三峡水利枢纽及其得失

三峡水利枢纽位于宜昌市西陵峡中段的三斗坪镇，距下游葛洲坝水利枢纽38公里。坝址选在三斗坪与其地质条件有关：坝址基石是坚硬的花岗岩，江心沙洲中堡岛为大坝分期施工、分期导流提供了条件，开阔的河床可布置工程众多的建筑。在写三峡工程得失之前，先请大家猜一下大坝前的这些柱子有什么作用？（答案在最后）

 三峡水利枢纽主要由大坝、水电站、永久通航建筑三部分组成。大坝中部为泄洪段，位于原主河槽上；两侧为电站及非溢流坝段。永久通航建筑均建在左岸。三峡大坝是世界上规模最大的混凝土重力坝，长2309米，坝顶海拔185米，正常蓄水水位175米（2009年11月首次达到），总库容393亿立方米，其中防洪库容221.5亿立方米，能抵御百年一遇特大洪水。巨大的库容能调节季节性不均衡的长江水量，以提高水资源的利用率。三峡水库在九月底开始蓄高水位，可使它在来年一、二月份上游来水低谷时为下游补水，以达到5000~6000立方米/秒的流量。长江上游一、二月正常来水量一般为3000~4000立方米 /秒，最小时仅2700立方米/秒。因水库补水增加的水量对长江灌溉、航运以及生产、生活用水生产都有重要作用。对长江而言，三峡水利枢纽能起到“夏水冬调”的作用。

 照片拍于2010年3月9日。此时为枯水季节，对比海拔185米的坝顶，此时水位估计不到150米。

 三峡电站厂房在大坝两侧，原计划建26台70万千瓦水轮机组，其中左岸14台（下图右侧），右岸12台（下图左侧），总装机容量1820万千瓦。（不考虑设计预留的8%空间，实际每台功率可达75.6万千瓦）。2008年9月，发改委同意在三峡大坝右岸山体内建设三峡地下电站（6台70万千瓦机组）和电源电站（2台5万千瓦机组）。全部投产后，三峡电站核准总装机容量达到2250万千瓦，年均发电约890亿千瓦时，均居世界第一位。对比现在先进燃煤电厂大约330克的综合煤耗（标准煤），三峡电站每年至少可替代2930万吨煤发电，少排约6000万吨二氧化碳！按现在的碳交易价格，每年光减排的二氧化碳就值大约50亿元人民币，当然这对大型水电站并不适用。

 实景因为有雾比较模糊，看下面的模型更清楚些。 大坝下面每个红点表示一台机组（未显示地下电站的6台）。

 永久船闸2003年投入运行，此前船舶通过1998年5月1日运行的临时船闸通航。永久船闸全长1607米，每个闸室长280米，宽34米，可容纳8~9 艘普通客船一起过江。不考虑排队时间，船只通过永久船闸约需3个小时，因水位提高改善了通航条件，从宜昌到重庆的整个航程反而能节省5个小时。过一次船闸大约要用水23万立方米，在枯水期这是很大的损耗，因而船只往往需要适当等候，凑到一定数量一起过闸，此时过闸时间要长一些。

 下图的模型更清楚。三峡最大水位差达到113米，因而采用双线五级永久船闸（世界级数最多，葛洲坝是单级船闸）。船只过永久船闸如同爬楼梯（下图左侧），而进升船机则象坐电梯（下图右侧大坝边的方型建筑），过坝仅需40分钟。升船机是全平面钢丝绳结构单线一级垂直提升机。其承船厢长120米，宽18米，最大提升重量11800吨，可通过3000吨级客货轮，主要供客轮通航。不过升船机沿未完工，乘客需要翻坝换乘。

 西陵长江大桥为悬索桥，长1118.66米，单跨900米，桥面四车道，1996年8月10日建成通车。大桥承重由两根钢缆和两端的塔柱承担，可载重 290吨。两根直径57厘米的主悬钢索每根由10010根英国进口的镀锌钢丝组成，单根造价1亿人民币。桥两端塔顶海拔187.5米，比三峡坝顶高2.5 米。西陵长江大桥在三峡大坝下游分水堤两侧静水（通航）和动水（发电）即将汇合处，在上图模型上看很清楚（左上角）。

永久船闸出口覃家沱大桥上透过汽车玻璃拍的船闸近景。这座大桥最大载重690吨，可通过600吨的水轮机组。

 游人原先可以上三峡坝顶参观，可现在不行了。大坝横截面是梯形的，坝顶仅宽15米，底部宽达124米。

 长江三峡河段峡谷宽250~350米，最狭处仅100米，多年平均径流量约15000立方米/秒。由于险滩密布，礁石林立，曾有“过三峡如过鬼门关”之说。葛洲坝建成后三峡航患缓解，三峡工程则完全根除了这个问题。长江宜昌至重庆段航运能力因此提高到5000万吨，万吨级船队可直达重庆，航运成本降低 25%。内河航运有运量大、成本低、能耗小、占地少等优势，但容易受河道水深、桥梁高度的限止。三峡枢纽通航效应的发挥同样受这两点限止。下图几艘货船刚通过永久船闸下来，我在西陵长江大桥上透过汽车玻璃拍的。

 关于水深，提一下刚完工的“长江口深水航道治理工程”。泥沙受潮汐的顶托作用而沉积，长江口原有通航水深仅7米，大大限止了长江的通航能力。1998年1 月长江口深水航道治理一期工程开工，2000年3月实现8.5米目标水深并试通航；二期工程于2002年4月开工，2005年3月实现10米目标水深并试通航；三期工程于2006年9月开工，于2010年3月14日实现12.5米目标水深并试通航。长江口航道从7米增深到12.5米后，船舶平均每航次载货量增加50~110%，航运成本大幅降低，还方便了5万吨级以上船舶出入长江。

 桥梁高度是制约长江航运的又一问题。1931年万吨级油轮曾直达武汉。1968年12月29日建成的南京长江大桥却因净空高度只有24米，仅能满足 5000吨级船舶的通航要求，大大限止了长江的通航能力和三峡枢纽通航效应的发挥。南京下游苏通大桥净空高度62米，江阴长江大桥、润扬大桥净空高度均为 50米，5万吨级船舶经过这些大桥到达南京后，面对24米净空高只能望桥兴叹，交由5000吨以下的货船转运，使南京港热闹非凡。比照南京长江大桥，上游新建的南京二桥、九江、芜湖、铜陵、安庆、鄂州、武汉二桥等长江大桥的净空高度也都只有24米。因此有人提议炸掉大桥以疏通黄金水道。炸桥不太可能，以现有的技术，将南京长江大桥的桥墩加高倒不失为可行的办法。可上游其它大桥怎么办？这个矛盾要解决似乎还任重道远。宜万铁路大桥、夷陵长江大桥的净空高度仅 18米，西陵长江大桥的净空高度又达到30米，这一矛盾的安排又给我们留下了遐想。

 回到旅游话题，坛子岭是三峡大坝旅游观光的制高点，海拔262.48米，因其顶端形似倒扣的坛子而得名。

 登上坛子岭，三峡大坝工程景观本可一览无余，却被雾朦胧了。脚下喷泉中间有块截流四面体纪念石。实际的截流四面体为等四面体，单边长2.5米，重28吨，由混凝土浇灌而成，是长江截流中的投抛料。截流石制成等四面体的原因是因为各角可分散江水的冲力，沉入江底后不易冲走，以提高垅口封口速度。

 三峡截流纪念园位于三峡大坝右岸下游800米处，是以展现三峡工程大江截流景象为主题的综合性公园，也是国内首家水利工程主题公园，2005年9月26日开放。园内保留了很多工程建设时的历史遗留材料和设备。

 截流纪念园门口种植有许多从蓄水前水线以下迁出的古木。

远处还有100多个大江截流后余下的正四面体投抛料。

 三峡工程除上面提到的发电、航运、防洪等好处，当然也有缺点，而且处理不好会引起不甚设想的后果。

 1）影响长江三峡景观

这点在长江截流前炒作得很火，吸引了很多人去见三峡“最后一面”。长江三峡在西起重庆奉节的白帝城，东至湖北宜昌的南津关，全长192公里。鄂渝交界的山地受长江强烈切割，形成瞿塘峡、巫峡和西陵峡三段大峡，它们与大宁河宽谷、香溪宽谷统称长江三峡。三峡水库正常蓄水后，原来处于水线以下的张飞庙2003 年7月20日整体迁移到上游32公里处、屈原祠（建葛洲坝已搬过一次）整体迁移到秭归新城凤凰山上、2009年5月18日白鹤梁建成水下博物馆；鬼城丰都、石宝寨、白帝城等处水涨至山腰位置但景区不受影响；夔门入口“粉壁堂”、“孟良梯”等移刻至高处；瞿塘峡山峰海拔在千米以上，巫峡十二峰海拔900米以上，蓄水后仍有700多米高差，峡谷感减弱不多；西陵峡西段兵书宝剑峡、牛肝马肺峡因临江峡谷峰顶较低，峡谷感减弱；东段古黄陵庙、灯影峡和三游洞等景观不受破坏。可见，长江三峡整体除水位升高109米导致峡谷相对高度减小外，影响不算太严重。此外，水位升高后三峡沿岸的支流如九畹溪、香溪、神农溪等形成不少新的景观，出现120多个岛屿。

 2)生态影响

葛洲坝、三峡大坝造成中华鲟等长江洄游鱼类生活通道的阻隔，使洄游鱼类无法回到产卵地点，物种生存面临威胁。洄游作为鱼类的周期性、定向性的群集迁徙活动，是在漫长进化过程中自然选择的结果。它通过遗传巩固下来，使自身种群不断繁衍。2007年04月,长江委水工程生态研究所与荷兰合作，在三峡库区一级支流乌江彭水电站建设过鱼设施建设，为三峡大坝过鱼设施建设作前期试验。靠一个海边小国的经验，能够在长江高坝成功开辟鱼道还有待观察。现阶段只能暂时对洄游鱼类实施人工孵化等措施进行补救。下图是葛洲坝下游宜昌城区长江边的中华鲟核心保护区。

3）泥沙淤积

长江被三峡大坝拦腰截断后，水流速度降低，会造成泥沙大量淤积（水流的挟沙能力与流速3次方成正比）。泥沙淤积严重的话会使大坝寿命大大缩短，甚至造成如三门峡工程一样的恶果。由于长江上游封山育林，加上溪洛渡等上游水利工程的拦沙，三峡库区泥沙淤积状况好于预期。三峡初步设计在2013年蓄水至175 米，2008年9月28日，因为“泥沙不再是抬高水库水位的制约因素”而提前试验性蓄水。然而三峡建成还没几年，现在下结论为时尚早。

 4）地质灾害

2008年三峡试验性蓄水最终止步在172.78米，没到175米目标水位，蓄水引起的地质灾害是主要原因。山体裂缝和滑坡等地质灾害在水位下降时会更加频繁。2008年11月22日，在停止蓄水十几天后秭归发生4.1级地震，震中距三峡水利枢纽仅29公里。尽管地震是否由于水库引起尚无定论，但如此巨量的水体压缩地层，发生类似地震也并不奇怪。事实上，库区周围确实正在受到频繁地质灾害的困扰。希望这只是蓄水之初适应期的特有现象。

 5）耕地淹没和移民

据国务院三峡办公布，截至2009年6月，三峡库区累计搬迁移民127万人，移民总数最终将在135~140万人之间。这些移民被背井离乡，被分散到中国各地，我想这种强迫性大移民恐怕只有中国才能实现。三峡水库还淹没了涉及277个乡、1680个村、6301个组的土地，包括耕地25.3万亩、园地(含柑桔园)10.8万亩、河滩地5.7万亩、林地4.8万亩、柴草山3.6万亩，鱼塘0.47万亩。不知2000多亿元的巨额投资有没有把这些耕地损失包括在内？

 6）国防安全

作为世界最大的重力坝，加上水陆空三层安保体系，三峡大坝总体很安全。全长28.64公里的三峡专用公路采用封闭方式管理，沿途设三个检查站，下图为第一个。自驾车进景区参观要在这里办通行证，门票也在附近购买。

为保证11万立方米/秒的泄洪能力，三峡32条水轮机进水管和众多泄洪、泄沙管都建在大坝上，加上大坝还有升船机、永久船闸所在的三道深55米、宽34米的缺口，这些都变成了大坝的薄弱环节。如果这些地方被破坏，会造成与溃坝类似的后果。如果三峡大坝全溃，那绝对是全人类的灾难。想象一下：百亿立方米以上的库水短时间下泄，流量100~237万立方米/秒的溃坝洪峰以100公里的时速半小时内冲毁葛洲坝（洪峰仍有31万立方米/秒），再以65公里的时速进入宜昌市区。溃坝4~5个小时后，宜昌城将沉入20米深的水下（此时水面海拔64~71米，宜昌城大部分海拔50米左右）。比1998年大洪水凶猛几十倍的洪流10个小时内到达武汉，1天内到达南京，几乎摧毁长江中下游的一切。因此，1986年四川省政协调查组的报告指出，“战争一旦爆发，三峡大坝必然成为首要目标，大坝倘被摧毁，中下游大城市顿成泽国，后果是不堪设想的。”由于三峡水库总库容达393亿立方米（黄河一年的水量），出现战争征兆时大约要七天才能放到安全水位，敌人会给我们七天时间吗？

 因为上述问题，这个创造了无数世界之最的三峡工程，在论证、修建过程（见附注），甚至现在仍有很多争议。

然而在中国，政治因素往往能左右项目的综合评估，因此众多质疑最终并没有阻止三峡工程按计划修建。

 反对者中最知名的是著名水利专家黄万里（1911~2001）。1957年，他因强烈反对三门峡工程被划为“右派”。三门峡工程最终不出他的预料，成为彻底失败的“水害工程”，造成惊人的损失。平反后的黄万里并没有改变，三峡工程开始论证时，他认为三峡高坝永不可修，并预言：“三峡高坝若修建，终将被迫炸掉。”1986年国务院没有邀请他参加三峡工程论证。于是他先后六次要求决策层给他半个小时陈述三峡工程永不可建的原因，却始终没有回音。尽管我很佩服这位校友，这次却希望他错了，相信黄老2001年8月27日离世时也希望是自己错了。

由于水库大坝历史上一直是军事打击的目标，加上1991年海湾战争中美国的精确打击技术，著名物理学家钱伟长当年在报刊发表的《海湾战争的启示》中说： “我们绝不能花了几百亿或几千亿人民币来修一个世界上最大的水坝，给我们的子孙背上包袱，成为外部敌人敲榨勒索的筹码。这里启示我们，在和平还没有保障的国际形势下，三峡工程是千万不应上马的。”由于种种原因，钱伟长不得不在文章发表后不久就收回了这个启示。

PS: 三峡工程论证、修建过程

三峡工程从设想、勘察、规划、论证到正式开工，经历了75年。

1918年，孙中山在《国际共同发展中国实业计划——补助世界战后整顿实业之方法》中提及三峡航段改造。

1924年8月17日，孙中山提出三峡水力发电。

1930年初，国民政府工商部拟在长江上游筹设水电厂，并着手收集有关资料和图表。

1932年成立长江上游水力发电勘测队，提出《扬子江上游水力发电测勘报告》，计划在西陵峡黄陵庙和葛洲坝修建两座总装机容量分别为32万千瓦、50万千瓦的低水头电站。

1944年5月，世界著名水坝专家萨凡奇（John Lucian Sovage）应中国政府之邀抵达重庆。他经过查勘，在《扬子江三峡计划初步报告》中建议在南津关至石牌之间修建坝高225米，总装机容量1056万千瓦，兼有防洪、航运、灌溉之利的综合利用方案。

1945年，国民政府原则同意萨凡奇的三峡计划，次年扬子江水利委员会组队入峡进行地形测量和经济调查。

1947年由于经济原因三峡工程停止。

1950年起，三峡工程开始了更大规模的勘测、规划、设计与科研工作。

1970年12月，文革时葛洲坝工程作为三峡的试验工程仓促上马。尽管后来暴露不少问题，但葛洲坝工程的建成使中国积累了建造大型水坝的丰富经验。如果没有葛洲坝工程，三峡工程后来上马可能更加困难。

1984年2月，国务院财经领导小组审查《三峡水利枢纽150米方案可行性研究报告》。重庆市为使万吨级船队直达重庆，希望将正常蓄水位从150米提高至 180米。

1989年3月，通过三峡工程175米方案可行性报告。

1992年4月3日，全国人民代表大会七届五次会议通过《关于兴建长江三峡工程的决议》。出席会议的2633名代表中1767票赞成，177票反对，664票弃权，25票未投。在中国，这种结果只能算是赞成派的惨胜，可见争议之大。

1992年，总工期17年的三峡工程开始施工准备，分三个阶段施工：

一期工程5年（1992~1997）：1997年11月8日大江截流成功，长江水位从66米提高到88米；

二期工程6年（1998~2003）：2002年11月6日导流明渠截流成功；2003年6月水库蓄水至135米，张飞庙被淹没；

三期工程6年（2003~2009）：2006年水位提高到156米，屈原祠、白鹤梁被淹没；2008年11月初步工程完工，试验性蓄水至172 米；2009年三峡水位首次提高到175米，水面实际提升109米。

2003年7月10日左岸电站首台机组投产，2005年9月16日左岸14台机组全部发电。

2007年06月11日右岸电站首台正式并网发电，2008年10月底，右岸电站最后一台机组投入运行。至此三峡左、右岸电站26台机组全部投入运行。

2008年9月，发改委同意在三峡大坝右岸山体内建三峡地下电站（6台70万千瓦，2011、2012年各投产3台）和电源电站（2台5万千瓦）。三峡电站最终有32台70万千瓦，2台5万千瓦机组，核准总装机容量达到2250万千瓦。

 答案：供等候下行通过船闸的船舶临时停泊用的拴船柱

 以下新闻供水文爱好者参考：

2010年7月20日8时，三峡水库入、出库流量分别为7万立方米/秒和4.14万立方米/秒，水位149.81米。三峡大坝经受住建成以来最大洪峰的考验，尽管这还远低于其11万立方米/秒的泄洪能力。三峡水库蓄洪削峰作用明显，大大减轻了长江中、下游的防洪压力。在降雨减弱和三峡拦蓄作用下，长江中、下游干流汉口以下水位消退：20日8时汉口、大通水位分别为26.72米、14.41米。两湖水系城陵矶水位32.51米，湖口在18日出现20.20米最高水位后转退。

长江干流上游控制性水文站寸滩站在19日晚出现洪峰，20日水位退至184.75米，流量6.01万立方米/秒。

长江上游支流：岷江高场站、沱江富顺站20日8时流量分别消退至7630立方米/秒、1000立方米/秒；嘉陵江支流渠江三汇站流量退至1.27万立方米 /秒，罗渡溪20日凌晨出现洪峰水位后退至227.07米，流量为2.42万立方米/秒；乌江武隆站19日23时42分出现最大流量2960立方米/秒后减至2230立方米/秒。