三峡三问
2020-07-27王亦楠
2020年7月3日,三峡大坝全景。
南方水灾,举国关注。
随着汛期来临,长江上中下游都出现了严重的洪涝灾害。此时此刻,我国最大的水利工程——长江三峡工程,再次成为全社会的关注焦点。
三峡大坝到底发挥了什么作用?只有科学理性实事求是的分析和总结,才能解疑释惑、正本清源,提高我们的科学认知,增强我们应对洪涝灾害的能力。
为了回应社会各界对三峡工程的高度关切,《中国经济周刊》于2020年7月7日特别组织了“三峡大家谈”圆桌对话,邀请了中国工程院院士王浩、中国三峡集团总工程师张曙光、水利部水旱灾害防御司副司长王章立、中国水力发电工程学会副秘书长张博庭、国务院发展研究中心资源与环境政策研究所研究员王亦楠等专家,就当前公众最关注的三峡大坝的三个热点问题进行座谈交流。
对话专家:
王浩
中国工程院院士、
水文学及水资源学家
张曙光
中国三峡集团
总工程师
王章立
水利部水旱灾害防御司
副司长
张博庭
中国水力发电工程学会
副秘书长/教授级高工
对话主持人:
王亦楠
国务院发展研究中心资源与环境政策研究所 研究员
一问
三峡大坝的安全有保证吗?
王亦楠:每年汛期來临,关于三峡大坝的安全性就会有各种传言。比如去年6月,一张“谷歌卫星拍摄到三峡大坝已经变形”的照片在网上疯传。尽管卫星遥感等专业领域的专家已经出面解答 “大坝变形” 是谷歌卫星影像自身的技术问题导致,中国航天科技集团还用“牛刀杀鸡”的方式,拿出“高分六号”卫星在三峡大坝上空直接拍摄的完整照片,证明“大坝笔直、安然无恙”。
但今年,“大坝已经变形,一旦溃坝,半个中国将生灵涂炭”的舆论又甚嚣尘上。甚至网上有人言之凿凿地说“三峡大坝一直在走动,因为混凝土坝块是一段段摆在基岩上的,受压力和温度影响,必然会发生不同的形变和位移”“三峡大坝已经出现裂缝”等等,引发公众关注,造成极大恐慌。
那么,三峡大坝的安全性到底如何?能否扛住超大洪水的冲击?既然国内外均有溃坝的灾难案例,那么三峡大坝会不会溃坝呢?
王浩:三峡坝体本身的安全性没有任何问题。第一,大坝本身是按照能抵御“万年一遇”的超大洪水而设计。有水文证据可借鉴推演的长江历史最大洪水发生在1870年,洪峰流量高达10.5万立方米/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/秒(这样大的洪水在三峡地区历史记载上从未发生过)的冲击下,大坝本身仍能安然无恙。第二,三峡大坝是混凝土重力坝,是最结实的坝型,不仅不怕长期浸水,其抗压能力反而会在100年内水越泡越结实。实测结果也表明,已经蓄水17年的三峡大坝,目前的混凝土抗压能力已由当初设计的25兆帕,升至目前的43兆帕,远远超出了设计标准。混凝土重力坝不怕洪水漫顶,又有23个泄洪深孔和22个泄洪表孔,有超强泄洪能力,就更不怕超大洪水的来袭了。
张曙光:从内在因素讲,坝体寿命主要取决于混凝土质量。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,且在“混凝土抗冻性标号”等直接决定大坝寿命的很多重要参数选择上,严苛程度远远超过了三峡大坝的实际环境条件。从目前的实验结果看,大坝混凝土至少500年不会有问题。三峡大坝并非传言说的“一段段单独摆在基岩上”,坝块之间、坝体和基岩之间都做了严格的一体化工程处理,足以抵抗水的冲压而岿然不动。
我们说“大坝弹性变形都在设计允许范围内”,却被网上一些人断章取义炒作成“官方终于承认大坝变形”。其实,“弹性变形”是所有构造物受力后都必然会有的现象,道路桥梁、高楼大厦,包括我们脚下踩的水泥地板都有。弹性变形并不可怕,关键要看是否在设计允许范围内。三峡大坝有一套完备的安全监测系统,与主体工程同步实施,共埋设了1.2万多个仪器监测点,一旦哪里有异常就会即刻报警。任何细小问题都不会错过,怎么可能出现谷歌照片上那么夸张的“变形”。
三峡工程从1994年动工开始,就始终秉持着“不留工程隐患、确保建设质量经得起历史和实践检验”的原则。除了通常工程项目必有的监理体系外,国务院又专门成立了三峡工程质量检查专家组,从施工建设期开始一直到现在,每年至少两次到工地进行全面检查,并直接向国务院提交质量检查报告。正是从技术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备受赞誉的三峡工程,2013年获得被誉为世界水电行业“诺贝尔奖”的“FIDIC百年工程项目奖”。三峡工程还获得了2019年国家科学技术进步奖特等奖。
去年“大坝变形”谣言沸沸扬扬之际,世界大坝委员会主席Michael F. Rogers专门就此发声:“在我的职业生涯中,我密切关注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。2012年对三峡工程参观考察,我亲眼看到了工程师为确保大坝安全做出的努力,见证了中国工程界对大坝质量和安全的高度重视。我相信三峡大坝不会出现安全问题,无端谣言将会消失。”
张博庭:混凝土重力坝安全性极高,在全世界已有百年实践,还没有瞬间土崩瓦解的溃坝先例。有人担心三峡大坝能否抵御原子弹的攻击,这其实早在1958年就是国防议题。因为在当时特殊的国际环境下,首先要考虑三峡大坝成为战争攻击目标的后果。从1959至1988年的30年里,军方和工程部门针对化爆命中和核爆命中、满库时1000米和400米全线溃坝做了大量模型试验,最后确定了“最抗炸、不会溃坝”的混凝土重力坝型(三角形大断面,坝有多高坝底就有多宽)。退一万步说,假如原子弹直接命中大坝,其后果只是把大坝炸出一个大缺口,相当于几个关不上的大闸门而已,不可能发生整个水库瞬间滔天倾泻的毁灭性溃坝。
王亦楠:很多人不知道,三峡工程虽然是世界最大的水电站,但它的水库面积和蓄水能力远远不是:按面积排名的世界前十大水库是三峡水库的4~8倍;按库容排名的世界前十大水库是三峡水库的2~5倍。三峡与它们相比,就是洗脸盆和大水缸的差别。如果说三峡蓄存的这点水都有“溃坝”风险的话,那比三峡库容大得多的26个水库的风险又该是何等之巨呢?这些分布全球各地的大水库的运行实践也证明,大型水库和大坝的安全是有保证的。
我国资深水利水电专家、两院院士潘家铮曾评价说,三峡工程是“长江上的钢铁长城,千年万年不会垮,质量非常好”。听了各位专家的全方位介绍,就更能理解潘院士这句话的含义和分量了。
三峡大坝坝体没有任何安全问题:坝型选择、设计标准、质量保证决定了三峡大坝不可能发生溃坝。三峡工程是“长江上的钢铁长城”。
二问
三峡蓄水、泄洪,会加剧上下游的洪灾吗?
王亦楠:今年夏季汛期,长江上中下游很多地区都出现了比较严重的洪涝灾害。网上有一些自媒体和网友评论认为这与三峡有关。
三峡水库到底是“减缓灾情”还是“雪上加霜”?比如说,三峡大坝“气势磅礴”的泄洪,是不是让中下游地区的洪灾更严重?而上游重庆市区的被淹,是不是因三峡大坝的拦水所致?
另外,网上还热传一张图片,将近10多年來不同时期关于三峡防洪能力报道的某些“文章标题”专门组合在一起,似乎形成了这样一个逻辑:三峡工程防洪能力从原来说的“万年一遇”下降到“千年一遇”“百年一遇”,乃至后来“二十年一遇都成了考验”。
还有种网上舆论认为:“气候变化及天气预报充满变数,水库管理者根本无法准确地预估水库中的安全蓄水量,因此许多水库在突遭暴雨后为了保自身的安全,总是紧急无预警地泄洪,导致水坝下游的民众加倍遭受暴雨危害”。
那么,三峡的防洪能力是否在“不断缩水”?水库真的如传言说的“帮倒忙、加重洪灾”吗?
王章立:“防洪能力缩水”完全是断章取义产生的误读。根据历史记录,我们把长江洪水的严重程度分三个等级,即“百年一遇”“千年一遇”“万年一遇”,并针对三个等级制定了三峡调蓄和下游分洪的应对方案,主要目标是确保荆江大堤的安全,同时兼顾城陵矶附近和武汉的防洪安全。因为“万里长江,险在荆江”,历史上荆江大堤溃口平均10年一次。一旦决堤,对江汉平原1500万人和2300万亩耕地是灭顶之灾。1998年百万官兵以血肉之躯在荆江大堤上严防死守的艰难场景,历历在目。那次虽然守住了大堤,但仍付出了1500多人死亡和2000多亿直接经济损失的代价。
三峡工程建成后,荆江两岸的防洪形势有了根本性的变化: 2010、2012、2016年都出现了比1998年更大的洪峰,但正因为我们有了技术手段——以三峡为骨干的水库群联合调度、拦洪削峰错峰,保证了江汉平原安澜,大大减轻了中下游地区防洪压力。
2020年6月28日,湖北宜昌,雨后的长江三峡枢纽工程。
水利部每年都会编制以三峡为核心的长江流域水库联合调度计划,当汛期洪水超过30000立方米/秒时,水库调度均由长江防总(长江水利委员会)或国家防总(水利部)负责。目前长江流域有3万余个汛情实时监视站点,主要干支流均已覆盖水文水情自动化监测网络。再加上现在完全能做到3天内的较为可靠的天气预报,因此能快速准确地提前掌握上游洪峰流量和时间,从而实现水库群联合调度。绝不是传言说的“水库管理靠拍脑袋、无安全预警的泄洪”。
张曙光:三峡水库汛期的防洪库容有221.5亿立方米,主要通过三种方式发挥防洪作用:一是拦洪,即拦蓄超过中下游河道安全泄量的洪水,确保三峡工程以下的长江河道行洪安全;二是削峰,在下游防汛形势紧张时,削减上游来的大洪峰,减少水库出库流量,缓解下游的防洪压力;三是错峰,防止上游洪峰与下游洪峰相遭遇,加重下游的防洪压力。一旦下游防汛形势好转,则抓住有利时机,加大出库流量,降低水库水位,腾出库容应对下一次可能发生的大洪水。
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,而不是始终将洪水牢牢地滞留在三峡水库里。因为每年汛期,长江上游都会来多次洪峰,所形成的洪水总量超过三峡的防洪库容。为随时能迎接新一轮洪水的来袭,三峡不能一次性蓄水到过高水位(更不可能一次蓄水到175米),而是把那些超过水库下游安全泄量的洪水拦下来。
一些人误以为三峡大坝“喷薄而出”的泄洪是让大坝下游地区的洪灾“雪上加霜”,其实正好相反:一是来势凶猛的天然洪峰流量已被三峡大坝拦腰削减了很多;二是三峡何时泄洪、泄多少量,一定是在保证长江中下游干流河道有安全余量的前提下进行。因为有雨情水情实时监测系统,可以随时根据上下游汛情主要矛盾的变化,调整水库的控泄模式,既保证长江中下游干流河道的安全,又能及时腾出库容拦截下一轮洪峰对长江中下游地区的冲击。