高峡平湖起宏图

2021-11-18 08:27田宗伟编辑孙钰芳
中国三峡 2021年8期
关键词:葛洲坝水坝三峡工程

◎文| 田宗伟 编辑| 孙钰芳

眺望西陵(版画)122X180cm

暮色三峡 摄影/黄正平

“三峡捧出宜昌市,世界崛起水电城。”这是2000 年《人民日报·海外版》向海外华人、国际友人推介宜昌的一则通讯的标题,也是这么多年来宜昌人宣传宜昌使用最多的一句广告语。这广告语殊可玩味。你看那语气,仿似并非孜孜以求与己无关,然而骨子里却满是自豪与得意,乐得很呢!又有“动力心脏”“水电之都”等多个雅号,是宜昌人自封呢,还是世人的加封?总之,一个装机2700 多万千瓦、年发电量1200多亿千瓦小时的城市,是无愧于这雅号的。

宜昌地处我国地势第二第三阶梯交界处,东面为平原,西部是山地,崇山峻岭之中,河流密布。市域内除长江、清江外,还有黄柏河、香溪河、沮漳河等99 条中小河流,水能可开发量超过3000 万千瓦。这样的自然禀赋,成就了宜昌成为“水电之都”。

我国是一个能源禀赋和能源供应都以化石能源为主的国家,进入新世纪,减排温室气体成为世界各国的共识,减排压力巨大。2020 年9月,习近平主席在第七十五届联合国大会上宣布,中国将提高国家自主贡献力度,采取有力措施,力争“2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和”。“双碳”背景下,宜昌作为全球清洁能源的“水电之都”,将是格外的亮眼。

灯火阑珊的葛洲坝水利枢纽 摄影/ 易怒

水电城这样崛起

早在一百年前的1918 年,孙中山先生就提出了开发长江三峡水电资源的设想。从那时起,修建三峡工程就一直是国人的一个梦想。1944年,抗日战争胜利在望,为给战后工业发展提供电力,国民政府开始考虑开发三峡水电资源,电邀美国垦务局总工程师萨凡奇来华考察。萨氏到三峡实地勘查后,提出《扬子江三峡计划初步报告》,设想在南津关至石牌一带修筑一座250米的高坝,在两岸山体内各装48 台11 万千瓦机组。此报告一出,国民政府随即启动工程勘测设计、坝址钻探、水文调查等前期工作,并派50 名工程技术人员去美国实习,参与工程设计。可正当设计顺利进行之时,内战爆发,三峡工程有关活动戛然而止。

建国伊始,毛泽东主席即着手考虑治理长江水害。1954 年,长江流域发生特大洪水,加速了三峡工程研究步伐,长江委员会经过勘察,放弃了萨凡奇南津关至石牌坝址方案,建议选址地质条件更好的三斗坪和茅坪一带。但选址于此就要损失近二十米水头减少发电,南津关至三斗坪的航道也得不到改善,电站满发时不稳定的下泄水流又有碍船舶航行。于是在1959年,提出了在南津关下游再建一坝,作为三峡工程的反调节枢纽解决三峡电站日调节与航道问题,此即葛洲坝工程的由来。

1969 年10 月,水电部和湖北省、武汉军区市曾先后提出修建三峡工程,毛泽东回复“目前备战时期,不宜作此想。”由于葛洲坝工程采用低坝径流发电,水库容量小,既可避免战时轰炸导致下游淹没,又可争取较短时间发电和改善航道,发电量也很可观,1970 年5 月,水电部、武汉军区和湖北省报告国务院,请求兴建葛洲坝工程。同年12 月25 日,中共中央批复同意,12 月26 日,毛泽东批示“赞成兴建此坝”,12 月30 日,葛洲坝工程破土动工。

我们今天所见大坝皆立于江水之中,但当初大坝混凝土浇筑却必须在干地上进行。倘是在深山峡谷建坝,则需要在两岸山体打导流洞,把江水赶往导流洞通行,截断河床水流形成干地。葛洲坝坝址江面开阔,靠岸圈出一块河道抽干江水即可浇筑大坝,大坝具备过流条件后,再圈对岸建大坝的另一部分,这在水利水电施工中叫分期导流,在江水中圈地叫修筑围堰,围堰抽干水后叫基坑。

葛洲坝坝址有葛洲坝、西坝两岛,施工人员先圈葛洲坝岛与左岸间的河道(河流摆动不定,无法用东西南北指认,水电施工中常以左右岸称之,面向下游,左边为左岸,右边为右岸),抽干江水形成基坑,在基坑内修建左岸大坝、2 号船闸、3 号船闸、三江冲砂闸、二江电厂、二江泄水闸,江水走右岸大江主河道,船也是。上述工程具备过水条件后,再圈葛洲坝岛与右岸间的河道,抽干江水,在原大江的位置修建右岸大坝和大江电厂、1 号船闸、大江航道、大江冲砂闸,江水从已建成的二江泄水闸和三江冲砂闸下泄,船从已建成的两座船闸通行。大坝就是这样一段一段修建起来的。

1981 年7 月,葛洲坝工程第一台机组并网发电。1988 年12 月,21 台机组全部投产,总装机271.5 万千瓦。近年来,葛洲坝电厂持续进行扩机改造,2022 年扩机增容完成后装机将达到321 万千瓦。“万里长江第一坝”——葛洲坝工程就这样在宜昌崛起,屹立在浩瀚之长江上。

上个世纪80 年代初,由于三峡工程研究设计的深入和改革开放后全国经济发展的需要,建设三峡工程再次提上议事日程。三峡工程在长达数十年的论证过程中先后提出蓄水位200米、150 米、180 米等多个坝高方案。1986 年4月,国务院决定对三峡工程作进一步论证。在1986 至1988 两年多时间里,来自全国412 位资深专家分14 个专题对三峡工程再次进行可行性论证,得出“建比不建好,早建比晚建有利”的结论,最终选定正常蓄水位175 米、坝顶高程185 米方案。1992 年4 月3 日,全国人大批准兴建三峡工程。

清江隔河岩水电站 摄影/ 吕新宇

三峡大坝泄洪景观 摄影/ 肖佳法

三峡工程是一超级水利枢纽工程,建成后具有防洪、发电、改善航道等多种效益。三峡水库中库容393 亿立方米,有效防洪库容221.5 亿立方米,因其巨大的防洪效益被称为“黄金库容”。连同右岸地下电站,三峡工程共安装32 台70 万千瓦和2 台5 万千瓦机组,总共装机2250万千瓦。为解决通航问题,在左岸山体和左岸非溢流坝段分别布置有双线五级船闸和垂直升船机。1994 年12 月,三峡工程开工建设。

三峡坝址河床也很开阔,右侧有中堡岛,具备良好的分期导流条件。三峡工程采取三期导流施工。先围中堡岛与右岸间的河道,形成基坑后扩挖原河道,修建导流明渠,为接下来围中堡岛与左岸间宽阔的河道作过流准备,此时原主河床过流通航。导流明渠修好后,再围中堡岛与左岸间的河道,形成基坑后修建泄洪坝段、左岸厂房坝段及电站厂房,江水改走导流明渠,船舶从导流明渠通行。泄洪坝段具备过流条件后,截断导流明渠,在其基坑里修建碾压混凝土围堰和右岸厂房坝段及电站厂房。在碾压混凝土围堰与左岸大坝连成一体并达到140 米高程的2003 年6 月,开始135 米初期蓄水,左岸电厂发电,船闸通航。2006 年5 月,大坝混凝土全线浇筑到顶。2008 年9 月,三峡工程开始正常蓄水位175 米试验性蓄水,2012 年5 月,32 台机组全部投产发电,2016 年9 月,升船机试通航。2020 年11 月,三峡工程通过国家整体竣工验收,防洪、发电、航运、水资源利用等综合效益全面发挥。

葛洲坝工程和三峡工程的兴建,极大促进了宜昌地方经济发展,提升了宜昌的战略地位。1971 年葛洲坝工程开工时宜昌城区人口只17 万人,当年全市生产总值不足10 亿元,到1988 年工程完工时,城区面积达到28 平方公里,人口达到35 万人,年生产总值达到52 亿元,宜昌实现了由小城市向以水电为特色的中等城市的转变。三峡工程开工后,宜昌借力三峡工程建设,迅速改善和更新通讯设施,加快交通、供水、供电等建设,城市基础设施建设得到空前发展。2012 年6 月,湖北省提出支持宜昌加快建设世界水电旅游名城,成为现代化特大城市。到2020 年,宜昌城区人口达到130 万人,面积发展到200 平方公里,全市GDP 由三峡工程开工时1994 年不到157 亿元提高到4261 亿元,实现了由中等城市向大城市的跨越。

清江,是流经宜昌的长江一级支流。早在上世纪50 年代,国家即开始清江流域水力资源开发的相关研究。在葛洲坝工程建设行将结束的1987 年,清江隔河岩水电站开始建设,装机120 万千瓦,1995 年竣工。建设三峡工程期间的1997-2001 年,又建成了高坝洲水电,装机25.2 万千瓦。

从1971 至2012 四十年间,在宜昌城区半径40 公里范围内,建成了葛洲坝、隔河岩、高坝洲、三峡四座水电站,一个装机2700 多万千瓦的水电城横空出世。

水力发电好处多多

远古人类逐水而居择水而栖,必然要面对洪水,因此人类筑坝活动起源很早,水坝的历史最早可追溯至8000 年前。美索不达米亚东边扎哥罗斯(Zagros)山脉丘陵地带的农民也许是世界上最早建造水坝的人,考古人员在该地区发现了公元前6000 年左右的灌渠。现约旦境内建造于公元前3000 年前的古城加瓦(Jawa)供水系统的一部分,是迄今为止现存的建造时间最早的水坝。在我国,最早的水坝则是近年考古发现的浙江良渚水坝,距今5000 年;目前仍在使用的水坝,有四川都江堰、广西灵渠、浙江通济堰……通过建造水坝改善人水关系,是世界各民族先民谋求生存的共同手段。

人类早期的水坝皆为调蓄供水、引水灌溉。电被发现并加利用以后,人们开始利用水坝挡水发电。1878 年,世界上第一座水电站在法国建成,从此,水坝成为灌溉、防洪、发电、供水、改善航运等多用途水利工程。20 世纪三十年代起,发达国家大规模建设大坝引水发电,挪威、德国、奥地利、瑞士、法国、意大利、加拿大、美国皆在20 世纪五六十年代完成了大部分水力资源的开发,发展中国家如巴西、印度、中国大规模开发水电则在20 世纪七八十年代以后。充分利用水力资源,是世界各国的通行做法。

水力发电相较于燃煤发电有诸多好处。径流来自降雨,雨水来自大气循环,取之不尽,用之不竭,有流量有落差就可建坝发电,此其一;水力发电只利用水流势能,不消耗水量,水流从高处落下冲动水轮机旋转,水轮机带动发电机转子旋转,切割定子磁力线圈发出电来,水流经电站尾水管流出,来于河流、归于河流。倘若一条河上有多座电站,同一滴水可多次发电,发电之后的水还可用于防洪、灌溉、航运、供水、水产养殖等,此其二;水力发电可根据电网需要迅速开机和停机,操作灵活,是承担电力系统调峰、调频、事故备用、负荷调整的最佳电源,此其三。燃煤发电要排放大量温室气体和颗粒粉尘,污染严重,水力发电不污染一滴水,还改善了环境,此其四。在越来越重视环境问题的今天,加快水电建设,改善能源结构,对减少环境污染有着极其重要的意义。

三峡、葛洲坝、隔河岩、高坝洲四座电站从各自建成发电至2020 年底,共累计发电20719.69 亿千瓦时。相当于减少燃烧82.87 万吨标准煤,减少二氧化碳排放202.4 万吨,减少二氧化硫排放6.21 万吨,减少氮氧化合物排放3.1万吨,减少碳粉尘排放56.35 万吨。

雄伟的美丽

水坝以其大体量大跨度带给我们的视觉震撼是显而易见的,尤其是像三峡这样的大坝。一旦走近,便立刻有一种庄严、豪迈的情绪升腾、弥漫。汹涌奔腾的江水竟被拦腰截断,这是何等的伟力啊!脚下,是坚实沉稳的混凝土大坝,眼前,是烟波浩渺的高峡平湖,层叠的山峦在两岸逶迤,天光云影在湖水中变幻,悠远而深邃、灵动又神秘。倘是夏季,又正值汛期,你便可以欣赏到大坝泄洪的奇观了。适才静若处子波澜不惊的湖水,一变而为一排方形的水柱从大坝孔口激射而出,犹如千军万马腾空而起,在半空中翻滚,交会,砸向下游江面,消散,雾化。

葛洲坝大坝是低坝,采用底流消能,那又是另一番景象。至今记得30 多年前在二江泄洪闸近距离观看泄洪,坝下的浊流仿似有橡皮拉着,冲锋一阵又后退一步,咆哮,翻滚,地动山摇,天地改色。浊流散成水花,水花涣成水雾,升腾,弥漫,浸湿了我的头发滋润着我的脸,同时也平复着我那颗激动而颤抖的心……

一边是烟波浩渺悠远深邃,一边是激情四射汹涌澎湃,动与静、刚与柔、蕴藉与力量就这样在这里神奇的交会呈现。

隔河岩大坝的泄洪我没见过,几次去皆非汛期,但它给了我另一种审美体验。如果说三峡、葛洲坝这类平直的混凝土重力坝给我们以挺拔和不可撼动的庄严,隔河岩那种优美的曲形拱坝则给我们以灵动与新月般的妩媚。而当你经由电站厂房走到坝下,近前高峻的大坝又给人以鬼斧神工之感。同一座大坝,视点一变感受亦变。

说来奇怪,水坝作为一种以功用为首要目的的存在,即使纯以审美的眼光观之,也有其奇妙之处。

譬如三峡大坝,它以宏大的体量横卧江上,从下游看,电站厂房坝段皆是简单的块面,平直的线条,但泄洪坝段众多的泄洪孔边墙却寓精细于整齐之中,边墙上下错落有致,犹似键盘乐器上的琴键,庞大而精巧。表孔边墙外沿那整齐的一溜曲线,立于众多直线折线之上,形成对比,于统一以变化,简直就是神来之笔,让人叹为观止。

倘使你还有一点水利水电常识,便能结合功用感受设计之巧,多角度、多层面、更深一步地领略水坝之美。

比如,葛洲坝工程是由三峡工程派生出来,其建设目的主要是回收水头发电并改善航道。由于受地形和淹没条件所限,坝址只能在南津关出口与宜昌市之间。你看,长江出三峡过南津关后,水流由东急转向南,江面突然开阔起来,在宽阔的江面上有葛洲坝、西坝两个江心岛,大坝横穿两岛,岂不正好利用于分期导流吗?既然葛洲坝要先于三峡工程建设,就要比后建增加泄水闸以加大洪水下泄能力,为三峡工程实施截流提供便利,而葛洲坝工程又是以发电为主,电站装机也不容减少,于是位置就不够。

三峡大坝前的输电线路 摄影/肖佳法

建坝前长江主泓(江水主体)经大江走,建坝后水位抬高,南津关下游左岸矶头挑流作用减弱,主泓左移,不再走大江而是正对葛洲坝坝头,河势发生变化。于是设计者决定在分期导流结束后挖除葛洲坝岛,腾出位置安装二江泄水闸,使其正对主泓,以利泄洪排沙。泄水闸左侧布置大江电厂,以利电站引水和利用泄水闸排沙排漂,船闸则布置在靠近两岸处。对于两岸边滩淤积碍航问题,通过在船闸上游设置防淤堤,利用其“束水攻沙”,消除边滩,破除回流,就保证了船只进出船闸的安全。主泓走中间,航道放两边,依顺河势,一体两翼,静水通航,动水冲沙,岂不妙哉!

在人类所有的建筑物中,现代水坝最能够从直观上给我们以改造自然的成就感。江河如同沙漠、悬崖,本是大自然呈现给人类的极致壮美之景,仿佛神造一般极具威力,人类在它面前何其渺小与脆弱!而现在,这极致壮美之景被我们改换成了另一番模样,那曾经的惊涛骇浪被截住在高高耸立的大坝后面,被收复成温和的平湖和驯服的水头,用它来发电、灌溉、改善航道,用大坝来调控洪水。

面对没有威胁的水体,人类具有先天的亲近性。无论什么建筑,一经有水就灵动起来。同样是宏伟的建筑,作为水景观极致的水坝带给我们的震撼,不同于高大的教堂,宏伟参入了神圣,不同于庞大的航站楼,宏伟伴随有繁复,没有迷失,不觉肃穆,震撼之余便是愉悦,彻底的放松,满心的喜爱,这,不但因为它是一种宏伟的美丽,更因为它是美丽的宏伟。

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