第六章 中国三峡工程和南水北调工程-改后

第六章中国三峡工程和南水北调工程长江三峡工程——截断巫山云雨，高峡出平湖。南水北调工程——三纵通南北，四横济东西，南北配置，东西互济。第一节中国三峡工程长江流域水系庞大，流域面积180×104Km2，河川径流丰沛，多年平均径流量9600×108m3，落差达5400m，蕴藏着巨大水能资源。其理论蕴藏量为2.68×108kw，约占全国水能资源的40%。可开发水能为1.97×108kw，占全国可开发水能资源的53.4%。年均可发电10270×108kwh，相当于年产原煤5.6×108t。早在1919年，孙中山先生在《建国方略》一书中的“实业计划”部分内就已提出了开发三峡、改善川江航道、结合水力发电的设想。1944年5月，国民党政府资源委员会邀请美国垦务局设计总工程师、世界著名高坝专家萨凡奇博士来华，在中国工程师陪同下查勘了三峡，随后提出了“萨凡奇计划”。这是第一个比较具体的、可以充分利用三峡水能资源的计划。随后资源委员会组成了“三峡水力发电计划技术研究委员会”，并且着手进行部分勘测和调查工作。但是，三峡水力发电计划在1947年5月被国民党政府明令中止。1954年汛期，长江流域出现了20世纪以来最大的洪水，解决长江中下游严重洪水灾害的威胁，成为治理长江首要而紧迫的任务。中央人民政府要求加快长江流域规划和三峡工程研究，并决定在1952年成立的长江水利委员会的基础上成立长江流域规划办公室。从1955年开始，长江流域规划办公室在原苏联专家协助下，全面开展了长江流域规划和三峡工程勘测、科研与设计工作，历时3年，于1957年底基本完成。三峡工程位于长江三峡的西陵峡中段，坝址在湖北省宜昌市三斗坪，下距已建的三斗坪水利枢纽40Km。1992年3月16日，国务院向七届全国人大五次会议提交了《国务院关于提请审议兴建长江三峡工程的议案》。3月21日，在七届全国人大五次会议全体会议上作了《关于提请审议兴建长江三峡工程的议案的说明》。4月3日下午，第七届全国人大五次会议《关于兴建三峡工程决议》通过。决议批准将兴建长江三峡工程列入国民经济和社会发展十年规划，由国务院根据国民经济发展的实际情况和国家财力物力的可能，选择适当时机组织实施。长江三峡工程从最早（1919年）由中国民主革命先驱孙中山先生提出，到1992年全国人大通过决议，已有70年的沧桑，其中调查了50年，勘测论证了40年，争论了30年。其中特别是工程方案的论证，历时20年。一、长江三峡工程背景1三峡工程的重要性和必要性长江洪水多由暴雨形成。一般年份，上游和中下游洪水能够相互错开，故不致形成威胁中下游平原区的大洪水。但是，一旦上游和中下游雨季重叠，或上游发生特大暴雨，洪水相互遭遇，中下游就会出现较大或特大洪水。在中国的近现代历史上，长江中下游曾数次爆发特大洪水，对人民生命和财产造成了极大危害，成为全流域洪涝灾害的严重地区。特别是素有“九曲四肠”和“万里长江陷在荆江”之称的荆江河段，其安全下泄流量（包括洞庭湖分洪）仅达6～6.8×104m3/s，加上平原临时分洪和防汛抢险，勉强可达8×104m3/s。接近800多年以来的史载，荆江洪峰来量超过8×104m3/s的有8次之多，其中1870年达到10.5×104m3/s。因此，每到汛期，荆江河段的洪水水位高出两岸堤外地区6～10m，成为“悬河”。洪水严重威胁着洞庭湖和江汉平原1500×104人口和153.3×104hm2耕地的安全。同时，长江下游平原地也时受洪灾袭击。因此，经几十年的研究表明，只有兴建控制性三峡工程，有效调节川江洪水，长江中下游地区才能在防洪上长治久安。长江三峡工程是一特大型的水利枢纽，其中药学女冠和必要性决定了工程要实现多目标开发利用，发挥巨大综合效益，主要目标是防洪，次为发电、航运等目标。（1）重在防洪长江流域尤其是长江中下游平原是国家的重要经济区域。长江防洪治理方针是全江“上拦、下排、两岸分滞”，中下游“蓄洪兼顾、以泄为主”。“上拦”——是在干支流上游地区进一步搞好水土保持，加强防护林体系建设；二是在干支流上兴建大中型水库，拦蓄洪水；“下排”是加强中下游堤防建设和整治，提高喝道行洪能力；“两岸分滞”是建好管好滞蓄洪区，疏浚通江湖泊发挥其滞蓄超额洪水功能同时整治河道，做到“蓄洪兼顾，以泄为主”，最终泄洪水入海。但需要指出，在长江各主要支流及干支流上游兴建水库，仍无法控制这些水库至宜昌区间30×104km2面积上产生的暴雨洪水，也就对荆江河段洪峰流量的削减作用不大。工程体系中的主题工程，能控制荆江洪水来量的95％以上，控制武汉以上洪水来量的60％，三峡工程是防洪的关键性工程，可将荆江河段的防洪标准由十年一遇提高到百年一遇，配合分蓄洪工程，可防止荆江河段发生毁灭性洪水灾害。(2)提供重要电力能源三峡水电站地处我国中部，它所供电的华中、华东和广东地区，供电距离都在400～1000km的经济输电范围以内。三峡水电站全部投入发电后，可把华中、华东、华南电网联成跨区的大电力系统，取得地区之间的错峰效益、水电站群补偿调节效益和水火电厂容量交换效益。仅华中、华东两大电网联网，就可取得300～400×104kw的错峰效益。同时，还具备了北联华北、西北，西联西南，组成全国联合电力系统的条件。按华中、华东地区1990年每kw时电量创造工农业产值6元计算，三峡水电站每年可为增加工农业产值5040亿元提供电力保证。这一产值相当于华中地区四省1990年全年的工农业总产值（图6-1）。三峡水电站建成后，无论从装机总容量来看，还是从多年平均发电量来看，在一定时期内，都将是世界上第一大水电站。三峡水电站装机总容量达1820×104kw，年均发电量达847×108kw时。这就相当于建设一座年产5000×104t原煤的特大型煤矿或年产2500×104t的特大型油田，相当于10座装机容量为200×104kw的大型火力发电厂以及相应的运煤或运油的铁路，发电效益十分可观，伎水电的产出补偿投入。(3)改善川江航道通航能力长江干流通航里程达2800多km，历来就是沟通我国东南沿海和西南腹地的交通运输大动脉，也是联结我国东、中、西部的重要经济纽带，目前已形成一个较为完整的内河航运体系，年货运量从20世纪50年代初期的3600×104t上升到目前的近3×108t。因此，长江干流素有“黄金水道”之称。但是，汉口至重庆航道，特别是其中的宜昌至重庆航道仍然处于航行条件极为复杂的天然状态，严重阻碍着长江中、上游航运事业的进一步发展。三峡工程位于南津关上游38km处，地理位置得天独厚，对上可以渠化三斗坪至重庆江段，对下可以增加葛洲坝工程以下长江中游航道枯水季节流量和水深，能较为充分地改善重庆至汉口间通航条件，满足长江上中游航运事业远期发展的需要。三峡工程与葛洲坝工程联合运行，对长江上中游的航运效益十分显著。首先，三峡工程建成后，可以淹没原有急流险滩，一年中有半年以上时间库区航道成为深水航道，可满足万吨级船队对航道的要求。经三峡水库调节，每年枯水季节中游航道水深平均约增加0.5m，万吨级船队可以从重庆直达汉口和上海。其次，三峡工程扩大了重庆至汉口门航道通过能力，可满足长江上中游航运事业远景发展的需要。受航道条件限制，目前重庆至汉口门航道年单向下水通过能力仅为1000×104t。三峡工程建成后，年单向下水通过能力可达1×108t，过坝下水货运量可达5000×104t。第三，三峡工程的建成，可以大幅降低运输成本，充分发挥水运优势。每马力拖载量可由目前的0.7～0.9t增加到2～7t；船舶运输耗油量可从目前的26kg/ktkm降低到7.66kg/ktkm；运输成本可降低35%～37%。三峡的建成也有利于库区港口、航道建设和航标管理。三峡工程还可与重庆以上长江干流的小南海工程、乌江的大溪口工程、嘉陵江井口工程等相衔接，可使长江干流及几大支流的航运事业进一步发展。可使大宁河、香溪等中小支流的通航里程增加约550km。图6-1三峡水电站发电受益区示意图(4)环境效益。三峡水电站具有巨大的环境效益，与燃煤发电相比，每年可少排放大量CO2，100～200×104tSO2，1×104tCO，37×104t氮氧化合物，以及大量灰尘、废渣，将减轻环境污染和因有害气体的排放而引起的酸雨等危害。水力发电与燃煤、燃油、核能发电相比，能源是可再生的。三峡工程兴建后，相当于每年减少使用5000×104t原煤或2500×104t原油。2三峡的特征水位和特征库容(1)正常蓄水位和总库容正常蓄水位使在水库正常运用下，为满足兴利要求应在开始供水时蓄到的最高水位（正常高水位）使水库的一项最终要的特征水位，该水位决定水库的规模、效益和调节方式。三峡工程的初步设计阶段，确定“一级开发、一次建成、分期蓄水、连续移民”建设方案及最终正常蓄水位为175m，同时又重点研究了172m、177m三个方案。正常蓄水位愈高，防洪、发电、航运等综合效益愈大，但水库淹没及移民数量愈大，泥沙淤积愈难处理，投资愈多，对库区生态与环境的不利影响愈大。175m正常蓄水位方案经论证阶段经有关专家组、有关部门和地方政府反复研究确定，最后经国务院三峡工程审查委员会审查通过并经国务院批准。175m正常蓄水位相应的三峡水库总库容为393×108m3（图6-2）。图6-2三峡水库水位示意图(2)防洪限制水位和防洪库容防洪限制水位使指水库汛期兴利蓄水的上限水位，也是水库在汛期防洪运用时的起调水位。该水位的拟定，要兼顾防洪与行礼的结合。在同样的正常蓄水位条件下，防洪限制水位愈低，防洪库容愈大，防洪调度有更大灵活性，对水库排沙愈有利，从而对库尾回水变动区航道也有利；但减小了汛期的发电水头，对发电不利。初设阶段，在可行性研究基础上，进一步研究了140m、145m、150m三个方案。140m方案虽有246×108m3防洪库容，但汛期发电量约损失30～38×108kw时，机组出力降低约9%。150m方案，在水库运行初期对库尾泥沙淤积影响不大，但随着水库运用时间的延长，高于145m方案，重庆河段的累积性淤积将增加，工程整治措施的难度有所增大。因此，全面考虑，三峡水库防洪限制水位最终确定的145m。三峡水库防洪限制水位145m时，145m至175m之间的防洪库容有221.5×108m3。(3)死水位和兴利库容死水位是指在正常运用条件下，水库允许消落的最低水位，死水位必须满足水电站工作时的最低水头和航运所需的水位。三峡工程死水位的确定，取决于发电与航运。在同样的正常蓄水位条件下，枯水期最低消落水位愈高，上游航道水深愈大、发电水头愈大，但兴利库容愈小，发电流量减少，枯季水库下泄流量也减少，不利于发电出力和下游航道水深。初设阶段，在可行性研究基础上，进一步比较了150m、155m、160m三个方案。从满足航运要求考虑，枯水期最低消落水位不能低于155m，如果选用150m方案，长寿以上的上下洛碛、王家滩等浅滩将出露而碍航，155m时，上述浅滩则全部被淹没；如果选用160m方案，水库兴利库容较155m方案减少约30×108m3，枯季下泄流量约减少300m3/s。综合考虑发电和航运要求，枯水期最低消落水位仍采用可行性研究报告推荐的155m。死水位以下的水库容积为死库容，不直接用于调节径流，此时兴利库容为165×108m3。3工程背景按照我国水利水电行业标准，三峡工程永久枢纽建筑物均为一级建筑物，要求按千年一遇洪水标准进行设计（洪水流量为98800m3/s），万年一遇洪水再加10%的标准进行校校（洪水流量为124300m3/s）。抗震标准按比坝址区地震基本烈度Ⅵ度提高1度设防，即按Ⅶ度设防。1992年全国人大审议通过的三峡工程设计方案是：“一级开发，一次建成，分期蓄水，连续移民”的建设方案。水库正常蓄水位175m，大坝坝顶高程185m，工程初期蓄水位156m，防洪限制水位135m，枯季消落低水位140m，正常蓄水位175m，总库容393×108m3，其中防洪库容221.5××108m3，兴利库容165××108m3，与防洪库容共用，防洪限制水位145m，枯期消落低水位155m。水电站机组单机容量70