1.三峡蓄水将给我们带来什么?三峡枢纽布置图[转自科学网]

武汉电视台科技之光-科技新闻    6月1日,长江三峡工程将迎来令中华民族为之振奋的时刻:巍巍三峡大坝将下闸蓄水。15天后,三峡水库将蓄水至海拔135 米水位。

  三峡蓄水将给我们带来什么?

  蓄积水能送光明

  作为世界上发电能力最大的工程,三峡发电要靠大坝抬高水位,积蓄巨大的水能来完成。只有蓄水,才能发电。三峡大坝挡水前,坝前水位一般在海拔70米高程以下。大坝下闸将水位升至135 米高程,使坝前水位抬高了65米,三峡水库形成120 多亿立方米库容,可以满足投产机组发电需要。按照三峡工程建设计划,今年8月和10月,三峡共高分辨率的三峡卫星照片有4台70万千瓦的大型发电机组投产,年内发电55亿度。从明年起到2009 年,三峡每年约有4台机组投产。三峡每台机组年平均发电32亿度,一台机组就可以满足一座百万人口城市全部供电需求。未来6年,每年三峡投产的机组等于增加一个葛洲坝电站。

  航运条件大改善

  三峡蓄水的另一个最直接的效益,就是为三峡永久船闸通航提供可能,并极大地改善长江航运条件。

  作为世界上规模最大的船闸,三峡双线5级船闸上下游落差达113 米。只有蓄水,船闸才能通航。因此,在三峡水库蓄水到135 米高程的第二天,三峡船闸将开始试通航。三峡船闸单向年通过能力达5000 万吨,可以行驶万吨级船队。船闸通航将结束三峡坝址碍航、断航的历史。

  削洪峰可解荆江之危

  “万里长江,险在荆江”。三峡工程的第一位作用就是解除荆江河段洪水之患。三峡工程建成后,将使荆江河段防洪标准由目前的10年一遇提高到100 年一遇。

  壮丽三峡初现平湖三峡工程高分辨率卫星图片

  6月15日,当三峡大坝坝前水位达到135 米高程时,雄伟、壮丽的三峡河段将初现高峡平湖的美景。
  蓄水前三峡江段,江面宽度一般不超过1000 米。蓄水至135 米高程后,大坝以上将形成400 多公里长的河道型水库。许多地段的江面宽度将增加到3000 米左右。

  到三峡工程2009 年建成时,三峡水位将抬高到海拔175 米高程。那时,三峡水库库容将达393 亿立方米。

2.蓄水后三峡库区水面是个水平面吗?

前事不忘,后事之师─纪念黄河三门峡工程建成40周年  王维洛文摘:

    实际上,只要水库中的水在流动,水库水面从坝址起沿程上溯呈回水曲线,因为水要克服阻力才能流动,只是近坝址处比降较小,越靠上游水面比降越大。当三门峡坝址处的水位为海拔360米时,渭河在西安市处的水位就必然大大高于360米。如果从西安市处的水位海拔360米出发,三门峡坝址处的水位就不可能仍然是海拔360米,而是要大大低于这个水位。要不淹西安市,坝址处的水位就要降低,三门峡水库的库容也随之减少。由于受地形限制,三门峡水库将由此失去大部份库容,就无法实现原来工程的防洪、发电、航运、灌溉目标。这是三门峡大坝工程失败的最主要原因。  

    毛泽东写道:“高峡出平湖”,以为水库的水面是平的。诗人的意境,并不能成为科学的依据。不知何故,工程技术人员也认为水库是没有比降的,水库水面是绝对平的,只是在库尾及其上游才有比降,称之为“翘尾巴”,但影响范围小。这种观点流传如此之广,不但一般老百姓认为如此,就是许多被称为圣贤的政治家和科学家也认为这是“真理”。  

    其实在中国大学教科书中就指出这种观点是错误的:只有当水库中流速为零时,水库水面才呈水平。实际上,水库水面从坝址起沿程上溯呈回水曲线,越靠上游水面越上翘,直至进库端与天然水面相交为止(参见:河海大学周之豪(主编)、沈曾源,清华大学施熙灿、天津大学李惕先:水利水能规划,高等学校教材,水利电力出版社,北京,1985,第23页)。  

    请看由这个错误导致的三门峡工程悲剧:1960年9月,三门峡大坝建成,水库蓄水位刚上升到332米,就发现陕西关中平原的渭河水位上升,威胁到中国的九朝古都、陕西省省会西安的安全。这是圣人当初根本没有料到的。根据黄河水利委员会龚时阳的资料,当三门峡坝前水位超过330米高程时,渭河下游两岸防护堤均将漫顶,淹没关中平原50万耕地,影响25万人。面对严酷的事实,迫使中央决策层对三门峡工程再次作出决策:是进还是退?是选择三门峡工程还是西安。进,就是维持三门峡工程360米蓄水方案,那么整个西安市,连同历代皇帝的陵墓,一起被葬入水下,可能只露出大雁塔小雁塔几个塔尖。退,就是降低三门峡工程的蓄水位,放弃原定的360米方案。而三门峡水库大坝处的蓄水位为海拔335米时,水库的总库容仅有96亿立方米,有效库容50亿立方米,防洪库容30亿立方米。这96亿立方米总库容只是原规划的647亿立方米的百分之14.8。就是按照大大低估的每年水库泥沙淤积量3.7亿立方米计算,三门峡水库在26年时间内,就要被泥沙全部淤满,而水库的经济使用年限只有10年。实际上,三门峡大坝建成后四年泥沙淤积量就达40亿立方米(平均每年10亿立方米),如果再运行6年,三门峡水 库就会全部被淤满。  

    40年后,中国人在长江三峡大坝工程上重复同样的错误。长江三峡工程移民论证中,认为三峡水库的水面是个平面,三峡坝址的正常蓄水位为海拔175米,距离坝址450公里的水库上游部份的蓄水位仍然是海拔175米。因此许多新的移民点都安置在海拔182米处,开县还在沿江修一道江堤,以为能把三峡水库的水挡住。三峡工程论证的结论是,三峡水库在坝址处蓄水至175米,水库回水不会淹没重庆市,只淹没万县市、链接图片涪陵市部份市区等等。三门峡水库的水面是个坡面,三峡大坝下游的葛洲坝水库的水面也是个坡面,怎么三峡水库的水面就是个平面?长江三峡工程论证没有胆量回答这么一个问题:当三峡水库在防洪过程中将蓄水位抬高到海拔175米,那时重庆的水位是多少高?三峡大坝至重庆长达660公里,比三门峡大坝至西安260公里长得多,长江三峡河床的沉积物也比黄河粗,长江三峡段流量也比黄河大,水库淹没的问题将更加严重。  

    长江三峡大坝工程正在步黄河三门峡工程的后尘,将来的结局是,在长江三峡大坝完工之后,中央决策层必须对“进退”做出决策。中国人在黄河三门峡工程上交了一次高昂的学费,在长江三峡工程上,还要重复一次。

3.MRBOSH的看法:水库蓄水后,只要有流量当然就会有落差。

    当三峡库区蓄水稳定后,进入与流出库区的平均流量与蓄水前天然河道是一样的。流量大小(Q)等于流速(V)与横截面积(S)的乘积,则 Q = V·S ;流速大小(V)与水力坡度(I)成正比,则 V = k·I ,k是与畅流条件有关的流速系数,这里认为蓄水前后是一样的;水力坡度(I)为上、下游两点的水位差(ΔH)与距离(L)之比值。则 Q = S·k·ΔH/L 。现在假设天然河道两地的水位差为ΔH、横截面积为S、蓄水后库面水位差为ΔH、库横截面积为S,由于蓄水前后流量相等,由此得 S·k·ΔH/L = S·k·ΔH/L ,则 S·ΔH = S·ΔH 。再有,由于横截面积S等于河道水体积(M)或蓄水后库容(N)除以河段或库段的长度(L),则有:ΔH·M = ΔH·N ,最后得出 ΔH = ΔH·M/N

    也就是库区上、下游两点之间,蓄水后的水位差是天然水位差除以库容增加的倍数。

    据资料,建库前重庆至三峡段平均水力坡降是万分之二,水位落差为121米。假如蓄水后库容是蓄水前天然河道水体积的50倍(具体不清楚天然河道水体积是多少?),则蓄水后水位落差应为2.42米,当坝址水位高程为135米时,重庆的水位高程至少是137.42米而不会是135米。据三峡至重庆河段的形态和流量推测,蓄水前后库容增加的倍数可能没有那么大,或者只有10倍,那样,水位差就达到12.1米,则当坝址水位达175米高程时,重庆水位高程可达187.1米而不会还是175米。其它各段可按公式推算,可见越往下游,库容增加的倍数越多,形成的水力坡度越小,越往上游,水面坡度越陡。     (Mrbosh 2003.5.27)

4.权威专家:三峡水库"高峡平湖"水面其实不平

  中新网2003年6月4日电 权威水利专家说,三峡工程蓄水后将形成“高峡平湖”,但整个水库的水面其实并不“平”。

  6月15日三峡工程二期蓄水结束后,大坝前水面的海拔高度是135米,而在上游的巫山约为143米,万州约为150米。记者了解到,到6月3日,长江万州段的水位已经比巫山培石的水位高出3米左右。按常理,无论长江河床的高低如何,一旦三峡成库后,水面应该是平的。但三峡水库上下游的水位何以会出现这么大的落差呢?

  中国水利界泰斗、清华大学张光斗教授解释说,长江上游的水源源不断地流进库区,上下游的水面始终存在一定坡度。并且这一坡度要受水库水深的影响,水越深坡度越小,水越浅坡度越大。因此,三峡水库的水面并不像人们想象的那样是平的。他说,即使三峡工程全部竣工后,坝前水位达到175米,库区水面的坡度也依然存在,只是会比现在要小一些。

  “如果大坝无限高,这个坡度就会无限小,”张光斗说,“这才有可能出现真正的平湖。”

  长江水利委员会高级工程师廖志丹进一步解释说,三峡水库是典型的河道型水库,其最大特点就是水的“比降”比较大。他解释说,“比降”就是上游水位减去下游水位的差,再除以两点间的距离。比降越大,水位落差越大。“长江三峡两岸都是高山峡谷,这对江水有较大的控制作用,使这一段江水的比降比平原型水库高得多,达到千分之一点九至千分之三左右,因此高峡平湖其实不平。”廖志丹说。(来源:新华网作者:记者刘卫宏陈敏)