鄭守仁

（水利部長江水利委員會，湖北 武漢 430010）

1 概述

三峽工程壩址位于湖北省宜昌市三斗坪，控制流域面積100萬km2。樞紐建筑物由大壩及茅坪溪防護(hù)壩、電站廠房、船閘及升船機(jī)組成（圖1）。大壩為混凝土重力壩，軸線全長2 309.5m，壩頂高程185.0m，最大壩高181.0m。泄流壩段位于河床中部，設(shè)置泄流深孔和表孔，與排沙孔、排漂孔和廠房機(jī)組聯(lián)合運行，總泄流量達(dá)116 000m3/s。茅坪溪防護(hù)壩為瀝青混凝土心墻土石壩，位于大壩右岸上游1km 的茅坪溪出口處。電站廠房采用壩后式，在泄流壩段兩側(cè)壩后分設(shè)左岸及右岸廠房，分別安裝14 臺及12 臺水輪發(fā)電機(jī)組，另在右岸布設(shè)地下電站，安裝6臺機(jī)組，單機(jī)容量均為70萬kW；并在左岸廠房與升船機(jī)之間的下游布置電源電站地下廠房，安裝2 臺5 萬kW 水輪發(fā)電機(jī)組，電站總裝機(jī)容量2 250 萬kW，年平均發(fā)電量882 億kW·h。通航建筑物包括船閘和升船機(jī)，均布置在左岸。船閘為雙線五級連續(xù)船閘，閘室有效尺寸長280m、寬34m、坎上水深5m，可通過萬噸級船隊，按2030年設(shè)計水平年單向通過能力為5 000 萬t；升船機(jī)采用齒輪齒條爬升平衡重式垂直升船機(jī)，承船廂有效尺寸長120m、寬18m、水深3.5m，總重15 500t，1 次可通過l 艘3 000t 級客貨輪或1 500t 級船隊。三峽工程大壩按千年一遇洪水流量98 800m3/s設(shè)計，設(shè)計洪水位175.0m，相應(yīng)庫容393 億m3；按萬年一遇洪水流量（113 000m3/s）加大10%的流量124 300m3/s校核，相應(yīng)校核洪水位180.4m，水庫總庫容450.4億m3。汛期防洪限制水位145.0m，防洪庫容221.5億m3。

圖1 三峽水利樞紐建筑物總體布置圖

三峽工程為超大型工程，采用“一級開發(fā)，一次建成，分期蓄水，連續(xù)移民”的建設(shè)方案。初步設(shè)計分期蓄水分為：圍堰擋水發(fā)電期、初期運行期和正常運行期。2003年水庫蓄水至135.0m 水位，進(jìn)入圍堰擋水發(fā)電期；2007年蓄水至156.0m 水位，進(jìn)入初期運行期；2009年樞紐工程完建，具備蓄水至正常蓄水位175.0m 的條件，仍按初期蓄水位試驗性運行。初期156.0m 水位運行的歷時，要根據(jù)庫區(qū)移民安置情況，庫尾泥沙淤積實測觀測成果以及重慶港泥沙淤積影響等情況，暫定為6年，即2013年水庫蓄水至正常蓄水位175.0m，進(jìn)入正常運行期。

三峽工程于1993年施工準(zhǔn)備，1994年12月開工，1997年11月6日大江截流，導(dǎo)流明渠泄流；1998年開始施工河床左側(cè)大壩和電站廠房，2002年11月6日導(dǎo)流明渠截流，河床右側(cè)上游碾壓混凝土圍堰與河床左側(cè)已修建的大壩共同擋水，江水從已建大壩泄流孔下泄；2003年6月，蓄水至135.0m 水位，7月左岸電站首批機(jī)組發(fā)電，雙線五級連續(xù)船閘通航，進(jìn)入圍堰擋水發(fā)電期。2004年河床右側(cè)大壩及電站廠房開始施工，2005年左岸電站14臺機(jī)組全部投產(chǎn)；2006年6月，河床右側(cè)大壩混凝土施工至壩頂高程185.0m，上游碾壓混凝土圍堰爆破拆除，大壩全線擋水，10月蓄水至156.0m水位，提前一年進(jìn)入初期運行期。2007年右岸電站7 臺機(jī)組投產(chǎn)，2008年8月，大壩及電站廠房（右岸電站12 臺機(jī)組全部投產(chǎn)）和雙線五級連續(xù)船閘全部完建，具備蓄水至正常蓄水位175.0m 的條件；移民工程縣城和集鎮(zhèn)遷建完成，移民安置、庫區(qū)清理、地質(zhì)災(zāi)害防治、水污染防治、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、文物保護(hù)等專項，經(jīng)主管部門組織驗收，可滿足水庫蓄水至175.0m 的要求。國務(wù)院原三峽工程建設(shè)委員會（以下簡稱三峽建委）于2008年9月26日批準(zhǔn)三峽工程實施175.0m 水位試驗性蓄水，標(biāo)志著三峽工程由初期蓄水位156.0m運行轉(zhuǎn)入正常蓄水位175.0m試驗性運行。試驗性蓄水遵循“安全、科學(xué)、穩(wěn)妥、漸進(jìn)”的原則。2008年9月28日開始試驗性蓄水，11月5日最高蓄水位達(dá)172.80m。2009年9月15日開始試驗性蓄水，因長江中下游地區(qū)發(fā)生旱災(zāi)，為支援抗旱，11月24日庫水位蓄至171.43m 停止蓄水。2010年至2018年汛末試驗性蓄水，連續(xù)9年蓄水至175.0m水位運行。

2 試驗性蓄水運行期的科學(xué)調(diào)度優(yōu)化運行試驗

2.1 三峽工程初步設(shè)計水庫調(diào)度運行方式

三峽工程初步設(shè)計水庫調(diào)度運行方式：每年6月中旬至9月下旬按防洪限制水位145.0m 運用，控制下泄流量55 000m3/s，以滿足壩下游荊江河段起始枝城站（距大壩105km）流量不超過56 700m3/s 的要求。當(dāng)發(fā)生流量小于55 000m3/s 洪水時，按水位145.0m 敞泄；當(dāng)發(fā)生流量大于55 000m3/s 的洪水時，需要對下游防洪調(diào)度運用，水庫攔蓄洪水，控制下泄流量，因攔蓄洪水將使水位抬升，洪水過后需復(fù)降至145.0m，以防下次洪水。汛后10月初開始蓄水，有利于庫尾重慶河段走沙，并考慮下游航運要求，蓄水期間最小下泄流量不低于電站保證出力相應(yīng)的流量，庫水位逐步上升至175.0m?？菟?，一般按高水位運行。6月上旬末降至145.0m。上述調(diào)度稱為“蓄清排渾”運行方式，可保障三峽水庫長期使用。汛期的防洪調(diào)度以對荊江河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償?shù)姆绞?，使荊江防洪標(biāo)準(zhǔn)由10年一遇提高至100年一遇，即長江上游發(fā)生100年一遇洪水流量83 700m3/s，通過三峽水庫調(diào)控，可使沙市站（距大壩190km）水位低于44.5m；遭遇100年以上至1 000年一遇洪水，控制枝城站流量不大于80 000m3/s，配合蓄洪區(qū)運用，保證荊江河段行洪安全，沙市站水位不超過45.0m，避免兩岸干堤潰決發(fā)生毀滅性災(zāi)害。

2.2 試驗性蓄水運用期的優(yōu)化防洪調(diào)度與蓄水調(diào)度試驗

（1）三峽水庫防洪調(diào)度兼顧對城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度

通過對近20年長江上游洪水資料分析，最大洪水為1998年宜昌站洪峰流量63 300m3/s，尚不到10年一遇。三峽工程如遇類似1998年洪水，按對荊江河段防洪補(bǔ)償調(diào)度，水庫攔蓄洪量30億m3，尚有大部分防洪庫容未運用，而下游城陵磯（距大壩450km）地區(qū)防洪緊張，顯然沒有充分發(fā)揮三峽水庫的防洪作用。因此，在三峽工程試驗性蓄水運用期間，2009年10月水利部頒發(fā)經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的《三峽水庫優(yōu)化調(diào)度方案》，明確三峽水庫防洪調(diào)度兼顧對城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度。

（2）汛期中小洪水滯洪調(diào)度試驗

長江中下游約有30 000km 堤防，其中長江干堤約3 900km，均修建在第四紀(jì)沖積平原上，堤身土質(zhì)結(jié)合不良，擋高水位時堤內(nèi)易出現(xiàn)滲漏、堤基出現(xiàn)管涌等險情。汛期河道水位達(dá)到警戒水位時，需要耗費大量的人力物力上堤查險。據(jù)統(tǒng)計，荊江河段每10年就有3年以上河道水位超過警戒水位，三峽水庫利用防洪庫容攔蓄55 000m3/s 以下的中小洪水，可以減輕長江中下游防洪壓力。在2009年汛期，長江防汛抗旱總指揮部應(yīng)湖北省防汛抗旱總指揮部請求，對8月6日三峽水庫最大入庫洪峰流量55 000m3/s 實施攔洪調(diào)度，以減輕荊江河段防洪壓力，通過對中小洪水?dāng)r洪調(diào)度的初步實踐，認(rèn)為根椐水文預(yù)報資料，在確保防洪安全的前提下，利用三峽水庫適度地對中小洪水進(jìn)行攔蓄是可行的。2010年5月，國家防汛抗旱總指揮部在《關(guān)于三峽—葛洲壩水利樞紐2010年汛期調(diào)度運用方案的批復(fù)》中明確：“當(dāng)長江上游發(fā)生中小洪水，根椐實時雨水情和預(yù)測預(yù)報，在三峽水庫尚不需要實施對荊江或城陵磯河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度，且有充分把據(jù)保障防洪安全時，三峽水庫可以相機(jī)進(jìn)行調(diào)洪運用?！辫b于三峽水庫洪水組成較復(fù)雜，實施中小洪水滯洪調(diào)度，超過防洪限制水位的機(jī)率增多，增加了防洪風(fēng)險。因此中小洪水滯洪調(diào)度原則為：以不降低三峽工程防洪標(biāo)準(zhǔn)，基本不增加下游防洪壓力為前提；以大洪水入庫之前將庫水位預(yù)泄至汛限水位為條件，根據(jù)防洪形勢、實際來水以及預(yù)測預(yù)報情況進(jìn)行相機(jī)控制。當(dāng)三峽水庫不需要為荊江和城陵磯進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度時，可啟用中小洪水滯洪調(diào)度，并設(shè)定了啟用條件。2009年至2018年汛期，實施了中小洪水滯洪調(diào)度（見表1），2012年7月出現(xiàn)最大入庫洪峰流量71 200m3/s 的大洪水，控制最大泄流量不超過45 000m3/s，沙市水位未超過警戒水位43.0m，減輕了荊江河段和城陵磯地區(qū)的防洪壓力；同時利用部分洪水資源，增加了發(fā)電效益；避免因長時間的大流量泄洪，導(dǎo)致過船閘船舶限航積壓造成經(jīng)濟(jì)損失，取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會效益。鑒于中小洪水滯洪調(diào)度，每年汛期下泄流量在45 000m3/s以下，可能導(dǎo)致中下游洪水河道萎縮退化，為此采取間隔幾年在條件具備情況下，下泄55 000m3/s左右的流量，全面檢驗荊江河段堤防和河道泄洪能力，防止河道萎縮。

（3）汛末提前蓄水調(diào)度試驗

宜昌近20年來，9月份月平均流量為23 100m3/s，10月份月平均流量為14 600m3/s，與初步設(shè)計相比，分別偏枯11.2%及22.3%。三峽水庫為季調(diào)節(jié)水庫，若仍按初步設(shè)計規(guī)定的汛后10月初開始蓄水，大部分年份水庫蓄水位達(dá)不到175.0m，嚴(yán)重影響三峽工程發(fā)揮綜合效益。為此，在2008年試驗性蓄水時將蓄水時間提前至汛末9月下旬，起蓄水位145.3m，此后各年蓄水時間提前至9月10日至15日，起蓄水位承接前期防洪調(diào)度實際水位，9月底蓄水位162m左右，9月份下泄流量不小于10 000～8 000m3/s；10月份下泄流量不小于8 000～6 500m3/s，10月底或11月初蓄水至水位175.0m。蓄水期間，長江上游發(fā)生較大洪水，入庫流量超過30 000m3/s，暫停蓄水，按防洪要求調(diào)度。三峽水庫試驗性蓄水運行各年的蓄水情況見表2。

表1 三峽工程175.0m水位試驗性蓄水運行水庫防洪調(diào)度資料匯總表

表2 三峽工程175.0m水位試驗性蓄水運行期各年蓄水資料匯總表

（4）實施中小洪水滯洪調(diào)度和汛末提高蓄水與減少水庫泥沙淤積的措施試驗

三峽水庫汛期實施中小洪水滯洪調(diào)度，庫水位抬高致使排沙比降低，水庫泥沙淤積量相對增多；水庫蓄水提前至汛末9月10日開始蓄水，影響庫尾變動回水區(qū)河道走（沖）沙，造成該河段泥沙淤積量有所增加。鑒于入庫泥沙大量減少，根據(jù)實測資料，2003年6月至2017年12月，水庫淤積泥沙16.69億t，年均淤積泥沙1.145 億t，僅為預(yù)測成果的35%。2003年至2017年排沙比為23.9%，低于初步設(shè)計預(yù)測值33.3%。長江水利委員會水文局實測水文資料發(fā)現(xiàn)，發(fā)生大洪水時，洪峰從寸灘站到達(dá)大壩前約12～30h，壩前水位越高傳播時間越短；沙峰傳播時間則為3～7d。為減少水庫泥沙淤積，2012年7月，通過實時監(jiān)測和預(yù)報，在進(jìn)行洪水削峰調(diào)度的同時，利用洪峰與沙峰傳播時間的差異，采用“漲水控泄攔蓄削峰，退水加大泄量排沙”的沙峰排沙調(diào)度方式進(jìn)行了首次沙峰排沙調(diào)度試驗，使7月份的排沙比提高到28%，取得了較好的排沙效果，突破了常規(guī)的水庫“排渾”運行方式。為解決庫尾重慶市主城區(qū)河段走沙問題，2012年5月7日至24日和2013年5月13日至20日進(jìn)行了兩次庫尾泥沙沖淤試驗，庫水位分別從161.92m 消落至154.50m 和從160.16m 消落至155.97m，消落幅度分別為7.87m 和4.19m，日均降幅分別為0.46m和0.52m，水庫回水末端從重慶的大渡口附近（距大壩625km）逐步下移至長壽附近（距大壩535km）。庫水位消落期間，庫尾河段沿程沖刷。重慶大渡口至涪陵河段（含嘉陵江段長169km）沖刷量分別為241.0 萬m3和441.3 萬m3。庫尾沖淤調(diào)度實踐表明，在每年5月結(jié)合庫水位消落實施庫尾沖淤調(diào)度，可將庫尾河段淤積的泥沙沖至水庫水位145.0m 以下河槽內(nèi)，解決了水庫提前至汛末蓄水而影響重慶主城區(qū)河段走（沖）沙問題，并在汛期實施沙峰排沙調(diào)度，為三峽水庫“蓄清排渾”運行探索出一條新模式。試驗性蓄水運行期間遵循“保證長江防洪安全，控制水庫泥沙沖淤、減小生態(tài)環(huán)境影響”的水庫調(diào)度運行理念，在確保防洪安全的前提下，利用一部分洪水資料，全面發(fā)揮了防洪、發(fā)電、航運、供水和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等綜合效益。

2.3 試驗性蓄水運行期間的水資源調(diào)度與生態(tài)調(diào)度試驗

（1）水資源調(diào)度試驗

三峽工程試驗性蓄水期間，為應(yīng)對中下游干流以及洞庭湖和鄱陽湖兩湖地區(qū)水位下降較快的局面，優(yōu)先保障中下游地區(qū)城鄉(xiāng)居民生活用水，統(tǒng)籌考慮生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水需求。2009年中下游地區(qū)出現(xiàn)干旱災(zāi)害，為緩解旱情，水庫蓄水至171.43m，停止蓄水，加大下泄流量。2011年汛前，長江中下游部分地區(qū)遭遇百年一遇的大面積干旱，三峽水庫水位已接近枯水期消落水位155.0m，且在入庫流量持續(xù)偏小情況下，實施了應(yīng)急抗旱調(diào)度，抗旱補(bǔ)水54.7 億m3，日均向下游增加抗旱補(bǔ)水1 500m3/s，為緩解特大旱情發(fā)揮了重要作用。每年水庫水位消落期，根據(jù)中下游地區(qū)供水、航運、生態(tài)環(huán)境以及發(fā)電等方面的要求調(diào)節(jié)下泄流量，按不低于6 000m3/s控制。

（2）生態(tài)調(diào)度試驗

三峽工程于2011年開始針對“四大家魚”（青魚、草魚、鰱魚、鳙魚）繁殖的生態(tài)調(diào)度試驗。在“四大家魚”繁殖期間的5月下旬至6月中旬，大壩下游河道水溫達(dá)到18℃以上。結(jié)合汛前騰空庫容的需要，根據(jù)上游來水情況，利用調(diào)度形成1～2 次持續(xù)時間10d左右的漲水過程，將宜昌站流量11 000m3/s 作為起始流量，在6d 內(nèi)增加8 000m3/s，最終達(dá)到19 000m3/s，水位平均日漲幅不低于0.4m。2011～2018年共開展了12 次生態(tài)調(diào)度試驗，監(jiān)測結(jié)果表明，對“四大家魚”的繁殖產(chǎn)生了促進(jìn)作用，調(diào)度期間的產(chǎn)卵量顯著增加，壩下游宜都、沙市、監(jiān)利河段總卵苗數(shù)為47.235億粒，產(chǎn)生了良好的生態(tài)效應(yīng)。

三峽工程在2014年2月21日至3月3日實施對長江口“壓咸潮”調(diào)度，日均出庫流量由6 000m3/s 增加至7 000m3/s，累計增加下泄水量10.07億m3，在一定程度上壓制了長江口咸潮上溯的嚴(yán)重影響，同時緩解了長江中下游地區(qū)的缺水情況。

3 結(jié)語

三峽工程2003年6月投運以來，尤其是2008年汛末實施正常蓄水位175m試驗性蓄水運行，已經(jīng)連續(xù)9年175m 水位的運行檢驗，各項監(jiān)測資料表明：三峽樞紐各建筑物變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變測值均在設(shè)計允許范圍內(nèi)，各建筑物性態(tài)正常，安全可靠。電站水輪發(fā)電機(jī)組及機(jī)電設(shè)備在各種水頭工況進(jìn)行了相應(yīng)穩(wěn)定性和相對效率等試驗，全部機(jī)組及配套機(jī)電設(shè)備完成了145～175m 運行水頭范圍內(nèi)的按設(shè)計要求完成的試驗項目，經(jīng)受了全電站滿出力（2 250MW）運行考核，試驗和運行表明，水輪發(fā)電機(jī)組運行安全穩(wěn)定，能量、空蝕和電氣等性能良好，主要性能指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于合同要求。庫區(qū)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)過治理，并建立了監(jiān)測預(yù)報預(yù)警，做到了科學(xué)防治，取得了良好的減災(zāi)防災(zāi)效果；庫區(qū)各級政府重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，干流及一級支流水質(zhì)良好，穩(wěn)定在Ⅱ～Ⅲ類。

當(dāng)前，三峽工程以及長江上游干支流已形成梯級水庫群，并在進(jìn)一步建設(shè)中，這為最大限度地利用長江水資源奠定了基礎(chǔ)。對長江流域水資源進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，最大限度減輕長江流域洪旱災(zāi)害，改善生態(tài)環(huán)境和充分利用水資源，對保障我國水安全，支撐長江經(jīng)濟(jì)帶可持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的“中國夢”具有重要的作用，建立完善統(tǒng)一的調(diào)度機(jī)制，加強(qiáng)三峽水庫與長江中上游干支流水庫群調(diào)節(jié)庫容聯(lián)合運用、科學(xué)調(diào)度，實現(xiàn)三峽工程效益最大化。

三峽工程175m水位試驗性蓄水運行結(jié)束轉(zhuǎn)入正常運行期后，仍應(yīng)進(jìn)一步研究科學(xué)調(diào)度優(yōu)化運行方案，全面發(fā)揮三峽工程的綜合效益，為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作更大貢獻(xiàn)。要加強(qiáng)各建筑物的安全監(jiān)測，認(rèn)真分析監(jiān)測資料，以檢驗各建筑物設(shè)計，為保障工程安全運行提供可靠的技術(shù)支撐。對各建筑物及金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)檢查維修保護(hù)工作，防止老化失效，延長工程使用壽命，使三峽工程長期使用。三峽工程規(guī)模巨大、效益顯著，“利”多“弊”少。對于三峽工程運行中出現(xiàn)的問題，以及三峽工程運行對上下游帶來的生態(tài)環(huán)境問題，要認(rèn)真負(fù)責(zé)地逐個研究，并進(jìn)行及時治理以防患于未然，將三峽工程的“利”拓展到最大，而“弊”控制到最小。使三峽工程長治久安，全面發(fā)揮綜合效益，成為千秋萬代造福長江流域人民的工程,促進(jìn)長江經(jīng)濟(jì)帶和流域經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)發(fā)展。確保三峽水庫和長江水質(zhì)優(yōu)良，給子孫后代留下一條生態(tài)環(huán)境優(yōu)良、清潔美麗的長江。