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三峡工程:做长江的守护者

发布时间:2024/07/05       来源:BOB体彩综合

  今年7月以来,长江流域累积面雨量较常年同期偏多六成,列1961年以来第一位。8月仍是长江上游洪水的高发期,我国最大的水利工程——长江三峡工程,再次成为社会关注的焦点。

  三峡水库到底发挥了啥作业?大坝安全性到底如何?本报今日推出特别策划《三峡工程:做长江的守护者》,邀请水利部长江水利委员会主任、党组书记马建华,中国三峡集团总工程师张曙光,就当前公众关注的热点问题为读者解疑释惑、正本清源,向社会普及水库的防洪功效。

  马建华:三峡水库是治理、开发、保护长江的关键性工程,是长江流域防洪工程体系中的骨干工程。在今年长江第1号、2号、3号洪水防御过程中,在水利部的领导下,长江委精细调度,三峡水库发挥了重要作用。

  一是精细调度,成功应对长江第1号洪水。2020年7月上中旬长江第1号洪水期间,三峡最大入库流量5.3万立方米每秒,长江委连续下发5道调度令,将三峡出库流量由3.5万立方米每秒逐步减小至1.9万立方米每秒,削峰率约34%。应对1号洪水期间,三峡水库拦蓄洪水约25亿立方米,三峡水库和上中游控制性水库群共拦蓄洪水约73亿立方米,降低城陵矶(莲花塘)、汉口、湖口站水位分别为0.8米、0.5米、0.2米左右。通过流域控制性水库群联合调度,成功控制沙市站水位不超警戒水位、城陵矶(莲花塘)站水位不超保证水位,极大减轻了长江中下游尤其是洞庭湖区的防洪压力。

  二是沉着应对,继续迎战长江第2号洪水。2020年7月中下旬长江第2号洪水期间,三峡最大入库流量6.1万立方米每秒,出库控制在3.3万立方米每秒左右。长江委考虑上下游防洪形势以及水雨情预报,继续科学调度三峡水库及上中游控制性水库群联合拦洪削峰,削峰率46%,持续对中下游发挥防洪作用。7月12日至7月21日,长江上中游控制性水库群合计拦蓄洪水约173亿立方米,其中三峡水库拦蓄约88亿立方米,相当于628个西湖水量,库水位最高达到164.58米。通过长江上中游控制性水库群联合调度,分别降低沙市、监利、莲花塘、汉口站水位约1.5米、1.6米、1.7米、1.0米;其中三峡水库发挥了50%以上的作用。通过控制性水库群联合拦洪削峰错峰,极大减轻长江中下游尤其是洞庭湖区防洪压力,防洪成效显著。

  三是科学研判,精准防御长江第3号洪水。2020年7月26日,长江第3号洪水在上游形成,三峡最大入库流量6万立方米每秒,出库流量3.8万立方米每秒左右。长江委考虑上下游防洪形势以及水雨情预报,科学精细调度三峡水库拦洪错峰,三峡水库最高调洪水位163.36米,最大削峰率达到36.7%,同时联合调度流域上中游控制性水库群全力拦蓄洪水,成功降低城陵矶(莲花塘)站洪峰水位约0.6米,降低汉口站洪峰水位约0.4米,避免了城陵矶附近蓄滞洪区的运用,有效减轻了长江中下游尤其是洞庭湖区防洪压力。

  马建华:三峡水库位于长江干流,是长江上游干流梯级水库最末一级,控制长江上游100万平方千米的来水,临近长江中游重点保护对象江汉平原和洞庭湖平原,地理位置十分优越,是长江防洪的关键性工程,可及时调控上游进入中游的洪水流量,其防洪功能不可替代。

  三峡水库承上启下,既是长江中下游防洪工程体系中的骨干工程,通过三峡水库的调蓄,荆江河段防洪标准可提高到100年一遇,同时对遭遇类似1870年洪水可以有效的预防发生毁灭性灾害;也是长江上游控制性水库群的“总开关”,统领上游干支流控制性水库群联合发挥防洪作用。

  长江上游金沙江、雅砻江、岷江、嘉陵江、乌江等相继建成了溪洛渡、锦屏一级、瀑布沟、亭子口、彭水等一批控制性水库,这些水库既可提高本流域的防洪标准,也可配合三峡水库减轻中下游的防洪压力,但由于这些水库所在的支流洪水与中下游洪水发生的时间不尽一致,若无三峡水库统领,这些上游干支流控制性水库群准确控制进入中下游的洪水流量较为困难,同样数量的防洪库容,设置在上游支流水库上,对长江中下游的防洪作用要比设置在三峡小。此外,长江上游这些控制性水库以下至宜昌以上还有约30万平方千米未被控制的地区,恰又是暴雨区,是洪水的大多数来自,往往能产生足以使长江中下游发生严重洪灾的洪水,1870年洪水就主要产生在这些地区。而三峡水库具有防洪库容221.5亿立方米,加上上游干支流控制性水库,目前总防洪库容约363亿立方米,可以非常容易地实现以三峡为核心的控制性水库群联合调度,为减轻长江中下游的防洪压力发挥巨大作用。因此,在长江流域防洪工程体系中,三峡水库的防洪功能是无可替代的。

  第一,三峡大坝安全标准高。三峡大坝按“万年一遇加大10%”洪水校核,相应洪峰流量12.43万立方米每秒,相应校核洪水位180.4米。而有洪水资料以来的三峡坝址历史最大洪水为1870年的10.5万立方米每秒,小于三峡大坝的校核洪峰流量。此外,大坝坝顶高程185米,更是在校核洪水位之上留有4.6米的安全裕度。同时,三峡大坝为混凝土重力坝,坝身极为稳固,且不怕水流长期浸泡。

  第二,三峡大坝工程质量优。三峡工程的建设严格落实党和国家领导人“千年大计,国运所系”“质量责任重于泰山”的指示精神,建设过程中切实贯彻了“质量第一”的方针,配套有完整的工程质量保证体系,大坝建设过程中设计规范、原材料把关、施工管理都是遵循严于国家或行业要求的技术标准,确保了工程建设的质量。已完成的工程验收和安全鉴定表明,三峡大坝有关建筑物各项监测值均在设计允许范围内,枢纽建筑物运作情况良好,大坝工作性态正常,电站机组运行安全稳定,船闸和升船机持续保持安全高效运行,工程质量优良,工程保持了“安全、高效、畅通”的运作时的状态。自2010年三峡工程首次达到175米正常蓄水位以来,连续10年都蓄水至175米,工程运行一切正常。

  第三,三峡大坝泄流能力强。三峡水利枢纽泄洪设施由23个深孔、22个表孔、8个排沙底孔、2个泄洪排漂孔及电站机组组成,全部泄洪建筑物均有闸门控制,泄流能力极大。以正常蓄水位175米为例,相应枢纽最大泄流能力为10.67万立方米每秒;坝前水位183米相应的枢纽最大泄流能力更是高达12.74万立方米每秒。如遇万年一遇洪水,能够达到出入库平衡,保证大坝自身安全。

  第四,流域控制性水库群联合威力大。目前,长江流域三峡水库以上的干支流河段建设有溪洛渡、锦屏一级、瀑布沟、亭子口、彭水等一批控制性水库;据统计,长江上游(宜昌以上)已建成大型水库111座(不含三峡,下同),总调节库容635亿立方米,预留防洪库容约200亿立方米。其中,纳入《2020年长江流域水工程联合调度运用计划》的上游控制性水库(不含三峡)20座(防洪库容约141.5亿立方米),可充分配合三峡水库拦蓄洪水,减少进入三峡水库的洪峰和洪量,进一步提升三峡的防洪能力。

  马建华:首先,三峡水库不影响重庆防洪。重庆主城区位于三峡库区尾部,重庆的洪灾与目前三峡大坝的拦洪运用关系不大。三峡水库投运前,重庆洪水历史记录显示,1870年、1905年、1945年、1981年等大洪水年里寸滩站(重庆防洪控制站)水位都高达189米以上,最高纪录是1870年的196.25米。三峡水库在高水位遭遇较大洪水,库区回水基本只会到重庆主城区下游河段弹子田附近,离寸滩站尚有20余公里,更不可能影响到比寸滩地势更高的重庆主城区;且在三峡水库实际调度过程中,会重视库区回水影响,在控制坝前水位的前提下,不可能影响重庆的防洪。

  其次,三峡水库改善了武汉防洪形势。武汉若单独依靠堤防,可防御20年一遇~30年一遇洪水,三峡水库的建成改善了长江中下游包括武汉的防洪形势。原因有三点:第一,长江上游洪水占汉口站洪水来量约2/3,三峡水库可有效控制长江上游洪水,使得中下游地区防洪能力有较大提高,比如今年长江第1、2、3号洪水期间,由于三峡水库的拦洪,降低了汉口河段的洪峰水位,有效减轻了武汉地区的防洪压力;第二,遇100年一遇以上特大洪水,特别是1870年洪水,通过三峡水库调度,再配合分蓄洪区运用,能够尽可能的防止荆江两岸堤防漫溃或决口后洪水对武汉的威胁;第三,三峡水库调蓄提高了对城陵矶地区洪水控制的能力,武汉以上控制洪水的措施除原有的蓄滞洪区外,增加了三峡水库的防洪库容221.5亿立方米,可大幅度的提升武汉防洪调度的灵活性。

  马建华:“蓄泄兼筹、以泄为主”是长江防洪的基本方针。三峡水库的防洪库容221.5亿立方米,不到长江上游汛期多年平均洪水来量3000亿立方米的1/10,相对于长江巨大的洪水来量仍显不足。因此,三峡水库的防洪并不能将所有洪水都拦蓄在水库里,而是应该根据水雨情和工情科学合理地安排洪水蓄泄,重复利用防洪库容,多次拦蓄洪水,发挥更大的防洪作用。

  三峡水库本身有明确的防洪任务,其第一个任务是要将荆江河段的防洪标准由10年一遇提升到100年一遇,要保障荆江河段遇到类似历史上曾出现的1870年洪水不致于发生毁灭性灾害;同时,还要兼顾提高城陵矶及以下地区的防洪能力,减少中下游的分洪量。

  因此,在中下游汛情危急的关键时期,调度三峡水库拦蓄上游来水,为中下游错峰;待下游控制站水位转退,三峡水库就必须适时调整下泄流量,为应对后续洪水腾出防洪库容。

  从今年真实的情况看,在长江第1号洪水形成的7月2日,三峡水库出库流量为3.5万立方米每秒,入库流量为5万立方米每秒(最大为5.3万立方米每秒),之后一直是出库小于入库,直到7月20日8时,其间经历了长江第2号洪水的形成,三峡水库持续在拦蓄洪水。20日至25日,利用洪水间歇期,充分的发挥长江中下游河道的泄流能力,三峡水库调增了出库流量,腾出了一部分的防洪库容为防御第3号洪水准备好。26日长江第3号洪水形成,由于三峡水库前期腾出了部分防洪库容,加上调度金沙江中游、雅砻江、金沙江下游、清江、洞庭湖四水等控制性水库群同时拦蓄洪水,防御第3号洪水期间,三峡水库最高调洪水位163.36米,保障了库区的防洪安全,同时,控制了中下游城陵矶(莲花塘)站水位(最高为34.59米),很好地统筹兼顾了上下游的防洪安全。

  张曙光:三峡工程是国之重器,是治理和开发保护长江的关键性骨干工程,具有巨大的防洪、发电、航运和水资源综合利用等综合效益,为推动长江经济带发展发挥了无法替代的重要作用。

  今年7月以来,长江流域多处河流及湖泊水文站点水位持续上升,长江干流监利至江阴段、洞庭湖湖区、鄱阳湖湖区等地水位已超防洪警戒水位,部分湖泊、堤坝超保证水位,长江中下游防洪形势较为严峻。

  截至目前,三峡工程在今年汛期中已累计防洪运用6场次洪水,其中有编号的洪水3场,通过多轮次有序、科学蓄放,提高防洪库容利用率,拦洪总量约182亿立方米,相当于减少了1260多个西湖的下泄水量,为长江中下游干流的防洪安全提供了强有力的保障。假如没有三峡工程,其后果是很难来想象的。

  三峡工程本身有明确的防洪任务,主要是为了将荆江河段的防洪标准由堤防本身的10年一遇提升到100年一遇,提高城陵矶附近地区的防洪能力。自2003年三峡工程投入运用后,荆江两岸的防洪形势发生了根本性变化:2010年、2012年、2016年都出现了比1998年更大的洪峰,但正因我们有了技术方法——以三峡为骨干的水库群联合调度、拦洪削峰,保证了江汉平原安澜,非常大程度上减轻了中下游地区防洪压力。

  三峡工程是长江防汛体系中的骨干工程,是关键一环,地位重要,效益巨大,但不是“全能神器”,不能“包打天下”。今年长江防汛紧张主要是长江流域,尤其是中下游降水多导致的。可以说,除了三峡工程,无另外的办法能更好地解决长江干流的防洪问题。没有三峡工程,一旦长江干流汛期流量超过一定洪水标准,长江中下游防洪形势将面临更加严峻紧张局面。

  张曙光:每年汛期国家防总、水利部对以三峡为骨干的水库群的联合调度方案,原则是兼顾干支流、上下游、左右岸和库湖塘等几个维度的水情,以最精准的预测预报、最优的调度、最小的代价换取最大的综合效益。当前各地出现的严重汛情,并不是因为水库调度不科学不合理,而是我们目前应对洪涝灾害的基础设施建设还亟待加强,否则“巧妇也难为无米之炊”。

  对于重庆市的洪水问题,必须依靠重庆上游的水库实现拦洪削峰来加以解决。目前,重庆的问题和全国的很多地方一样,亟待加强水利设施的建设。比如这次洪水流量达80年之最的綦江,如果建有足够库容的调蓄水库,重庆的汛情就绝不会这样了。国家规定三峡水库的汛限水位是145米,虽然目前水库不断拦蓄,但水位仍就保持在160米左右。三峡水库拦洪根本不会影响到比寸滩地势更高的重庆主城区。

  三峡工程主要对长江上游(川江)来水进行拦蓄,重点保障荆江河段的防洪安全并兼顾城陵矶地区的防洪要求。因此,当长江流域发生上游型较大洪水时,凭借221.5亿立方米的防洪库容,三峡水库的防洪作用是十分显著的。例如,2010年和2012年,针对两场入库洪峰流量超7万立方米每秒的洪水过程,三峡水库通过拦洪、削峰和错峰,成功控制下游沙市站水位未超过警戒水位,城陵矶站水位未超过保证水位,对保证长江中下游的防洪安全发挥了关键性作用。

  今年主汛期以来,长江流域共发生9次明显降雨过程,而且雨区重叠度高、连续降雨基本无间歇。从降雨量来看,今年降雨量较常年偏多四成,其中长江中下游较常年偏多六成。尤其是7月上旬,暴雨频频,长江中下游旬降雨量较同期均值偏多1.6倍,鄱阳湖水系旬降雨量较同期均值偏多3.1倍,其中鄱阳湖区较同期偏多4.3倍。因此,三峡大坝以下发生大洪水,支流发生洪灾或者城市自身内涝严重,主要还得依靠城市自身排涝设施解决。三峡水库可通过尽量拦蓄上游洪水,减少下泄流量,最大限度降低下游干流水位,助力下游城市排涝救灾,以缓解下游防洪压力。

  问:目前正值“七下八上”防汛关键期,三峡水库执行的调度原则是水位不超过165米,这是出于何种考量?

  张曙光:当前,我国正进入“七下八上”防汛关键期,江河洪水呈现多发、频发趋势。

  三峡工程本身防洪库容为221.5亿立方米,并不是无限大,而汛期长江上游来水多年平均有3000亿立方米,三峡水库约占上游来水量的13.54%,已大大超过三峡工程的防洪库容。为了充分的发挥水库防洪效果,三峡工程的防洪方式不是长时间的“蓄洪水”,而是短时间“拦洪峰”。当长江中下游防汛形势紧张时,三峡水库进行蓄洪,削减上游来的洪峰,控制出库流量,尽可能地为下游减轻防洪负担。七八月份,三峡水库还要留出必要的防洪库容来应对上游有几率发生的更大洪水,就需要择机下泄腾库。

  三峡拦蓄洪水是一个动态而非静止的过程,拦洪、削峰、错峰要平稳有序地交替进行,而不是始终将洪水全部滞留在三峡水库里。三峡大坝不仅要把来势汹涌的天然洪峰给拦腰削减下来,避免其对下游干流两岸江堤的破坏,同时泄洪时间、泄洪水量的控制一定是在确保长江中下游干流河道有安全余量的前提下进行。这就是以“空间”换“时间”和以“时间”换“空间”方式来进行,体现了三峡工程的防洪辩证法。认识三峡水库和防洪调度原理,要动态地而非静止地、灵活地而非机械地、全面地而非片面地去理解。否则,就会认识上不到位、出现理解上的偏差。

  张曙光:三峡工程是国之重器。千年大计、国运所系。高质量高标准建设和运行管理三峡工程,是我们义不容辞的责任和使命。三峡工程建设从始至终坚持“零质量事故、零安全事故”的双零目标,把质量和安全放在首位,成功实现了“一流的工程、一流的质量、一流的管理”的目标。“不留工程隐患”,是三峡工程质量的最低标准,也是三峡工程建设的最高原则。三峡工程,为高质量中国工程建设树立了标杆和典范。

  当前,三峡大坝安全运作状况良好,未出现任何所谓安全风险。三峡工程多次成功抵御和经受住了大洪水的严峻考验,就充分说明了这一点。三峡坝体本身的安全性没有一点问题。

  第一,从设计标准来看,大坝本身是按照能抵御“万年一遇”的超大洪水而设计。现有水文证据可借鉴推演的长江最大洪水发生在1870年,洪峰流量高达10.5万立方米每秒。三峡大坝的安全标准按抵御“万年一遇再加10%”的洪水而设计,即使在洪峰流量高达12.43万立方米每秒的冲击下,大坝本身仍能安然无恙。第二,从大坝类型和结构来看,三峡大坝是混凝土重力坝,大坝结实可靠。第三,从内在因素来看,坝体寿命主要根据混凝土质量。三峡大坝从设计规范、原材料把关到施工管理,都按国家最高标准执行,且严苛程度远超于了三峡大坝的实际环境条件。

  为全面、准确、及时地掌握三峡枢纽工程各建筑物及其基础的工作性态和安全状况,三峡枢纽工程安全监测作为三峡工程8个单项技术设计之一,前期开展了全面深入的设计研究,设立了门类齐全数量庞大的安全监测设施,监测项目分为常规监测项目、专项监测项目、地质环境监视测定项目三大类14项,除此以外还有各种巡视检查项目,形成了一套覆盖所有建筑物和所在区域的完整监测系统。建设阶段,监测仪器的埋设及观测工作列为独立标段,1994年起与主体工程同步实施,共埋设仪器测点12087个。全系统有5330个测点已实现自动化运行,可实时监控枢纽运行性态的细微变化。三峡工程还将自动化监测和人工巡检结合,确保万无一失。

  2013年以来,中国三峡集团每年编制《长江三峡工程运行实录》,回应各界关切,履行企业的社会责任,相关安全监测成果亦在每年运行实录中定期向社会公布。

  “打铁还需自身硬”。发挥防洪作用的前提是确保自身的安全。三峡大坝2006年全线米水位运行,运行以来的监测资料表明:各建筑物工作性态正常,工程运行安全可靠。依照我们接触的全世界的高坝,就安全监测措施的门类和覆盖率、运行十多年后内部观测仪器的完好率以及数据处理的自动化水平,三峡大坝都是首屈一指的。

  正是从技术、管理到制度方方面面的严苛、完备、高标准的质量监管,才有了今天在国际上受到高度肯定的三峡工程,2013年获得了被誉为世界水电行业“诺贝尔奖”的“FIDIC百年工程建设项目奖”。2019年,长江三峡枢纽工程获得国家科学技术进步奖特等奖。这充足表现了三峡工程的技术创新、建设标准达到了国内和国际领先水平。国际大坝委员会主席MichaelF.Rogers指出:“在我的职业生涯中,我重视三峡大坝这一标志性工程的设计和建设。我可以确信地说,三峡大坝是世界上质量最高、设计和建设最好的大坝之一。”

  三峡工程从提出、规划、论证到建设到运营历经百年,其间进行了大量的科学研究、工程实践和数据监测。这些科学研究、工程实践和数据监测告诉我们一个基本事实,即三峡大坝当前各方面性态均优于预期和设计标准。三峡工程不是一个感性的工程,而是一个理性的系统工程,是时间、历史和人的智慧的共同结果,我们肯定它的伟大意义,不是一种感情的维护,而是理性、科学和实践认识和思考的结果。三峡工程的质量和安全性是第一位的。三峡工程是让全国人民放心的伟大工程。让三峡工程造福人民,是全体三峡建设者的使命和责任。

  三峡工程防洪首先要保证荆江河段防洪安全,其次再兼顾城陵矶地区的防洪要求。在实际调度中是将三峡防洪库容分为三个部分:一是水位在145~158米之间时,可为城陵矶地区拦蓄洪水;二是水位在158~171米之间时为荆江河段拦蓄洪水;三是在171~175米之间时拦蓄超标准洪水。

  今年下游城陵矶地区发生严重汛情时,如果直接截断江水,拦蓄所有水量,三峡库水位将在不到3日内突破158米,用完了对下游城陵矶地区的防洪库容。接下来只有两种选择:一是按调度规程要求将不再削减洪水,此时出库流量将和下游地区洪峰叠加,加重汛情;二是继续拦蓄洪水,此时将占用对荆江地区的防洪库容,如果后期长江上游来大洪水,三峡工程将没办法保证荆江地区防洪安全。

  这两种调度方式都是不科学的,实际三峡防洪调度中调减出库流量的幅度是考虑后期预报水情、梯级水库群联合防洪情况、下游河道安全泄量以及对荆江河段后续防洪风险等因素综合分析计算得出的,是一种平衡各方面因素的科学调度。

  受特大暴雨影响,1998年汛期,长江上游先后出现8次洪峰并与中下游洪水遭遇,形成了全流域型大洪水。

  如果当时三峡工程已经建好,通过模拟演算,三峡水库单独运用可使荆江河段沙市站水位不超44.5米,城陵矶分洪量由108亿立方米减少到35亿立方米,如果三峡上游20座大型水库配合三峡水库联合防洪运用,则城陵矶地区分洪量进一步减少至18亿立方米,长江中下游的防洪压力将会大大缓解。

  长江流域的汛期为6月10日—9月30日,其来水量要占到全年来水量的61%。

  9月10日起,承接前期运行水位,利用汛末来水进行拦蓄,并在11—12月维持高水位运行。

  在枯水期1—6月,三峡水库会考虑实时水情预报及发电、航运、生态需求,稳步降低库水位,为下游补水,并在6月10日前降至防洪限制水位145米。

  防洪限制水位是水库每年汛期允许兴利蓄水的上限水位,同时也是水库在汛期防洪运用时的起调水位。换个角度说,其实防洪限制水位只是水库刚开始拦洪时的水位。

  防洪高水位是指水库承担下游防洪任务,在调节下游防护对象的防洪标准洪水时,坝前达到的最高水位,是水库针对特定防洪保护对象时可达到的坝前最高水位。

  警戒水位是指在江河湖泊水位上涨到河段内有几率发生险情的水位,一般来说,有堤防的大江大河多取决于洪水普遍漫滩或重要堤段水浸堤脚的水位,是堤防险情可能逐渐增多时的水位。

  保证水位是堤防工程所能保证自身安全运作的水位,又称最高防洪水位或危害水位,是堤防设计水位或历史上防御过的最高水位,也是中国根据江河堤防情况规定的防汛安全上限水位,往往就是堤防设计安全水位。

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