三峡工程为泥沙研究提供了可贵的经验

本刊编辑部

编者按：10月18日至21日，第九次河流泥沙国际学术讨论会在湖北宜昌三峡坝区隆重开幕，来自全球40多个国家和地区的近500名河流泥沙专家参加了这一盛会。此次会议中心议题是“河流与水利工程的相互作用及其影响”。

在治理江河和流域的长期实践中，中国在泥沙问题和处理方面积累了丰富的技术和经验，已跻身于世界先进行列。会上，各国专家对包括三峡工程在内的我国泥沙研究成果给予了高度评价。我国水利工程为泥沙研究水平的提高作出了哪些贡献，三峡工程取得了哪些泥沙研究成果，带着读者关心的这些问题，本刊通过摘录会议发言，采访部分专家，组织了以下内容，供读者参阅。

水利部部长汪恕诚：提高泥沙学科水平推动泥沙科学治理

当今世界，随着经济的发展和人口的增长，人类对水资源的需求日益增加，在众多的河流上都修建厂水利工程来调节水量、开发利用水资源。这些工程为人们创造厂防洪抗旱的有利条件，提供了可靠的供水和洁净的电能，促进了内河航运、水库渔业、水上休闲等事业的发展，其效益是十分显著和直接的。然而，这些工程，特别是大江大河上的骨于工程，改变了河流的自然形态和水文泥沙的天然过程．导致新的河床冲淤变化，水库泥沙淤积，河道萎缩，滩地、湿地与河门三角洲的消长演变，以及河流水生态系统的失衡等等。一般而言，这些变化的进程比较缓慢，但往往持续时间长、影响深远。因此，正碗评价和预测河流与水利工程的相互作用及其影响，合理兼顾和平衡水利工程的当前经济效益与长远环境后果，是水利、冶河和泥沙工作者面临的重大课题。

自上世纪50年代起，中国在黄河干流修建厂13个水坝工程，其中包括泥沙界著名的1960年建成的三门峡水库与2001年竣工的小浪底水库。在长江干流上，三峡工程正在建设，2003年已开始蓄水，2009年将全部建成。这些工程具有重大效益，也给长江、黄河的自然形态带来深刻变化，为泥沙问题的研究和治理提供了生动的实例和可贵的经验。围绕着黄河小浪底工程与长江三峡工程的建设开展广大量的泥沙研究。目前，大规模的泥沙原型观测工作正在进行。有关的泥沙研究成果和研究手段，将利用原型资料进行检验和完善，以提高泥沙研究的水平和指导水库的泥沙调度。

泥沙问题是许多国家面临的共同问题。泥沙问题的产生，与水文气象、地质地理、流域环境、河流特性以及社会经济条件、人类活动等密切相关：泥沙问题引起的后果．涉及耕地的存废与生产能力、河流与河口的生态环境、河流的功能以及工程的寿命和效益等：泥沙问题的有效治理，有赖于不同地区、不同部门、不同专业和不同阶层人们的协调一致的共同努力。因此，泥沙研究是一门横跨多个领域、多种专业的学科。

中国三峡总公司总经理李永安：不断丰富和完善三峡工程泥沙问题解决方案

兴建水利工程的目的是兴利除害，改善生态平衡，促进人与自然的和谐发展，使人类赖以生存的水造福于人类。但是，工程效益的有效发挥在很大程度上取决于我们对水利工程与河流相互关系以及相互作用关系的正确认识。在多泥沙河流上修建水利工程时，正确理解和处理水利工程与河流泥沙的相互作用关系显得尤为重要。

三峡工程所在的河流——长江，就正是这样一条流量大而泥沙又较多的河流。长江是中国第一大河，也是世界上第三大河流。二峡坝址多年平均径流量是4500亿m3，多年平均流量为14300m3/s，多年平均输沙量为5.2亿t，多年平均含沙量为1.2kg/m3，实测最大含沙量为l0.5kg/m3。因此，三峡工程的泥沙问题被作为二峡水利枢纽八大技术难题，作为国家重点科技攻关项目，成立“三峡工程泥沙课题专家组”进行了研究。经过长期的研究和试验，我们采取厂在枢纽布置上设置冲沙设施、在水库运行上采用“蓄清排浑”调度方式等措施，基本解决了这一难题。

然而，大自然是不断进化的，长江也是如此。随着三峡水库的形成和运行，随着长江上游水坝的陆续建成以及河流生态环境的演变，长江泥沙特性和泥沙运动规律都会发生变化。同时，水库泥沙淤积也将是一个漫长的动态过程。因此，我们必须对这一动态过程进行跟踪、观察和研究以不断地丰富和完善三峡工程泥沙问题解决方案。

中国工程院院士韩其为：水库的长期使用在中国已是成熟技术

长江的泥沙问题，是三峡工程需要解决的关键技术难题之一。作为全球河流泥沙界的盛会——第几次河流泥沙国际学术讨论会，之所以将会址选在长江三峡，我认为大致出于以下三点考虑：第一，三峡工程的泥沙问题，因其数量大、难度高，不仅引起国内社会各界的关注，而且引起国际上泥沙研究界的关注。第二，有关三峡工程泥沙问题的研究成果，作为此次会议的重要内容之一，将在会议上介绍、讨论。这充分说明了中国泥沙科研人员多年来在研究三峡工程的泥沙问题上做了很多卓有成效的工作，并取得了国际泥沙界的赞誉和某种认可。第三，三峡工程的泥沙研究，已处于国际亡的领先水平。举世瞩目的工程，处于领先地位的泥沙科研成果，自然吸引着国际河流泥沙界的目光。

自上世纪50年代起。在黄河、长江上修建的众多水电工程，在带来重大效益的同时，也给长江、黄河的自然形态带来深刻变化。原来的河流是一个河道，在江河上修建水电工程，建坝蓄水后，库区就成了湖泊。另外，河道变成湖泊后，在上游会发生泥沙的淤积。泥沙淤积到一定的程度，如果得不到有效的解决，就会减少水库的部分有效库容，同时对航道、环境等也会造成一些影响。与此同时，下游河道也会产生冲刷。冲刷使河床和水位降低，河势变化也可能会使河岸发生一些崩塌。无论是水库还是江河下游，其效益是主要的，问题是如何降低、防止其负作用，这是可以防治的。因此，必须解决泥沙问题。

三峡工程蓄水后，库区泥沙的淤积和下游冲刷等情况，均在原来预测之内。这也证明了我国河流泥沙的科研成果是可靠的。

上世纪50年代，我国在北方建造了一些水库，淤积问题很严重。对此，我国的科研工作者研究了“蓄清排浑”的控制泥沙淤积的水库运用方式，并在60年代初在个别水库取得了成功。为解决三峡工程的泥沙淤积问题，我国的科研人员很早就进行了大量的科研工作，建立了一整套理论，并从理论上证明了不仅在目标单一、排沙有利的小水库上做到“蓄清排浑”，而且在一般性的水库上也可以做到“蓄清排浑”。这一理论，已经在黄河三门峡等水库得到证明。三峡水库正是采用“水库长期使用”的运用方式解决库容淤积的，使其能最终保留绝大部分防洪与发电净库容。

国际上对中国人解决三峡工程泥沙淤积这一技术难题给予高度评价。1987年，曾参与三峡工程建设可行性论证的加拿大CYJV明确表示，平衡坡降和长期保留库容，在中国已经是一门成熟的技术。处理三峡水库泥沙淤积的策略，就是建立在这个基础之上的，世界上没有哪一国家像中国一样在工程建设的规划设计中就立足于水库的长期使用。

当然，上面谈的是水库库容淤积，即全水库淤积而言。至于因泥沙淤积对航运和其它方面的某些影响问题，通过研究，明确措施，也是可以解决的。

英国埃克塞特(Exeter)大学教授威廉(DesmondE. Walling)：三峡泥沙问题的解决是中国专家成功的典范

埃及的阿斯旺大坝因低估了水库库区泥沙淤积的严重性，从而对牛态、环境造成严重破坏。据我所知，阿斯旺大坝在建设前，没有考虑泥沙淤积给各方面带来的影响．也没有数据和资料反映这方面的情况。如果阿斯旺大坝在修建初期也像三峡工程这样，把这些负面影响考虑进去，就不会出现对生态、环境造成严重破坏的悲剧。

中国的泥沙专家对三峡工程的泥沙问题进行了长达20多年的深入、透彻的研究，对因修建大坝所造成的各种负面影响，研究得非常仔细，并有很多科学、详尽的数据为论证提供坚实的基础。因此，我认为像阿斯旺大坝那种情况是不会在三峡工程出现的。

英国的水电站很少，能源大都来自热能和核能。另外，英国河流的含沙量很小，因此，英国河流的泥沙问题不是很严重。相比之下，中国河流的含沙量较高。正因为如此，中国泥沙专家的经验更为奉富。多年的科学研究和实践，使得他们更加知道如何解决泥沙问题。

清华大学教授张仁：三峡工程泥沙研究还有哪能些工作要做

在上个世纪80年代三峡工程可行性研究阶段，有5个方面的问题人们墓本上取得了共识，正是由于有了这些共识，正是由于有了这些共识，三峡工程才能在1993年顺利开工建设。这几个基本的共识是：

(1)三峡水库的有效库容能长期保持。通过采用水库蓄清排浑的运行方式，145米-175米之间的库容的大部分可长期保存下来；

(2)确定了重庆市的洪水水位。经过计算，当水库运用了100年，泥沙冲淤平衡之后，发生百年一遇的洪水时，重庆市的洪水位将达到199米，再加3米的安全系数，确定了重庆市移民的范围。

(3)重庆港的泥沙淤积问题是可以解决的。三峡工程建成后，重庆港的泥沙淤积问题，可以通过优化水库调度方式和进行港口与航道整治加以解决。

(4)确定了枯水期的通航限制水位。在145米至175米间的变动回水区，通过确定枯水期的通航限制水位，解决厂枯水期通航问题。

(5)三峡大坝拦沙对长江口不会造成严重影响．由于小于0.01mm的细泥沙不会在水库中淤下来，同时，水流从宜昌到长江口在1800多公里的冲积河槽中可以得到细泥沙的补给，预计三峡水库不至于对长江口带来严重的不利影响。

三峡工程去年蓄水之后，上面水库淤了，下面河道冲了，水库开始要进行调度运用，从而产生了一系列新的问题。泥沙研究今后大致要做这几个方面的工作。

一、三峡水库泥沙的入库量

测量表明，90年代进入三峡水库的泥沙比过左少了，嘉陵江的泥沙平均每年比过去减少约8000万吨，金沙江的泥沙每年比过去减少约2000万吨，到达宜昌的总沙量每年比过去减少了约l亿吨。

经过对嘉陵江流域的调查研究，发现大致可以归纳为4个原因。①嘉陵江上游修了很多水库，拦沙效果很好；②上世纪90年代有几个旱年，平均年径流量比过去少了约150亿立方米，径流量减少泥沙也就减少；③水土保持起子作用。1989年以后，国家在长江中上游进行水土保持建设，禁伐森林、种草种树，水文部门估算，平均每年可以减少泥沙1200万吨；④沿岸城市建设每年挖沙大概有三、四百万吨。

这四个原因除了雨下得少了是随机的，以后可能要恢复，其他3个方面都不会有很大改变。而且，国家今后还将继续在长江上游干支流上修建水库。如金沙江上的溪洛渡、向家坝两个大型水电站，这两个电站一旦修成，就将会拦截进入三峡水库一半以上的泥沙，这对三峡泥沙问题的解决有很大的作用。例如重庆地区的泥沙问题，现在上面来沙少了，重庆港也就淤得少了，解决问题也就容易了。但这个问题仍需要继续研究。这个问题解决好了，就可以把水位尽早地蓄上去，使三峡水库发挥更大的作用。

二、三峡水库防洪调度问题

(1)枝城补偿调度方案与城陵矶补偿调度方案

三峡工程在可行性论证阶段讨论过两个防洪调度方案：补偿调度方案和城陵矶补偿调度方案。采用后者，可以长江中下游的分洪量，减少需要建设的分蓄洪区的数量，增加三峡水库防洪运用的机率，增加水库的泥沙淤积。行性论证阶段，为了使三峡不经常拦洪和少淤泥沙，决定先采用枝城补偿调度方案。现在三峡水库即将建成了，就要进行正常的运用，这个问题就要研究了。

(2)多汛限的调度方案

林秉南先生提出，当汛期大洪水来的时候，可以把水库的水位降下来，让上面来水把水库里的泥沙冲掉，同时，又腾出了一定的防洪库容。所以采用多汛限方案对减少三峡水库的泥沙淤积和增加三峡水库的防洪能力是有利的。但降低水位对发电和航运有些不利的影响，所以对这个问题要进行综合的研究。

三、重庆河段泥沙问题

重庆河段泥沙问题是汛期泥沙要淤积，三峡水库蓄水后汛后不能把泥沙冲完。现在有两个办法来解决这个问题。一是改变原来蓄水的过程，推迟蓄到正常(175米)水位的时间。比如，今年淤得多了，推迟蓄满水库，增加冲刷的时间，明年淤积量少了，就正常蓄水。当然，这就需要有准确的水文预报。另外一个办法是通过工程措施，调整码头的岸线，缩窄河提高流速，减少泥沙淤积。但是，流速快了又于行船不利。这些问题还没研究透，还需要继续研究。

四、大坝下游河道冲刷问题

三峡大坝建成后，泥沙大约只有30%～40%能够泄人下游，特别是粗的泥沙都留到了库里。清水放下去，下游的河床就被冲了，于是导致3个问题。①葛洲坝船闸下游水位降低，造成船闸底坎和引航道水深不足。目前解决这个问题的办法是，利用三期围堰的超高蓄水，增加枯水期的流量；再就是在下游河道的关键河段进行护底工程建设，避免河道进一步冲深。还可以疏浚葛洲坝下游引航道，增加水深，但船闸底坎上的水深无法增加；另外一个办法是改进调度方法，改进船型，提高船闸通航效率。②芦家河河段是沙卵石河床，产家河以下是沙质河床。清水一冲，沙质河床很容易冲下去，但卵石河床冲不下去，将来这地方会形成一个陡坡，进而造成碍航，需要及时加以整治。③沙市以下细沙河床的冲刷问题。三峡水库建成后，下游河道将会产生长时间长距离的冲刷，造成河床降低，水位下降，这对防洪是有利的。但是，冲刷可能导致护岸底部淘空，进而导致护岸垮塌决口，这是很危险的。现在问题是，哪儿会被淘空?河势将会怎么变化?这些问题需要研究。

五、长江与洞庭湖的关系问题

三峡工程修建前长江的洪水是需要通过洞庭湖来调节的，长江通过松滋口、藕池口、太平口3个分洪道与洞庭湖相连。下荆江裁弯和葛洲坝工程修建以后，荆江水位下降，洞庭湖对长江洪水的调节能力已经大大降低。五六十年代，洞庭湖每年可以分蓄洪水1300亿立方米，到了90年代，分蓄水量减少到了700亿立方米左右。三峡建成后，荆江水位还要下降，因此分洪能力还要下降。今后洞庭湖究竟应该分担多少长江的防洪任务，洞庭湖究竟应该如何治理，这个问题需要研究。

因此，三峡工程的建设现在虽已接近尾声，但关于三峡工程泥沙研究仍然是任重道远的。