本文摘自院士科普書系潘家錚院士著的《千秋功罪話水壩》一書,該書於2000年5月由清華大學出版社第一次出版。
有人說,每一座建成或毀棄的水壩,都是一座紀念碑,只是有的碑上記載着人類征服和改造自然的豐功偉績,有的卻留下大自然報復人類的痕跡,像第三節中所記的瓦依昂壩,就是一座262米高的失敗紀念碑。
按照這個說法,在60年代初修建於中國黃河上的三門峽大壩是座什麼性質的紀念碑呢?這個問題比瓦依昂或瑪爾帕塞要複雜得多,而三門峽工程的影響當然 也絕非瓦依昂這種工程可比。40年來,也沒有哪個權威單位或人士對它做出過全面客觀的評階。我們也許只能含糊地說:在這座紀念碑上,刻下了中國人民要治理 黃河的迫切願望和堅定信心,刻下了為探索治黃所走過的曲折道路,刻下了打響治黃第一仗後遇到的巨大挫折,刻下了為挽回敗局所進行的艱苦鬥爭,也刻下了留給 人民的寶貴經驗和光明前景。簡要地說,按照最初的規劃要求來衡量,三門峽工程無疑是失賠的,而經過反覆探索多次改造後,仍發揮了一定效益,更重要的是它留 給我們極其可貴的經驗。
現在讓我們重溫一下興建三門峽工程的過程吧。
興建三門峽工程的主要目的是防治黃河中 下游的洪水災害,它顯根治黃河的系統建設中的第一座工程。"根治黃河",光是這四個字就足以動天地泣鬼神。正如第一章中已講過的:黃河是長達5464公里 的中國第二大河,黃河流域是孕育華夏文明的聖地。黃河穿越並切割着千里黃土高原,每年要挾帶天文數字的泥沙下泄,千百年來黃河在中下游並無固定河床,大變 大遷,依靠人為築堤擋水而逐漸形成今天這條遠遠高出地面的"懸河",所以黃河既是中華民族的母親河,又成為可怕的"中國的憂患"。數千年來黃河帶來多少次 毀滅性的災難呀。哪一個封建王朝不設治河官吏,不叩天祀祖,想治理黃河?又哪裡能夠根治?年輕的共和國所接下的爛攤子中,最嚴重的問題無過於黃災了。中國 人民開始以史無前例和世無前例的氣魄,向黃龍開刀。不過也許理解到黃河的特殊複雜性,連欲與天公試比高的毛澤東,在1952年視察黃河後也只能寫下"一定 要把黃河的事情辦好"的囑咐,可沒敢提一定要根治黃河的豪言。猜想他的心中,可能半是不服,半是無奈。
其實,早在本世紀20 年代,李儀祉等一批老一輩水利專家(包括一些外國人)已經按現代科學理論探索治黃之道。他們考察黃河、查勘可能的壩址提出各種設想。而且在他們的研究中, 都注意到如果建庫調洪必會引起水庫迅速淤積,要採取措措施解決。在兵燹不斷國力凋敝的舊社會,他們的努力當然是徒勞的。
建國 後,治黃問題才被真正放上政府的議事日程。從1949年到1953年,水利部黃河水利委員會和燃料部水電總局先後組隊對黃河及支流進行查勘和整編資料。出 於對蘇聯在政治和技術上的崇敬,1952年兩部都向中央提出聘請蘇聯專家組來我國幫助制訂黃河規劃。經兩國政府協定,決定將黃河綜合規劃列為蘇聯援助我國 經濟建設的重大項目之一。1954年1月,蘇聯政府派出的專家組到京,120多位中蘇專家組成的龐大查勘團用了4個月時間從蘭州查勘到入海口。同時,國家 成立了黃河規劃委員會,在蘇聯專家指導下,按蘇聯模式編制《黃河綜合利用規劃技術經濟報告》(下面簡稱《技經報告》),於同年10月完成。按照這個規劃, 黃河幹流上將建46座攔河壩,在支流上建 座水庫。黃河的洪災將完全避免,泥沙被攔截,河床將刷深而且固定,河水從此變清,46座梯級還可以裝機 2300萬千瓦,年發電1100億千瓦時,引黃灌溉面積擴大到1.16億畝,輪船可從海口通至蘭州。規劃實現之日,也就是黃河從中國的憂患變成中國的驕傲 之時。
多麼美好誘人的前景啊!如果黃河是條清水河或至少是條少沙河流,這個規劃確是可以實現的,不幸的是,不論是中國人還是 蘇聯人,不論是專家還是領導對於黃河所挾帶的舉世無雙的泥沙妖魔這一特點是認識不足的。規劃中根據少量"試點"成果,認為依靠大水庫和支流上的攔泥庫,以 及實行水土保持措施,用上50年時間就能解決泥沙淤積和水庫壽命問題。因此這個以蓄水攔沙為指導思想的規劃是註定要失敗的,而失敗的陰影首先籠罩在被選為 第一期工程的三門峽樞紐上。
三門峽位於作為豫晉兩省界河的黃河中游,南岸是河南陝縣,北岸是山西平陸縣,河槽是從堅硬的玢岩 中下切而成(傳說這還是大禹的鬼斧神工)。河道中有兩個小島,將河道分為人門、神門、鬼門三道急流,還有聞名於世的中流砥柱石。千載以來,這裡是行船險 灘,洪水期中多少次舟毀人亡。三門峽控制着黃河流域92%的面積,在此修大庫,確實足以吞下來自上游的特大洪水,即使暴雨降在下游(三門峽至花園口區間 內)她也可以起錯峰作用,解決洪災威脅。加上有利的地質地形條件,難怪被蘇聯專家一眼看中,選為治黃的第一期工程。並初選水庫正常蓄水位 350米(相應 總庫容360億方方米,移民達60萬人),最大下泄流量為8000立方米/秒。在總庫容中,預留了147億立方米作為"堆沙庫容",另外就依靠支流攔泥庫 和寄希望於水土保持了。
讓我們再從地圖上看看三門峽和其水庫的位置。
從壩址溯黃河而上,西行 114公里,就到陝晉豫三省交會的戰略要地潼關,黃河在潼關以上是由北向南流(稱為北幹流,是晉陝界河),到潼關後轉了90度大彎折向東流,穿過三門峽後 進入河南大平原。發源於甘陝黃土高原的黃河大支流(也是泥沙的主要來源之一)涇河、渭河以及北洛河都在潼關附近匯入黃河。從潼關向上至龍門,河谷非常開 闊,渭河、北洛河入黃河處的河床也寬達10餘公里,而在潼關處河床突然縮到1公里,形成貨真價實的"咽喉"。如果潼關處河床淤積,水位升高,將對上游特別 是對涇河、渭河、北洛河流域帶來巨大影響。
這個"技經報告"經中國政府各級審查同意,1955年7月在一屆人大二次會議上表 決通過。中方並委託蘇聯電站部水電設計院列寧格勒分院進行三門峽工程的設計,中方提出設計任務書、配合工作、提供資料。應該說蘇方對這項國際任務是重視 的,做了大量分析、設計、比較和研究試驗工作,特別進行了淤積試驗和沖淤計算。他們樂觀地認為利用"異重流"可以排出入庫泥沙的40%。
1956年蘇方提交了初步設計要點,主張為保持水庫壽命50年以上,正常蓄水位要再提高到360米,最大下泄量則減到6000立方米/秒。淹沒損失 和移民量比"技經報告"更增加許多,引起中方的注意。1956年5月,清華大學黃萬里教授就提出不同意見。最有意思的是,一位剛出校門的青年技術員溫善章 在1956年12月和1957年3月兩次向水利部以至國務院提出他的研究意見,反對高水位蓄洪攔沙,主張低水位滯洪排沙。具體講,他認為三門峽正常蓄水位 不應高於335米,死水位要低到300米~305米,汛期不蓄水,只滯洪排沙,枯水期再蓄水供灌溉航運之需,這樣移民只10萬人~15萬人,投資也大大降 低。
兩種對立意見引起多次爭辯討論。但反對派畢竟人少言輕,三門峽工程的初設還是在1957年2月審查通過,1957年4月 破土開工。當周總理了解到在審查中出現不同意見後,十分重視,指示水利部要組織專家認真研究。這樣,1957年6月水利部又召開技術討論會,可以預料的 是,會上絕大多數專家支持蘇方設計,認為修建高壩大庫是迫切需要的,對於滯洪排沙方案,認為不能滿足消除下游水害要求.也不能充分發揮水庫綜合利用要求 (主要指發電),不宜採用。但建議在原方案中增設較低的泄水底孔,加大泄量,並建議初期運行時試行汛期不蓄水的做法,反對意見以失敗告終。
溫善章們的敗北是難怪的,當時的氣候是從政治到技術向蘇聯一面倒。在雙方地位上,一方是德高望重的大專家,提出的設計書和資料厚達半米,另一方是剛 出校門的小技術員,提出的意見書是那麼單薄數頁,加上當時人們對根治黃河和綜合利用水力資源的願望是如此強烈,所以"勝負之數,無待蓍龜"。以後黃萬里先 生等被劃成右派,就更不好說話了。
這樣,1957年11月水利部向國務院報告,強調黃河下游洪水威脅,修建三門峽水庫刻不容 緩,建議大壩蓄水位按360米設計,350米施工。為減少移民困難,可逐步抬高運行水位。這一方案震動了陝西省,他們強烈要求蓄水位改按350米設 計,340米修建。對省政府的意見不能像對技術員那樣來解決。1958年4月周總理再次親臨已經熱火朝天的工地,開現場會議,並做出了當時條件下最好的總 結:三門峽水庫以防洪為主,綜合利用為輔,要上下游兼顧,確保西安、確保下游,並指示在國內再做研究和試驗。這樣,經過反覆比較論證,最後決定三門峽樞 紐"按360米蓄水位設計,第一期按350米施工,初期運行水位則不高於340米,死水位和泄水孔都降低,初期攔洪水位不超過333米。這多少有些和稀泥 的味道,但已向"溫式方案"靠近了一步。
但後來的實踐證明,和稀泥方案也不可行。儘管溫善章才出校門不久,對黃河的研究不可能全面和深入,在他意見書中也可找出不少漏洞,但是他對黃河泥沙問題的嚴重性以及對三門峽水庫應採取的運行方式恰恰是擊中了要害!有的時候,真理還真在少數"下等人"手裡。
在1958-1960年的大躍進期間,三門峽工程轟轟烈烈地施工了。蘇方也派了專家來當"設計代表"。代表們西裝革履,戴上白手套下工地驗收基坑 --這在當時傳為美談。確實,靠了洋人的牌頭,三門峽工程的質量是好的,事故是少的,很使其它工程的中國設計人員羨慕不已。全國人民為這座偉大工程的興建 歡欣鼓舞,我在自己的一本著作中寫下:"黃河水清已經是很快必然出現的事實了。"1960年9月三門峽工程建成蓄水,投入運用。
誰都沒有想到,大自然的報復竟是如此的無情和迅速!運行後僅一年多,水庫內就猛淤15.3億噸泥沙94%來沙都淤在庫內,潼關河床高程一下子抬高了 4.31米,渭河口形成攔門沙。回水和渭河洪水迭加,沿河兩岸淹地25萬畝,5000人被水圍困。如果按350米水位運行,則西安、咸陽和廣闊的關中平原 均將難保。1962年4月,在人大會議上,受威脅最急的陝西省代表提出要降低三門峽水庫水位的議案,有的人甚至向毛澤東上書告御狀。為此,水利部在 1962年8月和1963年7月兩次開會討論研究,但對是否要增建泄流排沙設施以及增建的規模仍難一致,只好繼續做規劃、研究和試驗工作。
事情又拖了一年多,時間卻毫不容情,庫內淤沙已達50億噸,直通西安。1964年12月,國務院召開治黃會議。這次會議的民主氣氛堪稱空前,各種意 見傾囊而出。有的主張仍按原規劃節節蓄水分段攔泥,不必改建三門峽樞紐,有的認為黃土下瀉人力難挽,他大吼道:黃河本無事,庸人自擾之,主張炸掉大壩、恢 復原貌。斯語一出,滿座皆驚。有的主張上攔下排,還有主張沿程放淤吃掉水沙......。只有當時的周恩來總理安詳不動,耐心細聽。當時正值蘇聯赫魯曉夫 下台和中國原子彈上天的風雲大變幻時期,周恩來總理日理萬機緊張不堪,但還是主持了會議,並使大家的認識統一到三門峽工程必須改建、增加泄流排沙能力、降 低蓄水位、減少淤積、恢復潼關河段天然特性的認識上來。決定在左岸新打兩條隧洞和利用4根鋼管(原供發電用)排沙。這又向"溫氏方案"更靠近一步。
但是周恩來的偉大之處,不僅在綜合各方意見指出了正確方向,而且是在總結會和其它場合下說的下面那些話:
"底孔排沙,過去有人曾經提出過,他是個剛從學校畢業不久的學生......,當時會議上把他批評得很厲害。要登報聲明他對了,我們錯了,給他恢復名譽。"
"當時決定三門峽工程就急了點。頭腦熱的時候,總容易看到一面,忽略或不太重視另一面,不能辨證地看問題。"
......
講得多好啊,這才是一個無私無畏的共產黨人應該講的話。可惜願意和敢於這麼講的人太少了,而中國就一次又一次地重複犯着已犯過的錯誤。
改建工程在1965年開工,1966年汛期開始啟用。這"兩洞四管"在洪水期開啟後,由於泄量增大,確實把水庫中的淤沙衝出一部分。從 1966~1969年潼關以下的水庫中淤沙沖走了2.7億噸,但潼關河床高程仍上升0.7米,其上的水庫中繼續增淤20億噸,渭水的淤積繼續發展,上延了 5.6公里。衝下去的泥沙淤在下遊河槽內,對防洪非常不利,看來問題還未解決,需要更多更低的泄水排沙孔,這也說明黃河的自然平衡狀態一旦被打亂,會引起 多麼複雜和深遠的影響!
但是,怎樣再次加大泄放能力呢?人們想起施工時在大壩底部留設的12個導流底孔,這些底孔在大壩建成 後已用混凝土密實地填塞了。是不是可以重新挖開,用它們來大量排沙?經過複雜的研究,認為可行,於是進行第二步改建。1973年這些底孔"重見天日",投 入運行,確實收到了較好效果:潼關河床高程下刷了近2米,330米以下的庫容增加了10億立方米,一批低水頭徑流發電機組投產發電,以後經過20多年探 索,總結出較合理的運行方式。現在,三門峽樞紐能夠發揮一定而有限的防洪、防凌作用,能維持水庫內泥沙的沖淤大致平衡,能保持潼關河床不再淤高而威脅關中 平原,提供了灌溉水源,還安裝了40萬千瓦機組可以徑流發電,總之,取得一定的綜合效益,"差強人意"吧。
這樣看來,三門峽 樞紐的歷史非常曲折,當初的規劃無疑未實現,原因是對黃河水沙運行規律認識不足,提出蓄水攔沙的治黃方略,搞高壩大庫,對水土保持的作用過於樂觀,對綜合 利用要求急於求成,對移民工作的艱巨性也估計不足,以致造成失誤,被迫進行兩次改建,才取得一定成果,教訓是深刻的。現在看來,當時蘇聯本來就缺乏在含泥 量極高的大河上進行開發整治的經驗,"所託非人"。再說,當時國際上的科技水平也就如此。我們毋寧自己承擔更多的責任。周恩來總理曾說過:"三門峽工程蘇 聯鼓勵我們搞,現在發生了問題,當然不能怪他們,是我們自己做主的,蘇聯沒有洪水和泥沙的經驗",可謂嚴於律己之論。主要的問題是要在付出學費後取得經 驗。通過三門峽工程的反覆,我們對"治黃"從認識水平到科技水平都有極大的提高。例如,整治含沙河流的基本思路,水庫如何能保持長期運行,蓄清排渾調水調 沙合理運行方式的實踐,庫區泥沙沖淤的規律等等。泥沙學科從泥沙運行的基本理論、模型試驗技術、數學計算理論和方法、異重流排沙等以及高含沙的水力發電問 題也都有了迅速發展。這為中國人民繼續整治大江大河帶來無比寶貴的知識和經驗。現在,治黃工程正在繼續全面進行。上游已建成龍羊峽、李家峽、劉家峽、大 峽、鹽鍋峽、八盤峽、青銅峽等發電、調蓄和灌溉樞紐,北幹流上建成天橋和萬家寨水利樞紐,三門峽下游黃河最後一個峽谷中正在興建宏偉的小浪底水庫。還有拉 西瓦、公伯峽、黑山峽、磧口、龍門等大型樞紐和水庫在設計待建。隨着這些工程的陸續興建,三門峽樞紐的任務將起變化,運用水位可適當提高,發電容量可擴至 40萬千瓦以上,庫區百萬畝灘地可以開發利用,前景將愈來愈美好。但是,舊的問題解決了,新的問題又出現了。近幾十年來,黃河固然未再決口,安然無恙,但 原來的泄洪排沙規律已經打亂,出現連續多年長期斷流情況。一些專家驚呼黃河將變成一條季節河,永失風采。水土保持效果不顯。下遊河床仍在淤高,同樣的洪水 流量下水位遠遠超過以往。萬一若干年後又來一次"道光大洪水"將何以堪?可見,情況正在不斷發生變化,黃河不是那麼容易被理解和馴服的,她正在不斷和人們 較量着。我們必須用動態觀點看問題,現在還遠不能說我們已能根治黃河,而只能盡力"把黃河的事情辦好!"所以,如果要在三門峽大壩上立一塊紀念碑的話,最 好還是仿照武則天女士的做法,立上一塊無字碑,功過得失留待後人評定吧。