根据水文部门长期监测的数据推算,三峡水库年平均入库泥沙量约在5亿吨左右。
按照这个数字简单推算,已经运行了十几个年头的三峡水库,理论上淤积的泥沙总量岂不是要突破85亿吨?如此庞大的一笔"泥账",究竟会带来什么样的后果?三峡水库又是靠什么办法把它们清理出去的?
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三峡大坝自规划之初便褒贬不一,其中最受人们关注的,莫过于水利专家黄万里教授所持的反对意见。
这位在中国水利界颇具分量的学者,曾先后旗帜鲜明地反对三门峡大坝和三峡大坝的修建。如今回过头看,他关于三门峡大坝泥沙无法排除的预测已然成真,黄河那一头的教训摆在眼前,也让他对三峡的忧虑显得格外沉重。
而针对三峡大坝,黄万里教授当年的预测是:长江在宜昌以上的干支流河段属于卡颇河段,河床主要由砾卵石夹杂着粗沙构成,随着大量水流流向下游,且只有三峡一个出口,大坝一旦修建起来就会被堵死。
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他认为,这些砾卵石会在水库中不断淤积,无法排除,可能10年内便会堵塞重庆港,并向上游逐年延伸,汛期还会淹没江津、合川一带。
要知道,水库泥沙淤积过多,不仅会影响水库正常效益的发挥,还会缩短水库的使用寿命。
对一座以防洪、发电、航运、供水为核心功能的巨型水库来说,库容一旦被泥沙一点点蚕食,防洪能力会随之下滑,发电水头也会受影响,甚至航道、港口都可能被逐步淤堵。因此,这也让不少人担心三峡大坝的安危。
那么,黄万里教授的预测成真了吗?这些泥沙和砾卵石又该如何解决呢?
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三峡水库目前采取的方式是"蓄清排浊",也就是在汛期来沙量较多的时候,在下游承受能力范围内降低三峡水库的水位,将含沙量较大的洪水排到下游;汛期过后,水体含沙量减少,再进行清水的存蓄,以此来保证发电和航运。
这一套调度思路的关键,就在于把"浑水"送走、把"清水"留下,让泥沙没有机会在库区长时间沉淀。
而且为了增加三峡大坝的排沙出库量,工程在设计上也做了不少针对性的安排。其船闸和泄洪闸的高程比两岸电站低18米,下面还布设了冲沙孔,并借鉴了此前葛洲坝在长江上积累的运行经验,专门设置了冲沙闸。
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这些"低位排沙"的通道,就像水库底部预留的一个个出气孔,一旦汛期洪水裹挟大量泥沙涌入,就能顺着这些通道被迅速冲走,而不是沉在库底越积越厚。
那么,实际运行的数据到底怎么样?
根据监测显示,从2003年到2019年,三峡库区17年间的总排沙量达到了5.7亿吨,最终堆积在库区的泥沙总量也不过才18.42亿吨,平均每年淤积1亿多吨。
这个数字虽然听起来不小,但相比动辄数百亿立方米的总库容而言,占比其实相当有限,短期内并不会对三峡水库产生实质性影响。
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更关键的一个变化是,从图表中可以看到,从2013年起,三峡大坝上游的入库泥沙量已经出现了断崖式下跌,这也意味着上游来沙越来越少。
也就是说,早年间外界担心的"泥沙不断加码、库容一路下滑"的最坏情景,并没有真正出现,反而是入库沙量在持续走低。
这背后有两方面的原因。
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一方面,上游修建了多个大坝,在层层拦蓄之下,进入三峡水库的泥沙量随之减少,很大一部分泥沙已经被上游各级梯级电站"截留"在半路;另一方面,上游沿线的水土保持治理工作也初见成效,退耕还林、护坡固土、小流域综合治理等一系列措施,从源头上减少了泥沙溃散。
这也是为何有关研究和权威部门反复强调,我国三峡水库即便运行100年后,防洪库容仍可保留85%的重要原因。
那么,这和砾卵石的清理又有何关系呢?这一点恰恰是当年黄万里教授最担心的部分,也是外界议论最多的技术难点之一。
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宜昌以上河段坡降大、水流急,河床上除了细沙,还夹杂着大量鹅卵石般的粗颗粒,一遇到强劲水流就会顺着江底一路翻滚下移。其实在大坝修建之前,上游较细的泥沙会随水流走,而像卵石这类较粗的泥沙则会沉积下来。
但当三峡大坝建成后,水体几乎处于静止状态,大坝处的流速可以忽略不计,本身需要靠强大水流冲击才能移动的卵石也都停留在了原地。换句话说,这些"顽石"并没有像预测中那样一路滚到坝前形成堵塞,而是失去了继续前进的动力,停在了半路。
因此,大坝附近几乎没有这些顽石沉积,砾卵石多滞留在从宜昌到江口镇约110公里的河段。这一段江面成了粗颗粒沉积物的"集中区",而不是坝前区域。
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并且上游地区也会定期安排挖沙船进行作业,把关键航道和港口附近的淤积物清运出去,极大程度上保护了三峡水库以及沿江重要城市码头的正常运行。
所以对于三峡水库的泥沙问题,大家也不必太过担心。
综合十几年的实测数据来看,当年那种"10年堵港、汛期倒灌"的最坏预测,并没有在三峡身上真正兑现,工程运行至今整体处于可控区间。
真正把三峡从"泥沙陷阱"里托出来的,是"蓄清排浊"的科学调度、坝体本身的低位排沙设计,再叠加上游梯级水库的层层拦截和水土保持的持续发力。
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在多重因素共同作用下,入库沙量逐年递减,年均实际淤积远低于当初按5亿吨简单外推得出的骇人数字,库容损失被压缩在一个相对温和的节奏之内。
至于那些让人忧心的砾卵石,也因为库区流速趋近于零,反而"半路熄火",被牢牢留在了宜昌到江口镇一带,坝前区域并未出现集中堆积的险情。
配合定期挖沙、动态监测和上游生态治理,这座巨型水利枢纽正在用真实运行数据,逐步回应几十年前那场关于泥沙的激烈争论,也让百年寿命之说更具底气。
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