披肝沥胆雄姿在 历经风雨展新颜
——三门峡水利枢纽回顾与展望
刘红宾 刘伟 唐恒恩 杨明 刘小飞 江苗
引 子
黄河在其日夜奔腾不息的生命旅程中,孕育了勤劳勇敢、充满智慧的中华民族;并用自己甘甜的乳汁,滋养了以夸父逐日和精卫填海为重要精神特质的华夏古文明。然而,也许是在她穿越黄土高原时,承载了太多的重负,原本轻盈的脚步,变得越来越沉重;爽直率真的性格里,也因此而平添了几分怨恕、几分暴躁……
一、千古一梦俟河清 难酬蹈海亦英雄
千百年来,我们这个既蒙恩于母亲河乳汁的滋养,又屡受她“溺害”的农耕民族,一直传承着一个本无可厚非的朴素梦想——“黄河清”,并将其寄托在必然打上农耕文化烙印的“圣人出”之上。斗转星移,当现代工业经济在畸形膨胀中裂变出来的“困兽”们,在激烈的相互撕咬中,先后两次跌进世界大战堑壕的时候,沉睡百年的东方雄狮终于被枪炮声震醒;同时被唤醒的这条中华民族的母亲河,此时正拖着千疮百孔的下半身,踉踉跄跄地循着茫茫禹迹,迎接那即将重现的华夏圣光。
(一)面对屡堵屡溃的悬河大堤,李仪祉决心跳出治黄怪圈
黄河,这个大自然最杰出的女儿,当她从巴颜喀拉山北麓约古宗列盆地涌出的时候,还是一个充满着原始生命张力的稚童。然而,由于她在穿越黄土高原时承载了太多的泥沙重负,原本轻盈的脚步变得越来越沉重,爽直率真的性格里也因此而平添了几分乖戾和暴躁,致使下游逐渐形成了“三年两决口,百年一改道”的地上悬河。特别是自清咸丰五年(1855年)黄河最后一次在铜瓦厢自然改道,至1938年,千里大堤在不到一百年的时间里,共出现大小决溢143次,可谓愈演愈烈!到上世纪30年代,悬河大堤屡堵屡溃的恶性循环,更是宿命般地发展到了极致:
——1933年8月,悬河两岸61处决口,京汉铁路黄河大桥被冲毁,水灾波及30个县,273万人受灾。
——1934年汛期,因贯台附近滩区出现串沟过水,逐渐扩大直趋长垣黄河大堤,上年刚刚堵复的旧口门又有4处决溢。
——1935年7月,黄河在山东鄄城董庄处再遭决口,淹没山东、江苏两省27县,340余万人受灾……
据统计,仅1912~1938年间的三次大决口,就造成90多万人死亡!由此可见,先人们对大河安澜以及桑梓繁荣之于亿万生灵的泽惠,怎能不系于“黄河清”这个千古一梦!
同是在上述那几年间,古老而又封闭的母亲河,似乎隐隐约约地感觉到:有一个清醒睿智的大脑,正在指挥着人们给她安装“体温表”“血压计”,做“心电图”“脑血流图”——这是中国近代水利先驱、时任国民政府黄河水利委员会委员长的李仪祉和他的追随者们,运用现代科技手段,为沉疴千年的母亲河诊断病根。
有着哲学与自然科学双重知识背景的李仪祉,上任伊始,就决心跳出下游堤防屡堵屡溃的治河怪圈。他指出:“黄河水利委员会的主干任务在根本消除河患,我们不要邀一时之功,而要为国家奠定永久之大计。”他还首创了“开放治河”之先风:聘请外国专家安立森为测绘组主任工程师,沿河考察测绘;委托世界著名河工大师恩格斯教授,在德国进行黄河水工模型试验;部署架设防汛电话专线,开通无线报汛电台;增设水文、水位测报站网,广泛收集水文资料;与河北省立工学院合作,首次开展悬移质泥沙颗粒分析……并据此提出了“泥沙未减,本病未除;中上游不治,下游难安”和“兴建水库,蓄洪减沙;综合开发,利用黄河”等治河方略。
(二)三门古峡:你注定将承载国人的梦想!
20世纪的人类,借助于电气与内燃机等动力,一路高歌猛进,仿佛一夜之间便开进了一个“即使没有支点,我也能撬动地球”的时代!
随着科学技术的进步,人们有能力建设高坝以充分发挥水库的综合效能。在欧洲,德国最早兴建水电站;英、法等国后来居上,开发程度迅速接近饱和。在美国,以巨型大坝为特征的多功能水利枢纽建设更是如火如荼,胡佛坝、大古力坝、邦尼维尔坝、沙斯塔坝都在这一时期建成。与此同步,英雄的苏联人民也在用自己的智慧和汗水,光荣地实践着革命导师关于“共产主义就是苏维埃加电气化”的理论,先后在伏尔加河、顿河流域和筑坝条件优越的西伯利亚及远东地区,修建了第聂伯、古比雪夫和伏尔加格勒等一大批坚不可摧的苏式高坝大库。据说,有些工程甚至在极其艰苦卓绝的卫国战争期间,也未曾中断过施工。
1935年秋末冬初的一天,一个充满激情的“大秦之腔”,在清华园上空久久回荡:“因三门以上的地质地形皆极相宜,若设水库于是,而减小黄河洪峰,诚堪欣幸也。”这是刚从黄委会委员长位置上坚辞卸任的李仪祉,在向清华大学的莘莘学子们作题为《黄河流域之水库问题》的演讲。就在两个月前,李仪祉最得力的助手之一、黄委会测绘组主任安立森,率领一支小分队,再次来到了位于河南省陕县境内的这段峡谷河床。当他们一路跋涉,奋勇抵近那传说中被大禹用神斧劈开的三门峡谷时,这位因职业关系早就饱览了中国河川之壮美的挪威籍汉子,还是被那“长风怒卷高浪,飞洒日光寒”的三股夺门激流给镇住了。
安立森等人的此次查勘,是继1934年荷兰水利专家尼佐夫和英国水利专家柯德受国际联盟派遣,来华考察,并提出“在各大支流汇合处以下修水库”的设想之后,奉李仪祉之命,组织的一次水库选址活动。根据“各大支流汇合处以下”这一大原则,安立森小组一路按图索骥,经过反复比较和筛选,最后总算把坐标交汇点锁定在了三门峡。安立森在查勘报告中称:“距陕州八英里有激流名曰三门,诚为一优良水库坝址,可以建设截留洪水流量的水库,为防洪及防沙之用。”翌年,安立森因功劳卓著,荣获国民政府颁授的“五等彩玉水利勋章”。
风云突变。1939年3月,一群西装革履、眼镜片后边泛着幽幽绿光、伸着鼻子到处探头探脑地嗅觅战略资源的东洋人,在日本东亚研究所第二调查(黄河)委员会技术负责人富永正义带领下来到黄河。他们经过几年的查勘和规划,最后形成了《黄河治水调查报告书》和《黄河水力发电调查报告书》。关于发电,富永正义们的贼眼也一无例外地盯上了三门峡:“在上述黄河发电地点中,三门峡最值吾人注目。盖此处一经建坝,除能获得莫大电力之外,下游水患即可防止,其效果特为显著,务期从速完成。”但这项掠夺计划还未来得及付诸实施,日本已战败投降……
作为世界反法西斯战争的一部分,中国人民抗日战争的完全胜利,使饱经百年忧患的中国人、特别是中国的知识分子,重新找回了民族自信。于是,一个现代化的强国之梦,率先在一部分亲眼目睹了西方工业成就的精英群里弥散开来。虽然当时内战的阴影已经笼罩了大河上下、长城内外,但许多中国水利专家仍在为意念中的和平曙光,默默地做着黄河治理与开发所必需的技术准备。
1946年,应国民政府行政院公共工程委员会的邀请,美国陆军工程兵团总工程师雷巴德中将和垦务局总工程师、著名的大古力坝缔造者萨凡奇博士率顾问团来华,拟对黄河进行多目标开发研究。然而,无论是美国顾问还是中国专家,谁人能解蒋委员长的“剿共”夙愿?鉴于中国内战迫在眉睫、一触即发,中将和博士一行犹如一群匆匆过客,仅就泥沙和淹没问题在鸡尾酒会上抛出几条“原则性意见”,便因战事吃紧而倏然遁去——战争,终于没能给中将和博士在中国的黄河上一试身手的机会。
同年,著名水利专家、留美硕士张含英,率黄河治本团一行7人考察黄河河南孟津至青海贵德河段。这位前任“河官”,在他的《黄河治理纲要》中这样论述:“河在陕县孟津间位于山谷之中,且临近下游,故为建筑拦洪水库之优良区域。其筑坝之地址,应为陕县之三门(峡)及新安之八里胡同。唯如何计划以便防洪、发电、蓄水三者各得其当,如何分期兴建以使工事方面最为经济,应积极详细研究。”
就这样,三门古峡以她独特的地质地形优势,一次又一次地萦绕于国人的千年一梦之中,并逐渐化作挥之不去的“潜意识”……
(三)大河流进新时代 人民治黄赋新篇
1946年,一个全新意义上的治黄机构——冀鲁豫解放区黄河水利委员会,在一片“黄河归故”的呼声中诞生了。从此,黄河治理与开发的重任,就这样历史地落在了中国共产党人的肩上。
“治国必先治水”,这一中华民族的千年古训无论对谁都概莫能外。1949年8月,共和国成立前夕,一份《治理黄河初步意见》,交到了华北人民政府主席董必武手中。起草者是黄委会主任王化云和副主任赵明甫。报告认为,治理黄河的目的应是变害为利;治黄方针亦应是防灾和兴利并重,应上、中、下游统筹,本流和支流兼顾。简言之,治黄应以全流域为对象。
建国之初,水利部黄委会和燃料部水电总局先后组队对黄河及支流进行查勘和资料整编,以为流域规划作前期准备。其间,在黄委1952年组织的一次调查中,听到陕县至今还流传着一首描述1843年(清道光二十三年)特大洪水的民谣:“道光二十三,黄河涨上天,冲走太阳渡,捎带万锦滩。”调查人员依据历史资料和文献记载,推算出此次洪峰流量达36000立方米/秒。这让王化云和他的同事们本来就不曾放松过的神经绷得更紧!随后,王化云便不失时机地将这一“新情况”报告给了视察黄河的毛泽东,于是,这才引出了前文提到的那句著名的“千古一问”。
这个时期的中苏关系,后来被一些浪漫的西方人称之为“蜜月”期;而在当时绝大多数朴实无华的中国人眼里,无论从哪个方面来看,苏联同志都是我们的“老大哥”。经两国政府商定,决定将黄河综合规划列为苏联援助我国经济建设的156个重大项目之一。
1954年1月,由120多位中苏专家组成的庞大查勘团,用了四个月时间、行程两万余里,从兰州一路查勘到入海口。经过千余人的精心设计,数十处的坝址论证,一部综合开发与治理黄河的规划,其轮廓已日渐清晰。同年10月,由黄河规划委员会编制的《黄河综合利用规划技术经济报告》完成。按照这个规划,黄河干流上将建46座拦河坝,在支流上建24座水库,黄河的洪灾将完全避免,泥沙被拦截,河床将刷深而且固定,河水从此变清;46座梯级电站可装机2300万千瓦,年发电1100亿千瓦时;引黄灌溉面积扩大到1.16亿亩;500吨拖船可从海口通至兰州。
规划中的三门峡工程,控制黄河流域92%的面积。若按360米水位蓄水,库容可达647亿立方米,足以吞下“涨上天”的特大洪水;即使暴雨降在下游三门峡至花园口区间,也能起到错峰、减量的作用,有效解除洪灾威胁。加上三门峡绝无仅有的大肚窄口地形和闪长玢岩地质条件,被中苏专家一眼看中,选为治黄的第一期工程自然是顺理成章。
1955年7月18日,一届全国人大二次会议在京召开。邓子恢副总理代表国务院作了《关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的报告》,请大会审查批准。报告中说:“黄河干流阶梯开发计划选定在陕县三门峡地方修建一座最大和最重要的防洪、发电、灌溉的综合性工程。”“三门峡工程对于防止黄河下游洪水灾害有决定性的作用。”报告还恰到好处地引用了一代文豪郭沫若早年在《洪水时代》中“我若不把洪水治平,我怎奈天下的苍生?”的诗句,更令代表们热血沸腾!
7月30日,大会一致通过决议,批准国务院提出的规划原则和基本内容,并要求国务院应采取措施迅速成立三门峡水库和水电站建筑工程机构。这是我国治黄史上第一部综合规划,也是我国大江大河中第一部经全国人大审议通过的流域规划。用周恩来的话说,就是“作了那么一个世界性的报告,全世界都知道了”。人们没有理由不相信:规划实现之日,也就是黄河从中国的忧患变成中国的骄傲之时!
(四)乘长风兮以跃进 雄坝立兮锁三门
1957年4月13日,隆隆的开山炮声打破了三门峡谷的宁静,万里黄河第一坝的建设正式动工了!来自全国四面八方的成千上万名水电工程建设者,以“让高山低头,叫河水让路”的英雄气概,积极投身这一国家重点项目建设。在三门峡工程建设期间,正赶上“大跃进”的年代,施工队伍主要来自官厅水库、狮子滩水电站以及治淮工地,政治和技术力量均较强。由于机械化程度高,虽然一线施工人数仅1万多人,但施工进度突飞猛进,工程质量至今在国内尚无与伦比!
这是一个狂飙突进的年代,这是一段激情燃烧的岁月。
火热的激情,最容易在诗人的心中燃烧:
——郭沫若来了,慨然挥毫泼浓墨:“炸将神鬼化为烟,从此安澜亿万年。人道河清圣者出,圣人已出自戡天!”
——贺敬之来了,喝令李白改诗句:“黄河之水‘手中’来!!”
——郭小川来了,更将心血化酒浆:“高举杯盏,祝贺我们的祖国,通过了又一次严峻的考验!!!”
和着诗歌的节拍,建设者创下的奇迹更令世人瞩目:
——1957年通过实施分期导流,开始左岸基坑开挖,并修建导流建筑物,开创上世纪50年代分期导流的范例。
——1958年开始坝体浇筑,创年浇筑量一百万立方米的国内纪录。同时,大坝混凝土掺用大量粉煤灰,节约优质水泥22300吨。这项新工艺亦属当时国内首创。
——1958年11月25日,在超过设计流量一倍的关键时刻,科学果断决策,按时截流成功,是为水利建设史上世界第一。
——1960年9月,三门峡工程较原定工期提前一年多基本建成,并开始了水库运用,拦蓄了当年洪峰,最高蓄水位达332.58米。
然而谁也没有想到,水库自1960年9月蓄水以后,仅一年半时间就淤积了15.34亿吨泥沙,94%来沙淤在库内。潼关河床高程一下子抬高了4.3米,渭河口形成拦门沙。库区上游淤沙出现“翘尾巴”现象,并有上延趋势。渭河洪水与黄河回水叠加,至使沿河25万亩滩地上水。如果继续按350米水位运行,则西安、咸阳和广阔的关中平原均将危矣。
为确保西安及渭河下游的工农业生产安全,同时也为减缓库区淤积和减轻移民工作困难,水库被迫于1962年3月将运用方式由“蓄水拦沙”改为“滞洪排沙”。刚安装的第一台15万千瓦机组被迫拆迁到丹江口枢纽,从而使水库的排沙比由原来的6.8%增到58%,但汛期淤积仍很严重。至1964年,330米高程以下库容已损失了3/5,不仅回水淤积仍在发展,而且非汛期排沙也加剧了下游河道主槽淤积。此时的三门峡,似乎已被逼到了“腹背受敌、进退两难”的境地——黄河,这个天生便以桀骜不驯而著称于世的“精神贵族”,终于在那个狂飙突进的年代,向敢于冒犯其“尊严”的现代工程水利,亮出了她的泥沙之“剑”!
二、在成熟中告别梦想 在探索中奋然前行
翻开中华民族的历史,其实也就是翻开了历代先贤们治理和改造黄河的历史:从大禹斧劈三门、引黄东去,到东周时期的“疏”“障”并举;从西汉贾让的“治河三策”,到东汉的“王景宽河”;从明代潘季驯“筑堤束水,以水攻沙”,到近代水利先驱李仪祉先生的“上中下游兼治”……可以说,让母亲河的脚步在下游也能轻盈起来,始终是历代治黄人梦寐以求的理想和奋斗目标。
为实现这一目标,新中国在黄河干流上兴建了第一座大型拦河控制性骨干工程——三门峡水利枢纽。但随着工程的建成投运,人们再次受到了来自黄河泥沙的新挑战。于是,伴随着两次进行工程改建的步伐,三门峡水库的运用方式也从“蓄水拦沙”到“滞洪排沙”,再到“蓄清排浑,调水调沙”,无一不是黄河儿女围绕这一目标而上下求索的智慧结晶。
(一)梦断三门慎抉择 两次改建挽狂澜
1964年12月5日,周恩来总理主持治黄会议。这次会议的民主气氛堪称空前,各种意见倾囊而出:有的主张仍按原规划节节蓄水分段拦泥,不必改建三门峡枢纽;有的主张上拦下排;还有主张沿程放淤吃掉水沙;更有人语惊四座:“黄河本无事,庸人自扰之!”主张炸掉大坝,恢复原貌……周恩来安详不动,耐心细听,充分体现了这位杰出政治家在驾驭复杂局面时的镇定自若。
经过几番激烈争论,会议最终决定对三门峡枢纽进行第一次改建。即在左岸增建两条直径11米的泄洪排沙隧洞,并将原电站5~8号机组发电钢管(直径7.5米)改建为泄流排沙管,是所谓“两洞四管”方案。改建于1966~1968年陆续完成,使枢纽在315米水位时,泄流能力由3058立方米/秒提高到6102立方米/秒。潼关以下库区由淤变冲,但潼关以上及渭河谷仍淤。
1969年,正值“文革”高峰期,为稳定全国混乱局面殚精竭虑的周恩来总理,仍无时不在牵挂着三门峡工程。是年6月,周总理委托河南省革委会及水电部在三门峡召集陕、晋、豫、鲁四省会议,决定第二次改建。其原则是“合理防洪,排沙放淤,径流发电。”即三门峡水库只承担流量大于10000立方米/秒大洪水的防洪任务,一般洪水穿堂过,不滞洪以减淤,从而有利于下游放淤。
1970~1971年,陆续打开了坝内已封堵的8个原施工导流底孔,改为永久泄水排沙孔,使库水位在315米时,泄流规模增加到9311立方米/秒。将1~5号发电机组进口高程下卧13米。1973~1978年,安装了我国自己制造的5台总容量为25万千瓦低水头发电机组,实现了发电生产。水库由淤积变为冲刷,排沙比由增建后的80%提高到103%。335米高程以下库容恢复到60亿立方米,潼关高程下降1.8米。1973年汛后,水库开始采用“蓄清排浑,调水调沙”的运用方式,基本实现了冲淤平衡。
1990年之后,又结合对泄流建筑物实施二期改建,陆续打开了9~12号施工导流底孔。目前枢纽泄洪设施共有两条隧洞、12个深孔、12个底孔、一条钢管,共27个孔洞。当库水位在315米高程时,泄流能力达到10096立方米/秒,从而使三门峡水利枢纽从泥沙中崛起,并全面发挥了防洪、防凌、灌溉、供水、减淤和发电等综合效益。
回顾三门峡枢纽的曲折历程,当初的规划无疑未实现,原因是对黄河水沙运行规律认识不足,提出蓄水拦沙的治黄方略,“有坝万事足,无泥一河清”,搞高坝大库,对水土保持的作用过于乐观,对综合利用要求急于求成,对移民工作的艰巨性也估计不足,以致造成失误。
关于这一点,就连一向稳健务实的周恩来总理,也在后来的总结中坦承:“当时决定三门峡工程就急了点。头脑热的时候,总容易看到一面,忽略或不太重视另一面,不能辨证地看问题。”
其实,早在三门峡工程刚开工不久的1956年6月,周恩来就曾针对工程设计水位和运用方式的争论,指示召开过一次讨论会。会上,青年技术员温善章提出按335米修订设计,以减少淹没损失;而清华大学教授黄万里先生则干脆直接反对上三门峡工程。但就当时国内外水利科技发展水平来看,不论是中国专家还是苏联专家,不论是工程技术人员还是领导,对于黄河所挟带的举世无双的泥沙妖魔这一特点,认识还远远不够,所以两人的意见均未受到应有的重视。
1958年4月,周恩来在三门峡主持召开现场会。会上有同志对水土保持和减沙效果估计过高,周恩来亦泼了冷水:“如果我估计保守了,我甘愿做个愉快的右派。”并做出了当时条件下最好的总结:三门峡水库以防洪为主,综合利用为辅,要上下游兼顾,确保西安、确保下游。枢纽按360米蓄水位设计,按350米施工,初期运行水位不高于340米,初期拦洪水位不超过333米。同时力主将泄水孔底坎由原设计的320米降到300米,从而为避免后来更大程度的淤积,起到了关键作用。
(二)防洪运用:一个被缚了四十多年的普罗米修斯?
人民治黄以来,国家修建了以三门峡枢纽为骨干的黄河“上拦下排,两岸分滞”防洪工程体系,使黄淮海25万平方公里土地处于安全保护之下,中原油田、胜利油田等大批企业如雨后春笋般崛起,经济布局日趋合理,城市建设日新月异。试想,如果没有三门峡及其它一系列工程,黄河下游仍将是“三年两决口”的局面,黄淮海平原又将是什么样子?
让我们重温一下三门峡工程在人民治黄中的历史地位和丰功伟绩:
防洪——三门峡枢纽控制了黄河中游北干流及泾河、北洛河、渭河支流两个主要洪水来源区,并对三门峡至花园口等三个洪水来源区发生的洪水,也能起到错峰和调节作用。1964年以来,上游曾发生过6次10000立方米/秒以上大洪水,流量在3000~10000立方米/秒之间的洪水有180余次。通过三门峡枢纽控制运用,削减洪峰,减轻了下游堤防压力。黄河四十多年岁岁安澜、千里大堤安然无恙,三门峡枢纽功不可没。
防凌——俗话说“凌汛决口,河官无罪”,足见其远非人力所能抗拒。建国初期,黄河下游也曾两次发生凌汛决口。1960年以来,下游先后出现6次严重凌汛,通过三门峡枢纽科学调度,使下游防凌由人为破冰发展到利用水库调节河道流量的防凌新阶段,避免了小流量封河和“武开河”,从此下游再没发生过凌汛决口。
灌溉供水——目前下游沿黄地区农田灌溉面积已达3000多万亩。1973~2003年春灌期间,三门峡水库累计蓄水总量超过380亿立方米,并向沿黄灌区补水超过300亿立方米。同时利用黄河水引黄济津、引黄济青,以及为中原油田、胜利油田补水做出了巨大贡献,有力地促进了下游与库区工农业生产的发展。
河道减淤——由于三门峡枢纽的投运,拦蓄了部分泥沙并调节河道流量,使水、沙相适应,从而有效地减轻了下游河道淤积,减少了下游两岸大堤复堤次数和工程量。据初步统计,三门峡工程建成投运四十多年来,在黄河防洪、防凌、灌溉、供水和为下游减淤及发电等方面发挥的总效益(按1995年可比价格计算)已达271.5亿元。
诚然,作为承载了国人太多梦想的共和国水利工程“长子”,三门峡枢纽在它的“孩提”时代,的确是闯下了水淹关中、致使潼关高程抬升的祸端。就像个一心想见义勇为的孩子,为“救火”奋不顾身地堵了邻居家的烟囱,给这一家老小留下了煤气中毒的后遗症,至今仍令左邻右舍心有余悸。可它无意间却激活了黄河潜在的水沙运行矛盾和规律,从这一点上说,它倒更像那位因替人类盗火而被缚的普罗米修斯。
2003年8月,陕西渭河一场流量仅为“五年一遇”的中常洪水,却达到1981年以来最高水位,并导致罕见的洪涝灾害。洪灾过后,陕西省内传出渭河洪灾主要责任在三门峡水库的责怪声。某些媒体凭着职业敏感,奋力挖掘四十多年前的“新闻背景”以飨读者。一时间,“渭河洪灾祸起三门”的说法,再次把三门峡枢纽推到了风口浪尖上。
事后调查,那场洪水不是很大,但却出现了很多决口。究其原因,一是受潼关高程影响行洪不畅;二是渭河多年水量锐减导致河槽萎缩;三是堤防质量差。如南山支流的一个口子,外边看着像回事,实际上里面都是炉灰,用当地老百姓的话叫“金包银”,抗渗性能不达标。
据黄河防总、三门峡和小浪底三方的防汛记录显示,那次洪水过程,三门峡枢纽严格遵照黄河防总调度指令,提前实行“空库迎洪”,利用洪水冲刷库区河道,减轻库区泥沙淤积;至10月中旬,适逢“华西秋雨”,小浪底水库超汛限水位,三门峡枢纽在黄河防总的调度下,紧急启动三门峡水库拦蓄洪水3亿立方米,才使小浪底水库转危为安,并为黄河下游蔡集工程上首串沟堵口赢得了50小时的宝贵时间。
据统计,2003年汛期利用小浪底、陆浑、故县、三门峡四座水库拦蓄洪水后,使下游滩区213.41万亩耕地免遭洪水淹没,使滩内76.85万人免遭洪水袭击,减免直接经济损失84.8亿元。此例足以说明,虽然目前三门峡水库在320水位米时距潼关约35公里,库水位在318米时距潼关约45公里,潼关上下河段完全处于自然河道状态,已不受水库非汛期蓄水影响,但当年留给人们心中的阴影,至今仍久久不肯散去。
(三)水利工程的镜鉴 泥沙专家的摇篮
黄河,这股从青藏高原跌宕下来的清澈雪泉,在流经黄土高原时,被迫挟沙疾行:先是由北向南咆哮着直冲秦岭,受阻后猛一转身,一头扎进中条山和秦岭之间,紧接着便是夺三门、出邙山,直射中原,横扫齐鲁,再“一路落天走东海”……
据《黄河水文志》载,1950~1979年间,陕县水文站多年平均输沙量为16.1亿吨。在主要产沙区的黄河支流窟野河、黄甫川,人们常常见到的就是“只见沙动不见水流”的景象。黄河的泥沙,主要就是指这些来自陕北和河套地区的悬移质颗粒泥沙。
为了这些泥沙,下游黄河大堤不得不“每十年一加高,加高一次管十年”。有人曾形象地说,黄河下游两岸的堤防是用小米筑起来的。
为了这些泥沙,有着“万里黄河第一坝”之称的三门峡水利枢纽,也就首当其冲地成了探索和治理泥沙的试验场。
为了这些泥沙,有些坐而论道者总喜欢一次次地把个三门峡“炒”得沸沸扬扬;但更多的有识之士则是怀着坚定的信念,为之奋斗一生,或壮志未酬死不瞑目,或术业精进最终成为世界级泥沙专家。
四十多年来,三门峡水库运用方式完成了从“蓄水拦沙”“滞洪排沙”到“蓄清排浑”的转变,充分利用流量大于3000立方米/秒时发挥大水冲淤排沙的作用,将泥沙输送入海。不仅减少了汛期淤积,而且可将非汛期淤积物排走,使库区泥沙年际冲淤达到基本平衡,从而长期保持了30亿立方米的有效库容。枢纽工程的两次改建及泥沙处理的方案措施,培养锻炼了一大批泥沙专家。他们的治沙治水成果得到了国内外众多科学家的肯定和认同,并于1978年获得全国科学大会奖。
水利专家钱正英院士曾说过:“三门峡是新中国大坝建设的摇篮。”此话并不夸张。翻开新中国水电建设史,首页就是三门峡。当年的三门峡大会战,造就了新中国一批又一批水电建设管理专家、学者。他们从这里起步,奔赴祖国的山山水水、四面八方。从龙羊峡、刘家峡、万家寨到小浪底、三峡,到处都留下了他们的足迹,凝聚了他们的才智。
以世纪工程小浪底为例:这座矗立于三门峡下游的大型黄河现代水塔,在多次的设计修改中,成功运用了三门峡枢纽泥沙处理和蓄清排浑经验,把引、泄水建筑物进口集中在一个进水塔内;同时把3条排沙洞进口设置在泄洪洞(高程175米)和发电洞(高程195米)两侧之下的170米高程,为蓄清排浑、调水调沙,较好地控制黄河洪水,减缓下游河床淤积和抬高提供了可靠的基础,成为治理黄河水沙的又一杰作。从这个意义上说,三门峡也是泥沙专家的摇篮。
正是因为有了三门峡工程正反两方面的经验教训,人们对“治黄”从认识水平到科技水平都有了极大的提高。如整治含沙河流的基本思路:水库如何能保持长期运行,蓄清排浑调水调沙等运行方式的实践,库区泥沙冲淤的规律。再如泥沙学科:从泥沙运行的基本理论、模型试验技术、数学计算理论和方法、异重流排沙以及高含沙的水力发电问题等,也都有了迅速发展。所有这些,都为我国继续整治大江大河提供了无比宝贵的知识和经验。特别是“维持黄河健康生命”这一现代治黄新理念的提出,更是与三门峡工程四十多年所走过的艰苦曲折的探索历程,有着无法割裂的必然联系。
(四)融入大河生命中的时代产儿
1957年,伴随着枢纽工程建设,在古陕州城遗址上崛起了一座新兴工业城市——河南省三门峡市。与这座“黄河上漂来的城市”相生相伴的三门峡水库,在蓄水期呈现出“高峡平湖”的壮观景象。正因为有了这一库好水,三门峡这颗豫西明珠才显得比其他北方城市更加钟灵毓秀、卓然不凡。特别是近十多年来,每年都有上万只白天鹅飞抵越冬,为冬日寂寥的黄河增添了一道亮丽的风景,使母亲河彰显出生命活力。
黄河是中华民族的母亲河,三门峡水库无疑也是三门峡市及其周边地区数百万人口的“母亲湖”。水库运用四十多年来,库区周围已形成了相对稳定的生态系统。每年蓄水期间,库区水面对三门峡及周边空气的温度和湿度起着良好的调节作用,形成了独特的湖泊湿地型气候,并在一定程度上净化了局部空气。2003年6月,三门峡库区湿地被国务院批准为国家级湿地自然保护区。
进入21世纪,三门峡市委市政府依托“母亲湖”,又将城市发展定位为:打造北方自然山水城市。在联合国开发计划署援助“面向21世纪城市规划管理和发展试点项目”选取的6座中国城市中,三门峡市榜上有名。目前,按照省、市全面建设小康社会规划纲要和建设自然山水城市的战略目标,该市已经制定了新的城市规划,城市性质和功能也将据此进行科学定位。相信在不远的将来,一座经济繁荣、环境优美、人杰地灵的自然山水城市,将在世人惊奇的目光中从豫晋陕金三角地区“浮出水面”。
1983年,原水电部决定:以三门峡水电厂和水电十一局第三工程处为基础,成立三门峡水利枢纽管理局,统一管理枢纽工程,包括大坝、水电厂及附属设施的经营、管理运用和维修;承担枢纽泄流工程二期改建的组织实施;统一库区治理规划和计划,负责治理工程设计审批;统一禹门口至潼关河段规划和治理任务。新成立的管理局,肩负着神圣的黄河防洪、防凌、灌溉、供水、为下游河道减淤等社会效益使命,踏上了“以水保电,以电养水;综合经营,滚动发展”的艰苦探索之路:
——1984年10月,该局会同天津设计院成功研制了“软模混凝土支座钢叠梁深水围堰”,并用于完成底孔改建任务。1985年10月,这项成果获国家科技进步一等奖,填补了国内外深水建筑物检修的一项空白。
——1990年,通过改建底孔和安装一门一机,使枢纽闸门启(闭)时间由13小时缩短到8小时以内,实现了防洪运用史上的重大突破。同年,该局晋升为国家二级企业。
——1995年8月,汛期浑水发电科技攻关研究成果达到了国际领先水平,荣获水利部科技进步一等奖。
为深化企业改革、转换经营机制,经水利部批准,三门峡黄河明珠(集团)有限公司于1996年5月18日正式挂牌。1999年,通过“三分三改一加强”等改革措施,规范了企业管理,初步建立了现代企业制度。截至2004年底,企业总产值达5.7亿元,跨入全国“双五亿”大企业集团行列。同时,随着“数字黄河”建设的蓬勃开展,三门峡枢纽已建立了运行监视、异地视频会商、坝区遥测水位、卫星云图、电力生产信息管理、办公自动化六大基于数字技术的应用系统并投入使用,有效地完善了枢纽防洪运用体系,确保了枢纽的安全可靠运行。
三、曾经披肝沥胆 今朝更添使命
四十多年来,三门峡水利枢纽——这个从泥沙中崛起的骨干工程,在完成自身功能嬗变的同时,不仅推动了治黄方略的调整与完善,而且作为黄河防洪体系中的一支“重装劲旅”,历来是下游防洪运用中的一张“王牌”。那么,在小浪底建成投运后的今天,这张曾经在黄河防汛中披肝沥胆、铁臂担纲的“老王牌”,在未来的黄河水沙调控体系建设和维持黄河健康生命的实践中,究竟该怎么打呢?
(一)危险的淡忘:大河之忧患有几多?
2003年引黄济津,水才送了一半,温家宝总理就批示停了。原因是水质已超过V类,天津不敢要!盼水盼到望眼欲穿的海河儿女,扯着冒烟的嗓子,向舍己供水的黄河人“叫停”,这在引黄史上还是首次!
2005年春,一辆黄河防汛抢险指挥车在晋、蒙交界处的一个收费站被拦了下来。接下来的对话,令车上的乘员大跌眼镜!
“我们这是防汛车辆,按规定……”司机不厌其烦地解释道。
“黄河都快干了,还防什么汛?”收费站工作人员一脸的不屑。
尽管后来这位老兄通过电话查询证实后予以放行,但还是引起了乘员们的一声声叹息:“看来,黄河防汛真的已经被人们淡忘了!”
是的,黄河下游自1982年以来,已连续多年没有发生过大洪水了。古人笔下“黄河之水天上来,奔流到海不复回”的景象,现在每年都有一段时间看不到了。特别是自1972年以来,黄河下游还一度出现过令海内外炎黄子孙无不震惊的“事件”:就在这一年的4月23日,黄河在山东段首次断流,这一天差点成为母亲河的祭日。进入上世纪90年代,黄河已发展到连年断流。据水文记载:70年代断流最长时间为21天,80年代断流最长时间为36天,而90年代竟达到133天!
黄河果真如其表面似的那样羸弱不堪,永远失去了她那特有的原始野性了吗?在那岁岁安澜的背后,究竟还隐藏着什么?
众所周知,黄河是世界上最难治,也是最难防的河流。上世纪九十年代以来,黄河来水一直偏枯。从洪水发生规律分析,久旱之后,必有大涝。历史上1933年的黄河大水,就是在连续11年枯水之后发生的。因此,枯水期越长,黄河发生大洪水的可能性就必然越大。
现在黄河“大水”的概念,已和上世纪五、六十年代截然不同。当时是指花园口22000立方米/秒流量,现在几千个流量就可能出槽,形成“横河、斜河、滚河”等重大险情,危及堤防安全。且洪水期容易出现小流量、高水位、大漫滩的现象。大水时主槽过流比例减少,河道工程控导主流能力下降,极易脱河。
黄河水沙运动一直有“大水出好河”和“多来多排”的说法,但近年来流量锐减致使河道淤积加重,主槽排洪、输沙功能剧降。同时,由于生产堤等阻水建筑物的存在,影响滩槽水流泥沙的横向交换,淤积主要集中在生产堤之间的主槽和嫩滩上,生产堤至大堤间的广大滩区淤积很少,逐渐形成了滩唇高仰、堤根低洼、大堤附近滩面低于平滩水位,背河地面低于大堤附近滩面的“二级悬河”局面。
黄河下游滩区面积达4026平方公里,是黄河的行洪通道和滞洪沉沙的重要区域。滩区内现有人口181万,河道内行洪、沉沙与人民生存、社会发展存在尖锐矛盾。加之滩区安全设施少、标准低,如果频繁受灾,人民群众生命财产安全难以保障。
这确实是一个不容回避的现实:随着我国经济社会日新月异的蓬勃发展,以及由此而引发的对母亲河的过度索取,黄河——这条地质学意义上尚属于相对年轻的河流,似乎正在极不情愿地提前越过她生命的鼎盛期,过早地走向原本还很遥远、很遥远的衰老……
(二)小浪底重温三门峡旧梦?
1997年10月28日,小浪底工程截流成功。此时,又有人开始延续那40年前的“千古一梦”——在出席完截流仪式的返程途中,几倍眉宇间洋溢着发自内心喜悦的贵宾,在万米高空发表阔论:“这下黄河下游的防汛总算可以高枕无忧了!”
事实真像他们所希冀的那样,小浪底可以“一库定天下”了吗?
2005年4月,香港凤凰卫视以《生死判决 依据科学》为题,采访了几位长期在治黄一线工作的专家。在此照单全录如下:
主持人:小浪底水利工程建成以后,三门峡水库是否失去了意义?也就是说,小浪底水库能否取代三门峡水库的功能?
薛松贵(黄委会总工):在以往的40多年中,应该说三门峡水库在减轻下游防洪压力、防凌、城市供水和农业灌溉以及发电、探索和总结多沙河流上水库合理的运用方式等方面,均有过不可磨灭的功绩。虽然迄今尚无机遇证明三门峡水库在防御特大洪水方面的巨大作用,但小浪底水库建成后,三门峡水库仍必不可少。如若遇到特大洪水,仍然需要三门峡、小浪底等“四库联调”滞洪。黄河防凌需要35亿立方米的库容,小浪底水库只能解决20亿,剩下的15亿需要三门峡水库来调节。此外,三门峡水库周边已形成了200至300平方公里新的湿地生态系统,如果不进行周密的论证就贸然废弃水库,有可能会带来新的不利后果。
姜乃迁(黄委水科院副院长):小浪底水库在泥沙库容淤满后只剩下40亿立方米的库容,而三门峡水库有56亿立方米的库容。抵御上游大洪水时必须要用三门峡水库。至于防凌,按35亿立方米库容计算,小浪底只能担负20亿立方米,三门峡仍需要担负一定的任务。
温善章(黄委设计院教授级高工):在此,我觉得有必要强调一下,三门峡水库的存在能给人们带来安全感,这是一种“心理效应”,也具有非常重要的意义。另外,三门峡水库保留下来毕竟还可以发挥一些作用。例如,非洪峰期低水位(305至313米)发电、特大洪水时可缓解小浪底水库的压力等等。它给渭河下游带来的负面影响,可通过一些花钱不多的办法来解决。
关于“小浪底可防御千年一遇大洪水”的说法,新华网《焦点网谈》引用黄委会防汛办公室主任张金良的话说:“按照小浪底水库设计要求,只有当小浪底、三门峡、故县、陆浑水库联合调度时,黄河下游才能达到千年一遇防洪标准。”一言以蔽之,小浪底不可能“一库定天下”!
(三)用系统辩证的眼光重审水利工程
同其他工程相比,水利工程有许多“与生俱来”的特点:
首先,它具有很强的系统性和综合性。单项水利工程是同一流域、同一地区内各项水利工程的有机组成部分,这些工程既相辅相成,又相互制约;而单项水利工程自身也往往是综合性的,各服务目标之间既紧密联系,又相互矛盾。
其次,是对环境有很大影响。水利工程不仅通过其建设任务对所在地区的经济和社会发生影响,而且对江河、湖泊以及附近地区的自然面貌、生态环境、自然景观,甚至对区域气候,都将产生不同程度的影响。值得注意的是,这些影响一旦形成,便会在打破旧平衡的同时,逐渐由无法逆转的新平衡取而代之。
第三,是运行条件复杂。水利工程中各种水工建筑物都是在难以确切把握的气象、水文、地质等自然条件下进行施工和运行的,它们又多承受水的推力、浮力、渗透力、冲刷力等作用,工作条件较其他建筑物更为复杂。如果人为地中断运行,再重新启用则必然带来连锁反应。
第四,是工程效益的发挥具有随机性。根据每年水文状况不同而产生的显性效益不同,因而在人们未受到洪水威胁的年景里,往往会忽视其存在的客观必要性——这一点倒更像是和平年代里的国防建设。
从水利工程的上述特点中,我们总能找到蕴含在其中的系统辩证理论的影子——
作为哲学意义上的系统概念,是指相互联系、相互作用的若干要素(或部分)结合在一起并具有特定功能、达到同一目的的有机整体。它具有全局性、关联性、动态性、有序性、预决性等特点。
在系统的“要素”“结构”和“功能”这三个因素中,结构是关键,要素、功能正是通过结构的重新组合变换,而表现整体性功能的。而从系统辩证理论的“整体优化律”“结构质变律”“层次转化律”和“差异协同律”这四个基本规律中,我们亦不难看出,水利工程的系统性及其对环境的影响,无不遵循这些基本规律。
以整体优化律为例:其基本原理之一就是“整体大于部分之和”。一般情况下,系统的整体性在以下几种情况时呈最佳状态。第一,环境系统处在动态平衡的时候,更确切地说是子系统(或要素)之间比较协调的时候,系统的整体性比较好。它的动力取决于系统内的各要素的合理组合而形成的合力。第二,物质系统相互作用系数最大时,反馈性能最强,整体性也就越强。第三,当系统的性质主要取决于序量时,整体效益比较好。
在黄河中下游防洪体系中,作为“上拦工程”主要运用方式的水库群联合调度,其运用频度之所以越来越高,就是因为在其功能链条中,任何一个环节(即每座水库)都是在无法回避的动态过程中对整个水库群产生影响。而由此产生的运行结果,又必然向下游的“下排工程”和“两岸分滞”延伸。
随着人类认识活动的深化,人类思维方式早已从“实物中心论”向“过程中心论”转化。众所周知,小浪底“千年一遇”的设计标准,是建立在与三门峡及其他水库联合调度的基础上做出的;并且其20年的淤积库容,也是以三门峡水库作可靠调节和运行保障为前提的。因此可以说,小浪底的防洪效益能否有效发挥,在很大程度上取决于水库群联合调度的动态过程及其综合成果。
(四)巡天遥看一“干河” 水沙调控路迢迢
黄委会主任李国英曾说过:“我们不要只站在黄河岸边看黄河,我们要站在太空看黄河。只有那样,我们才能看到一条完整的黄河。”可是,如果人们从太空俯瞰的只是一条生态脆弱甚至是奄奄一息的“干河”,作为黄河的“代言人”,我们还有何面目上对列祖列宗、下对子孙后代呢?
近几年来,黄委在成功借鉴三门峡水库“蓄清排浑”经验的基础上,连续多次利用水库进行调水调沙试验及生产运用。这不仅是黄河人治理泥沙的又一伟大创举,它更是“黄河保卫战”中一个新的战略突破。
2001年8月和2002年7月的调水调沙,三门峡水库利用中小洪水泄洪排沙,为加快小浪底库区近坝段泥沙铺盖速度,推进库底防渗步伐起到了关键作用;2003年8月的调水调沙,通过三门峡、小浪底、故县、陆浑水库四库水沙联合调度,在花园口实现水沙“对接”;2004年6~7月间,在波澜壮阔的黄河上,当代治黄人充分借助大自然的伟力,在更大的空间尺度上成功演奏了第三次调水调沙试验的恢宏乐章。
自2005年开始,黄河调水调沙转入正常生产运用。2006年6月27日,以小浪底最大出库含沙量180千克/立方米为标志,黄河第五次调水调沙人工塑造异重流再获成功。经过数年的试验和生产运用,已累计将3.626亿吨河道泥沙成功地送入渤海,使下游河段得到全面冲刷,主槽过流能力由不足2000立方米/秒,逐年增大到3500立方米/秒。同时,还通过人工塑造异重流减轻了三门峡、小浪底水库的淤积。
从单库调水调沙、四库联调“对接”,到三库接力调水调沙、人工塑造异重流,不同的水情产生了不同的调度模式,却共同创造着河流生命的奇迹。在这个宏大的水沙调控体系中,三门峡水库像一个巨大的心脏起博器,以其不可替代的战略地位,承上启下为河流机体鼓荡起生命的春风。
黄河复杂难治的主要症结在于“水少、沙多,水沙关系不协调”,只有抓住这一主要矛盾,正确认识和处理洪水与泥沙问题,充分利用黄河洪水的资源属性和造床功能,通过水库群联合调度塑造协调的水沙关系,让洪水冲刷河槽,挟沙入海,恢复河槽的过流能力;同时将黄河洪水资源化,可对汛期洪水进行分期管理,科学拦蓄后汛期洪水或低含沙量洪水,为翌年春灌和确保黄河不断流提供宝贵的水资源。
“善弈者谋势”,面对黄河,我们理当站在历史的高度,用发展的眼光来看我们身边这条中华民族的母亲河。穿过这条时空隧道,我们亦不难看出:维持黄河健康生命,三门峡水利枢纽仍将任重而道远!