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标 题: 再说三峡----八论红线的崩溃
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年09月14日07:01:00 星期六), 站内信件
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【 原文由 magic 所发表 】
八论红线的崩溃——从黄河三门峡工程的失败原因分析三峡工程的
移民淹没红线的错误
·王维洛·
一、设计库容减少是黄河三门峡大坝工程失败的真正原因
“对水库泥沙淤积问题估计不足”这是官方对黄河三门峡大坝工程
失败原因的解释。从1960年10月到1964年10月,黄河
中的泥沙在三门峡水库中大量淤积,平均每年淤积9亿多立方米,
四年时间里,335米以下库容已经损失了43%。照这个速度发
展下去,再有5至6年,335米以下库容将被全部淤积。
其实,这只说对了一半。黄河三门峡大坝工程失败的原因是工程设
计的错误和水利政策的错误,本文只讨论工程设计的错误。
1956年至1957年经过国务院批准的黄河三门峡水库大坝工
程初步设计中确定的水库总库容为647亿立方米,正常蓄水位为
海拔360米,而不是在失败原因解释中提到的正常蓄水位海拔3
35米,库容96亿立方米。这海拔335米只是工程初步设计中
确定的死水位,在这水位之下的全部库容是死库容。从1960年
10月到1964年10月的四年时间内,三门峡水库中一共淤积
了37亿立方米的泥沙,全部占用的是死库容。死库容里的淤积,
对水库防洪效益发挥、发电、灌溉不会有影响。
37亿立方米的泥沙只占总库容647亿立方米的百分之六,应该
没有什么大问题。就是按照这个速度继续淤积下去,黄河三门峡水
库至少还有60多年的经济使用寿命,考虑到库首库尾淤积的不均
匀性,也不至于在刚刚运行四年之后,就放弃了工程目标,而必须
进行脱胎换骨的改造。
黄河三门峡水库问题的关键是,为什么水库的正常蓄水位从海拔3
60米降低到海拔335米后又降到海拔330米,整整降低了3
0米?随着水库正常蓄水位的降低,水库的总库容从647亿立方
米减少到96亿立方米后又降到58.9亿立方米,整整减少了5
88.1亿立方米。这个库容量的减少,是四年黄河泥沙在水库中
淤积量的16倍。所以说,黄河三门峡水库正常蓄水位从海拔36
0米降低到海拔330米,总库容从647亿立方米减少到58.
9亿立方米,这才是黄河三门峡大坝工程失败的真正主要原因。
二、黄河三门峡工程水库正常蓄水位360米是怎么得来的
黄河三门峡大坝工程和长江三峡大坝工程都是20世纪五十年代的
产物。当时对两个大坝工程有不同的蓄水位方案,最后都是中共中
央和国务院拍板,确定水库正常蓄水位的高程:黄河三门峡大坝工
程的正常蓄水位为海拔360米,而长江三峡大坝工程的正常蓄水
位为海拔200米。前者采用的是黄海海平面高程系,后者采用的
是吴淞口高程系。
确定黄河三门峡大坝工程的正常蓄水位海拔360米,是以三门峡
水库上游、黄河支流渭河边上的西安市的高程为标准。 西安是中
国历代古都,只要水库不淹西安市就行,其他损失都在所不惜;确
定长江三峡大坝工程的正常蓄水位海拔200米,是以三峡水库上
游上的重庆市的高程为标准。重庆曾是中国的陪都(旧时在首都以
外另设的首都),只要水库不淹重庆市就行。
这样,西安市的高程就成为河南省峡县(现三门峡市)大坝处的正
常蓄水位标准。人们认为,三门峡市大坝处的水位上升到海拔36
0米时,西安市处的水位仍然是海拔360米,因为是水库水面是
平的,不存在水力坡度,所以在西安和坝址处不存在水位差。同样
,重庆市的高程也成为湖北省宜昌县三峡大坝处的正常蓄水位标准
。人们相信,宜昌县三峡大坝处的水位上升到海拔200米时,重
庆市处的水位仍然是海拔200米时,因为高峡出平湖,没有水力
坡度,所以在重庆和坝址处不存在水位差。
其实,在中国大学教科书中早就指出这种观点是错误的:只有当水
库中流速为零时(入库水量和出库水量均为零),水库水面才呈水
平。实际上,水库水面从坝址起沿程上溯呈回水曲线,越靠上游水
面越上翘,直至进库端与天然水面相交为止,人为减小的水力坡度
也逐渐过渡到河流的自然水力坡度(参见:河海大学周之豪(主编
)、沈曾源,清华大学施熙灿、天津大学李惕先:水利水能规划,
高等学校教材,水利电力出版社,北京,1985,第23页)。
我在“六论红线的崩溃——从理论上探讨移民淹没红线的错误”一
文中,关于各种理论对这个问题的解释已作了较详细的介绍,在这
里不再重复。
三、工程目标:正常蓄水位360米、水库总库容647亿立方米
三门峡工程在当时可以算得上是一个雄心勃勃的计划。其主要工程
目标是防洪、发电、灌溉、航运。《关于根治黄河水害和开发黄河
水利的综合规划报告》中说,“任何其它坝址都不能代替三门峡为
下游取得那样大的效益,都不能象三门峡那样能综合地解决防洪、
灌溉、发电等方面的问题。防洪是第一位的,可以保护大坝下游河
北、河南、山东、安徽、江苏五省2亿人口和五、六亿亩土地。其
次是发电,计划安装的116万千瓦发电机,年平均发电量为60
亿千瓦小时,超过1949年全国发电总量。再者可以解决黄河河
道的淤积问题,可以灌溉农田,可以使黄河通航。”
为了达到这个目标,这647亿立方米的总库容和正常蓄水位海拔
360米是必须的。黄河三门峡大坝处的多年平均流量为1344
立方米,平均年径流量为424亿立方米。设计正常蓄水位海拔3
60米,库容647亿立方米,理论上三门峡水库可以把黄河一年
多的水量全部存蓄在水库中进行调节。水库的容量与河流平均年流
量之比,称为库容系数。库容系数越大,水库的调节能力越大,防
洪能力越大,反之亦然。从工程技术上来说,三门峡水库的总库容
647亿立方米,本应该具有很大的防洪能力。
四、周恩来说:“ 三门峡我们打了无准备的仗。”
1955年7月,全国人民代表大会第一届二次会议通过决议,赞
同国务院兴建黄河三门峡水利枢纽的报告,并催促国务院采取措施
迅速上马,“国务院应采取措施迅速成立三门峡水库和水电站建筑
工程机构”。之后经国务院批准的三门峡水库大坝工程初步设计中
确定的正常蓄水位海拔360米,总库容为647亿立方米。
1957年4月,黄河三门峡水利枢纽工程正式开工。周恩来在1
957年工程开工时说,正常蓄水位高程360米的设计不变,但
是一期建设坝顶高程只浇铸到353米,正常蓄水位高程350米
,正常蓄水位高程比原设计降低了10米。但周恩来没有解释降低
正常蓄水位的原因和可能产生的后果。人们推测,可能是由于陕西
省的坚决反对,因为水库淹没损失和移民任务主要在陕西省境内。
周恩来为了缓和矛盾,同时又留有日后加高坝顶和正常蓄水位高程
的后手,所以采取了先低后高的策略。
在三门峡水库开工一年后,也就是工程已开挖土石方约600万立
方米和浇灌混凝土3万多立方米后,对三门峡工程再次发生了激烈
的争论。争论的中心是水库淹没对西安市的影响。国务院总理周恩
来在坝址召开一次现场会议,此时周恩来才初步认识到问题的严重
性。但是他没有魄力使工程下马,而是将全国人民代表大会第一届
二次会议通过的三门峡工程的目标,防洪、发电、灌溉、航运的综
合利用,修改为:防洪为主,其他为辅;先防洪,后综合;确保西
安,确保下游。同时决定,将原计划的死水位海拔335米作为初
期的蓄水位,这个水位比360米降低了整整25米。而水库在正
常蓄水位海拔335米时的库容仅有96亿立方米,只是原设计的
647亿立方米的百分之14.8。
周恩来的这个决定是一个十分矛盾的决定。用水库工程防洪,不是
不可行,但是要说明,这只是一种利益的交换,即以牺牲水库上游
地区的利益,来换取水库下游地区的利益。水库工程的防洪效益,
就在于,水库下游地区通过水库防洪所获得的利益,是否大于上游
地区的损失。这里是两害权衡取其轻,不存在所谓上游和下游的“
双赢”。这种既要确保上游西安市,又要确保下游防洪利益的目标
是根本无法实现的。但是起码此时周恩来已经知道,对西安市以及
关中平原来说,水库水面沿程抬升的影响,已经不是升高10米的
事,而是要抬升25米。
1958年,周恩来将正常蓄水位从海拔360米下降到海拔33
5米的这个决定,使得水库库容从647亿立方米骤然下降到96
亿立方米,库容减少了551亿立方米,这就导致了三门峡工程必
然失败。到1958年,三门峡水库还没有出现泥沙淤积问题。在
这个时候,将水库的正常蓄水位降低25米,水库库容减少百分之
八十五点二,这不是对工程设计的一个小修改,而是对原工程技术
数据的全面否认。周恩来本应该让工程下马,但是他没有这样的政
治魄力,他宁愿用工程失败的事实,来保全他的位置。
1960年9月,三门峡大坝建成。大坝建成之后,大坝处的正常
蓄水位就从来没有到达过海拔335米,更没有升到海拔350米
,也不可能升到原计划的海拔360米。实际上,最高只上升到海
拔332米。根据黄河水利委员会主任龚时炀(应为日字旁)的资
料,当三门峡坝前水位超过330米高程时,渭河下游两岸防护堤
均将漫顶,淹没关中平原50万亩耕地,影响25万人。可见当三
门峡水库在坝址处的水位在海拔330米时,渭河两岸关中平原的
水位不是仍然保持在海拔330米,而是接近海拔360米。三门
峡水库淹没了关中平原大片土地,形成水库淹没区,这里的水位要
比大坝处的水位高出近30米。龙毓骞、张启舜认为,由于主槽淤
高,常水位抬高,影响两岸地下水的排泄,更由于主槽过洪能力的
削减,滩地淤高,洪水位也相应提高,影响范围之远和所需要调整
时间之长均非始料所及。
按照伊文的理论,那么三门峡水库在坝址处的水位为海拔330米
,三门峡水库区的关中平原的水位也应该在海拔330米,因为“
水库基本是没有比降的,也就是说水位是平的,只是在库尾及其上
游才有比降”。可是为什么此时关中平原的水位接近海拔360米
,威胁到西安的防洪安全呢?
原水利部部长钱正英回忆当时的情况说:“1960年三门峡蓄水
不久,就开始出问题了。到了1962年、1963年,三门峡淤
积越来越严重。事实上由于怀疑,三门峡的设计在1958年经过
总理主持修改,把三门峡蓄水位已经改低了,但是还是发生了严重
的淤积。到了1964年春天,由于三门峡库区末端的淤积严重影
响渭河两岸,甚至威胁到西安的安全。……周恩来出国访问回来,
把我找到他的办公室,对三门峡忧心忡忡,说毛主席都讲了,三门
峡真的不行就炸掉它”(参见钱正英:解放思想,实事求是,迎接
21世纪对水利的挑战)。钱正英在这里也提到了1958年周恩
来主持修改了三门峡工程的设计,把蓄水位降低。为什么在195
8年要降低正常蓄水位25米?难道周恩来预先就知道大坝建成之
后会发生严重的泥沙淤积?显然不是。因为出现严重泥沙淤积是在
1960年三门峡水库开始蓄水后才出现的,更改水库运行方式是
在1964年以后的事。1958年更改设计,把大坝处的正常蓄
水位降低了25米,是为了保水库上游的西安市。因为在三门峡工
程设计中出现了大错误,这个错误就是认为三门峡水库没有水力坡
度,大坝上游各处的水位与大坝处一致,中共中央和国务院就把离
大坝上游200多公里之外的西安市的高程海拔360米,作为三
门峡水库大坝处的正常蓄水位。如果三门峡水库在大坝处的水位真
的上升到海拔360米,那么中国的九朝古都早就为三门峡水库所
淹没。
而从1960年之后的水库蓄水情况来看,西安以及关中平原的水
位上升,比原工程初步设计中所估计的要严重许多,水库在大坝处
的水位上升到海拔330米时,关中平原的水位就接近海拔360
米,由于水位的抬高,使河流流速降低,所以产生淤积,而淤积使
上游水位更加抬高。用钱正英的话讲:“那时候库区把潼关以上渭
河南岸的支流沟口都淤积了”。
1964年6月10日周恩来在接见越南水利代表团时对黄河三门
峡大坝工程说过这样的话:“三门峡我们打了无准备的仗。”他还
说:“三门峡工程研究得不透,没有准备好就上马了。这个工程我
过问过,我有责任,搞不好,见马克思不好交代。”
五、继续降低三门峡大坝处的正常蓄水位
1964年12月国务院召开治黄会议,讨论如何挽救三门峡工程
。这次会议宣告了三门峡大坝工程的彻底失败,会议决定放弃三门
峡工程原来制定的目标,放弃保护2亿人口和五、六亿亩农田的目
标,将发电装机能力减少到原来的五分之一,放弃黄河通航的目标
。从1964年至1981年间,先后两次对三门峡工程进行进行
改建。
改造三门峡大坝的关键措施之一,就是继续降低水库的正常蓄水位
。1958年周恩来确定的正常蓄水位海拔335米,变成了水库
的最高防洪水位。水库非汛期的正常蓄水位为海拔310米,比原
设计的海拔360米降低了整整50米,比周恩来1958年确定
的正常蓄水位又降低了25米。水库汛期的蓄水位降低为海拔29
8米。
通过几次改建,并采用了蓄清排浑的运行方式,三门峡水库中的泥
沙问题有所减缓,但并没有彻底解决问题。原全国政协委员陆钦侃
等53位科学家在2000年初指出,三门峡工程经过改建,潼关
以下峡谷库区泥沙冲刷出库,目前趋于冲淤平衡。但离坝址114
公里的潼关卡口河床被淤高约5米尚未冲开,潼关以上库区还在继
续淤积,增加上游洪涝灾害。现在的情况是,当大坝处的正常蓄水
位为海拔310米时,水库蓄水不会威胁到西安市的安全。而在洪
水期间,大坝处的蓄水位上升到海拔335米时,依然会威胁到西
安市的安全,所以这最高防洪水位海拔335米只是一个纸面上的
数据,在实际中不可能实现,它的存在,只是为了保全一些人的脸
面。
六、三门峡大坝工程失败的影响
从1957年4月到1960年9月,三门峡工程经历了三年半时
间的建设,大坝巍然屹立,工程总投资预算为13亿元,而工程总
结算时实际耗资达40亿元。对于生活在1960年的中国人来说
,这40亿元,是一个天文数字,相当于40座武汉长江大桥的造
价。当时中国正处在所谓的“三年自然灾害时期”,经济发展出现
大倒退,几千万中国人被饿死。就是在这样的情况下,三门峡工程
和原子弹试验工程一样,得到中央政府财政上的特别优先保证。可
以说,中国人勒紧了裤腰带,直勒到前胸贴后脊梁,的程度,来支
持了三门峡大坝的建设。建造三门峡大坝的水泥是从国外进口的,
是用两袋小麦换一袋水泥、一吨猪肉换一吨钢筋换来的。如果把这
40亿元用来购买救灾粮,至少可以获得800亿斤粮食,这些粮
食足以挽救几千万中国人的生命。
这40亿元的投资给中国人民带来什么效益?它给中国带来的只是
灾难。由于三门峡水库的正常蓄水位只能控制在海拔330米,水
库有效库容只有30亿立方米,对于黄河可能发生的洪水(根据资
料推算坝址处历史上最大洪峰流量为36000立方米/秒),根
本无能为力。为了替代三门峡大坝,中国于90年代末又在三门峡
大坝下游130公里处建造了小浪底水库。三门峡水库蓄水后,泥
沙沉淀于库中,黄河水曾一时变清。但是清水也有清水的问题。清
水下泄,下游河道将因清水冲刷而下切,威胁堤坝和桥梁的安全。
再说发电,设计发电机装机容量为116万千瓦,年平均发电量为
60亿千瓦小时。经过多次改造,多次改换发电机组,到目前为止
三门峡水电站的总装机容量为40万千瓦,多年平均发电量为13
.17亿千瓦小时,只有原设计的五分之一多一点。加上泥沙对水
轮机的磨损严重,发电成本很高。
黄河三门峡工程的第三个目标是灌溉,这个目标也没有达到。黄河
下游地区建设了许多 “旱涝保收”的农田,希望能够得到来自三
门峡水库的蓄水的灌溉。事实上却是另外一个样。从常理上来说,
水库的功能是调节水量,在雨水多的季节,把多余的水蓄在水库中
,而在雨水少的季节,把水库中的水放出来,补充不足。但是三门
峡水库却在雨水少的季节拼命蓄水,在雨水多的季节把水放出来。
当地的农民形容母亲黄河是:娃儿饿时没有奶,娃儿饱时奶乱流。
黄河三门峡水库非但没有使这些农田“旱涝保收”,反而促使了下
游河道中出现长时间断流现象。
第四个目标是航运,事实上三门峡大坝的建立,使得黄河航运彻底
中断。中国目前进行的西部大开发计划中,有的专家提出发展水运
,开发西部。四十年前建造的三门峡工程,造成黄河航运中断,不
能不说是一个严重的、持久的损失。
七、 黄河三门峡工程与长江三峡工程比较
最后,我再把三门峡大坝工程的几个重要数据再简要地叙述一下:
三门峡水库大坝工程的初步设计确定的水库正常蓄水位为海拔36
0米,总库容为647亿立方米,确定正常蓄水位海拔360米的
依据是200多公里之外的西安市的高程。当时认为水库的水面没
有水力坡度,三门峡水库在坝址处的水位海拔360米,水库上游
西安市渭河的水位也是海拔360米。人们认为:水库在坝址处蓄
水至海拔360米,不会威胁到西安市的防洪安全。
1957年三门峡水库大坝工程开工时,周恩来确认水库大坝工程
的正常蓄水位海拔360米不变,但是一期建设坝顶高程海拔35
3米,近期正常蓄水位海拔350米。周恩来担心:两地可能会有
10米的水位差。
1958年三门峡水库大坝工程开工一年后,周恩来将正常蓄水位
修改为海拔335米(坝顶高程仍为海拔353米),水库库容只
有96亿立方米,降低正常蓄水位25米,目的是不威胁到西安的
防洪安全。周恩来担心:两地会有25米的水位差。
到1960年三门峡大坝建成后,水库在大坝处的蓄水位升至海拔
330米,便已威胁到西安的防洪安全。蓄水实践证明,两地有3
0米的水位差,随着泥沙淤积增加,上游水位继续增高。
三门峡工程经过改造后,正常蓄水位海拔310米,两地水位差5
0米,可以认为,水库蓄水不威胁到西安的防洪安全。
降低三门峡水库大坝工程在坝址处的正常蓄水位50米的结果,是
保全了西安市的安全,避免了出现淹没西安市和关中平原的悲剧,
但是断送了三门峡水库大坝工程,水库失去设计的防洪功能,工程
的发电量只是原设计的五分之一强,水库的灌溉效益无法发挥,大
坝工程中断了黄河航运,大坝工程破坏了黄河的河流生态系统。中
国人民在经济困难期间勒紧裤带而省下来的投资全部付之东流。
伊文思考问题的方法是,从中央到地方既不是傻瓜也不是疯子,所
以他们批准的工程也绝不会是愚蠢的工程。那么,人们应该怎样来
看待三门峡水库大坝工程的决策呢?
现在我们从黄河三门峡水库大坝工程的讨论回到长江三峡工程:
1958年中共中央成都会议决定以重庆朝天门码头的海拔200
米的标高作为三峡水库在宜昌坝址处的正常蓄水位标高。宜昌坝址
处的正常蓄水位海拔200米,重庆市的水位也是海拔200米,
两地没有水位差。
1982年邓小平说,我赞成(正常蓄水位海拔)150米的方案
。邓小平认为宜昌坝址处的正常蓄水位海拔150米,水库末端的
水位也是海拔150米,淹不到重庆。
1992年全国人民代表大会批准三峡工程的正常蓄水位海拔17
5米,三峡工程论证移民组认为水库末端距三峡大坝坝址493.
9公里的涪陵李渡镇的水位是海拔175.4米,两地水位差仅为
0.4米,所以对距大坝坝址 600多公里的重庆没有影响。
1958年周恩来把黄河三门峡水库的正常蓄水位从海拔360米
降低到海拔335米,认为坝址处和西安两地可能有25米的水位
差。据2001年负责三峡工程设计的长江水利委员会汪小莲总工
程师公布的数据,三峡工程在坝址处蓄水位为海拔135米时,坝
址处和涪陵李渡镇两地水位差为34.4米。周恩来没有告诉人们
,如果三门峡水库的正常蓄水位仍然保持在海拔360米时,西安
市是否会被淹;汪小莲也没有告诉我们,三峡水库的正常蓄水位在
讯期上升到海拔175米时,重庆市的水位该是多少。三门峡大坝
建成后,坝址处水位上升到海拔330米时,关中平原的水位就接
近海拔360米,威胁到西安的安全。那么三峡大坝建成后的重庆
呢?特别是在三峡水库洪水期间蓄水至海拔175米时,重庆的防
洪安全是否有保证呢?由此看来,长江三峡工程在重蹈黄河三门峡
工程的覆辄。
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