三峡工程与长江治理开发

　　举世瞩目的三峡水利枢纽工程建设，经过十年风雨兼程，经过十年众志成城，终于迎来了让中华民族扬眉吐气的累累硕果：６月１日水库开始初期蓄水，６月１６日双线五级船闸试通航，7月10日及16日左岸电厂2号、5号机组并网发电。这标志着三峡工程建设取得了决定性胜利。在这样一个喜庆的时刻，我委一批长期从事三峡工程设计的科技工作者，以自己在三峡工程建设中的亲身实践，编纂出版了这本《三峡工程设计论文集》，全面系统地总结了三峡工程的水文、勘测、规划、设计、库区移民、环境及水资源保护、科学试验研究等方面成果。这不仅对三峡三期工程建设，而且对全国的水利水电工程建设，都是十分有意义的。

　　大自然总是以其鬼斧神功给予人类以惊奇。三、四千万年以前发生了喜马拉雅造山运动，在这场不可思议的地球革命中所形成的三峡，造就了完整而崭新的长江，同时也赋予即将诞生于此的民族内在的力量。这种力量经过千万年的蕴涵积累，终于在公元20世纪集中迸发。当代大禹利用三峡得天独厚的地理与区位优势，将人类的智慧与大自然的神奇融合在一起，奇迹般地创造了三峡枢纽工程，迈向了长江治理开发的新境界，开启了长江造福于中华民族的新航程：到2009年，肆虐的洪魔将进一步得到有效控制；滚滚的江水将化作奔腾的电花，照亮大半个中国的美丽河山；浩浩大江上将展现千帆竞发、百舸争流的壮丽画卷；雄伟的三峡大坝与峻秀的神女风光珠联璧合、相得益彰。

　　三峡工程是保障长江防洪安全的关键。三峡工程按规划的正常蓄水位175米运行后，拥有防洪库容221.5亿立方米，使荆江河段、江汉平原和洞庭湖区的防洪能力进一步提高。在不运用分蓄洪区的情况下，荆江河段由目前仅防御10年一遇洪水提高到可防御100年一遇洪水；在遭遇大于100年一遇直至1000年一遇或历史上最大的1870年型洪水时，通过三峡水库的调节，可控制枝城流量不大于80000立方米/秒，在运用规划设置的分蓄洪区后，保证沙市水位不超过45.00米，减免荆江两岸的毁灭性灾害。三峡对长江上游特大洪水的调节作用，是其它任何工程都不能替代的。三峡工程有利于改善洞庭湖区的防洪局面。由于大量减少洪水与泥沙进入洞庭湖，可延长洞庭湖的寿命，为洞庭湖接纳四水洪水或长江洪水创造有利条件。三峡水库还可以对中游洪水进行补偿调节，遇1954年型洪水，可使中下游的分洪量由现状492亿立方米减少到398亿立方米或336亿立方米，减少分蓄洪的损失。

　　三峡工程是合理开发利用长江水能资源的中枢。三峡电站装机容量达18200千瓦，多年平均发电量达847亿千瓦时，且具有发电稳定性、持久性和可调节性良好等方面的优点，可解决华中和华东地区21世纪初一段时期内的用电，减少从北方煤炭生产基地调入发电用煤，减轻运输压力。三峡电站地理位置优越，可为“西电东送”创造条件，并可与北方以火电为主的电力系统进行水、火电站间的容量交换，实现水火共济，更有利于水能资源的充分利用。三峡电站还可在水电站系统中进行调节，以获得整个系统的补偿效益。

　　三峡工程是沟通长江航道的纽带。三峡工程建成后，使库区600多公里航道，由滩多、水急、狭窄变为优良的深水航道，川江航道得以根本改善，实现万吨级船队由上海、武汉直达重庆，加强东西部的联系，促进长江西部地区经济发展，增强水运业在综合运输系统中的竞争能力。三峡水库渠化了库区干支流水网里程1200公里，其对河流航道的根本性的改善是其他任何措施都不可替代的，将有力地促进长江水网体系建设。对于中下游，三峡工程可加大枯水期航道的通航水深。

　　三峡工程是调节长江水资源的宝库。三峡工程建成后，枯水期可比天然情况下增加下泄流量1000～2000 立方米/秒，为南水北调中线工程增加丹江口水库的北调水量创造了条件。枯水期流量的增加，对保证东线工程调水的作用显著。从长远看，当华北地区需要从长江进一步扩大调水量时，还可从三峡库区或坝下游引水。

　　三峡工程有利于改善长江中下游的生态环境。三峡工程建成后，减轻了荆江地区承受毁灭性灾害的风险，大大减少因防洪、分洪产生的生态环境问题。对洪枯水的调节，有利于改善湖泊的生态环境。枯水期流量的增加，提高了坝下游枯水期的纳污能力，改善和稳定坝下游水质，可降低长江口盐度，对河口咸潮冲淡和缩短咸潮历时、改善水质等方面有明显的作用。三峡电站利用水能发电，是一种清洁的能源，可替代年燃烧5000万吨原煤的能量，避免建设同等规模火电站对生态环境产生极为不利的影响。三峡水库运行后，因泥沙的沉降和生化作用，将实现清水下泄，水质变好。

　　三峡工程有利于促进地区经济社会的发展。三峡工程虽然带来了水库淹没损失，但是百万移民却从此告别了封闭的生产、生活方式，获得了新的发展机遇，三峡地区的投资环境和基础设施条件得以改善，大量的补偿资金和其它资金的投入，为地区经济发展创造了良好条件，为推动经济结构调整和城镇化进程注入了新鲜活力，促进了地区文化、教育和科技的发展。

　　三峡工程是中国几代人近一个世纪艰辛探索和艰苦实践的结果。从1919年孙中山先生在《实业计划》中提出利用三峡水能和改善航运的神奇构思，到毛泽东主席“高峡出平湖”的宏伟畅想；从关注巨大的水能开发到保障人民的休养生息；从经济社会功能到生态环境效益，我们对三峡工程的认识在不断深化，不断提高。在这一历史进程中，长江水利委员会有幸成为三峡工程的规划单位和设计总成，发挥了独特的作用。三峡工程，在一定意义上成为检验我委技术实力的标志，成为“团结、奉献、科学、创新”的长江委精神的体现。长江委人为此而自豪。

　　我委从50年代开始，对三峡工程进行了大量的勘测、规划、设计、科研工作。1986年国务院又在全国范围内组织专家学者进一步论证，提出了14个专题论证报告，我委据此重新编写了《长江三峡水利枢纽可行性研究报告》并通过审查。1992年4月全国人大通过了关于兴建三峡工程的决议，明确了按正常蓄水位175米方案和“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”的原则实施。随后我委又开始了新一轮的三峡工程设计。

　　三峡工程设计包括可行性研究、初步设计、单项工程技术设计、招标设计、施工详图设计等五个阶段，由长江水利委员会全面承担。初步设计报告分为枢纽工程、水库淹没处理和移民安置、输变电工程等三大部分。初步设计（枢纽工程）于1992年12月编制完成上报，1993年7月由国务院三峡工程建设委员会审查批准。随后即进行单项工程技术设计和部分工程的招标设计、施工详图设计。三峡工程规模浩大且技术复杂，某些单项工程就相当于一个大型工程。因此，1993年8月我委按照国务院三峡工程建设委员会的要求，开展了大坝、电站厂房、双线五级船闸、垂直升船机、机电（含首端换流站）、二期上游横向围堰、安全监测、变动回水区航道及港口整治（含坝下游河道下切影响及对策）等8个单项工程技术设计。在此过程中，进行了200多项专题设计研究。目前，除了变动回水区航道及港口整治（含坝下游河道下切影响及对策）完成第一阶段成果外，其他7个单项技术设计已经圆满完成。在施工图设计阶段，我委依据设计文件，虚心听取专家和参建各方的建议及意见，精心组织，密切协作，精益求精，优化设计，为三峡工程建设的顺利进行提供了强有力的技术支撑。

　　在三峡设计这一充满艰辛、曲折和辉煌的进程中，我委以创新的思维，充分运用最新科技成果、最新工程技术，在大坝泄洪及消能，电站进水口型式、引水压力管道及电站排沙，船闸输水系统水力学、深切高边坡、人字门及启闭机设备，大江截流及深水围堰等方面，很好地解决了三峡工程设计中众多技术难题，填补了多项国内空白，创造了一个又一个世界奇迹。例如，在枢纽布置上，经过多种方案和建筑物型式的研究与试验，针对枢纽泄洪、导流流量大，防洪、排沙任务重，上游水位变幅大等特点，拦河大坝采用混凝土重力坝，泄洪建筑物在主河槽布置深孔结合表孔的河床泄洪坝段，在两岸河滩布置坝后式厂房，并根据坝址河势特点，从上下游引航进出口水力条件和防止泥沙淤积碍航考虑，通航建筑物布置在左岸。在大坝设计上，研究并解决了三层泄洪孔口不同运行条件下体型选择和高速水流下抗空化和防泥沙磨蚀问题，以及深孔与表孔联合泄洪、深孔与底孔联合泄流时下游水力衔接与消能防冲等重大问题。又如，三峡电站大容量、大引用流量机组采用单孔小孔进水口型式，是我国在水电站进水口设计技术上的一大突破；电站引水压力管道采用坝后背管型式，既很好地解决了钢衬和混凝土结构的联合受力问题，又方便了施工；根据葛洲坝水利枢纽成功经验和三峡工程的科学试验，采用分散排沙方式，可保证泥沙不淤堵电站进水口，防止粗沙过机，保证电站安全应用。再如，三峡双线五级连续船闸是世界上规模最大、水头最高、级数最多的船闸。由于是连续闸室，充泄水时水力学问题十分复杂，大量的闸、阀门在高水头下运行，要求相互协调、水流平稳，结构设计和自动化控制系统设计至关重要。通过对船闸输水系统布置、阀门设备研究，采取通气和快速开启方式，解决了高水头的船闸水力学问题；采用防排结合降低边坡地下水位及预应力锚索、锚杆等锚固技术，解决了船闸高边坡稳定，以及闸首变形影响人字门的应用等问题；为适应高大人字门变形，在其底枢采用了自润滑结构形式；船闸闸室采用了高强锚杆和薄衬砌墙新型结构形式；大跨度高水头人字门及液压启闭机居世界领先。

　　如何安置好三峡库区百万移民，是三峡工程规划设计中的一大世界级难题。纵观世界水库移民史，迁移百万人口的工程还从未出现过，今后也很难发生。三峡库区大部分县市位于川东、鄂西的山区，地区经济发展水平低，人口增长快，自然生态环境容量有限，移民安置难度很大。因此，从某种意义上说，三峡工程成败的关键在于移民。我委从事库区移民工作的工程技术人员，从50年代就投身到三峡库区移民工作，经过多年的努力和实践，创造性地完成了对安置三峡百万移民具有指导意义的报告——《长江三峡工程水库淹没处理及移民安置规划报告》。这一报告全面贯彻了我国政府对三峡工程实行“开发性移民”的方针，在解决移民环境容量、规划设计、补偿与发展、投资包干、限额规划、山城建设等关键性技术问题中，开辟了一条崭新的道路。

　　在三峡工程设计的各个阶段，国内诸多专家尤其是一批知名专家积极参与，精心指导，热忱帮助，严格审查，国内一些科研单位和高等院校都给予了密切合作。在三峡工程规划设计的日日夜夜，长江委几代人为之倾注了全部心血，他们焚膏继晷，殚精竭虑，戒慎恐惧，孜孜以求，涌现出以郑守仁院士为代表的一批优秀专家，他们是三峡的脊梁，是长江委精神的化身。这一切必将永远镌刻在三峡历史的丰碑上。

　　人类在自身生存发展中，经过实践-认识-再实践-再认识的过程，不断地认识客观世界，掌握自然规律，适应自然变化，改造自然条件并获得可持续发展。在21世纪的今天，人们从全球环境与可持续发展的更广阔的视角，来关注人类与流域的关系，为实现人类与环境和谐共处而努力。三峡工程的建设，为我们建立人类与长江的亲和关系提供了新手段、新平台。目前，摆在我们面前的任务是，在精益求精地做好三峡三期工程各项技术服务工作的同时，要以极大的热情和足够的精力，来认识三峡工程建成后对长江生态系统带来的新变化、新影响，积极研究解决相关重大课题，通过科学合理的调度以及采取必要的措施，确保三峡枢纽及长江水资源的可持续利用，促进经济社会的可持续发展。为此，我们必须进一步研究和处理好以下关系：经济效益与社会效益、生态效益之间的关系。从本质上看，三峡工程是一项重大的生态环境工程，发电要服从于防洪、服从于生态。因此，在调度方案研究中要充分协调防洪、发电、航运与生态环境的关系，对三峡水库的调洪计算方法、三峡水库泥沙淤积、水库防洪调度方式（包括对荆江补偿或对城陵矶补偿等）及双汛限或多汛限调度方式等问题进行深入研究，科学合理地制定三峡工程的调度运行方式。过去，对三峡工程综合效益的研究重点放在了防洪、发电、航运等方面，虽然在三峡工程的环境影响评价上做了大量工作，但是对生态效益的研究还显得不够。下一步，要对如何发挥三峡枢纽的综合作用，更好地实施可持续发展战略，作进一步深入的研究。

　　三峡水库与长江综合防洪体系的关系。相对于长江中下游河道泄洪能力与洪水峰高量大的突出矛盾而言，三峡水库的防洪库容仍显不足，解决长江中下游地区的防洪问题，要靠包括三峡在内的长江综合防洪体系。为此，必须继续抓紧长江中下游分蓄洪区的定位、分类、调整和建设，对不同的分蓄洪区，采取不同的规划思路，加大投入力度，分轻重缓急，分期分批地安排防洪工程与安全设施建设，使分蓄洪区在防洪减灾中发挥应有的作用。同时，研究上游干支流水库蓄洪能力，规划好金沙江梯级水库的防洪库容。

　　长江中下游干流水位流量关系以及江湖关系。三峡水库运用后，将引起长江中下游干流水势水位的变化。在洪水期，因河道冲刷使荆江、螺山同水位条件下的流量增加，分洪量将有所减少，但是城陵矶以下河段防洪压力可能会增加，分洪量的分配将有所调整，需要进一步深入研究。随着清水下泄，荆江河床冲刷，水位降低，将使三口分流入洞庭湖的水沙量明显减少，江湖关系发生调整，洞庭湖的淤积情况将随之改变。这一方面增强了洞庭湖的调蓄能力，减轻了防洪压力，同时也对洞庭湖水系的洪道调整及河道整治提出了新的要求。

　　河流泥沙运动与河床演变的关系。三峡工程对水沙的调节，将会对水库的库容、航道、港口及回水等产生影响；清水下泄将会引起河床冲刷、变形。为防止不利影响的发生，防患于未然，保证三峡工程的正常运转，必须及时掌握这些变化，加强水文、泥沙及河道资料的观测分析与科学试验研究。

　　征程未有穷期。恩格斯在《自然辩证法》中指出：“我们一天天地学会更加正确地理解自然规律，学会认识我们对自然界的惯常行程的干涉所引起的比较近或比较远的影响。”对于三峡工程这样宏伟浩大的工程，其影响之广、之深，需要我们不断地去认识，去探索，去把握。同时，长江的复杂性也决定了认识长江、治理长江是一个不断深化的过程。长江委人必将一如既往，始终以对人民、对国家、对历史高度负责的精神，不断提高设计水平，继续优化调度运用，真正做到让人民满意，对历史负责，共同铸就中华民族的千秋大业！

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