三峡工程水库大坝安全及长期运用研究与监测检验分析

郑守仁

摘要：三峡工程是世界已建最大的水利水电工程，具有防洪、发电、航运、水资源综合利用等巨大效益，是治理开发和保护长江的关键性骨干工程。三峡水库大坝的安全和长期运用，关系到数百万人民生命财产安全和工程效益的发挥。本文重点阐述三峡水库大坝安全及长期运用研究的大坝稳定、泄洪消能、混凝土耐久性、大坝抗震及防护安全，水库泥沙淤积、地质灾害防治、水环境保护等问题及其设计釆取的工程措施，并对蓄水运行以来的监测成果进行了分析，表明水库大坝运行安全可靠，可长期运用。

关键词：水库；大坝安全；长期运用；三峡工程

中图法分类号：TV698.1 文献标志码：A DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0301

1 概述

三峡工程坝址在湖北省宜昌市三斗坪镇，设计正常蓄水位175.0m，相应库容393.0亿m3；校核洪水位180.4m，水库总库容450.4亿m3；防洪限制水位145.0m，防洪库容221.5亿m3。枢纽建筑物由拦河大坝、水电站厂房、通航建筑物和茅坪溪防护坝等组成。枢纽总体布置（见图1）格局为：拦河大坝泄洪坝段位于河床中部，即原主河槽部位，两侧为厂房坝段及非溢流坝段；茅坪溪防护坝位于拦河大坝右侧上游1km的茅坪溪出口处。水电站厂房位于厂房坝段坝后，地下电站布置在右岸；通航建筑物双线五级船闸和升船机均布置在左岸。

拦河大坝为混凝土重力坝、坝顶高程185.0m，坝顶总长2 309.5m，最大坝高181.0m；茅坪溪防护坝位于拦河大坝右坝肩上游约1.0km，为沥青混凝土心墙土石坝，坝顶高程185.0m，在坝顶迎水侧设高1.5m的防浪墙，坝顶总长1 840.0m，最大坝高104.0m。水电站分左右岸坝后式厂房和右岸地下厂房。共安装32台700MW水轮发电机组，另设枢纽电源电站安装2台50MW机组，三峡水电站总装机容量22 500MW，设计多年平均年发电量882亿kW·h。通航建筑物由船闸和升船机组成。船闸为双线五级连续船闸，可通过万吨级船队；升船机采用齿轮齿条爬升平衡重式垂直升船机，可通过3 000t级客货轮。

三峡工程于1994年12月开工建设，1997年11月6日大江截流成功，1998年开始施工左岸大坝和电站厂房，2002年11月6日导流明渠截流；左岸泄洪坝段、左厂房坝段、非溢流坝段及升船机上闸首建成挡水；2003年6月，水库蓄水至135.0m水位，7月左岸电站首批机组发电，双线五级连续船闸通航，进入围堰挡水发电期。2004年右岸大坝及电站厂房开始施工，2005年左岸电站14台机组全部投产，2006年6月右岸大坝混凝土施工至坝顶高程185.0m，6月三期上游碾压混凝土围堰爆破拆除，拦河大坝全线挡水，10月水库蓄水至156.0m水位，提前一年进入初期运行期。2007年右岸电站7台机组投产，2008年8月，大坝及电站厂房和双线五级连续船闸全部完建，具备蓄水至正常蓄水位175.0m的条件；移民工程12座县城和114座集镇整体迁建完成，库区移民安置、库区清理、地质灾害防治、水污染防治、生态环境保护、文物保护等专项，经主管部门组织验收，可满足水库蓄水至175.0m水位的要求。国务院三峡工程建设委员会批准三峡工程2008年汛末实施175.0m试验性蓄水，三峡工程进入正常运行前的试验性运行时段。

针对三峡工程水库大坝运行安全及长期使用问题，设计深入研究了枢纽建筑物大坝在设计水位及校核水位运行安全、泄洪安全、抗震安全和防护安全；三峡水库泥沙淤积防治及长期运用、库区地质灾害防治、水库水汚染防治及水质保护问题。三峡工程试验性蓄水运行至2016年已实施9年，2010年至2016年連续7年蓄水至175.0m水位，枢纽工程和库区移民工程经受了设计水位的检验，枢纽建筑物及金属结构和水轮发电机组及其设备运行安全，库区移民工程建筑物及其设施运行安全。

2 大坝安全运行及长期运用问题

2.1 拦河大坝安全运行及长期运用问题

2.1.1 拦河大坝泄洪消能安全问题

（1）拦河大坝泄洪消能设施结构布置

拦河大坝泄洪消能设施的布置兼顾了水库防洪调度、工程防护、水库排沙和排漂等不同功能的要求。大坝设计按千年一遇洪水流量98 800m3/s，相应挡水位175m；校核按万年一遇洪水加大10%洪水流量124，300m3/s，相应挡水位180.4m。根据三峡水库防洪调度规划，要求枢纽在汛期防洪限制水位145m具有下泄洪水流量56 700m3/s的能力；在库水位166.9m时，具有下泄洪水流量70 000m3/s的能力；遇设计洪水和校核洪水，按敞泄运用，要求枢纽在校核洪水时具有100 000m3/s以上的泄流能力。由于枢纽的泄洪量大、上游水位变幅大，大坝泄洪设施需布置深孔以满足低水位时的泄洪要求，并设表孔满足设计洪水和校核洪水泄洪要求。从水库排沙考虑，要求深孔进口高程低于电站进水口高程，并布置相应的排沙设施。综合防洪、排沙、工程防护、厂前排漂等因素，经多方案综合比较，大坝永久泄洪设施采用23个深孔、22个表孔相间布置；表孔下部布置22个导流底孔（已回填混凝土封堵）。

泄洪表孔22个，跨缝设在两坝段之间，堰顶高程158m，孔宽8m，设2道平板闸门。表孔泄槽研究了长隔墩和短隔墩两种布置方案，经试验研究表孔与深孔采用沿坝面设长隔墙分开，鼻坎为平滑挑坎，前后错开布置方案。深孔位于坝段中部，进口底高程90m，孔口尺寸7m×9m，百年一遇以下洪水均由泄洪深孔渲泄，同时深孔与导流底孔共同担负三期施工导流及围堰发电期度汛任务。深孔设计水头85m，孔中流速达35m/s。泄洪深孔经试验论证，选用有压短管接明流泄槽跌坎掺气型式，跌坎高度为1.5m，跌坎后设有通气孔。导流底孔承担三期工程施工导截流及围堰挡水发电期间泄流任务，进口高程56m、57m，孔口尺寸6m×8.5m，最大运用水头84m，出口流速达32.2m/s。由于导流底孔进出口高程低，受下游淹没影响大，底孔下游水流流态复杂，综合考虑结构安全、方便施工，抗磨和水力学条件等因素，选用有压长管、跨缝布置，经模型试验成果表明，各孔口水流在泄槽内无扩散及收缩现象，流态较平稳；为避免底孔横缝使高速水流分离形成局部低压区，造成空蚀破坏，对导流底孔6m宽的底板上二期浇筑1m厚钢筋混凝土跨缝板。运行检验表明，三层孔口布置及体型是合适的。

（2） 泄洪坝段泄洪下游消能防冲措施

泄洪坝段河床部位闪云斜长花岗岩岩体坚硬完整，地势低，坝下水垫较厚，且挑流型式挑距较远，不影响坝体安全，消能工程量少，结构简单，施工方便。因此，永久运行期泄洪深孔和表孔均采用挑流消能型式，导流底孔采用挑面流消能型式。在围堰挡水发电期间，深孔和底孔联合泄洪时，坝址下游右岸水流回流范围达70～90m，为防止泄洪对电站运行产生不利影响，在坝下泄洪消能区两侧设左、右导墙；在右导墙左侧设垂直防冲齿墙和防冲隔墩保护，隔断回流，减轻淘刷；右导墙坝基岩面高程30m以上部位设置50m宽的护坦以预防基岩淘刷。泄17号坝段以右坝址基岩裂隙发育部位设置护坦。运行实践表明，下游淘刷深度均在设计允许范围内。

2.1.2 拦河大坝两岸岸坡坝段深层抗滑稳定问题

（1） 岸坡坝段深层抗滑稳定分析及其处理措施

拦河大坝两岸岸坡坝段为左岸厂房1～5号坝段和右岸厂房24～26号坝段，建基岩面高程90.0m。坝基为闪云斜长花岗岩，岩体中存在走向10°～30°、倾角20°～30°倾向下游的缓倾角裂隙，并有少量的倾向下游的中倾角裂隙发育。在坝段下游布置坝后式厂房，其最低建基岩面高程为22.2m，致使岸坡厂房坝段基岩面下游面临空，形成坡度约54°，坡高67.80m的高陡边坡，近百米高的混凝土坝座落在坡顶，坝基岩体倾向下游的长大缓倾角结构面形成的深层抗滑稳定问题成为大坝设计的关键技术问题之一。设计对此进行了大量地质勘探、试验研究和计算分析工作，采用先进的特殊勘探手段，查明了坝基岩体中长大缓倾角结构面的位置、产状、规模和性状，为抗滑稳定分析提供了翔实可靠的地质资料。通过现场原型抗剪断试验并辅以大量室内试验，确定缓倾角结构面和岩体的抗剪断指标，按长大缓倾角结构面加结构面之间岩体内短小裂隙的连通率作为滑动面的连通率。据以拟定左厂房1～5号坝段基岩沿勘探查明的长大缓倾角结构面滑动为确定性滑移模式，最大连通率达83.1%；并考虑最不利沿假设的滑动面为极端滑移模式，假设连通率100%。采用刚体极限平衡法计算成果，作为设计判断深层抗滑稳定是否满足规范要求的依据；同时辅以线性和非线性有限元分析及地质力学模型试验，其成果相近，满足规范要求。设计采取加大坝体上游底宽将帷幕排水前移、适当降低坝体建基靣高程在坝踵设齿槽、加强下游岩坡支护并增设3 000KN预应力锚索、加强岩体固结灌浆、坝基和厂房基岩设置封闭抽排系统、在坝基岩体内增设排水洞以降低扬压力、相邻坝段横缝设键槽并灌浆联成整体和厂坝联合受力等综合加固处理措施（见图2），以提高坝基抗滑稳定性。并在坝体预留纵横向廊道为后期加固处理创造条件。

（2） 左厂房1～5号坝段的监测检验分析

拦河大坝2003年挡水位135m至2010年挡水位175m运行，截至2016年底，挡设计水位已运行7年，左厂房1～5号坝段的监测成果表明：

左厂房1～5号坝段基岩面高程95.0m以下的岩体水平位移量在1.45～4.58mm之间，蓄水至175m后的每年位移增量基本相同，与河床坝段及右岸岸坡坝段的变化规律一致；坝基垂直位移累积为16.1～19.0mm，小于河床坝段沉降量，相邻坝段沉降差在0.5mm左右，不存在不均匀沉降现象，表明坝基岩体是稳定的。坝顶水平位移量在-3.07～13.65mm之间，小于河床坝段坝顶变位，坝顶水平位移与气温关系密切，冬季向下游变形，夏季向上游变形，2010—2016年蓄水至175m水位时的最大位移基本一致，表明坝体变形处于弹性状态。

左厂房1～5号坝段坝基渗流量在175m蓄水前后的变化为3.31L/min，最大渗流量为21.77L/min，呈减小趋势，坝前水位175m时主排水幕后坝基渗压水位在54.55m以下，1号排水洞排水孔基本无水，表明主排水幕下游至2号排水洞以上的坝基岩体处于疏干状态，坝基渗压水位在缓倾角结构面以下；上下游排水洞之间的渗压水位远低于深层滑移面，且上下游排水洞之间的渗压水位不随上游水位变化。

左厂房1～5号坝段与其坝后厂房基础采用上下游封闭帷幕抽排，其上、下游帷幕后排水幕处扬压力系数均小于设计值0.25和0.50，左厂3号坝段上、下游帷幕后排水幕处扬压力系数分别为0和0.08。据实测，坝基渗压水位计算两种不利的假设滑移面上的总扬压力值仅为设计值的40%和56%，其深层抗滑稳定安全系数分别为3.38和4.23，较设计值增大0.21和0.13。综合分析左厂房1～5号坝段深层抗滑稳定满足规范和设计要求，大坝运行安全可靠。

2.1.3 拦河大坝混凝土提高耐久性与长期运用问题

三峡工程拦河大坝混凝土的耐久性直接影响其使用年限，针对枢纽建筑物混凝土原材料的特点和提高耐久性的要求，通过不同水胶比、不同粉煤灰掺量的多种组合对混凝土配合比进行了力学、热学、变形等全面的性能试验，经技术经济比较，优选出各建筑物混凝土配合比。拦河大坝混凝土设计从传统的强度设计转变为耐久性和强度并重。三峡坝区不是寒冷地区，但为了增强各建筑物混凝土对自然风化因素的抵抗能力，提高混凝土的耐久性，对混凝土仍提出较高的抗冻性要求。

拦河大坝混凝土设计从混凝土抗冻、抗渗、抗碳化、抗裂、抗冲磨及抗侵蚀性等指标提高耐久性，并通过“双控”（混凝土原材料含碱量和总碱量）防止发生碱骨料反应；金屬结构和机电设备采用耐久性能高的材料。工程建设过程中，严格控制土建施工质量和金属结构及机电设备安装质量。工程投运后，定期安全检查鉴定，发现问题及时修复和加固处理，以达到安全可靠、长期使用。

2.2 茅坪溪防护坝安全运行与长期运用问题

2.2.1 沥青混凝土心墙土石坝设计

茅坪溪防护坝为104.00m高的沥青混凝土心墙土石坝，我国尚无成熟的计算方法和配套的试验规程。沥青混凝土心墙室内三轴试验的模量基数K是心墙应力应变分析的重要参数，但K值在试验和计算分析中不确定因素较多，量值波动较大。中国三峡集团公司组织设计、施工和科研单位对沥青和集料的选择，尤其是矿粉含量及级配要求；沥青混凝土配合比，沥青混凝土容重、孔隙率、渗透系数、抗剪断强度及模量基数K等参数的试验方法和合理选择；沥青混凝土心墙两侧的过渡料的特性，以及对心墙应力应变的影响等技术问题进行了系统深入地研究，提出《三峡工程茅坪溪心墙土石坝水工沥青混凝土试验方法》，明确了沥青混凝土原材料试验、沥青混凝土各种物理力学性能试验方法及技术要求，为沥青混凝土心墙土石坝结构设计、计算及安全分析提供必要的参数。设计将沥青混凝土三轴试验的抗剪断强度值及模量基数K值作为沥青混凝土质量指标，因其能比较直观地表征沥青混凝土的强度和变形特性，较易于从试验成果回归拟合而得出，这也是国内外沥青混凝土心墙设计中评价沥青混凝土力学性状所常用。沥青混凝土是一种弹塑粘性变形材料，采用弹塑性耦合模型计算沥青混凝土心墙的应力有所降低，更符合沥青混凝土心墙的实际应力状态。

2.2.2 茅坪溪防护沥青混凝土心墙土石坝运行实践检验

综合分析茅坪溪防护坝的各项观测成果可以看出，坝体变形和心墙应变等主要随坝体填筑高度的增加而增大，心墙两侧的铅直向应变及变形较为对称。2003年蓄水以后心墙应变、心墙基底铅直向应力、心墙与过渡层间的相对变形等实测没有明显变化，但因坝体填筑至坝顶后坝体沉降过程尚未完全结束，使得蓄水后坝体表面与坝壳内部的变形仍略有增加。2008年175m水位试验性蓄水以来，茅坪溪防护坝的各项监测成果表明，坝体和沥青混凝土心墙性态正常，坝基及坝体渗水量在194.2～1757.6L/min，远小于设计值4000L/min。各项监测数据及反分析研究表明，茅坪溪防护土石坝体性态正常，运行安全。

2.3 三峽工程抗震设计及其监测检验

2.3.1 三峡工程坝址处在相对稳定地块，抗震设计按Ⅶ度设防

坝址处在黄陵背斜核部的结晶基底区，为一相对稳定地块。地震活动水平不高，是弱震环境，历史上无中强地震记载，现今地震也很微弱。近38年仪器监测，共记录到2.0级以上地震10余次，且多数分布在离坝址35km的雾渡河断裂以北，其以南仅记录到1.1～1.8级地震3次。距坝址60～70km的中强地震有3次，即1961年宜都潘家湾4.9级地震（震中烈度Ⅶ度）、1969年保康马良坪4.8级地震（震中烈度Ⅶ度）、1979年秭归龙会观5.1级地震（震中烈度Ⅶ度），这3次地震影响到三峡坝址的地震烈度均小于Ⅴ度。从最不利的假定情况进行分析，取天然地震危险性概率分析中的上限6级作为水库诱发地震的最大可能震级，三峡工程抗震设计按最不利的条件，即使在距坝址最近的九畹溪断裂（距坝址17km）发生6级地震，影响到坝址的地震烈度也不超过Ⅵ度，大坝抗震设计按Ⅶ度设防（设计峰值加速度0.1g=100gal）是安全可靠的。

2.3.2 三峡工程水库蓄水运行以来，库区地震监测分析

三峡工程自蓄水以来，2003年6月1日至2016年底，三峡工程库区重点监测区共记录到0.5级以上6 616次，其中小于3.0级的微震和极微震共6 606次，占地震总数的99.9%，说明地震活动以微震和极微震为主，其频率显著高于本地区地震本底。微震和极微震主要分布于库区两岸10km范围内，呈密集“成团（带）”分布。其分布地区大部分都在采矿区和灰岩区。其中绝大部分是库蓄水涌入废弃的矿井和石灰岩岩溶洞穴内，引起的矿井、岩溶洞穴塌陷、气爆、局部岩体破裂造成外成因的非构造型地震。2013年12月16日，巴东县发生5.1级地震；2014年3月27日及30日，秭归县发生4.2级及4.5级地震，均是受库水回落影响产生的应力调整，引发该区域地壳压应力释放（回弹），导致仙女山断裂北段发生典型的震群型水库地震。

这4次4级以上地震都发生在三峡库区庙河至奉节白帝城的第二库段，该库段存在高桥和仙女山—九畹溪两个弱地震活动性的地区性断裂带，水库蓄水后虽然发生了频次较高的诱发地震，但主要是非构造型的微震和极微震，地震强度不大，最大为5.1级，最高震中烈度为Ⅶ度，对坝址区的最高影响烈度为Ⅳ度，没有超出三峡工程初步设计的结论。在水库试验性蓄水至175m水位运行涨落过程中，库区地质体的应力场、渗流场和其他的环境条件，已得到了不同程度的调整，新的平衡条件正在逐步形成，库区今后地震活动水平将呈起伏性下降，并渐趋平静。水库蓄水后，坝区遭受的地震最高影响烈度为Ⅳ度，远低于三峡大坝抗震设防烈度Ⅷ度，对三峡工程及其设施的正常安全运行未造成任何影响。

2.4 三峡工程防护问题

三峡工程防护安全问题早在1958年就开始研究，工程防护主要研究加强防御力量，阻止核弹袭击，保障工程安全，以及核弹击中大坝溃坝洪水对坝下游地区的影响及减免灾害的措施。1983年至1988年，在湖北省蒲圻陆水水库坝址试验场进行了大比尺（水平比尺1∶500，垂直比尺1∶250）的溃坝试验研究，溃坝模型范围坝址上游为全库区，下游至沙市以下6km。溃坝试验研究了（1）大坝瞬时全溃（沿坝基全断面溃决），溃口宽分别为200m、250m、400m、1 000m；（2）大坝瞬时半溃（坝体沿孔口处溃决，高程110m以下坝体尚能拦蓄库水）溃口宽分别为400m、1 000m。试验结果表明：三峡大坝遭受核武器破坏而坝体全溃时，百余亿m3库水短时间内下泄，坝址至沙市江段沿岸受溃坝形成的特大洪水直接冲击，导致洪水灾害。但由于三峡水库为峡谷河道型水库，溃坝后坝上游水面坡降陡，突泄库水水量受峡谷控制，溃坝洪峰尖削，历时很短，仅数分钟即急剧下降。坝址下游长约40km为西陵峡江段，且多急弯；尤其是莲沱至南津关长20km的峡谷，两岸山体陡峻，江面宽200～300m，还有3处90°的弯道，峡谷河道对溃坝突泄库水有很大约束作用，使溃坝洪峰衰减很快。为减轻溃坝洪水对下游的灾害，考虑临战前适当降低库水位运行并在下游采取相应的分洪措施，可以将溃坝洪水淹没损失限制在一定范围内。溃坝试验表明，采取预降库水位和分洪措施后，溃坝最大的洪水灾害面积3 000km2左右，淹没农田13.33万hm2，受灾人口100多万人，淹没范围只相当于1954年洪水长江中下游淹没范围的4%左右，远小于历史上发生的一次大洪水的灾害损失。（3）灾害范围局限在上荆江一带洲滩围垸内，不致影响沙市和荆江大堤的安全，属于局部地区性灾害。在采取一些防护措施后，灾害可进一步减轻。

3 三峡水库运行库区安全及水库长期运用问题

3.1 三峡水库泥沙淤积及水库长期运用

3.1.1 三峡工程水库泥沙淤积及水库长期运用问题

（1）三峡工程入库水沙变化

长江上游悬移质泥沙主要来源于金沙江，其沙量占宜昌站来沙总量的54.5%；嘉陵江次之，占23.7%。上游干流河段各支流和区间悬移质泥沙入汇，悬移质输沙量沿程增加，宜昌站年输沙量约为屏山站的2倍。

三峡工程初步设计在论证的基础上补充了1987—1990年数据，入库水沙量釆用寸滩站与乌江武隆站实测值之和，多年平均水沙量分别为4 015亿m3和49 140万t。三峡工程蓄水运用以来，从2003年6月至2016年12月，入库年均径流量为3 698亿m3，年均来输沙量为15 600万t，与初步设计相比，分别偏小7.90%和68.25%。175m水位试验性蓄水阶段2008—2016年，入库年均径流量为3 716亿m3，年均来输沙量为13 000万t，与初步设计相比，分别偏小7.45%和73.54%。可见，三峡工程蓄水运用后，入库水量变化相对较小，入库沙量有较大幅度的减少，减幅超过60%，试验性蓄水阶段沙量偏少幅度超过70%。

（2）三峡水库防洪库容和调节库容长期保留问题

三峡工程设计正常蓄水位175m，相应水库库区范围从坝址至上游660km，水面面积1 084km2，水面寬度一般小于1 000m，只有一小部分库段的库面宽度在1 000～1 700m之间，为典型的河道型水库，平均坡降约为2‰，水库挟沙不饱和程度大。水库的有效库容主要为河槽库容组成，滩库容比例小，滩库容最终将淤废，河道型水库长期保留库容比湖泊型水库大。汛期（6—9月）入库沙量占全年总量的80%～90%，水量占全年的60%以上。汛期降低水位至防洪限制水位，腾出库容调节上游洪水，汛期宣泄洪水，有利于排沙，三峡水库的总库容与年径流量比值小于1，有利于汛末蓄水。初步设计拟定水库采用“蓄清排浑”的运行方式，拦河大坝设置了泄洪排沙设施。汛期水库水位在145m运行，当流量大于56 700m3/s拦蓄超额洪水抬高库水位，洪水过后将水位降至145m，泄洪深孔泄流可将泥沙排至大坝下游，称为“排浑”；汛后10月初开始蓄水，此时水流的含沙量减小，称为“蓄清”，库水位逐步升高蓄水至175m，12月至次年5月水库水位逐渐消落，向下游补水，按电站保证出力泄流，并满足下游航运要求的水深。三峡水库采用“蓄清排浑”运行方式，可将汛期库内泥沙淤积限制在降低的库水位以下，并可减少库尾河段的泥沙淤积，也有利于将泥沙排出库外。根据三峡水库淤积数学模型计算分析，不考虑上游干支流修建水库拦沙作用，采取“蓄清排浑”运行方式，三峡水库运行80年至100年，水库冲淤将基本达到平衡，水库仍能保持86%的防洪库容和92%的兴利库容，三峡水库可长期使用。

（3）175m水位验性蓄水运行期间，优化水库调度方式

三峡工程建成后提高了长江中游的防洪能力，为减轻长江中游防汛压力，三峡水库适时调度过程中，根据当时坝址上下游的水情雨情及气象预报，在确保防洪安全的前提下，合理利用水库防洪库容对中小洪水进行拦蓄是必要的，也是可行的。2009至2016年汛期，在确保防洪安全的前提下，依据水文气象预报，三峡水库多次实施了中小洪水滞洪调度实践，并取得了较好的成效。

三峡水库为季调节水库，若每年汛后未蓄至设计正常蓄水位175m，将严重影响三峡工程发挥综合效益。在175m水位试验性蓄水运行期间，三峡水库蓄水提前至9月10日至15日，起蓄水位按起蓄时前期防洪调度的实际库水位开始蓄水。

3.1.2 三峡工程泥沙观测检验

（1）三峡水库泥沙淤积观测分析

根据三峡水库库区固定断面资料分析，三峡水库蓄水运用以来， 2003年至2016年，三峡水库泥沙淤积量为16.380亿t，水库年均淤积量仅为原论证预测值的40%左右；三峡水库年均排沙比为24.5%，小于原论证预测值，主要是与入库水沙条件与原论证阶段发生明显变化，水库调度方式的改变（在175m试验性蓄水运行期间，汛期坝前平均水位有所抬高）等有关。从库区淤积分布来看，近10年三峡水库淤积沿程分布总体特性与原预测值吻合较好。研究表明，三峡入库泥沙在相当长时期内将维持在较低水平，水库淤积进一步减缓。

（2）实施汛期排沙调度和汛前库尾减淤调度，得出“蓄清排浑”运行新模式

长江委水文局对三峡水库实测水沙资料进行分析研究，发现在大洪水流量期间洪峰从寸滩到达三峡大坝前约18～30h，沙峰传播时间为3～7d。2012年7月，三峡水库在进行中小洪水滞洪调度的同时，利用洪峰与沙峰传播时间的差异，采用“涨水拦蓄削减洪峰，退水加大泄量排沙”的方式“排浑”，进行了首次排沙调度试验。7月份的排沙比达28.0%，坝前平均水位155.26m，高于2008—2011年同期水位，但排沙比却超过7.4%～17.0%，取得了较好的排沙效果。2013年7月进行了排沙调度试验，排沙效果良好，7月份排沙比达27%，探索出“排浑”新模式。长江防总为解决三峡水库库尾河段冲（走）沙问题，通过2012年、2013年连续两年的三峡水库库尾减淤调度试验，使得库尾铜锣峡至涪陵河段河床冲刷量明显增多，将库尾河段淤积的泥沙冲至汛限水位145.0m以下的河槽内。三峡水库每年5月相机实施库尾减淤调度，解决了水库提前蓄水而影响库尾变动回水区冲（走）沙问题，降低了重庆主城区河段泥沙淤积导致碍航的风险。

3.2 三峡库区地质灾害防治

3.2.1 三峡库区是地质灾害频发地区

从长江三峡的形成演化历史来看，三峡地区自古以来就是地质灾害频发的地区。三峡水库蓄水至175m水位，对库岸稳定性的影响可能有几年时间的调整，是地质灾害频发的时期。三峡水库干流1 300 km，支流3 679.5km的库岸共发现体积大于10万m3的崩塌、滑坡和危岩体共684处，总体积30.4亿m3。

3.2.2 三峡库区地质灾害防治

针对库区地质灾害的防治措施，根据灾害的类型、位置的重要性、危害性大小及治理的难易程度，分为工程治理、搬迁避让和监测预警三种方式。三峡库区地质灾害防治二期（围堰挡水发电蓄水位135m）规划及三期（初期运行蓄水位156m）规划治理的崩塌滑坡574处、防护库岸446段长253.5km；规划地质灾害搬迁避让项目525处，涉及6.26万人；规划地质灾害群测群防监测点共计3 049处，监测保护人口近60万人，其中专业监测点254处（库岸超深层监测点3处，崩塌点251处），监测保护人口近9万人。通过二期工程及三期工程治理，共治理滑坡441处、库岸防护175.05km，保护了79座涉水城镇的库岸稳定，大部分解除了崩塌滑坡对移民迁建城镇和重要农村移民迁建点构成的危害。通过工程治理，消除了243处滑坡下滑入江成灾的隐患，同时对受到地质灾害威胁的港口、码头和道路实施了保护，增加了库区长江航运安全。实施搬迁避让和地质灾害监测预警，在库区更大范围内提高对人民生命财产和长江航运安全的保障程度。在移民迁建区，实施了高切坡治理共2 874处。防护对象包括城（集）镇移民搬迁安置规划区、农村移民集中居民点、镇外迁建工矿企业生产生活用房和重大专业项目复建区。经对428处滑坡和302段不稳定库岸的工程治理，库岸稳定性得到加强，保护了79座涉水城镇的库岸稳定，大部分解除了崩塌滑坡对移民迁建城镇和重要农村移民迁建点构成的危害。同时，三峡库区二、三期规划地质灾害监测点实施了共计3 049处，监测保护人口近60万。二、三期地质灾害搬迁避让项目525处，涉及626 422人，其中二期232处，三期414处。通过实施地质灾害监测预警和搬迁避让，更大范围地提高了人民生命财产和长江航运安全保障程度。

3.2.3 三峽库区地质灾害防治效果显著

2003年135m蓄水以来，监测预警千将坪滑坡、坍口湾滑坡、高塘观滑坡等滑坡险情236处，应急搬迁转移2 063人，取得了良好成效。2006年156m蓄水以来，专业监测对42处滑坡进行了预警，对其中的3处滑坡进行了橙色预警，对11个滑坡1 712人采取了应急搬迁。2007年汛期，三峡地区遭遇了百年一遇暴雨袭击，三峡库区范围内监测预警及时，发现险情立即处置，未造成人员伤亡。2008年9月实施175m水位试验性蓄水以来，至2016年9月，进行了9次试验性蓄水。三峡工程库区共发生变形加剧和新生的地质灾害灾险情447处（其中，湖北库区127处，重庆库区320处。滑坡崩塌总体积约3.5亿m3，塌岸约60段总长约25km。紧急转移群众12 200多人，其中湖北转移5 200人，重庆转移7 000人，均未造成人员伤亡。

3.3 三峡库区水污染防治及水质保护

3.3.1 三峡库区水污染防治

三峡工程自1994年开工以来，国家高度重视库区的生态建设与环境保护，相继制定并实施了《长江上游水污染整治规划》《三峡工程施工区环境保护实施规划》《三峡水库库周绿化带建设规划》等。2001年11月，国务院批复实施《三峡库区及其上游水污染防治规划（2001-2010年）》，进一步强化了三峡地区的生态建设和水污染防治工作。三峡库区加强城镇污水和垃圾处理及配套设施建设，加强农村污染防治和生态环境保护，实施农村污染防治和迁建城（集）镇配套建设污染防治设施；对工矿企业迁建实施产业结构调整，提高污染防治能力，根据产业政策调整，工矿企业迁建由“技改迁建”变为“结构调整”，对污染严重、产品无市场和资不抵债的企业实施了破产关闭和一次性补偿销号；落实专项复建工程环境保护措施；加强库区及坝前漂浮物清理；重视落实环境风险事故防范及应急措施，库区污染事故发生率总体下降。库区及上游各级政府认真落实上述污染物总量减排、生态环境保护和建设等一系列有效措施，库区及其上游工业污染物排放量有所下降。三峡水库175m试验性蓄水运行以来，库区主要污染源为农田径流污染、养殖污染、城市生活污水、工业废水、城市径流、农村生活污水和船舶流动污染源，主要污染物为总磷、COD等。与环境影响报告书阶段相比，工业污染源所占比例大幅下降，高达82.4%的污染型迁建企业实施了破产关闭或补偿销号。库区生活污水排放量呈下降趋势，与环境影响报告书阶段相比，COD和BOD5的污染源消减量分别为66.4%和64.8%。

3.3.2 三峡库区干流水质保护在Ⅱ类、Ⅲ类的良好状态

根据三峡库区水质监测断面布置，生态环境部设置的长江干流国控断面水质监测数据显示，2003年6月三峡水库135m水位蓄水运行以来，库区干流水质保护在Ⅱ类、Ⅲ类的良好状态。2008年汛末试验性蓄水前后，三峡库区水质基本上保持在Ⅲ类水平并持续稳定。与2005年各断面的Ⅱ类水质相比较，在水质类别上的变化主要是由于自2009年起，国家将参与水质评价的项目由原来的9项增加到21项，导致库区部分干流水质由Ⅱ类转变成Ⅲ类。2010年至2014年总体水质全年稳定在Ⅲ类水平，从各月情况看，总体水质保持在Ⅱ类、Ⅲ类水平，2016年Ⅱ类水占40%。三峡水库蓄水运行对库区饮用水水源地的分布格局、取水方式等产生影响，但其供水服务功能总体稳定，饮用水源水质均以Ⅱ类和Ⅲ类为主，且基本保持稳定达标。

4 结语

三峡工程在175m水位试验性蓄水运行期间的监测成果表明：各枢纽建筑物变形、渗流、应力应变符合正常规律，监测值均小于计算值，建筑物工作性态正常，运行安全。三峡库区地震99.9%都是小于3级的微震和极微震，实测最大震级5.1级，小于设计预计的5.5级。汛期实施中小洪水滞洪调度和提前至汛末蓄水调度，采取汛期坝址沙峰排沙调度和消落期库尾减淤调度，为三峡水库“蓄清排浑”运行探索出新的模式。三峡水库的水质，由于加强了水污染防治工作，库区干流及一级支流水质稳定在Ⅱ～Ⅲ类，支流入库的库湾回水区由于流速变缓而出现富营养化现象，导致一些支流发生“水华”。三峡枢纽以下的长江中下游整体水质在蓄水前后无明显变化，总体保持稳定在Ⅱ类、Ⅲ类。三峡工程转入正常运行期后，应进一步加强枢纽建筑物和库区地质地震监测及地质灾害防治、水污染防治及水环境保护的常态化管理，对枢纽建筑物及移民设施应精心维护，发现问题及时检修加固处理，以保障三峡水库大坝运行安全和长期运用，为长江流域人民的福祉和长江经济带的持续发展做出贡献。

Abstract： The Three Gorges Project is the existing largest water conservancy and hydro-power project in the world. With great benefits including flood control， power generation， navigation， and comprehensive water resources utilization， it is a key backbone for development and protection of the Yangtze River. The safety and long-term operation of the Three Gorges reservoir and dam is related to the security of millions of people's lives and properties and the achievement of its benefits. The paper focuses on such issues as dam stability， flood discharge and energy dissipation， concrete durability， dam aseismicity and protection， reservoir sedimentation， geological disaster prevention， and water environmental protection as well as engineering measures in design taken thereto. Meanwhile， analyses are made on the monitoring results after reservoir impoundment. It shows that the dam and resoirvoir is safe and reliable for long-term operations.

Key words： reservoir， dam safety， long-term operation， Three Gorges Project