诉他一声。许多党史专家无法解释这件事,因为到毛泽东去世,三斗坪的三峡工程还未列入议事日程,毛泽东如何说三峡工程建成时不要忘记告诉他一声,难道毛泽东能未卜先知不成。其实毛泽东说的三峡工程就是330工程,就是葛洲坝大坝工程,这是毛泽东心中的三峡大坝工程,1976年尚在建设之中,希望此坝建成后在祭拜时告诉他一声。

 

葛洲坝工程于1989年完工。葛洲坝大坝位于三峡大坝下游30多公里。中国工程院院士唐日长对葛洲坝水库的水力坡度和流量之间的关系进行过详细研究。唐日长的结论是:

第一:葛洲坝水库有水力坡度;

第二:离大坝距离近处水力坡度小,随着距离的增加,水力坡度增加;

第三:入库流量小时水库的水力坡度小,随着入库流量的增加,水库的水力坡度增加。

 

下面的表所展示的是葛洲坝水库沿程各地在流量5千立方米/秒、流量1万立方米/秒、流量2万立方米/秒和流量4万立方米/秒的水力坡度(单位1/10000,即每100公里上升10米)。

 

站名

距坝里程

流量5千立方米/秒

流量1万立方米/秒

流量2万立方米/秒

流量4万立方米/秒

 

(公里)

水库运用前

1983年

水库运用前

1983年

水库运用前

1983年

水库运用前

1983年

南津关

2.4

0.14

0.00

0.27

0.01

0.68

0.16

2.09

0.95

平善坝

9.8

0.64

0.02

1.51

0.13

2.52

0.57

3.68

1.80

茅坪

39.3

4.55

0.23

4.55

0.45

5.68

1.14

6.14

2.50

太平溪

43.7

1.40

0.15

1.55

0.45

2.20

1.29

3.48

3.27

香溪

70.1

2,50

0.15

2.79

0.59

2.35

0,88

1.91

1.32

秭归

76.9

3.11

0.32

2.86

1.02

2.90

2,01

3.32

2.97

巴东

105.2

1.38

0.55

1.56

1.01

1.74

1.47

2.11

1.93

关渡口

116.1

1.16

0.50

1.44

1.00

1.91

1.69

3.19

3.04

青石洞

148.0

1.93

1.40

2.33

1.87

2.87

2.67

3.20

3.20

巫山

163.0

3.36

2.45

2.73

2.31

1.96

1.18

1.05

1.05

宝子滩

177.3

2.16

1.35

1.49

1.35

1.22

1.08

1.62

1.62

油炸碛

184.7

4.12

3.52

4.41

3.82

4.12

4.12

2.94

2.94

黛溪

188.0

1.89

1.89

           

孔明灯

199.5

               

 

摘自∶唐日长∶泥沙研究,水利电力出版社,北京,1990,第100页

 

葛洲坝工程坝址处的水位为海拔63.5米,当流量为40000立方米/秒时,坝址上游 2.4公里处的南津关的的水位也约为海拔63.5米;距坝址9.8公里处的平善坝的水位为64.2米,比坝址高出0.70米;距坝址39.3公里处的茅坪的水位为69.51米;距坝址43.7公里处的太平溪的水位为70.61米;距坝址70.10公里处的香溪的水位为79.24米。从葛洲坝工程坝址到香溪一共70.10公里,水位从海拔63.50米上升到79.24米,一共上升了15.74米,平均水力坡降为万分之二点二。如果按照水库的水面是个绝对平面的理论,葛洲坝工程坝址处的水位为海拔63.5米,香溪处的水位也应该是海拔63.5米米,而决不可能高达到海拔79.24米的。

 

建成于二十世纪八十年代的葛洲坝水库不是高峡平湖,2003年出现的三峡水库也绝不可能是高峡平湖。

 

五、结束语

 

中国人喜欢说:实践是检验真理的唯一标准。那么从2003年三峡水库开始蓄水以来,15年过去了,当三峡水库入库库流量超过每秒10000立方米,三峡水库就是一个斜库,存在水力坡度。而且入库库流量越大,水力坡度越大。最新的数据,从2018年6月底到7月中旬三峡水库的水位变化,都证明“高峡出平湖”是错误的,证明“三峡180米,重庆180米”是错误的。

 

正是由于三峡水库水力坡度的存在,而且在洪水期水力坡度大,这就造成三峡工程无法发挥所谓的防洪效益。当三峡坝址处的水位还远远没有到计划的海拔175米时,重庆寸滩的水位就超过了海拔183.50米。重庆必须紧急迁移数万受灾居民。在洪水期,三峡工程在三峡坝址处的水位能提高到什么水平,取决于三峡水库沿线市镇与重庆居民受灾的忍耐度。过去荆江地区的长江洪水灾害风险,通过三峡工程的建设,转移到了三峡水库沿线市镇与重庆。这就是李锐先生在三峡工程上马后给中共中央写信,要求为重庆准备后事的原因。

 

黄万里先生把三门峡工程的建设比喻成让人得了急性肝炎,后来三门峡工程的改造则是把急性肝炎弄成了慢性肝炎,其病理更加难以掌握。那么三峡工程的建造直接让人得了慢性肝炎,然后再变成肝癌。唯一解决的办法只有炸毁大坝。

 

 

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