郑守仁解读三峡工程175米试验性蓄水

  经过14年建设、2年的175米试验性蓄水观测，2010年10月26日9时，三峡大坝终于将坝前水位蓄至175米，这标志着三峡水利枢纽工程的每一个关键部位的安全运行都将接受高水位的考验，并将为工程进入正常运行期做好充分准备。一般的水电工程一旦竣工蓄水，极少有试验性蓄水阶段的模式，但作为世界上最大的水电站，三峡工程采用试验性蓄水的方式，正是在总结了国内外许多水利工程蓄水经验的基础上提出的。为此，记者就三峡工程175米试验性蓄水的来由，试验性蓄水的目的，围绕试验性蓄水展开的研究，以及未来对三峡工程运行中应重点关注的问题等采访了三峡工程设计总负责人、中国工程院院士、长江委总工郑守仁。

  坝前蓄到175米水位并不等于175米试验性蓄水的任务结束了

  记者：三峡工程建设中，将蓄水划分了三个段，第一次是在2003年135米蓄水，第二次是在2006年156米蓄水，第三次是从2008年开始的175米试验性蓄水，分这三段蓄水的目的是什么？这与原来的初步设计情况有哪些变化？为什么2003年的135米蓄水和2006年的156米蓄水没有采取试验性蓄水？

  郑守仁：三峡工程建设遵循的是1993年国务院批准的《长江三峡水利工程初步设计报告（枢纽工程）》中所采取的“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”的建设方案。“一级开发”，就是从宜昌到重庆，修建三峡这一个梯级，坝址在三斗坪。“一次建成”，指大坝高程185米一次完建。

  “分期蓄水”就是将蓄水分为三个不同时段。2003年6月蓄至135米水位，工程进入围堰挡水发电期，不仅实现了左岸电站发电，双线五级船闸也可以通航，使工程在围堰挡水期就实现了通航、发电两个效益，三峡工程的效益在施工期得到了提前发挥。因为围堰不可能挡高水位，所以定的是135米水位，水轮发电机组可以在这个水位下发电。

  三峡工程初步设计原定为17年的建设期，2007年蓄水至156米水位，进入初期运行期。2009年工程完建，具备正常蓄水位175米的运行条件。

  由于工程建设顺利，2006年5月大坝比初步设计提前一年浇筑到顶，6月围堰拆除，大坝可以全线挡水了。因此，2006年汛末，国务院批准提前把水位抬到156米，进入初期运行期。

  为什么三峡工程具备正常蓄水位175的条件却并不等于可以进入正常运行期呢？因为从初期蓄水156水位到正常运行期175米蓄水位，需要根据两个情况来确定，一个是移民安置情况，一个是库尾泥沙实际观测结果以及重庆港泥沙淤积等情况，届时相机确定，初期运行期暂定6年。

  由于三峡库区移民进展顺利，初期蓄水本身提前了一年。2008年8月，库区清理，地质灾害治理、环境保护、文物保护都进行了专项验收，具备175米蓄水条件。枢纽工程也全部具备175米挡水条件。而泥沙来量逐年减少，比《初步设计》减少一半多。因此泥沙专家组提出因泥沙减少，156米水位对重庆主城区的泥沙淤积影响还分析不出来，需要通过抬高蓄水位来观测泥沙淤积情况。于是2008年汛末，国务院批准三峡水库开始试验性蓄水175米。

  记者：为什么2008年、2009年却没有按计划蓄到175米呢？

  郑守仁：三峡库区是个地质灾害频发的地区，175米水位水库水面的面积1084平方公里，库周总长度是5311公里，在这个水库周边，涉及到重庆、湖北20个市区县，将近2000万人口，移民搬迁了12座县城，114座集镇，外迁移民20多万，还有100万是后靠的，在高程177米以下的全部实现了搬迁。

  为了确保库区人民生命财产安全，国家对地质灾害投入100多亿进行分期治理，库岸稳定性得到加强，崩塌、滑坡对移民迁建的城镇、重要的居民点，航运等带来的危害，大部分得以解除，改善了库区的环境，地质灾害治理已通过了专项验收。但是按照国内外水库蓄水的经验来讲，蓄水到设计水位175米后，需运行三到五年，水库周边库岸才会逐渐稳定。

  采取试验性蓄水175米，可以根据蓄水过程中发生的具体情况，有进有退。三峡水利枢纽是目前世界上最大的水利枢纽，要求不仅是枢纽建筑物是安全可靠的，还涉及库区移民，包括地质灾害、水环境保护、移民城镇迁建，交通桥梁设施都要进行观测，以确保库区人民生命财产安全和航运安全。所以，围绕三峡工程175米试验性蓄水，国务院制定了“安全、科学、稳妥、渐进” 的八字方针，采取积极慎重的态度，逐步推进三峡工程步入正常运行期。

  2008年汛末蓄水中，考虑到库区已经出现一些较小的崩岸、滑波地质灾害，和4.1级地震，都在设计范围内，库区各级政府采取应急措施，未造成人员伤亡。国务院三峡建设委员会经综合分析，水位蓄到172.8米就停止了。2009年试验性蓄水期间，三峡库区下游洞庭湖、鄱阳湖遭受严重干旱，为了帮助下游抗旱需水，所以三峡水库再次停止蓄水，最高只蓄到171.4米。

  今年则采取了提前蓄水的方式。另外，在蓄水之前，根据当时的水雨情，起蓄水位也适当提高到160.2米，到9月底就蓄到162.8米，再加上今年10月来水量比去年多，具备蓄水到175米的“天时”。蓄水过程中，观测资料表明，库区地质灾害情况呈较好的态势，库岸总体稳定。因此，10月26日就成功蓄到175米水位。

  135米蓄水时，工程是靠围堰挡水，它是临时性的。当时左岸大坝已经建成，本身就是按蓄水175米水位设计修建的，不存在安全稳定问题，电站、船闸的高边坡治理，都是按照设计水位175米运行建设的，因为不是最高蓄水位，因此无需试验性蓄水。156米蓄水是初期运行水位，其目的主要是为了检验库区泥沙淤积，验证数学模型和物理模型试验的成果，而整个枢纽真正经受全面检验的是175米水位。因为我们的大坝设计是按175米水位设计的，校核水位是180.4米。

  根据国内外水库蓄水后库岸有个再造过程，一般需要三至五年运行库岸方能趋于基本稳定的经验，我个人认为，虽然今年水位蓄到175米，但并不意味着175米试验性蓄水的任务就完成了，我们建议三峡水库175米试验性蓄水期应连续观测到2012年，在2013年进入正常运行期，与《初步设计》规定的进入正常运行期时间相同。

  三峡工程主要是用来控制长江上游的洪水

  记者：记得潘家铮院士曾在一次验收时表示，虽然三峡工程现在通过了国务院三峡建设委员会验收专家组的验收，但真正的验收是长江的洪水。今年汛期，三峡大坝经受了70000立方米每秒洪峰流量的考验，当时大坝及机组的运行情况如何？

  郑守仁：今年的洪水，它对我们整个三峡工程的确是一次考验，尤其是泄洪方面的考验。今年三峡入库的最大洪峰流量达70000立方米每秒，应该属于比较大的洪水。汛期，最高水位达到了160米，这对大坝是个检验，对深孔等泄洪建筑物，还有机组都是很好的检验。但对水位来讲，这并不是最高水位的检验。因为设计水位是175米，对坝体稳定性来讲只有通过175米的水位才算是得到了检验。目前的监测资料表明，大坝、泄洪建筑物及机组均在设计允许范围内正常运行，是安全可靠的，没有出现任何异常情况。

  记者：作为三峡工程设计总成的负责人，您是否认为中国大坝技术已经处于世界领先水平？三峡大坝的设计水平对人类的筑坝技术提供了哪些成功的经验？随着水资源的日益缺乏，筑坝技术会有怎样的发展方向？

  郑守仁：三峡大坝的筑坝技术为世界筑坝技术提供了一些借鉴。第一，三峡大坝是在葛洲坝水库里修建的大坝，有60米水深，要在世界上最深的流水中修筑围堰，且在大流量下进行截流，这为世界筑坝技术中深水修建土石围堰和大流量实现截流提供了成功的经验。

  第二，三峡大坝的混凝土方量大。大坝共有1600万方混凝土。一个是高强度的浇筑技术，一个是温控防裂技术，这都是目前处于世界领先水平。特别是因为三峡大坝泄洪流量是世界最大的，因此三峡大坝孔洞比较多，挖空率高，坝体结构复杂，为保证混凝土的施工质量，对温控防裂技术技术要求就更高，这些方面，我们的技术水平已经比较高了。

  第三，三峡大型水轮发电机组每台是70万千瓦，这种巨型水轮发电机组，还有大型金属结构制造安装，包括船闸的人字门制造安装。还有船闸高边坡的处理、船闸充水和泄水结构，大型船闸施工技术等等，都因规模大，施工技术复杂，其技术也是处于世界领先水平的。

  当然目前发达国家来讲，水能开发率高，已经达到百分之七八十了，也没多少高坝建了，发展中国家还会建坝，要利用水能资源，只是开发中要特别重视对生态环境的保护和修复。我国的高坝技术已达世界先进水平，有些方面处于世界世界领先水平。高坝技术中包括了各种坝型，世界最高的面板坝是在中国长江流域的清江水布垭大坝，世界最高的碾压混凝土坝是中国红水河龙滩大坝，在我国西部正在修建的雅砻江锦屏一级拱坝，是世界最高的拱坝。三峡大坝是混凝土重力坝，它的复杂性和先进水平前面已经说过了。

  记者：郎咸平曾经谈到中国制造业对中国经济发展有着举足轻重的作用，三峡工程大型水轮机组的制造是否也对中国制造业的发展带来较大的影响？

  郑守仁：那是呵，26台70万千瓦的水轮发电机组，通过引进、吸收、再创新，使我国水轮发电机的制造水平达到了世界先进水平。现在我国西部的一些水电站，所用的70万千瓦的水轮发电机组，都已经是我国自己设计制造的。从水轮发电机组设计、制造、安装来讲，哈尔滨电机厂和东方电机厂等大型制造企业做了大量的工作，我们长江设计院机电处也做了大量的配合工作。

  中国制造业的发展尤其是水轮发电机组和输变电设备制造还有赖于中国水利水电建设的需求。如果没有这些需求，水轮发电机组的制造不可能有发展。

  记者：针对今年汛期许多网友对三峡工程到底是万年一遇、千年一遇、百年一遇，还是蓄洪能力有限等产生对三峡工程防洪能力概念上的混淆，您会如何帮助大家正确理解三峡工程的防洪能力？

  郑守仁：三峡工程175米正常蓄水位，也是大坝设计挡水位，正是我们按照千年一遇洪水控泄，以保证下游防洪安全来设计的。大坝设计洪水标准为千年一遇洪水，也就是三峡水库出现98800立方米每秒的洪峰流量，我们需控泄使枝城的流量不超过80000立方米每秒，通过分洪的措施来确保荆江大堤的安全。从98800控泄到70000多流量，拦蓄的洪水，会使坝前水位升高到大坝设计水位175米。

  万年一遇洪水是指1130000立方米每秒的洪峰流量，再扩大百分之十，就是124300立方米每秒，按这一个流量作为大坝校核洪水标准，由此推算三峡大坝前的挡水位应该是180.4米，而三峡大坝的坝顶高程是185米。通过调查历史洪水，1870年的洪水，是1153年以来宜昌站出现的最大历史洪水，最大洪峰流量105000立方米每秒，这个时候肯定要采取荆江分洪，确保荆江大堤在保证水位45米时不溃堤，不会发生毁灭性灾害。所以千年一遇、万年一遇是对三峡大坝的挡水能力来讲的。

  百年一遇防洪标准主要是指通过三峡大坝对洪水调控使荆江大堤由目前十年一遇的防洪标准提高到百年一遇，是通过三峡水库拦蓄之后使百年一遇的洪峰流量由83700立方米每秒，控泄到56700立方米每秒，可拦蓄接近30000立方米每秒的流量，使荆河河段的防洪能力，只需防56700立方米每秒就行了，其防洪标准就这样由十年一遇提高到了百年一遇的。

  三峡工程设计的防洪库容在145米水位到175米水位之间，其库容是221.5亿立方米，这个库容是用来拦蓄洪水的，发生大洪水通过三峡大坝泄水建筑物控泄，将部分洪水拦蓄在水库内，但这一个防洪库容，对于确保整个长江中下游的防洪安全，其防洪库容还是不够的。按照1954年的洪水，长江干流超过泄量的洪水有500亿立方米，三峡工程只能拦蓄200多亿，还有200多亿洪水，要通过蓄洪区来分洪。如果没有三峡工程，这500亿的洪水，要淹没耕地上千万亩，这个损失是比较大的。三峡的防洪作用主要发挥在荆江河段。沙市的警戒水位是43米，保证水位是45米。1998年最高水位达45.22米，超过了45米，实测洪峰为63300立方米每秒的流量，由于预报准确，荆江没有分洪。

  今年汛期70000立方米每秒的流量，控泄到40000立方米每秒下泄，使沙市水位没有超过警戒水位，确保了荆江大堤的防洪安全。如果没有三峡工程，70000立方米每秒的流量下泄，沙市、城陵矶，包括武汉这些重要控制站的水位都要超警戒水位。

  三峡工程主要是控制长江上游的洪水，它控制不了中下游的洪水。如果发生全流域大洪水，三峡工程只能拦蓄长江上游的洪水，使上游的洪水不跟洞庭湖、鄱阳湖的洪水，或者是清江、汉江的洪水重叠。今年6月，洞庭湖、鄱阳湖先后出现了大洪水，当时长江上游的流量还比较小，只有30000多立方米每秒的流量，但为了缓解中下游的压力，还是拦蓄控泄到10000多立方米每秒的流量。因此，三峡水库221.5亿的防洪库容可使长江中下游的整个防洪调度更灵活。即使没有出现大洪水，在中小洪水时也可拦蓄一点，减缓中下游防洪的压力，当然出现大洪水，拦蓄作用就会更大。

  三峡工程的防洪能力有限主要是指221.5亿立方米的库容与1954年型大洪水有500亿立方米的超量洪水比起来是有限的。

  如何使三峡工程综合效益最大化是未来关注研究的重点

  记者：记得2006年三峡工程蓄水达156米时，您就说过您很关心库区未来的水质状况、地质灾害以及下游清水下泄等问题，您关心的这些问题现在已经有哪些进展？

  郑守仁：地质灾害防治工作应继续作为三峡库区里一项重要工作。三峡工程试验蓄水到175米之后，对于库区的地质灾害也有三到五年的观测期，即使五年之后还是要加强长期观测。因为库区水位从175米到145米，变幅达30米，这30米对库岸会带来一定的影响，这个影响是需要加强观测的。如果出现一些问题就需要继续治理。因为三峡库区原来就是地质灾害频发区，库区人口密度大，要确保库区人民的生命安全和长江航运的安全，必须加强地质灾害监测，建立监测预警系统，建立群测群防的体系和长效机制。有资料表明，目前库区的群测群防监测点有3113处，监测保护人口近60万。

  生态环境方面，国家也是投入巨资400多亿元，开展水污染防治。通过三峡水库以及干流的水污染防治规划，目前库区城镇居民点都有垃圾处理厂、污水处理厂。但是这些垃圾和污水的运转费还存在一些问题。另外，库区水位从175米到145之间，还有近300平方公里的消落带的保护问题，以及库区周边建立生态屏障等，都应引起高度重视。

  我原来提的地质灾害防治和水环境保护都是从技术层面讲，但我们不可忽视库区移民是否能安稳致富，也会影响到库区的生态环境、水环境保护。例如防治库区周边农村的面污染，不用农用化肥，搞生态农业，不用网箱养鱼，但如何解决他们的生活出路，靠什么产业来引导他们致富。库区沿江开发建设要有一些限制，产业发展如何防止高污染产业，这些都要研究并做好引导。一方面确保他们生命财产安全，一方面还要帮助他们安稳致富。

  清水下泄的问题，长江委已经做了一些规划，有些应急的工程，河道治理也已经开始了，但这些都是一个长期的过程。这些工作都需要继续研究、治理，尤其是要把生态环境的不利影响降到最低。

  泥沙问题总的来讲比原来初步设计预计的要好。但这个问题，取决于科学调度、优化调度，在确保防洪安全的前提下，利用一部分洪水资源，使三峡工程发挥综合效益。

  随着长江上游干支流水库的建设，还应考虑水库群的联合调度问题，要在体制上、机制上采取措施解决好这一系列问题。

  长江委作为水利部派出的一个水行政管理部门，有责任把长江流域干支流大型水库综合调度好，使它们发挥好综合效益，但在目前的体制下可能还会有些难度。

  记者：从今年的三峡防洪调度来看，您是如何理解科学调度的？

  郑守仁：科学调度，首先是把安全放在第一位。因为防洪涉及到千百万人民的生命财产安全问题。随着国家目前气象预报、水文预报水平的提高，高新技术的运用，我们预报的精度也在提高，但毕竟三峡水库的防洪库容只有221.5亿立方米，就这么多。按照《初步设计》调度规程，当长江上游的流量超过56700立方米每秒的洪水，才能拦蓄，小于56700立方米每秒的洪水全部要敞泄。所以，对于中小洪水，例如出现50000多立方米每秒，或者超过40000立方米每秒的，拦不拦？如果拦了，防洪库容小了。如果这时上游再来大洪水，就会产生比较大的防洪风险，当然对建筑物的安全没有太大影响。但是，你如果为了腾空库容，加大泄量，使下游流量超过56700，又会影响到荆江河段的堤防安全，所以要科学调度。

  科学调度有赖于水文气象的预报精度。现在二三天的预报精度已经可以达到了，因为三峡的宣泄能力是比较大的，所以利用二三天的预报精度，是可以做到在确保防洪安全的前提下来科学调度的，全面发挥三峡工程的综合效益。

  记者：三峡工程的防洪调度还存在着许多难题，各方利益很难平衡，防汛会商的决策时要考虑的方面多，决策起来很不容易。

  郑守仁：我为什么赞同三峡工程实行试验性蓄水至175米，因为可以有二、三年的时间来逐步摸索，有经验可以总结，有教训可以吸取，为正常运行期提供必要的技术支撑。不同的认识，不同的看法，就是要通过实践来不断的总结，大家来分析提高。如何处理各种矛盾，会有不同的方法，大家要有一个认识过程，有不同的看法，有争论，也是正常的。通过二、三年的试验性运行，总会有一个最优的方案，最后大家取得共识就好办了。因此我认为，包括汛期防洪调度在内，都可以通过试验性蓄水运行来总结经验教训。

  实际上，2009年10月水利部颁布经国务院批准的《三峡水库优化调度方案》明确适用范围为三峡水库试验性蓄水期（即2009年汛末开始至三峡水库转入175米正常运行时止）。同时指出，根据调度运用实践总结和各项观测资料的积累以及运行条件的变化，三峡水库优化调度方案还需逐步修改完善。

  我的观点是既然是做试验，有进有退，可以摸索前进。洪水调度也是这样，首先要把防洪安全放在首位。《初步设计》中未考虑对城陵矶补偿，长江委通过研究，可对城陵矶补偿，将三峡水库的水位划分为三段，其中水位155米以下库容约36.5亿立方米直接用于城陵矶防洪，水位155米至171米库容125.8亿立方米用于荆江地区防洪，水位171米以上库容约39.2亿立方米用于防御上游特大洪水。实际上到底怎么来用好这三段库容，还是可以再做一些试验实践，当然要确保防洪安全。

  另外，我认为，汛期可以分为汛初，主汛期，汛末三个时段。对于三峡来讲，6月是汛初，主汛期主要是在7、8月和9月的上旬，9月中下旬作为汛末，这个时间也会有一个过渡段。6月上中旬是汛初，6月下旬到7月上旬是向主汛期过渡，7月中旬至8月中旬是主汛期，8月下旬到9月上旬是向汛末过度。9月中下旬是汛末。在这个时段里，根据目前的预报情况，气候再反常，大范围大面积的强降雨造成的特大洪水是能够预报出来的，并且预报得还应该比较准。但是局部的强降雨一天下几百毫米的预报是比较难的。但对长江三峡来讲，局部的强降雨不会造成特大的洪水，出现特大洪水必须是连续的大面积的强降雨，它才会出现。所以把这些分析清楚了，再加上对水文资料的科学分析，我认为对三峡的调度是完全可以在确保防洪安全的前提下做到科学调度。

  记者：三峡工程在汛后的起蓄时间上是否也会把握比较难，因为要考虑各方利益和枯季来临，三峡工程下泄流量还要承担下游的生态用水。

  郑守仁：是，这里的确有个时机把握的问题。今年三峡工程蓄水期是从9月10日开始起蓄，想在10月底蓄到175米，在蓄水的50天里，对下游影响最大的是在10月中下旬的20天，因此考虑在9月底尽量将水位蓄高，但9月还处在长江汛期，9月10日到30日是汛末，流量一般是逐渐减小的，130多年的资料，表明没有出现大于55000立方米每秒流量的。因此，可以在9月底将水位蓄高，最好在10月上旬也争取多蓄一点，尽量减少10月下旬因蓄水对下游带来的影响，如果是10月上旬不争取多蓄一点，到了10月下旬你再蓄，那肯定对下游的生态用水会造成一定的影响。

  实际上修水库主要就是要利用洪水资源，要在汛末把握好时机，将一个中小洪水，能蓄到水库里去是最好。当然这里又涉及到泥沙问题，因三峡水库的调度是要“蓄清排浑”，原来《初步设计》定的是汛后蓄水，现在提到9月10日，这一部分中小洪水是含有泥沙的，你不想蓄，弄到汛后再蓄，近20年宜昌站实测水文资料，10月份上游来流量平均减少2000～3000立方米每秒，同时中下游供水需求比《初步设计》增加2000～3000立方米每秒，这使三峡水库在汛后蓄到175米水位的年份保证率大大降低。如果利用中小洪水资源，泥沙问题又如何解决？当然现在总的来讲泥沙量减少了，这是个有利条件。如果9月10日开始蓄水，甚至汛期拦蓄了中小洪水，也会对水库造成一定的泥沙淤积，这些到底对水库造成哪些不利影响需要研究，要想三峡水库的综合效益最大化，这些都需要深入研究。

  记者：如果10月上旬，长江上游出现秋汛，库区又正好在蓄水期间，会不会有防汛的风险呢？

  郑守仁：根据历史资料，9月10日后，没有出现过大于55000立方米每秒的洪水，而40000或30000立方米每秒的洪水，不会对荆江河段造成大的洪水灾害，一般来讲，洞庭湖水系的汛期比长江上游来水要早，到9月很少有大洪水。三峡水库蓄水，我们主要是以城陵矶和沙市的水位作为蓄水的控制条件。但这些也都需要试验、研究，也应该是试验性蓄水期的研究内容。当然，如果遇上了大洪水，我们可以研究蓄水期间的洪水调度，降低防洪风险。

发布日期：2010年12月13日