赵衍庚:三门峡水库设计的天大笑话,68%库容无水可蓄

学术   2024-12-07 16:49   福建  



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三门峡失败错误找到:68%库容无水可蓄

山东省科技战略研究所 研究员  赵衍庚

 

通过研究分析,韩其为中国工程院院士,中国水院著名泥沙专家,进行黄河泥沙理论问题研究一书,《黄河泥沙苦干理论问题研究》,2010年由黄河水利出版社出版。从书中找到了,70年前三门峡水库失败的设计错误与原因。

这就是:三门峡干流径流量380亿m3,高坝大库设计总库容640亿m3,蓄水库容超过径流量68%。这就是说,设计三门峡坝址的高坝大库,有68%库容是永远无水可蓄。三门峡水库设计了70年,运行失败从改建算起也已60年,至今才揭示此设计错误,也应算是干流大库设计错误揭示的世纪笑话。
黄河三门峡水库,是新中国现代化治黄的首个干流工程。1960年下闸蓄水,蓄水拦沙运用;运行两年就发现水库出现淤积问题,4年进行大坝第一次改建,10年完成第二次改建。以后研究改变为蓄清排浑运用,能保持一定防洪库容,水库淤积也稳定下来,逐步实现冲淤平衡。

黄委会聘请韩其为院士,进行黄河泥沙理论问题研究,研究期间就在《人民黄河》连线十期发表研究论文成果。2010年出版,至今已经14年。在实行黄河经济发展转型之际,三门峡水库失败,又成常提起之事。韩院士治黄泥沙理论研究一书,就再突出显眼。

书中并说道:“国际上对国内水库长期作用的研究和应用方面的成就,有很高的评价。加拿大CIPM Yangtze Joint Venture在三峡工程可行性研究报告(第五卷)中写到:‘指出这一点是很重要的,平衡坡降和水库长期使用库容的理论,在中国已经发展为一种成熟技术……,世界上没有一个国家像中国一样在水库设计中有那样多的经验,致使调节库容和防洪库容能无限期的保持。’可见,水库长期使用的成就,毫无疑问地处于国际领先水平。这是我国水利工作者对水库淤积长期实地观测、运用摸索、理论研究的结果,其中就有三门峡水库的重要贡献。” (见韩书P136,以下同)

然而,在研究学习分析韩院士的“黄河泥沙苦干理论问题研究”一书后,并没有发现三门峡水库治理泥沙的此成就与贡献。

请看,韩院士在《自序》中说:如“三门峡枢纽原设计的失败泥沙问题,没有估计清楚、解决好,固然是原因之一。但是从水库淤积看,再深入一步,其实,首先是翘尾巴,而翘尾巴淹没的关键是库形,包括坝址。……如果坝址选择在小浪底,正常蓄水位为175 m,总库容为126.5亿m3,……总之,工程不会失败。” (自序P2) 这种自序总体概述中的黄河泥沙理论问题的失败研究与原因归结,三门峡水库失败,仅是个选址问题。本书《黄河泥沙……理论问题研究》却大谈特谈“三门峡水库的失败泥沙问题”,似乎已经没有了必要。

然而,事实并不是这样。本书《序》则是这样介绍院士作者的:“韩其为院士是中国著名的泥沙专家,长期致力于泥沙运动、河床演变与水库淤积研究,并取得了突破性成就。”而韩院士却认定,三门峡水库选址不当,是失败主因。这才有,在先生年满70,黄委主任“不止一次希望我能参加黄河泥沙研究。”其实,书中已经说,三门峡水库泥沙研究成果,称之为,在国内已形成共识,并已达“世界领先水平”。

据本书讲,至1980年,水库长期使用的可行性在中国河流泥沙界得到共识,表现在由夏震寰、韩其为、焦恩泽署名的文章,在第一次国际泥沙学术讨论会上发表。水库长期使用是北方水库处理泥沙的摸索、实践与长江方面的理论研究结合的产物。三门峡水库的实践,为此提供了支持与重要实例。三门峡水库泥沙经验,证实了水库长期使用的可行性。(P134

可是,如果继续将文章看下去,韩院士在《三门峡水库处理泥沙的经验教训》章节中,在谈到三门峡水库规划决策的主要失误时,就更加的是逻辑颠倒。

其中谈到的三门峡水库决策失误的第一点,就是“以不切合实际100亿m3防洪库容为目标,追求高坝大库一次解决洪水威胁。”即与《自序》中总结归结的“水库淤积“翘尾巴”,有着很大的归结不同。在《自序》中,是把“三门峡改建的最关键原因,就是水库淤积翘尾巴,并对西安的威胁。” 而在研究讨论三门峡水库决策失误的第二点时,是“认识与规律原因”内容,事实则,首先讲了翘尾巴问题;以后又讲到,340-350m高程上,是典型湖泊水库。并肯定,“这正是其泥沙淤积多的原因。”(P122)

现在,我们还要回到“处理泥沙的经验教训》节”的第一个失败原因问题上,则表达的是,对水库“目标”“追求上,水库正常蓄水位为360亿m3,总库容设计640亿m3,防洪库容100亿m3等(P121)。 其评论价值是:可见这样做的代价太大了,“导致决策失误的指导思想,不仅仅希望一次解决黄河下游的洪水问题,更重要的是防洪指导思想,不是‘以泄为主,蓄泄统筹’,而是以蓄为主。”

常言道:事出怪异必有妖。本章节是本书的重点研究失败问题与原因结论给出点,却如此地逻辑与列举实例主次的混乱颠倒,实在是让人难以理解的尴尬或丑态沮丧。

问题需要我们转移到,书中描述反对方案—温善章的低坝小库的高度评价和肯定,将可能明白得更快些。

即,水利部在工程开工决策前,举办了国内水利专家学者研讨会,周总理亲自关心;其中,黄万里与温善章,是会上提出反对方案的仅有两人。韩对温的低坝小库赞赏有加:正常蓄水位335m,能有90亿m3防洪库容(P126);这与三门峡水库设计的360m高程的总库容640亿m3,有100亿m3防洪库容,其防洪目标则是基本一致的,也满足了90%防洪库容。这在设计上没出现有什么突出、严重设计问题与防洪库容差别。

韩书中继续称赞说,“按照温方案的架构,大体上是可以承受的。而且如在305m以下,泄量能达到下游安全泄量如10000m3/s,则淤积会较现状为少。他的方案没有得到足够重视,是很可惜的。”而且,温方案“其正常蓄水位335m,汛期水不超过下游安全流量时,能有90亿m3防洪库容,坝前维持最低死水位300-305m汛后蓄水,以便下游灌溉所需。同时有8085%年份能满足灌溉和航运用水要求;迁移人口仅10-15万人,不及360m方案的11-17%,投资也仅2.0亿-2.5亿元。”(P126

以此大与小两方案的防洪效益比较看,基本功能相仿,高坝大库方案也就不是所谓“追求高坝大库一次解决洪水威胁”问题的存在了。到底是什么问题呢?温的低坝小库方案,坝高使用335m高程,正好是在高坝大库的“湖泊水库”的下限水位。水库初期运用时,就发生了严重库区淤积,正是蓄水运用,大量使用了“湖泊水库”库容结果

而且,就是这个“湖泊水库”所发生的淤积,韩书在“三门峡水库处理泥沙经验证实了水库长期使用的可行性”节,已经明确告诉:“三门峡水库翘尾巴问题已经终止。”并说明,三门峡水库改建完成后的1978-1985年,全水库年淤积量仅75万吨,已经达冲淤平衡。以后的淤积是水沙变化引起的。”(P135)在这里,又把在《自序》中归纳的“水库翘尾巴”所存在问题,给自我否定了。

并且,三门峡水库至今功能运行,仍然是,超过13500 m3/s洪峰,要由三门峡水库使用库区滞洪区运行滞洪功能。(P135)如此的水库滞洪功能运用,水库“翘尾巴问题”已经“终止”。然而,三门峡水库库区的淤积问题,不仅没有解决,迁移库区居民也至今没有回迁或有效安置,却是运行超限洪峰,利用库区淤积带继续运行滞洪 运行。至今,三门峡水库失败问题的淤积,既没有解决,也正在进行防洪的滞洪运用。何谈三门峡水库淤积问题解决,对中国水库运用的贡献?更不可能达到世界领先水平。

另一个设计错误则是,三门峡大坝的径流量是380亿m3,高坝大库360m高程总蓄水库容高达640亿m3,超过大坝径流量260亿m3 占68%的设计库容,是完全无水可蓄的无效库容。成为三门峡水库设计的天大笑话。因为,只要按照水库设计规范,或将水库蓄水曲线与蓄水设计最大极限规模,画出来,就能发现此设计错误之处。然而, 我们中国的三门峡水库,则是至今设计70年和运行60年后,才被找到三门峡水库失败的设计错误。并且还主要依据的韩院士的著述。

问题在于,难道我国有如此多的水利专家学者,参与三门峡水库的设计与决策前的长达一周时间的集体研究讨论,竟然没有被发现三门峡的高坝大库设计,如此违背水库设计规范与建设常识的错误。如果从当时政治局面观察,荫藏三门峡水库设计与运用失败真相,反而避免了一场国际公案,归避了我国众多参加该水利工程专家学者的跟随服从责任。或许还有更深一步需要研究探讨或寻找的原因,此文未曾深入下去。 

总之一句话,黄河中游三门峡拦河大坝,河道径流量为380亿m3,即上大洪水;花园口是下游水文站,年径流量560亿m3,即下大洪水,为180亿m31960年兴建的中游三门峡水库,却设计了个超过黄河径流总量的蓄水量远超其径流量的水库。从而使三门峡水库的失败,成为世界或世纪百年的干流大坝蓄水库的设计错误,并快速失败改建的世界大型工程的笑话。直到目前,依然要求三门峡水库,让水库淤积带,运行泄洪13500 m3以上超限洪水,让淤积库区与人民为三门峡超限洪峰滞洪运用;库区与移民已经奉献了70年;看来在改建恢复成功之前,还得要继续奉献下去,从而成为了国土奉献英雄。但却无名。

建议:三门峡水库与小浪底水库实行联合调度,利用共同运用的蓄清排浑运用方式,清除三门峡水库库内淤积泥沙,既能恢复小库低坝方案的防洪与灌溉、通航功能;清除泥沙用于花园口的引洪淤滩,成为治理该宽河道二级悬河的泥沙资源;以恢复自然河道的滩高槽低断面形态,具有促进黄河下游治理,以推动不改道、不决口治黄战略实施的重大意义。以给建国百年,奉献上百年治黄,实现不再改道和不再发生决口的历史丰碑。以展现上下五千年黄河文化文明和丰富现代化治黄成果的历史辉煌。

作者著于2024年12月7日




附:作者简介



作者赵衍庚老师近照
【作者简介】赵衍庚:男,1970年山东大学电子系毕业,分配省情报所,1981年参加省科技“六五”规划编制,获省科技进步二等奖第三位,1993年参加省政府《山东省依靠科技进步促进经济增长转型问题的研究》课题,首提国民收入提高、质量效益、集约发展、科技经济一体化四个转型,选编入山东省跨世纪宏伟蓝图专题篇,获省技进步三等奖第二位;1992年在省战略所参加省立项《小浪底水库兴建对下游影响及山东对策研究》,1995年5期《中国软科学》发表《南水北调中东线结合的选择》,并向省委领导建议,主要领导批示:提供研究考察机会,方案上报国务院。2000年中国软科学年会发表《小浪底水库防洪设计错误及下游窄深河槽治理》,中国工程院请徐乾清院士批示后,呈文黄委会参考,2008年《中国水情分析研究报告》内刊2期发表,同年3、4、6、7期共发表治黄5 篇。《人民黄河》2004年6期发表《利用东线南水北调工程治理黄河》。2013年为主完成省计划项目《可持续发展模型及统计指标体系研究》,提出经济模型的科技进步与水资源利用率提高双引领

作者个人网站:治好黄河 www.zhhhh.com;微信昵称:治好黄河;邮箱:zhaoyg126@126.com。
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编辑:薛国强
审定:赵衍庚

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薛国强:【水利天下】公号创办人兼总编。2000年本科毕业于武汉水利电力大学,2012年工程硕士毕业于同济大学,注册咨询工程师,水利水运双专业高级工程师,河湖网专家顾问委员会委员,科普中国专家库专家成员,中国水利文协专家委员会委员。福建省土木工程建筑行业协会专家库成员、福建省土木工程系列高级工程师任职资格评审专家评委等。



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