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金刀:三峡蓄水高峡出斜湖
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【博讯2003年6月09日消息】    2003年6月1日,三峡水库在举世注目下徐徐降下闸门开始蓄水。各大报刊、网站纷纷载文庆贺这一壮举,引用最多的一句便是毛泽东的诗句:高峡出平湖。

    真要叫起真儿来,“高峡平湖”只是艺术想象,三峡湖面其实并不是水平的,科学的提法应该是“高峡出斜湖”。也许有人会说,这是小题大作,差这一点点有什么关系?我们说,这可马虎不得,它关系到:第一,水库防洪库容能否达到宣传的221.5亿立方米,也就是2009年水库建成以後能蓄多少洪水?能否实现主要的工程目标--防洪?第二,水库的淹没损失和移民人数的增加, 本来以为不会淹的地区将被淹没,本来以为不用迁移的居民必须搬迁,本来不大鼓的荷包又得掏钱;第三,本来以为不会淹到的重庆市老市区会部份被淹;第四,沿库岸新建的移民城镇、基础设施如铁路、公路、桥梁、厂矿会被淹没。 (博讯boxun.com)

    三峡水库的水面存在水利坡度或称比降。“比降”就是上游水位减去下游水位的差,再除以两点间的距离。比降越大,水位落差越大。中国水利界权威、清华大学的张光斗教授解释说,长江上游的水源源不断地流进库区,上下游的水面始终存在一定坡度。并且这一坡度要受水库水深的影响,水越深坡度越小,水越浅坡度越大。因此,三峡水库的水面并不像人们想象的那样是平的。他还说,即使三峡工程全部竣工後,坝前水位达到175米,库区水面的坡度也依然存在,只是会比现在要小一些(在自然状态下为万分之二,即每一百公里降低20米)。 张光斗在这里只提到水深一个参数,他说:“如果大坝无限高,这个坡度就会无限小,这才有可能出现真正的平湖”。笔者认为,洪峰流量、河道的宽窄变化和沿江岸壁对水的阻力也是影响水面坡度的因素。当大坝无限高时,有限的流量相对於“无限大的水库总量”当然就可以忽略不计。我看,张院士用的是障眼法,用一个模糊的真理掩盖了这样的事实:三峡大坝坝顶只有185米高,蓄水蓄到175米,再加两米风浪保险,就达到它的上限,张光斗先生还说过,大坝最多可以蓄水到184米高程。(水库的技术数据中有一个是水库最高蓄水位,三峡水库一直没有正式公布这个数据。184米应该是水库最高蓄水位。国外在计算水库移民的出发点是水库最高蓄水位,而中国则是水库正常蓄水位,这在三峡工程中相差9米)。而这个上限,与660公里以外的重庆市(200米高程)在同一个数量级。在这样的条件下,洪峰流量、地形变化和沿江岸壁对水的阻力恐怕就不能忽略不计了。洪峰流量对比降的影响

    1981年洪水量并不很大,只有985亿立方米,但因流量大重庆水位升到191米。正如张院士所说,当没有洪峰时,三峡水流也是存在坡度的。这个坡度有多少?三峡工程当局可以很容易知道,工程人员沿江设置了180个采样点,计算机可以得到同一时间的各地数据并算出平均水利坡度及相邻两点的分段水利坡度。笔者不可能有这些数据,但可以粗估一下。

    据长江水利委员会高级工程师廖志丹估计,这个水利坡度在千分之一点九至千分之三左右(见[附文]),就是说,三峡大坝蓄洪到175米时,重庆水位至少应为175(坝址水深) + 0.0019(坡度) x 660,000(重庆至大坝的距离/米) = 1429米(重庆水位)。而重庆那里水深200米时就淹到朝天门码头了,重庆市最高点250米,1429米?这里面是不是有人在开玩笑?笔者按万分之零点一九到万分之零点三再核对一遍:175 + 0.000019 x 660,000 = 187.5米~194.8米,看上去是差不多了。笔者自定的比降比三峡论证时泥沙组提出的万分之零点七(每百公里降7米)小了一半还多,泥沙定是冲不出水库的。

    但是,按上文所说,6月15日三峡工程二期蓄水结束後,大坝前水面的海拔高度是135米,而在上游的巫山约为143米,万州约为150米。假如大坝前水面不是135而是175米,以此比降往上游推算,到离大坝494公里的李渡镇应为209米,那么重庆市水位在那里?难怪连张光斗这样的水利界泰斗都不得不含糊其词,用“会比现在要小一些”来搪塞了。这组数据与汪小莲工程师发表的三峡遇20年一遇洪水的数据吻合,显然比降与洪水流量有关。对重庆市这样的大城市,怎么也得按百年一遇洪水来计算吧?

   河道地形对比降的影响

    当洪水下来,在三峡入口夔门,江面由1000多米收窄为百多米宽,後面的三峡十几个峡口,就跟一串“糖葫芦”差不多。洪峰要想过夔门或其他狭窄地段,

   必然要壅高水位形成较大水位差才能迅速下泄,别无出路。三峡工程蓄水开始,当江水到达云阳段时,水位线首次出现“马鞍形”现象。据当时最新水位数据表明,云阳的水位是101米,而它的下游奉节水位是107米、上游万州水位是110米,奉节和万州水位分别高出云阳6米和9米,这就意味着出现水位两头高中间低的“马鞍形”。据航道部门工作人员介绍,这种现象在川江上还是首次出现。张光斗院士对记者也是这么说的:三峡蓄水是大坝下闸後,水流速度减缓,上游或支流的水因“流不动”而自动抬升水位,并非大坝挡水之後,长江水倒流而抬升水位。这同笔者的看法一致,奉节距大坝有162公里之遥,回水不会那么远。

    顺便提一句,通常情况下,入库的泥沙会沉积在库尾回水区,导致这一河段航道变浅,甚至影响船舶的正常航行;较大洪水下来时,由洪水带下的粗沙卵石会往前一些,大部份会沉淀在诸如瞿塘峡峡口夔门这样一些狭窄处的前部,不会带出三峡水库。这些卵石抬高了进门的台阶,使洪水下泄更加困难,以至很容易发水灾,清理起来代价非常高。建议有关当局鼓励发展深水清淤产业,清出的沙石是宝贵的建筑材料,这样国家可以省去为清淤而清淤的花费。清华大学已故教授黄万里认为砾卵石在三峡水库狭窄处形成水下堆石坝而壅高水位。这些砾卵石和粗沙在没蓄水前是靠每秒2.66米流动的江水带出的。三峡蓄水後流速大减,九曲十八湾的三峡是阻止沙石通过的天然屏障。三峡蓄水135米,夔门水色由黄变清,说明泥沙一点不糟蹋地沉淀在库底。长江每年的泥沙量有5亿吨左右,如果是不均匀地分布在库尾和峡口,其沉积速度会是很可观的。过去洪水期间的大量泥沙卵石是靠自然河道的坡度冲出去的,三峡蓄水後这样的条件不复存在。

    学物理时我们作过这样的习题,推一个放在地上的箱子,开始很费力,一旦箱子动起来後,便会较为省力,这涉及到静摩擦系数与动静摩擦系数,它们差别很大。同理,沙石一旦在峡口停下便不易再启动,除非有一个大的干扰力冲它一下。洪水是否能够提供这个干扰力很值得怀疑,理由是水深了,干扰力下探不到水底,就象海面巨浪滔天海底风平浪静一样。洪水流过河床时,流速在各个层面的分布是不同的,水底和两岸流速最低,200公里长的三峡便是沙石最好的避风港。三峡水库拟采用“蓄清排混”的运行方式,到底“排混”能否实现,还有待观察。

    旅德学者王维洛先生预言排混只对大坝前很短距离有效,而水利权威黄万里则斩钉截铁地说一块石头也出不去!如果“排混”失败,三峡建设者只能奢望沙石量不大了。即使他们滚动开发长江上游金沙江以延长三峡水库的使用期限,也绝不意味着三峡是成功的工程,只是用上游的开发为三峡工程延年益寿──意为终将覆亡而已。

   岸壁对水的阻力

    江水进入三峡後,陡峭粗糙的岩壁对水的阻力是不言而喻的。川江上行船,规则是下水走河心,上水靠两边。因为上水水流阻力大,靠边水缓,既节省燃料也省力。此例说明了河床对水的阻力。有文章在论述三峡因战争因素溃坝後库水不会一泄千里,就是由於岩壁对水的阻滞作用。廖志丹总工程师认为,长江三峡两岸都是高山峡谷,这对江水有较大的控制作用,使这一段江水的比降比平原型水库高得多。既然岸壁对水的阻力有防止溃坝後水淹下游六省一市的作用,也应有阻碍上游洪水下泄的作用,大自然不搞双重标准。 水流的特性是有它的规律的,靠三峡大坝的调控能否完全制服它还难下定论,三峡大坝对上游洪水的控制恐怕是成事不足败事有余。这是因为它决定不了上游洪水的状态却挤占了得以使洪水快速下泄的宝贵库容(70米至135~145米之间的

   库容)。这个库容过去是备而不用,洪水来了才用;现在是平时使用,洪水来了却没得用! 三峡水库的比降有待于进一步观察,如果廖志丹的比降数据没有错,三峡水库的防洪库容现在就被枪毙了。如果按笔者“篡改”的数据算,也只能走着瞧,

   它毕竟是估计的。河道的渲泄能力强弱是与比降大小有关,所有这些都是不以人的意志为转移的。三峡发生的改变之一就是把过去很大的自然比降人为地减小了,

   从而防碍了洪水的快速通过,滞洪于上游。各位看官,您还认为三峡的斜湖是小事一桩吗?

   但愿三峡只成斜湖不成邪湖!

   

   [附文]

   权威专家:三峡水库“高峡平湖”水面其实不平

   2003年06月04日 19:41

     中新网6月4日电 权威水利专家说,三峡工程蓄水後将形成“高峡平湖”,但整个水库的水面其实并不“平”。

     6月15日三峡工程二期蓄水结束後,大坝前水面的海拔高度是135米,而在上游的巫山约为143米,万州约为150米。记者了解到,到6月3日,长江万州段的水位已经比巫山培石的水位高出3米左右。按常理,无论长江河床的高低如何,一旦三峡成库後,水面应该是平的。但三峡水库上下游的水位何以会出现这么大的落差呢?

     中国水利界泰斗、清华大学张光斗教授解释说,长江上游的水源源不断地流进库区,上下游的水面始终存在一定坡度。并且这一坡度要受水库水深的影响,水越深坡度越小,水越浅坡度越大。因此,三峡水库的水面并不像人们想象的那样是平的。他说,即使三峡工程全部竣工後,坝前水位达到175米,库区水面的坡度也依然存在,只是会比现在要小一些。“如果大坝无限高,这个坡度就会无限小,”张光斗说,“这才有可能出现真正的平湖。”

     长江水利委员会高级工程师廖志丹进一步解释说,三峡水库是典型的河道型水库,其最大特点就是水的“比降”比较大。他解释说,“比降”就是上游水位减去下游水位的差,再除以两点间的距离。比降越大,水位落差越大。“长江三峡两岸都是高山峡谷,这对江水有较大的控制作用,使这一段江水的比降比平原型水库高得多,达到千分之一点九至千分之三左右,因此高峡平湖其实不平。”廖志丹说。(来源:新华网作者:记者刘卫宏陈敏) _(博讯记者:自由发稿人) (博讯boxun.com)


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