三峡人物
王维洛：三峡工程对长江航运的危害
发布时间：2010-09-16 06:14:00
长江三峡大坝两线五级船闸能担负起长江航运发展的需要吗？
三峡大坝造成２００３年４月１０日到６月１５五日长江航运中断，人们把希望寄托在六月十五日之后能投入运行的三峡工程两线五级船闸。按照三峡工程可行性论证报告中提出的航运效益，两线五级船闸能使长江航运单向年通过能力达到５千万吨。三峡工程的这个航运目标能够实现吗？
两线五级船闸本身有致命的弱点。第一，通过能力小。在最理想条件下，通过能力只是相同规模的两线一级船闸的５０％；第二，保证通航的可靠率低。两线五级船中的１２道闸门中的任何一道门发生故障，就会使通航能力减小到原设计的五分之一；第三，三峡工程闸门规模过大，闸门规模超过德国工程师认为的许可范围；最后是三峡船闸的施工质量问题。
一、船闸
船闸是一种通航建筑物，利用调整水位的方法，使船舶克服由于建坝所造成的水位落差，从而保障航道的畅通。
船闸由闸室、闸首和引航道三个基本部分组成。位于上游一侧的引航道和闸首称上引航道和上闸首，位于下游一侧的称下引航道和下闸首。一般船闸只有一个闸室，称一级船闸（如葛洲坝船闸），三峡船闸有五个闸室串联而成，称五级船闸。
三峡船闸闸室的长度为２８０米，宽为３４米，水深５米，与葛洲坝船闸的大闸室的尺寸一样，最多一次可以通过一支万吨船队。但是三峡工程的五线船闸的通行能力和保证率要远远低于葛洲坝工程，这是由于五级船闸结□上的弱点所决定的。
二、一级船闸的工作原理
在阅读下面几章时，希望读者能拿纸笔，先勾画两个草图，便于理解。
一级船闸：
在纸上画两根１．５厘米长，间隔２厘米的竖线作为船闸；在船闸上部淡淡地画一条水平线，作为高水位，再在船闸下部淡淡地画一条水平线，作为低水位．将高水位向左延长几个厘米，作为水库的水位，将低水位向右延长几个厘米，作为大坝下游河道的水位．这样一级船闸的草图就绘制完了．
闸室处于低水位，与坝下游的水位相平，下闸首门打开，上行的船只进入闸室，关闭下闸首门。往闸室充水使水位升高，直到与坝上水库的水位相平。打开上闸首门，轮船驶出闸室，通过引航道进入水库继续航道。紧接着下行的轮船进入闸室，关闭上闸首门。闸室排水，水位降至低水位，打开下闸首门，轮船驶出闸室，通过下引航道进入下游河道，接着上行的轮船又进入闸室……船闸中的水位由低变高，由高变低，完成一艘（批）轮船过坝上行和一艘（批）轮船过坝下行。如果一艘（批）轮船通过船闸上行或下行的时间是３０分钟，那幺，一个船闸一天可以保证２４艘（批）轮船上行和２４艘（批）轮船下行。如果并行布置两个一级船闸，就称两线一级船闸，其通过能力就是一线船闸的两倍，即保证４８艘（批）轮船上行和４８艘（批）轮船下行。两线一级船闸中的任何一线船闸发生故障，或是需要维修，或是需要冲沙，其它一线船闸可以同时担当上下行的任务。
三、五级船闸的工作原理
五级船闸：
在纸上画六根间隔２厘米的垂直平行线作为五个船闸，自左向右每个船闸往下错位一个厘米；最左一个船闸中画一个高水位，向左延长，成为水库的水位，再在这个船闸中画一个低水位，向右延长，成为右边一个船闸的高水位；在右边的船闸再画一个低水位，向右延长，成为更右一侧船闸的高水位；直至最后一个船闸的低水位和大坝下游河道的水位．这样绘成的五级船闸就象一个从右向左逐步升高的台阶一样．
每个闸室有两个水位标准，即高水位和低水位。每个闸室高水位与水库的水位或上一级闸室的低水位相同；每个闸室低水位与下一级闸室的高水位或大坝下游河道的水位相同。从下游往上游分别以闸室１，闸室２……闸室５命名。初始状态，五个闸室均处于低水位。打开闸室１下闸首门，上行轮船进入闸室１，关闭下闸首门，输水抬高水位，打开闸室１和闸室２之间的闸门，轮船进入闸室２，关闭闸门，输水……这样轮船经过闸室３，闸室４，闸室５，最后进入上游河道。这时五个闸室均处于高水位。下行的轮船进入闸室５，关闸门，排水至低水位，开闸门，进入闸室４，关闸门，排水至低水位……这样下行的轮船经过闸室３，闸室２，闸室１，最后进入下游河道。同样通过一个船闸的时间是３０分钟，那幺通过５个船闸的时间就是２个半小时。一上一下，一共要５小时。一线五级船闸一天最多只能保证４．８艘（批）轮船上行和４．８艘（批）轮船下行。
可见一线五级船闸的能力只是一线一级船闸的能力百分之二十。
三、两线五级船闸的工作原理
由于一线五级船闸的效率太低，三峡工程采用两线五级船闸，并改变了运行方法，即其中一线五级船闸只担任上行任务，另一线只担任下行任务。以上行为例。初始状态，五个闸室均处于低水位（请再使用五级船闸的草图）。打开闸室１下闸首门，上行轮船Ａ进入闸室１，关闭下闸首门，输水抬高水位。打开闸室１和闸室２之间的闸门，轮船Ａ进入闸室２，关闭闸门，输水至高水位。于此同时，闸室１排水至低水位。打开闸室１下闸首门，轮船Ｂ进入闸室１。于此同时轮船Ａ进入闸室３。在闸室３和闸室１输水，至高水位；在闸室２排水至低水位。打开闸门，轮船Ａ进入闸室４，轮船Ｂ进入闸室２。在闸室４和闸室２输水，至高水位；在闸室３和闸室１排水至低水位。打开闸门，轮船Ａ进入闸室５，轮船Ｂ进入闸室３，轮船Ｃ进入闸室１。在闸室５、闸室３和闸室１输水，至高水位；在闸室４和闸室２排水至低水位。打开闸门，轮船Ａ进入上游河道，轮船Ｂ进入闸室４，轮船Ｃ进入闸室２。在闸室４和闸室２输水，至高水位；在闸室５、闸室３和闸室１排水至低水位。打开闸门，轮船Ｂ进入闸室５，轮船Ｃ进入闸室３，轮船Ｄ进入闸室１……
同样通过一个船闸的时间是３０分钟，那幺通过五级船闸需要２．５小时。由于每次有一个水位调节过程（第二只船只必须等待的时间），所以通过五级船闸以３小时计算。这就是三峡工程可行性报告中所说的平均需要３小时。一线五级船闸一天可以通过２４艘（批）上行轮船，同理，另一线可以通过２４艘（批）下行轮船，其通过能力为两线一级船闸的二分之一。
五级船闸与一级船闸相比有致命的弱点，五级船闸运行复杂、通过能力小，就是在正常运行时，也有５０％的能源和５０％的时间花费在无效的水位调节上。两线船闸一天最多只能保证２４只（批）轮船上行和２４只（批）轮船下行，与一线一级船闸的能力相仿。就是说，到２００３年６月，三峡工程通航设施的最大通过能力只相当于下游葛洲坝一个船闸的通航能力，这个能力显然也不能满足目前长江客运和货运任务的要求。
四、两线五级船闸的保证率低
采取两线五级船闸一线上行一线下行的运行方案的先决条件是，两线五级船闸中的任何一线都不会出故障，也不需要冲沙，更不需要检验维修。任何一线船闸需要维修，只剩下一线五级船闸来维持长江航运的上下行，其困难情景可以想象。一天只能通过４．８艘（批）轮船上行和４．８艘（批）轮船下行。这时虽然通过船闸的时间为２．５小时，但等待的时间也为２．５小时。如果更改运行方式，比如船闸１２小时专供上行，１２小时专供下行，虽然可以在一定程度上提高通过船闸能力，但是要大大增加通航船只的等待时间。
其实可以把两线五级船闸看作是大型地铁中心、火车站、港口的步行电梯，一座电梯专供上行，一座电梯专下行。但是读者只要仔细观察，就会发现在这些地方的步行电梯的座数都在两座以上，为的就是其中一座电梯发生故障时，有一座甚至两座后备电梯可以投入运行。本来升船□是当作第三个电梯来使用的，但是由于升船□制造上的困难，只能由两线五级船闸来独臂支撑了。
根据葛洲坝船闸的运行经验来看，船闸中最容易出故障的就是船闸闸门。船闸闸门要有足够的强度和刚度，在荷载、气温变化、闸首底板和支座发生允许的沉降时，要保证正常的工作状态。一级船闸有上首闸门和下首闸门。上闸首和下闸首各有两扇门，共四扇门。如果一扇闸门发生故障和需要检修的概率为２．５％，那么一级船闸因闸门故障或检修停止运营的可能性为１０％。两线一级船闸同时发生故障或检修造成长江航运中断的可能性为百分之一。
五级船闸６个闸首（即６道门），每道门两扇，共１２扇闸门。１２扇门中的任何一扇门出问题，都会中断这线船闸的通航。那么一线船闸因闸门故障或检修停止运营的可能性为３０％。两线五级船闸同时发生故障或检修造成长江航运中断的可能性为百分之九，是两线一级船闸的九倍。
２００３年１月３１日起葛洲坝二号船闸进行停航大修，工期为八十天。将来两线五级船闸都需要这样的大修，以及规定的中修和经常性的检修，为了保证航道和船闸不受淤积，还要经常中断船闸使用进行冲沙。此时只能要求由另一线船闸单独担负通航任务，届时通过能力就特别小。两线五级船闸同时发生故障或检修而造成长江航运中断的可能性颇大。
五、天下第一门的天字第一号问题
根据德国工程师的经验，一级船闸可以克服的水位差不能超过３０米。因为闸门在水中由于深度不同而承受的压力差别也很大，特别是闸门还要经常启闭，这对材料和制造以及运行就有很高的要求。虽然美国在哥伦比亚河的支流上建造了几座水头超过３０米的船闸，但是这都是规模小利用频率也不高的船闸，哥伦比亚河支流的航运重要性和长江根本不能相比。
三峡水库在坝址处的水位变化在海拔１４５─１７５米之间，绝对的水位变化就达３０米，加上５米水深，闸门的高度必须大于３５米。另外三峡水库第一期蓄水至海拔１３５米，至正常蓄水位１７５米，水位相差４０米。这就要求船闸闸门的规模很大。以南线第五闸首闸门为例，高３８．５米，宽２０．２米，厚３．０米，相当于有两个篮球场那幺大，重达８００吨。被号称为“天下第一门”。可以预计，这些“天下第一门”会给长江通航带来天字第一号的问题。
六、三峡工程船闸的施工质量问题
２００２年年初，海外许多媒介报导了三峡大坝出现裂缝的施工质量问题。人们只是注意到大坝表面的裂缝，而没有注意到大坝坝体中的孔穴，也没有注意到船闸底部的混凝土浇铸中出现孔穴。这些孔穴有的就出现在安置８００吨重闸门的关键部位。船闸底部的混凝土中到底有多少孔穴？孔穴多大？这需要通过钻孔才能确定。只有在确定孔穴位置和孔穴体积之后，再采用填补浇铸的办法来补救，才能确保大坝工程质量。这也是参加质量检查的一位专家提出的要求和措施。但是三峡工程领导人只考虑工程进度，因为在整个施工进程中，船闸施工进度最慢，而闸门安装和无水、有水调试也需要很多时间。因此三峡工程领导人决定只是在船闸底部的混凝土出现裂隙的部位增涂了一层化学涂料，以防止出现渗漏现象，而没有采用那位专家的建议，先钻孔后补浇铸的补救办法。所以，三峡工程船闸底部的混凝土中所暗藏的孔穴将来必然会制造大麻烦，很可能在开庆典大会时，船闸还能运行，庆典大会之后，就要关闭船闸、中断长江航运来进行检修。
同样，由于三峡船闸的水深超过３８米，为高边坡开挖，尽管边坡进行了加固处理，但是最后还是出现了意想不到的裂缝。这些裂缝是混凝土施工中的温度控制问题所造成的，还是由于边坡不稳定所引起的，尚不清楚。如果是后者，问题将很严重。
七、５０００万吨的单向通过能力
三峡工程可行性报告说，两线五级船闸的每年单向通过能力为５０００万吨。那么这个结论是怎么得出来的呢？
在三峡工程论证中长江航运局和长江水利委员会分别提交了他们的的计算。长江航运局按３０００吨的船队担任下水过坝总运量的２０％，其余的８０％由６０００吨和１２０００吨的船队担任，三峡船闸的每年单向通过能力为２９００─３６００万吨。长江水利委员会有两个设定条件，一个是３０００吨的船队占过闸次数的２０％，其余闸次均为１２０００吨的船队，结果是每年单向通过能力为４４３８─４６５０万吨；另一个是全部使用１２０００吨的船队，每年单向通过能力为５２２６─５４７３万吨。三峡工程论证的结论是，计算结果虽然有一定的差距，但可以看出，三峡船闸单向通过能力要达到５０００万吨，需要尽可能多使用万吨级船队。但是这个结论最后就成了三峡船闸的每年单向通过能力为５０００万吨，经全国人民代表大会批准。
说实在的，这个结果：“三峡船闸单向通过能力要达到５０００万吨，需要尽可能多使用万吨级船队”，并没有说三峡船闸的每年单向通过能力为５０００万吨。因为三峡工程完工之后，由于水库水位的调节，万吨级船队只有５─６个月时间可以通航。所以１００％使用万吨级船队不可能，８０％使用万吨级船队也不可能。所以长江水利委员会的这两个计算都是不符合实际的计算。就是长江航运局预测的每年单向通过能力为２９００─３６００万吨，也偏于乐观。因为目前长江航运的主要是１５００吨 ──３０００吨的船队，通过船闸的还有许多小型货船。所以三峡船闸的实际通过能力比２９００万吨还低，应在２０００─２５００万吨。而这个通过能力，只要通过常规的航道整治、不需要建造三峡大坝就可以达到的。
人们从ＳＡＲＳ事件中，对张文康部长的撒谎技术有所了解，其实张文康部长的技术远不如三峡工程决策中的撒谎骗人技术。可以说，三峡船闸每年单向通过能力５０００万吨，是个没有任何科学论证的结论。可以肯定地说，这个每年单向通过能力５０００万吨的目标是无法达到的。但是将来说应该由谁对此负责呢？政治家要对此负责吗？他们会把责任推给工程技术人员，而书写可行性报告的工程技术人员会说，我们根本没有这么写，我们只写了：“三峡船闸单向通过能力要达到５０００万吨，需要尽可能多使用万吨级船队。”不知道水利部、国务院三峡工程建设委员会、国务院是否有勇气来澄清一下这个结论，给国人一个准确的回答？
葛洲坝工程对长江航运的影响
长江三峡大坝下游的葛洲坝工程，本来是三峡大坝工程的反调节工程，应该在长江三峡大坝工程完工之后再建．但是葛洲坝工程作为给毛泽东的生日礼物，早在７０年代初就开始动工．这样葛洲坝工程通航建筑物的通过能力，就已经成为长江三峡大坝工程通航能力的上限。葛洲坝工程共有三座一级船闸，其中二只大的船闸闸室长２８０米，宽３４米，水深５米，可以通过四艘三千吨的船只；一个小的船闸，闸室长１２０米，宽１８米，水深３．５米，只可通过一艘三千吨客货轮。葛洲坝工程二只大船闸的规模与三峡工程的两线五级船闸一样，不同的是葛洲坝工程是一级船闸，而三峡工程船闸分两线布置，每线有五个与葛洲坝工程二号船闸一样规模的船闸前后相连．葛洲坝工程小船闸的规模，则与三峡工程的升船□一样。按设计，通过葛洲坝工程船闸的时间为４５分钟。葛洲坝工程船闸的近期总单向通过能力为每年２５００万吨，远景为５０００万吨。
有人说，葛洲坝工程是“利航工程”，理由是葛洲坝水库的常年回水区１１０公里，淹没了险滩３０处，航道水深增加，水流平稳，一年四季航行条件得到根本改善。另外在长约８０公里的变动回水区内，淹没了险滩３７处，使航运条件在９个月内得到改善。
也有人说，葛洲坝工程是“碍航工程”，因为船舶必须通过船闸。原全国政协副主席周培源先生，就是持这个观点。在５０年代毛泽东提出三峡工程后，周培源先生是最积极的支持者，并且担任当时三峡工程论证的负责人。但在１９８６年之后的三峡工程决策过程中，周培源先生则是反对派的领头人之一。有一次周培源先生乘船过葛洲坝船闸，葛洲坝工程局的一位同志陪他，周培源先生问他：“过船闸要多长时间？”他们说：“四十五分钟。”周培源先生上驾驶台问船长，船长说： “一般要四个小时。”因为通常要待船只把闸填满后一起过。周培源等政协委员会坐的船，当然到了就过闸。笔者曾十多次经过葛洲坝船闸，从关闭闸门到排水或输水，再到打开闸门，一共只需要四十多分钟。但是加上等候的时间，就大不一样，长则３─４个小时，短则２小时，也有一次很幸运，一共只花了一个小时。和客船相比，货船过坝等候的时间更长。
据不完全的统计，自１９８１年６月，葛洲坝工程的船闸投入运行以来，至１９９０年的１０年时间中，二座大的船闸因事故抢修，正常和非正常检修，泄洪冲沙，造成停航的时间累积，算成双闸停航时间高达４１６天，加上运行期双闸断航３６天，共４５２天，按此计算，葛洲坝工程因事故和工程本身的缺陷（泄洪冲沙），造成长江航运中断的时间高达１２．４％。平均每年长江航运中断的时间达４５天。其损失之大，难以估算。
下面仅举几例：１９８１年９月１日，三号船闸人字门启闭□发生故障，停航４０天。
１９８２年８月２日，二号船闸左下人字门顶板拉杆断裂，重达６００吨的门发生倾斜，当时也正值三号船闸大修（三号船闸刚投产不久就要大修），导致长江干线航运受阻，积压的船只达６００艘．
１９８２年１０月，刚刚大修完毕的三号船闸连动失控，上人字门发生夹船事故，被迫停航修理４１天。
１５年来，二号船闸挡船索装置曾四次被撞断，四次被迫停航检修。三座船闸上下六道人字门，多次被船驳碰撞，１２扇门翼，无一幸免。门体的背拉杆被撞变形，根本无法修复。
近年来发生最严重的事故为１９９７年３月８日，葛洲坝工程的二号船闸下首的人字门发生故障。为了维持长江航运的通航，二号船闸冒着会发生重大航运事故的风险，带病运行．但是到了３月１１日，二号船闸不得不被迫停航检修．由于三号船闸也在进行六年一次的大修，长江航运只能依靠剩下的一号船闸．长江主要货物航运实际上已经中断。从３月１１日到３月２９日，葛洲坝大坝上下游共积压船驳几百只（一说近千只），这对近年来一直发展不顺的长江航运打击极大，后果不可估量．这个恶性事故，中国的主要报刊电台均未作报导，害怕影响到正在施工的长江三峡工程。
葛洲坝工程单向设计通过能力为每年５０００万吨。这个设计通过能力，从来没有达到过，也不可能达到．葛洲坝工程的船闸自１９８１年６月投入运行以来，至２００１年６月，共运行２０年，累计运行２２．８万多闸次，平均每年约１．１万闸次，每天３０闸次，每个船闸每天１０闸次，每个船闸每天单向５闸次；２０年来，通过各类船舶１４４万多艘次，货运量１．７亿多吨，输送旅客６１３３万多人次。这２０年的双向货物总运量１．７亿多吨，如果上下行货物以１：２计算的话，这２０年下行货物总计１．１３亿吨，平均每年下行通过能力５６０万吨，与单向设计通过能力每年５０００万吨相去甚远．在这２０年间，平均每闸通过的货运量仅为７４６吨，仅为三峡工程论证中所采用的每闸通过的货运量１２０００吨的百分之六。
按葛洲坝工程船闸１９８１年─２００１年的运输管理水平和船队的组成，葛洲坝工程船闸要达到设计能力每年单向通过５０００万吨，则每年要开闸１３．４万闸次，每天３６７闸次，每个船闸每天１２２闸次．就是每个船闸都不出事故，３６５天一分钟也不停，通过船闸的时间最多不能超过１２分钟．葛洲坝工程船闸的设计通过时间为４５分钟，可见葛洲坝工程船闸的设计通过能力（远景）每年单向通过５０００万吨根本不可能达到！
由于葛洲坝工程建设在前，三峡工程建设在后，这就给长江航运造成了许多新的问题。比如，在三峡工程建成之后，由于泥沙在三峡水库中的沉积，下泄的江水中的泥沙量减少，同样葛洲坝的下泄的江水中的泥沙量也相应减少，将挖深大坝下游的河道．这本来对长江航运是好事，但是同样也会造成在枯水季节葛洲坝船闸下游航道水深不足的问题。葛洲坝船闸下游航道水深不足，也会使下游的船只无法进入船闸，上游的船只无法离开船闸进入下游航道，由此造成长江航运中断。按照三峡工程论证，在枯水期间三峡水库必须增加下泄水量，才能增加葛洲坝船闸下游航道的水深，以保证船闸的使用。但是根据２００２年至２００３年冬春发生的长江上游水量不足的问题来分析，三峡工程的这个措施可能只是纸上谈兵。又比如，未来葛洲坝水库的通航问题，特别是接近三峡大坝处的航道通航安全问题。由于三峡水库是日调节水库，在丰水期水库泄水主要是根据发电的需要来决定，泄水量变化大，这会引起葛洲坝水库水位的大变化，给航运造成很大困难。考虑到三峡大坝要利用丰水期来冲沙，以及下泄水所造成的波浪的影响，未来葛洲坝水库航道的通航安全也将成为大问题。
