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三峡工程祸患系列之二 工程设计错误及问题

2010年8月1日,长江三峡大坝附近的江面上漂浮的大量垃圾,岸边有两名工人正在清理垃圾。

在巨大争议中被强行上马的三峡工程,竣工多年,迄今无验收。三峡工程自1994年正式开工以来,其所产生、诱发的(可能)灾难或灾难性效应、影响,已经成为中国以至世界科技界的一个严峻课题。本篇关注三峡工程的设计祸患。

三峡大坝坝顶高程为海拔185米,最大浇筑坝高181米,正常蓄水位海拔175米。官方称总库容393亿立方米,其中调洪库容约221.5亿立方米。官方称三峡工程主要有防洪、发电和航运三大效益,其中防洪被认为是三峡工程最核心的效益。

其实,官方所称的效益是大打折扣的,因为三峡工程设计上存在若干错误和重大问题。科技界对此早有认识,但中共迄今尚未公开承认。这里仅略述三点。

其一,水力坡度计算错误,为祸巨大

日前去世的中共前总理李鹏是推动三峡工程上马的主要人物之一,其《三峡日记》写道:三峡大坝处水位180米,重庆水位也是180米(第45至52页)。完全无视长达600多公里的三峡水库的水力坡度。三峡工程设计实际体现了李鹏的观点,水力坡度仅仅按照一米到两米考虑(也就是说,在三峡水库满库,上下游都按照最大流量泄水的情况下,三峡水库的库尾可能会出现一米到两米的水位差)。

这绝对是错误的。而官方和一些三峡工程“支持者”却一再为“三峡水库水力坡度趋向零论”辩护。例如,张博庭(中国水力发电工程学会副秘书长)就撰文说,“2010年10月,三峡大坝完成了首次蓄水到正常水位175米的实践。根据当时的水位记录,三峡水库的实际水力坡度还不到1米。”

其实,水力坡度受多种因素影响,尤其受长江上下游最大流量的约束。换言之,水力坡度是变动的,而且变动幅度可能很大。即使在枯水期的2010年10月,“三峡水库的实际水力坡度还不到1米”,但绝不能由此推断在汛期三峡水库的实际水力坡度也“还不到1米”;事实上,汛期流量甚大,水力坡度要大出许多倍来。例如,2009年8月6日,三峡大坝坝前水位为145米,而重庆朝天门的水位是183米,重庆主城区被淹;又如,2012年7月24日,长江寸滩站水位涨至186.61米,朝天门水位187.92米,形成1981年以来最大的洪峰水位;这其中固然有上游洪水等等其它因素,但,显然三峡水库的水力坡度是一个主要原因。

科学常识告诉我们,三峡水库水力坡度有个变动区间,从安全考虑,工程设计应取极大值,而非极小值;而三峡工程设计却恰恰相反,取了极小值。(三峡工程论证移民组认三峡水库水力坡度为万分之0.0081,即每一百公里水位差为8.1厘米,这是可以忽略不计的,因此提出的移民新镇建筑红线为海拔177米,即海拔175米加上2米的风浪高。三峡工程实际上采用了这个数据。而另一个较大的数据,三峡工程论证泥沙组所认为的三峡水库水面存在水力坡度,平均水力坡降为万分之零点七,则直接被无视了。)

甚至,中共也隐约承认了三峡工程水力坡度计算错误。例如,2003年6月4日,新华网重庆电(“专家:三峡水库“高峡平湖”水面其实不平”),先援引三峡工程技术总负责人张光斗,称三峡水库存在水力坡度,继而又援引长江水利委员会高级工程师廖志丹,称“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”,“达到千分之一点九至千分之三左右”。

长期致力于三峡工程问题研究的知名水力专家王维洛博士,一再指出三峡工程水力坡度计算错误,并指出其为祸巨大。择其大端,一是水淹重庆(自三峡工程兴建以来,重庆多次遭水淹,三峡工程虽不是唯一因素,但责无可逃);二是库区移民淹没红线统一划在海拔175米,导致移民一移再移,同时移民数量远超预计。而移民问题被公认为三峡工程的最大困难。

其二,三峡工程防洪效益被极度夸大

王维洛博士指出,单纯从技术上来分析,三峡工程防洪效益低的原因是防洪库容太小。

水库防洪的最重要的技术指标,是水库的总库容与坝址处常年平均流量之比以及水库的防洪库容与坝址处常年平均流量之比。通俗一点说,就是水库的库容能否装下河流一年的水量。按照中共公布的数据,三峡水库的总库容393亿立方米,其中防洪库容221.5亿立方米,这只占长江坝址处的流量的百分之八和百分之五。因此从技术上来说,三峡工程的防洪效益是很有限的。(可资比较的是,北京官厅水库总库容41.6亿立方米,可以容纳永定河两年的水量,埃及的阿斯旺水库,能装下尼罗河一年半的水量。)

这个所谓的221.5亿立方米防洪库容,不仅没有满足三峡工程可行性论证时防洪组的要求(300亿立方米以上),而且还是一个错误计算的夸大结果。张光斗于2000年4月1日给三峡工程的主要负责人郭树言写信说:“三峡的防洪库容问题可能你们知道了,没有那么大。这个研究是清华作的,钱副主席(指钱正英)知道后,把长江水利委员会找来问,他们也承认了。这也可以解决,无非把水位降到135米,影响几天航运。但这件事在社会上公开是不行的。”

按照张光斗的说法,把汛期限制水位降到135米才会有221.5亿立方米的防洪库容,这当然是不可能实现的,因为这意味着长江断航以及发电受损,实际上三峡工程正式运行以来,汛期限制水位一直都在145米以上。那么,145米以上的防洪库容究竟有多大呢?如张光斗所言,这是官方不愿透露的一个秘密。

官方现在仍然使用三峡水库防洪库容221.5亿立方米这一数据。其实,此防洪库容221.5亿立方米非彼防洪库容221.5亿立方米。三峡工程可行性论证的防洪库容是所谓的静态库容,而现在的防洪库容是所谓的动态库容。两者的区别就是静态库容是根据高峡出“平”湖的状态来计算的(不考虑水力坡度),而动态库容是根据高峡出“斜”湖的状态来计算的(考虑水力坡度)。

现在改用动态库容,就是说在移民红线以上还有一大片水库淹没区,把这个库容加上去,就有了221.5亿立方米。可是在这动态库容区内还有许多新建的移民新居。中共也没有把动态库容的淹没线标出来告诉大家,但是已经有移民后靠搬迁了四次。

此外,根据三峡工程可行性论证防洪组提供的资料,由于三峡工程的建设,导致自然河流起码102亿立方米蓄洪能力的消失。简单地说,三峡工程创造了221亿立方米的防洪库容,减去102亿立方米自然河流的蓄洪能力,净增加只有119亿立方米的防洪库容。

2016年6月,清华大学水利系教授周建军接受澎湃新闻采访时指出,第一,三峡工程防洪能力有限,主要是保荆江的安全;1998年后国家投入大量资金加高加固长江干堤,但是三峡工程清水下泄,剧烈地改变河势,使得长江干堤岌岌可危;第二,证实221.5亿立方米的防洪库容是错误计算的结果;第三,三峡工程要达到所谓的防洪效益,水库库容起码需要360亿立方米;第四,三峡是一个河道形的水库,汛期防洪期间,实际上水库里水流流速很快,水面坡降比较陡,如果坝前蓄水至海拔175米,将淹没涪陵等城市(涪陵城区常住人口67万)。

其三,工程目标之间的矛盾

中共曾为兴建三峡工程以描绘出一张张“美好”的图画:防洪可以保护长江中下游的安全;发电可以照亮半个中国;航运可以使万吨船队直达重庆;南水北调可以解决北京、天津以及华北地区的缺水问题;三峡水库采用排浑蓄清措施不会出现泥沙淤积问题;采用开发性移民措施,可以保证移民在当地安置,并发财致富……

但是,如王维洛博士所指出的,“只要把这些目标和措施放在一起分析,分析目标和措施之间的关系,即互补、相容和矛盾的关系,就会发现三峡工程中的目标和措施之间大多互相矛盾,目标不可能同时实现。防洪和发电矛盾,防洪和航运矛盾,防洪和排浑蓄清矛盾,发电、防洪、航运与移民矛盾,发电和排浑蓄清矛盾,航运和排浑蓄清矛盾,南水北调在目前的蓄水位下,根本不能实现等等。此外,三峡工程对生态环境的破坏,远远大于三峡工程的经济效益,仅仅是三峡水库蓄水导致水流减缓、水体自净能力减弱、水质变坏而造成的损失,超过三峡工程的发电的经济收入。”

例如,三峡水库的总库容393亿立方米中,死库容171.5亿立方米,有效库容221.5亿立方米。221.5亿立方米的有效库容中包含了防洪库容221.5亿立方米和兴利库容(就是用于发电、航运的库容)165亿立方米,这里有165亿立方米的库容是重复计算的。在兴利库容和防洪库容重复计算的情况下,水库是难以完成防洪任务的。

这就如贺卫方教授所说,“当年论证三峡大坝的好处就是可以有效地控制下游水量。现在的情况正好反过来:下游干旱时,大坝需要蓄水;下游闹水灾时,三峡却需要泄洪!”

回顾三峡工程设计、论证的历史,可以发现,现行三峡工程正常蓄水位175米方案是多方妥协的结果,并不具备足够的科学支撑(连三峡工程的铁杆支持者林一山都嗤之以鼻)。

在中共治下,“屁股决定脑袋”,科学家成为了政治的婢女与打人的棍子。作为一个“政治工程”,三峡工程设计存在着若干错误和重大问题,并不出人意料。#

阿波罗网责任编辑:秦瑞 来源:大纪元记者王剑宇综合报道 转载请注明作者、出处並保持完整。

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