王维洛:木桶理论和三峡大坝的完工

——为什么三峡大坝完工后还留两个大豁口

王维洛

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【大澳门威尼斯人赌场官网5月21日讯】中国宣布︰长江三峡大坝坝顶建至海拔185米,大坝工程已经全部完工。但是根据木桶理论,决定木桶容量大小的不是绝大多少桶木的高度,而是最短一根桶木的高度。目前长江三峡大坝船闸上首门的最大高度是海拔168米,低于坝顶17米。这里留出了两个大豁口。船闸上首门的最大高度背后是三峡工程论证设计中出现的严重错误……

中国宣布︰2006年5月20日长江三峡大坝坝顶建至海拔185米,大坝工程将全部完工,提前两年使用长江三峡工程的防洪库容。

一、最短一根桶木决定木桶的容量

笔者在“三峡工程的升船机在哪里?”一文中已经指出,中国宣布长江三峡大坝工程全部完工,只是一个偷工减料式的工程完工,因为1997年必须建成的垂直升船机根本没有建造。

仔细的人还会发现,三峡大坝工程两线五级船闸那里还留着两个大豁口。

虽然三峡大坝坝顶已经全部建至海拔185米,但是两线五级船闸的两个上首门的最高高度只有海拔168米,距离坝顶的海拔185米还有整整17米,这里留下了两个大豁口。即使三峡工程要发挥它的所谓防洪能力,它不能蓄水至最高蓄水位海拔180.4米,不能蓄水至正常蓄水位海拔175米,它最高只能蓄水至海拔165米。

根据木桶理论,决定木桶容量的不是绝大多少桶木的高度,而是最短一根桶木的高度。所以决定三峡大坝工程蓄水的就是三峡大坝中最低处,也就是两线五级船闸的两个上首门的高度——海拔168米,考虑到风浪高,目前三峡水库的最高蓄水技术可能就是海拔165米。如果考虑到尚未搬迁的移民等社会因素,那么三峡水库的最高蓄水位就更低。

二、三峡水库的防洪库容

长江三峡工程的第一、也是最主要目标就是防洪。三峡工程靠什么防洪?三峡工程靠它的防洪库容来防洪。

毛泽东先生在世时,曾以“头顶一盆水睡不着觉”为理由加以拒绝建设长江三峡工程。这里借用头顶的这个盆子来解释三峡工程的防洪效益。这个盆子就是三峡水库。盆子的体积大,可以装的水也多;盆子的体积小,可以装的水也少。如果盆子里装满了水,盆子就没有多余的能力来装洪水;如果盆子里没有装水,盆子就有最大的能力来装洪水。这个盆子的容积有393亿立方米。由于盆子中有一部分容积要用来装泥沙和蓄高水位用于发电,所以盆子中有44%的容积不能用,称死库容,死库容有172亿立方米。总库容减去死库容就是有效库容,有效库容有221亿立方米。每年洪水到来之前的几个月,必须开始把盆子中的221亿立方米水倒掉,留出空间,准备防御可能到来的洪水;每年汛期过去后,又要想方设法把水蓄满盆子中的221亿立方米,用于发电和航运。如果人们能准确地预报洪水到来的时间和洪水的大小,水库不妨可以成为防洪的有效武器。但是人类科学水平,还不能准确地预报洪水到来的时间和洪水的大小,所以用水库来防洪,就有很大的风险,效果也不好。一旦调度出错,这盆水就倒下来,事情就大了。毛泽东先生老担心一旦出错,水会倒下来,所以睡不着觉,也不赞成建三峡大坝。

三、船闸闸门的高度的确定

三峡水库在每年汛期到来之前,必须把水位降至海拔145米,在每年汛期之后,又要把水位升至海拔175米。这样,三峡水库的水位不断地在海拔145米至海拔175米之间变化,变化幅度为30米。海拔145米至海拔175米之间库容被三峡可行性论证定义为防洪库容,它与用于发电、航运的兴利库容是重复计算
的。

在长江上建坝,还要考虑航运问题。目前,长江上航行的船只能依赖两线五级船闸通过三峡大坝。为保证长江通航,船闸最上面一级闸室必须适应三峡水库在145米至海拔175米的变化,闸室的门也必须要适应这30米的水位变化。此外船闸闸室的门还要考虑过往船只的吃水深和工程保险需要(船只吃水深3米,工程保险2米,总计5米为闸室水深),最后还要外加3米的水库风浪影响,因此船闸闸门的高就是5+30+3=38米。

必须指出的是,三峡船闸闸门高38米,已经是现在工程技术条件下的极限。

李鹏把三峡船闸闸门高也列为三峡工程的数项世界第一记录中的一项。要继续加大闸门高度,对材料的要求很高,因为闸门在水中共35米深,上面和下面所承受的水压力相差很大。另外,这些门要转动,门在转动过程中所承受如此大的压力差而不发生变形,要求就很高。一旦一扇门发生形变,就会发生一级船闸漏水现象,后果是必须停止一线五级船闸的通航,造成三峡船闸通航能力急剧下降。

三峡水库汛期限制水位是海拔145米,所有三峡船闸最上首闸室的底板的海拔高度是海拔140米。加上5米水深,正好是海拔145米,船只正好可以通过。这时最上首闸门的高度为海拔140+38=178米,也能够满足正常蓄水位海拔175米时的船只航行要求。但是这海拔178米低于三峡水库的最高蓄水位海拔180.4米,也低于坝顶高程185米。为三峡工程安全留下后患。

根据木桶理论,最短一根桶木决定了木桶的容量,高于这最短桶木的部分,都是没有功能的部分,是浪费的部分。虽然三峡大坝建设到海拔185米,其中高于海拔178米的部分,都是浪费,都是目前没有功能的部门。

四、为什么现在的船闸闸门的高度为海拔168米?

现在的船闸最上首门的高度只是海拔168米,而不是海拔178米。这是因为2003年6月三峡工程开始蓄水时,最初的蓄水位定在海拔135米,而不是海拔145米。所以,闸门上端高度是130+38=168米。按照计划,三峡两线五级船闸将应该分期停止运行,进行改建,将船闸底板加高十米,同时也将门的安装抬高十米。在三峡船闸改建时,长江航运在三峡大坝处将受到严重阻碍,而且出现较长时间的断航也是可能的。改建后,最上首闸门高度是178米。

为什么三峡工程没有按计划改建船闸,增高船闸底板呢?

五、三峡工程上马后才发生工程规划设计中出现严重的错误

这是因为在三峡大坝建设之后,发现三峡工程规划设计中出现严重的错误——三峡工程的防洪库容计算出错,过大地计算了防洪库容。三峡工程可行性论证的顾问、三峡工程初步设计审查负责人、三峡工程质量检查组组长、清华大学水利系教授张光斗教授在给国务院三峡工程建设委员会负责人的信中说,经清华大学水利系师生的计算,发现三峡水库的防洪库容并没有所公布的那样大,而且长江水利委员会也承认这个事实。

长江三峡水库的防洪库容计算出错!防洪库容计算过大!

前面已经谈到,建设长江三峡工程的第一、也是最主要目标就是防洪。在海拔145米至海拔175米之间的221亿立方米是三峡工程的防洪库容。在三峡工程上马后,清华大学水利系师生发现,这221亿立方米防洪库容是计算错误的结果。实际库容比这221亿立方米要小。到底小多少?张光斗教授没有说,长江水利委员会也没有说,国务院三峡工程建设委员会也没有说。

张光斗教授向国务院三峡工程建设委员会提出弥补这个错误的建议︰将三峡水库的汛期限制水位从海拔145米降至海拔135米,使得三峡水库的防洪库容变成海拔135米至海拔175米之间的库容,增加十米深蓄水来弥补防洪库容计算的错误。从张光斗教授的建议中可以看出,这个错误不可能是百分之五之内的计算误差,而是一个十分大的错误,它需要增加十米蓄水深才能得到弥补。

三峡防洪库容就像将军所统帅的士兵。养兵千日,用兵一时,当要出征时,将军才忽然发现,身后的士兵不够数了,当初计算有误。

张光斗教授建议改变三峡工程的设计,将海拔135米至海拔175米之间的库容变为防洪库容。从防洪角度上来讲,张光斗教授的的建议可以弥补一部分计算错误所造成的后果。但是,既然防洪库容计算出错,总库容计算也必然出错,死库容的计算也错了。张光斗教授用海拔135米至海拔145米间的死库容来替代防洪库容,这样必然引起泥沙问题重新论证,发电效益也必须重新论证……

就是从船闸闸门来说,未来水位变化是海拔135米至海拔175米间,而不是海拔145米至海拔175米间,38米高的船闸门就不能满足要求,而是要用48米高的闸门。38米高的船闸门是世界第一,48米高的船闸门更是超世界第一。问题是,48米高的船闸门能不能造出来?造出来能不能承受45米的压力差?门在转动时会不会发生形变?一切还没有被论证。还需要重新论证,重新试验……

如果48米高门造不出来,如果门不能承受45米的压力差,如果门在转动时会发生形变,那时三峡工程又应该怎么办?

如果三峡工程按计划将船闸底板加高十米,那就宣布张光斗教授提出的补救建议不能采用,三峡防洪库容计算错误的事实早晚要暴光于天下。所以三峡总公司现在不敢贸然采取行动,宁愿留两个大豁口在那里,等待事态的变化。也许等到张光斗教授的去世后,将所有错误都推到张光斗教授的身上,因为他是工程初步设计审查总负责人,要对设计中的所有错误负责。

转自《观察》(//www.dajiyuan.com)

本文只代表作者的观点和陈述

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