重力坝毕业论文报告书

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三峡工程答疑录 (2003-07-03 00:00) 中国三峡总公司网站中国青年报记者 卢跃刚 中国科学院、工程院院士 潘家铮近日，举世瞩目的三峡大坝已经完成二期工程，成功蓄水。对此，社会各界人士高度关注，通过不同渠道表达了一些担忧和质疑。 本报记者带着这些问题，走访了三峡工程权威专家潘家铮院士。潘家铮先生一贯主张以科学的态度面对反对意见和社会的忧虑，对这些问题做出了认真坦率的回答。本刊特予发表。 编者记者： 不管有怎样的争论，自从1992年三峡工程经过了人大批准的法律程序后，实际上已经不可逆转。现在三峡二期工程结束，水库海拔135米蓄水，出现了“高峡出平湖”的景观。但是三峡工程质量一直是公众所关心的问题，前一段时间有三峡工程裂缝质量事故的报道。 您作为三峡工程枢纽工程验收组副组长、枢纽工程验收专家组组长，在今年5月大坝二期工程验收会上说，“三峡工程真正是中华民族扬眉吐气的工程，是给子孙后代造福的工程，是要载入史册永放光芒的工程”，同时您也提出了大坝纵缝和临时船闸坝段有“较大水平位移”等问题。根据您的讲话，有报道对三峡大坝的安全表示了深深的忧虑。能否请您从纯技术的角度解释一下，您所说的几个问题，是什么性质的问题，后果是什么？潘家铮： 三峡二期工程的质量是良好的，施工中出现的一些事故或缺陷，都已得到细致的处理补强。整个工程能符合设计要求，满足国家行业标准，不存在隐患，能安全运行，我对工程质量没有任何担心或忧虑。 我在验收会上的发言中，对参建各方提出过一些要求和希望，包括要求对某些还没有从理论上完全解释清楚的现象作进一步研究，并不是认为这些现象影响大坝安全，而是希望我国的坝工科技水平能有进一步的提高。我主要提出两个问题。 一是“纵缝张开”问题。“纵缝”是坝工中的一个术语，指为了适应施工，在坝体中人为设置的接缝。国际上通行的做法，是待坝体混凝土浇筑并在温度下降到“稳定温度”，纵缝张开后，进行接缝灌浆封堵。三峡工程是完全按照这一做法进行的，而且控制得很严格，灌浆质量优良，没有可以指摘的地方。 在三峡大坝中，埋设了很多仪器，通过仪器监测，发现有些纵缝在灌浆后有张开现象，尽管张开量非常小（1毫米左右），而且是局部现象，经初步分析并不影响大坝安全，但我要求有关单位继续进行深入研究，进一步查明原因和影响。现已初步认定这是由于蓄水前上下游坝面受气温变化产生的，并无大的影响。 三峡工程严格按国际通用做法施工，而纵缝重新张开是一个新发现的问题，说明重力坝的设计理念还需发展。显然，其他重力坝也存在同样的问题，只是没有设置仪器，未观测到这现象，或坝高较低，开张度更小而已。三峡工程的建设将对坝工理论的进展做出贡献。 有些人把“纵缝”想当然地理解为“垂直的裂缝”，而认为三峡大坝已发生了大问题，这是由于不理解坝工专业而产生的误解，不必理会。 另一个是临时船闸坝段的水平位移问题。二期工程中，船舶要通过临时船闸航行，临时船闸好像是大坝中留着的一个缺口，缺口两边的坝段已浇到顶，与缺口间有很大的高差，这些坝段的地基又是倾斜的，因此坝段在自重作用下，向缺口方向产生一些侧倾，在坝顶产生较大的水平位移是正常的（所谓坝顶最大水平位移，也不过是1厘米左右，如果坝体高100米，倾斜度只有万分之一，任何人都看不出来的）。现在，临时船闸已完成历史使命，缺口已经回填，改建为冲沙闸，根本不存在安全问题。 我是在分析“水平变形”的发展过程中，看到它在去年冬季变形增加了一个毫米，尽管这已经在观测误差范围之内，我仍然把它提了出来，建议设计单位作进一步探究，看看这一毫米的变位是否与地基内的断层有关，可以说是一个科研题目吧（如果最后认定这1毫米是观测误差，当然就不必做什么研究）。我没有料到这样一件事也会被一些人炒作，甚至提高到影响大坝安全的高度。请允许我澄清一下，这“水平变位”问题根本与大坝安全无涉。只是作为一个科学家、一个工程师，对不影响安全的问题，也希望能了解其机理，我所说的和想做的，就是这么一回事。记者： 10年前您接受我采访时有两个见解给我留下了深刻的印象，一是三峡工程如果在1958年“大跃进”时上马，肯定是一场灾难；二是反对派意见对三峡论证起到了积极促进的作用，实际上您强调了科学论证和民主论证的重要性。您作为三峡论证领导小组副组长和技术总负责人，1990年受三峡论证领导小组的委托向国务院作了“关于三峡工程论证情况的汇报”，1992年人大通过的“三峡决议”就是按照论证情况汇报的结论通过的。我们知道，七届人大五次会议通过的三峡工程初步设计总投资是以1990年的物价为标准计算的，总投资（静态投资）是571亿人民币。1993年10月29日，也就是三峡工程人大批准一年后，三峡建设委员会副主任郭树言在梅地亚宾馆召开的新闻发布会上说，“按照1993年5月的价格水平”，三峡枢纽工程、输变电工程、库区移民安置三项费用加起来，总投资（静态投资）是954亿人民币，静态投资一年涨了近一倍。 我的问题是，1992年4月的人大批准的总投资怎么会一年涨了近一倍？今年6月12日您在接受我采访时说，不包括输变电工程，三峡工程的静态投资是900亿人民币，加上动态投资，“1800亿肯定能打住”，而且在重新论证期间，有金融专家算出三峡工程完工时的总投资将达到4000至5000亿人民币，到底是哪笔账可靠？反对派甚至说“三峡工程是钓鱼工程”。怎么回应这些议论？潘家铮： 对于一个工程的投资数，首先要分清是静态投资（不计物价变化影响，不计需支付的利息）还是动态投资，对于静态投资，还要看是按什么年份的物价计算的，把不同概念、不同基础的事物混在一起比较，是不科学的。 三峡的投资分三峡枢纽、移民、输变电（由总公司负责的是枢纽和移民），我参加讨论时，枢纽和移民的静态投资按1986年物价水平是299亿元，包括输变电，是亿元，按1990年的物价是570亿元。80年代后期和90年代上半期是物价最不稳定的时期，所以到1993年三峡工程开工时，按当时的物价水平，枢纽和移民的静态投资为900亿元，这完全是受物价影响，工程量、移民量并没有变化。从1986年到1993年，价格上涨3倍是完全可以理解的事。 900亿元投资要在18年中使用，每一年物价都在变，每一年都得筹集资金和支付利息，因此到竣工时，所花的钱就不是900亿，而是另外一个数（动态投资）。计算动态投资必须做些假定，每年物价涨幅，资金来源、每年利率水平，在开工时根据当时情况做出动态投资估算，约需2000亿元，工程实施中，资金就按照“静态控制、动态管理”的原则进行控制管理。 现在二期工程结束，工作量约完成了2／3,总共花去投资（枢纽、移民、利息）约900亿元，目前估计，到竣工总的动态投资不会超过1800亿元。这主要得益于国家宏观调控得力，经济形势有利之故。记者： 在三峡水库水面坡度的计算上，我看到两种不同的计算方法和数据：根据三峡工程论证移民组报告以及重庆市移民局给我提供的《三峡初步设计阶段干流各断面土地征用线和分期移民迁移线水位表》，当三峡水库蓄水在正常蓄水位海拔175米时，大坝上游三峡水库各地的水位为： 三斗坪三峡大坝坝址：175米； 秭归老县城：175米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 巴东县城：175米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 巫山县城：米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 奉节县城：米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 云阳老县城：米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 万州：米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 忠县：米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 丰都县城：米；距三峡大坝坝址429公里，移民迁移线177米； 涪陵：米；距三峡大坝坝址483公里，移民迁移线177米； 涪陵李渡镇：米；距三峡大坝坝址公里，移民迁移线177米； 按照这个数据，三峡水库的蓄水面基本是个平面，从三斗坪三峡大坝坝址到涪陵李渡镇的公里的距离内，只有米的水位差。移民迁移海拔177米调查线，俗称“移民红线”，库区淹没移民数以此为基准。移民红线从距坝址公里的涪陵石沱开始上调至米，最末端距坝址公里的弹子坝为186米。 但是，三峡建设总公司有关人士向新闻界发布和重庆市移民局给我提供的二期工程135米蓄水各地的水位分别是： 三斗坪三峡大坝坝址：135米； 秭归老县城：米，水位上升米； 巴东县城：米，水位上升米； 巫山县城：米，水位上升米； 奉节县城：米，水位上升米； 云阳老县城：米，水位上升米； 万州：米，水位上升米； 忠县：米，水位上升米； 丰都县城：米，水位上升米； 涪陵：米，水位上升米； 末端涪陵李渡镇：米，水位上升米。 按照这个数据，三峡水库水面整体为曲面：蓄水海拔135米时，从三斗坪到涪陵李渡镇的水位差达到了米。如果按照这样的平均水力坡度和水位落差，当蓄水达到正常蓄水位海拔175米时，有人计算，每100公里水位上升7米，库尾的水位就要达到米。177米移民迁移调查线不是被淹没了吗？如果移民红线被淹没，原来核定的113万移民数以及工厂、城市淹没，这样后靠的规划会不会有问题？三峡海拔175米蓄水，大坝上游水位到底是多少，是怎么算出来的？如果大坝上游水位大幅度抬升，移民红线是否要做相应调整？潘家铮： 三峡水库蓄水到175米时，除175米高程以下为淹没区外，库尾还有一条回水曲线，稍稍高于175米，最后和上游天然水位相接。这条回水曲线根据不同洪水流量还有些变化，移民是按照某一洪水的回水曲线为准迁移的，这条回水曲线以及其下的应迁移民都经过认真计算、复核确定，至今没有什么变化。 现在蓄水仅到135米，离坝近一点的地方，水位上升得多一些，距离愈远，影响愈小，甚至没有影响。例如末端涪陵李渡镇水位米，这是李渡镇的天然水位，三峡蓄不蓄水都是这个水位，怎么能称之为“水位上升米”，仿佛由于三峡大坝蓄水到135米，就使李渡镇的水位上升了米，这是完全错误的概念，还按照这样的“平均水力坡度”和“水位落差”，“有人计算出蓄水达到175米时，库尾水位要达到米的高程”，这种说法，就不值一驳了，这个计算的人一定是不懂水利工程的人。 真正影响库尾水位的因素，还是在冲淤平衡后，由于库尾淤积引起水位上升，这问题在论证时已反复研究过了。记者： 三峡泥沙淤积问题一直是公众关注的一个大问题。由于长江上游环境破坏严重，虽然1998年大洪水后，上游各省退耕还林有所改善，但是长江即使在枯水季节也经常是“黄河”。您告诉我：“三峡库容393亿立方米，每年进入库区的泥沙亿吨，卵石500万吨，99％以上是悬移质泥沙。三峡是个河道性水库，河道很窄，可以‘蓄清排浑’。开始的时候，肯定泥沙入库多，出库少，80至100年后将会冲淤平衡，有效库容至少90％。从这个角度看，三峡水库是长存的。” 与此相反的观点是：一、每年5至6亿吨的泥沙，不到100年，将会淤掉210亿的防洪库容；更有甚者，10年前，我采访黄万里先生，他以多年的研究断言，三峡淤积的危害不是泥沙，而是砾卵石。他说，长江上游影响河床演变关键的造床质是砾卵石，修坝后，原来年年排出夔门的砾卵石将排不出去，可能10年内就堵塞重庆港，并向上游逐年延伸，汛期淹没江津、合川一带。黄万里先生1953年任清华大学水利系教授，2001年8月以90高龄去世。他在1957年说，对于“造床质为泥沙”的黄河万不可在三门峡筑坝，不到两年，所有他预警的灾难——潼关淤积、西安水患、移民灾难等全部兑现，而且贻患至今。 我的问题是：以上两种观点涉及到了三峡水库运行后一系列重大问题，而且在社会上影响很大，从纯科学的角度看，反对派关于泥沙不到100年会淤满三峡水库的论断有道理吗？黄万里先生的预警是否杞人忧天？潘家铮： 长江每年三峡的泥沙，平均为亿吨，绝大多数是悬移质，推移质（砾卵石）仅数百万吨，这是经过几十年的实测资料得到的结论，由此通过大量的分析、试验、验证，得出“三峡水库采取蓄清排浑的调度方式，绝大部分有效库容可以长期保存”的结论，这都是建立在科学基础上的，是泥沙专家组一致同意的结论。 我不知道“三峡淤积的危害不是泥沙而是砾卵石”、“10年就堵塞重庆港”、“汛期淹没江津、合川一带”这些结论有什么观测资料、计算或试验成果为依据，在哪一篇负责的论文中发表过？如果有，希望能拿出来共同研讨。如果没有，只是个别的猜想、顾虑、见解……我们就很难进行有意义的对话。 黄万里先生早年反对三门峡建坝方案，他的正确意见未得到重视，后来还在政治上受到迫害，值得人们尊敬。但这并不意味着他说的就必然是真理。三门峡和三峡的情况完全不同，而且在三门峡工程以后，时间已过去近40年，泥沙科学和工程技术有了巨大的进展。黄先生是位水文专家，并不是河流动力学和泥沙运动规律研究方面的专家。在泥沙问题上，我认为我们更应尊重真正的泥沙科学的权威和专家的意见。他们正是在总结了三门峡的教训后，辛勤工作，不断开拓创新，使我们的泥沙科学取得了巨大发展，处于国际领先位置，而且成功地解决了一系列实际工程问题，包括三峡工程建设。对此仍有疑虑的同志最好到有关部门查阅一下“汗牛充栋”的计算、试验、研究成果，再提出问题为好。记者： 三峡建坝第一理由也是第一目标是防洪，保证长江中下游地区遭遇百年一遇洪水时无虞。关于三峡防洪的实际效能至今争论不休，暂且不去管它。据悉，清华大学对三峡工程的防洪库容做过一个调查报告，其结论是三峡防洪库容不到200亿立方米，因此有一位著名的水利专家向上级建议，将防洪限制水位由海拔145米降到海拔135米，而且要封锁防洪库容计算错误的消息。您了解这个情况吗？世人皆知，由您担任技术总负责人的三峡工程论证和人大通过的三峡初步设计，防洪库容都是210亿立方米，您今天是否能继续确认这个防洪库容？依据是什么？潘家铮： 三峡工程的库容是根据实测地图计算而得的。其防洪静库容（即假定水面是平的）为亿立方米。暂照惯例，调洪计算是按静库容计算。这些并无变化。 实际上，调洪时水面不是平面，在库尾区是一条曲线，防洪库容应按曲线计算（即所谓动库容）。理论上讲，应按动库容做调洪计算，但动库容不容易搞准。两者调洪结果可能会有些差别，但至少在水库运用初期的几十年内不会有大的影响。对于三峡工程，做更精确的计算是有益的。 据我所知，清华大学有人对防洪调度方案提出建议，并不是简单地将防洪限制水位从145米降到135米，而是在某些年份，暂时性地将防洪限制水位降低10米，然后迅速回升。这种做法很有新意，但牵涉到一系列问题（例如通航），所以只是一个供研讨的方案。 长江防洪形势正在发生巨大变化：三峡水库将要建成，下游河道将不断被刷深，洪水位随之下降，两岸堤防已得到加高加固，平垸行洪、退田还湖正在进行，洞庭湖的淤积趋势将得到遏制，逐步恢复青春，特别是金沙江上游的梯级开发已经启动，将有更多的巨大水库出现。对防洪问题，要与时俱进，全面考虑，综合研究，制定出最优方案。在这个过程中，也会面临一些新的问题，但形势肯定愈来愈有利，机遇永远大于挑战，人们不应再纠缠于过去的某些争论，而应该放开眼界，认清形势，团结协作，为完妥地解除长江洪水这个心腹之患做出自己的贡献。小资料潘家铮院士，浙江绍兴人，1927年出生，1950年毕业于浙江大学土木系。毕生从事中国的水电建设和科研工作，设计和指导过数十座大中型水电工程，发表过学术论著近700万字。他1980年当选为中国科学院院士；1994年当选为首批中国工程院院士、副院长。