两院院士潘家铮《千秋功罪话水坝》之“三门峡工程的故事”

 日期:2016-7-27 10:56:17 人气:143 评论:2 标签:

本文摘自院士科普书系潘家铮院士著的《千秋功罪话水坝》一书,该书于2000年5月由清华大学出版社第一次出版。

  有人说,每一座建成或毁弃的水坝,都是一座纪念碑,只是有的碑上记载着人类征服和改造自然的丰功伟绩,有的却留下大自然报复人类的痕迹,像第三节中所记的瓦依昂坝,就是一座262米高的失败纪念碑。

  按照这个说法,在60年代初修建于中国黄河上的三门峡大坝是座什么性质的纪念碑呢?这个问题比瓦依昂或玛尔帕塞要复杂得多,而三门峡工程的影响当然也绝非瓦依昂这种工程可比。40年来,也没有哪个权威单位或人士对它做出过全面客观的评阶。我们也许只能含糊地说:在这座纪念碑上,刻下了中国人民要治理黄河的迫切愿望和坚定信心,刻下了为探索治黄所走过的曲折道路,刻下了打响治黄第一仗后遇到的巨大挫折,刻下了为挽回败局所进行的艰苦斗争,也刻下了留给人民的宝贵经验和光明前景。简要地说,按照最初的规划要求来衡量,三门峡工程无疑是失赔的,而经过反复探索多次改造后,仍发挥了一定效益,更重要的是它留给我们极其可贵的经验。

  现在让我们重温一下兴建三门峡工程的过程吧。

  兴建三门峡工程的主要目的是防治黄河中下游的洪水灾害,它显根治黄河的系统建设中的第一座工程。"根治黄河",光是这四个字就足以动天地泣鬼神。正如第一章中已讲过的:黄河是长达5464公里的中国第二大河,黄河流域是孕育华夏文明的圣地。黄河穿越并切割着千里黄土高原,每年要挟带天文数字的泥沙下泄,千百年来黄河在中下游并无固定河床,大变大迁,依靠人为筑堤挡水而逐渐形成今天这条远远高出地面的"悬河",所以黄河既是中华民族的母亲河,又成为可怕的"中国的忧患"。数千年来黄河带来多少次毁灭性的灾难呀。哪一个封建王朝不设治河官吏,不叩天祀祖,想治理黄河?又哪里能够根治?年轻的共和国所接下的烂摊子中,最严重的问题无过于黄灾了。中国人民开始以史无前例和世无前例的气魄,向黄龙开刀。不过也许理解到黄河的特殊复杂性,连欲与天公试比高的毛泽东,在1952年视察黄河后也只能写下"一定要把黄河的事情办好"的嘱咐,可没敢提一定要根治黄河的豪言。猜想他的心中,可能半是不服,半是无奈。

  其实,早在本世纪20年代,李仪祉等一批老一辈水利专家(包括一些外国人)已经按现代科学理论探索治黄之道。他们考察黄河、查勘可能的坝址提出各种设想。而且在他们的研究中,都注意到如果建库调洪必会引起水库迅速淤积,要采取措措施解决。在兵燹不断国力凋敝的旧社会,他们的努力当然是徒劳的。

  建国后,治黄问题才被真正放上政府的议事日程。从1949年到1953年,水利部黄河水利委员会和燃料部水电总局先后组队对黄河及支流进行查勘和整编资料。出于对苏联在政治和技术上的崇敬,1952年两部都向中央提出聘请苏联专家组来我国帮助制订黄河规划。经两国政府协定,决定将黄河综合规划列为苏联援助我国经济建设的重大项目之一。1954年1月,苏联政府派出的专家组到京,120多位中苏专家组成的庞大查勘团用了4个月时间从兰州查勘到入海口。同时,国家成立了黄河规划委员会,在苏联专家指导下,按苏联模式编制《黄河综合利用规划技术经济报告》(下面简称《技经报告》),于同年10月完成。按照这个规划,黄河干流上将建46座拦河坝,在支流上建 座水库。黄河的洪灾将完全避免,泥沙被拦截,河床将刷深而且固定,河水从此变清,46座梯级还可以装机 2300万千瓦,年发电1100亿千瓦时,引黄灌溉面积扩大到1.16亿亩,轮船可从海口通至兰州。规划实现之日,也就是黄河从中国的忧患变成中国的骄傲之时。

  多么美好诱人的前景啊!如果黄河是条清水河或至少是条少沙河流,这个规划确是可以实现的,不幸的是,不论是中国人还是苏联人,不论是专家还是领导对于黄河所挟带的举世无双的泥沙妖魔这一特点是认识不足的。规划中根据少量"试点"成果,认为依靠大水库和支流上的拦泥库,以及实行水土保持措施,用上50年时间就能解决泥沙淤积和水库寿命问题。因此这个以蓄水拦沙为指导思想的规划是注定要失败的,而失败的阴影首先笼罩在被选为第一期工程的三门峡枢纽上。

  三门峡位于作为豫晋两省界河的黄河中游,南岸是河南陕县,北岸是山西平陆县,河槽是从坚硬的玢岩中下切而成(传说这还是大禹的鬼斧神工)。河道中有两个小岛,将河道分为人门、神门、鬼门三道急流,还有闻名于世的中流砥柱石。千载以来,这里是行船险滩,洪水期中多少次舟毁人亡。三门峡控制着黄河流域92%的面积,在此修大库,确实足以吞下来自上游的特大洪水,即使暴雨降在下游(三门峡至花园口区间内)她也可以起错峰作用,解决洪灾威胁。加上有利的地质地形条件,难怪被苏联专家一眼看中,选为治黄的第一期工程。并初选水库正常蓄水位 350米(相应总库容360亿方方米,移民达60万人),最大下泄流量为8000立方米/秒。在总库容中,预留了147亿立方米作为"堆沙库容",另外就依靠支流拦泥库和寄希望于水土保持了。

  让我们再从地图上看看三门峡和其水库的位置。

  从坝址溯黄河而上,西行114公里,就到陕晋豫三省交会的战略要地潼关,黄河在潼关以上是由北向南流(称为北干流,是晋陕界河),到潼关后转了90度大弯折向东流,穿过三门峡后进入河南大平原。发源于甘陕黄土高原的黄河大支流(也是泥沙的主要来源之一)泾河、渭河以及北洛河都在潼关附近汇入黄河。从潼关向上至龙门,河谷非常开阔,渭河、北洛河入黄河处的河床也宽达10余公里,而在潼关处河床突然缩到1公里,形成货真价实的"咽喉"。如果潼关处河床淤积,水位升高,将对上游特别是对泾河、渭河、北洛河流域带来巨大影响。

  这个"技经报告"经中国政府各级审查同意,1955年7月在一届人大二次会议上表决通过。中方并委托苏联电站部水电设计院列宁格勒分院进行三门峡工程的设计,中方提出设计任务书、配合工作、提供资料。应该说苏方对这项国际任务是重视的,做了大量分析、设计、比较和研究试验工作,特别进行了淤积试验和冲淤计算。他们乐观地认为利用"异重流"可以排出入库泥沙的40%。

  1956年苏方提交了初步设计要点,主张为保持水库寿命50年以上,正常蓄水位要再提高到360米,最大下泄量则减到6000立方米/秒。淹没损失和移民量比"技经报告"更增加许多,引起中方的注意。1956年5月,清华大学黄万里教授就提出不同意见。最有意思的是,一位刚出校门的青年技术员温善章在1956年12月和1957年3月两次向水利部以至国务院提出他的研究意见,反对高水位蓄洪拦沙,主张低水位滞洪排沙。具体讲,他认为三门峡正常蓄水位不应高于335米,死水位要低到300米~305米,汛期不蓄水,只滞洪排沙,枯水期再蓄水供灌溉航运之需,这样移民只10万人~15万人,投资也大大降低。

  两种对立意见引起多次争辩讨论。但反对派毕竟人少言轻,三门峡工程的初设还是在1957年2月审查通过,1957年4月破土开工。当周总理了解到在审查中出现不同意见后,十分重视,指示水利部要组织专家认真研究。这样,1957年6月水利部又召开技术讨论会,可以预料的是,会上绝大多数专家支持苏方设计,认为修建高坝大库是迫切需要的,对于滞洪排沙方案,认为不能满足消除下游水害要求.也不能充分发挥水库综合利用要求(主要指发电),不宜采用。但建议在原方案中增设较低的泄水底孔,加大泄量,并建议初期运行时试行汛期不蓄水的做法,反对意见以失败告终。

  温善章们的败北是难怪的,当时的气候是从政治到技术向苏联一面倒。在双方地位上,一方是德高望重的大专家,提出的设计书和资料厚达半米,另一方是刚出校门的小技术员,提出的意见书是那么单薄数页,加上当时人们对根治黄河和综合利用水力资源的愿望是如此强烈,所以"胜负之数,无待蓍龟"。以后黄万里先生等被划成右派,就更不好说话了。

  这样,1957年11月水利部向国务院报告,强调黄河下游洪水威胁,修建三门峡水库刻不容缓,建议大坝蓄水位按360米设计,350米施工。为减少移民困难,可逐步抬高运行水位。这一方案震动了陕西省,他们强烈要求蓄水位改按350米设计,340米修建。对省政府的意见不能像对技术员那样来解决。1958年4月周总理再次亲临已经热火朝天的工地,开现场会议,并做出了当时条件下最好的总结:三门峡水库以防洪为主,综合利用为辅,要上下游兼顾,确保西安、确保下游,并指示在国内再做研究和试验。这样,经过反复比较论证,最后决定三门峡枢纽"按360米蓄水位设计,第一期按350米施工,初期运行水位则不高于340米,死水位和泄水孔都降低,初期拦洪水位不超过333米。这多少有些和稀泥的味道,但已向"温式方案"靠近了一步。

  但后来的实践证明,和稀泥方案也不可行。尽管温善章才出校门不久,对黄河的研究不可能全面和深入,在他意见书中也可找出不少漏洞,但是他对黄河泥沙问题的严重性以及对三门峡水库应采取的运行方式恰恰是击中了要害!有的时候,真理还真在少数"下等人"手里。

  在1958-1960年的大跃进期间,三门峡工程轰轰烈烈地施工了。苏方也派了专家来当"设计代表"。代表们西装革履,戴上白手套下工地验收基坑--这在当时传为美谈。确实,靠了洋人的牌头,三门峡工程的质量是好的,事故是少的,很使其它工程的中国设计人员羡慕不已。全国人民为这座伟大工程的兴建欢欣鼓舞,我在自己的一本著作中写下:"黄河水清已经是很快必然出现的事实了。"1960年9月三门峡工程建成蓄水,投入运用。

  谁都没有想到,大自然的报复竟是如此的无情和迅速!运行后仅一年多,水库内就猛淤15.3亿吨泥沙94%来沙都淤在库内,潼关河床高程一下子抬高了4.31米,渭河口形成拦门沙。回水和渭河洪水迭加,沿河两岸淹地25万亩,5000人被水围困。如果按350米水位运行,则西安、咸阳和广阔的关中平原均将难保。1962年4月,在人大会议上,受威胁最急的陕西省代表提出要降低三门峡水库水位的议案,有的人甚至向毛泽东上书告御状。为此,水利部在1962年8月和1963年7月两次开会讨论研究,但对是否要增建泄流排沙设施以及增建的规模仍难一致,只好继续做规划、研究和试验工作。

  事情又拖了一年多,时间却毫不容情,库内淤沙已达50亿吨,直通西安。1964年12月,国务院召开治黄会议。这次会议的民主气氛堪称空前,各种意见倾囊而出。有的主张仍按原规划节节蓄水分段拦泥,不必改建三门峡枢纽,有的认为黄土下泻人力难挽,他大吼道:黄河本无事,庸人自扰之,主张炸掉大坝、恢复原貌。斯语一出,满座皆惊。有的主张上拦下排,还有主张沿程放淤吃掉水沙......。只有当时的周恩来总理安详不动,耐心细听。当时正值苏联赫鲁晓夫下台和中国原子弹上天的风云大变幻时期,周恩来总理日理万机紧张不堪,但还是主持了会议,并使大家的认识统一到三门峡工程必须改建、增加泄流排沙能力、降低蓄水位、减少淤积、恢复潼关河段天然特性的认识上来。决定在左岸新打两条隧洞和利用4根钢管(原供发电用)排沙。这又向"温氏方案"更靠近一步。

  但是周恩来的伟大之处,不仅在综合各方意见指出了正确方向,而且是在总结会和其它场合下说的下面那些话:

  "底孔排沙,过去有人曾经提出过,他是个刚从学校毕业不久的学生......,当时会议上把他批评得很厉害。要登报声明他对了,我们错了,给他恢复名誉。"

  "当时决定三门峡工程就急了点。头脑热的时候,总容易看到一面,忽略或不太重视另一面,不能辨证地看问题。"

  ......

  讲得多好啊,这才是一个无私无畏的共产党人应该讲的话。可惜愿意和敢于这么讲的人太少了,而中国就一次又一次地重复犯着已犯过的错误。

  改建工程在1965年开工,1966年汛期开始启用。这"两洞四管"在洪水期开启后,由于泄量增大,确实把水库中的淤沙冲出一部分。从1966~1969年潼关以下的水库中淤沙冲走了2.7亿吨,但潼关河床高程仍上升0.7米,其上的水库中继续增淤20亿吨,渭水的淤积继续发展,上延了5.6公里。冲下去的泥沙淤在下游河槽内,对防洪非常不利,看来问题还未解决,需要更多更低的泄水排沙孔,这也说明黄河的自然平衡状态一旦被打乱,会引起多么复杂和深远的影响!

  但是,怎样再次加大泄放能力呢?人们想起施工时在大坝底部留设的12个导流底孔,这些底孔在大坝建成后已用混凝土密实地填塞了。是不是可以重新挖开,用它们来大量排沙?经过复杂的研究,认为可行,于是进行第二步改建。1973年这些底孔"重见天日",投入运行,确实收到了较好效果:潼关河床高程下刷了近2米,330米以下的库容增加了10亿立方米,一批低水头径流发电机组投产发电,以后经过20多年探索,总结出较合理的运行方式。现在,三门峡枢纽能够发挥一定而有限的防洪、防凌作用,能维持水库内泥沙的冲淤大致平衡,能保持潼关河床不再淤高而威胁关中平原,提供了灌溉水源,还安装了40万千瓦机组可以径流发电,总之,取得一定的综合效益,"差强人意"吧。

  这样看来,三门峡枢纽的历史非常曲折,当初的规划无疑未实现,原因是对黄河水沙运行规律认识不足,提出蓄水拦沙的治黄方略,搞高坝大库,对水土保持的作用过于乐观,对综合利用要求急于求成,对移民工作的艰巨性也估计不足,以致造成失误,被迫进行两次改建,才取得一定成果,教训是深刻的。现在看来,当时苏联本来就缺乏在含泥量极高的大河上进行开发整治的经验,"所托非人"。再说,当时国际上的科技水平也就如此。我们毋宁自己承担更多的责任。周恩来总理曾说过:"三门峡工程苏联鼓励我们搞,现在发生了问题,当然不能怪他们,是我们自己做主的,苏联没有洪水和泥沙的经验",可谓严于律己之论。主要的问题是要在付出学费后取得经验。通过三门峡工程的反复,我们对"治黄"从认识水平到科技水平都有极大的提高。例如,整治含沙河流的基本思路,水库如何能保持长期运行,蓄清排浑调水调沙合理运行方式的实践,库区泥沙冲淤的规律等等。泥沙学科从泥沙运行的基本理论、模型试验技术、数学计算理论和方法、异重流排沙等以及高含沙的水力发电问题也都有了迅速发展。这为中国人民继续整治大江大河带来无比宝贵的知识和经验。现在,治黄工程正在继续全面进行。上游已建成龙羊峡、李家峡、刘家峡、大峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡等发电、调蓄和灌溉枢纽,北干流上建成天桥和万家寨水利枢纽,三门峡下游黄河最后一个峡谷中正在兴建宏伟的小浪底水库。还有拉西瓦、公伯峡、黑山峡、磧口、龙门等大型枢纽和水库在设计待建。随着这些工程的陆续兴建,三门峡枢纽的任务将起变化,运用水位可适当提高,发电容量可扩至40万千瓦以上,库区百万亩滩地可以开发利用,前景将愈来愈美好。但是,旧的问题解决了,新的问题又出现了。近几十年来,黄河固然未再决口,安然无恙,但原来的泄洪排沙规律已经打乱,出现连续多年长期断流情况。一些专家惊呼黄河将变成一条季节河,永失风采。水土保持效果不显。下游河床仍在淤高,同样的洪水流量下水位远远超过以往。万一若干年后又来一次"道光大洪水"将何以堪?可见,情况正在不断发生变化,黄河不是那么容易被理解和驯服的,她正在不断和人们较量着。我们必须用动态观点看问题,现在还远不能说我们已能根治黄河,而只能尽力"把黄河的事情办好!"所以,如果要在三门峡大坝上立一块纪念碑的话,最好还是仿照武则天女士的做法,立上一块无字碑,功过得失留待后人评定吧。

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