六論紅線的崩潰——從理論上探討移民淹沒紅線的錯誤

王維洛

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(http://www.epochtimes.com)
【大紀元5月20日訊】為了讓關心三峽工程的讀者對這個問題有更全面更准确的了解,在此對這問題進行一些理論上的探討。

世界上任何物質的移動,都要消耗能量.水從高處往低處流,就是把位能轉變為動能、熱能的過程,水流運動要消耗能量。水在任何一點的能量,是由其動能和位能組成的,動能表現在水流速度上,位能表現在其高度上.在水庫沿程取任何一點為1點,在1點的上游取一點為2點,如果水流速度在1,2兩點相等,那么,2點和1點之間的位能差(高度差),就是水滴從2點運動到1點所消耗的能量.

一、伯努利方程

計算庫區沿程水位的高低,由于庫區沿程各斷面水力因素(如斷面,水力半徑,流速等)變化复雜,難以用簡單的函數關系表示,則對其采用分段積分求和的方法,即應用伯努利方程逐段計算:

伯努利方程為:

其中:
Z1,Z2:為斷面1,2處的水位高程
v1,v2:為斷面1,2處的流速
g:為重力加速度
if:為摩阻坡降平均值
Ll:為斷面1,2間的河段長

如果把這個方程改寫一下,就成為:

從這個式中可以看到2點的能量(動能和位能之和)与1點的能量的差,就是兩點之間的能量消耗.

摩阻坡降平均值又可以通過下式計算:

其中:

Q:為流量
K:為斷面流量模數
C:為謝才系數
R:為水力半徑

從式中可以看出,只要水在流,有流速,有流量,坡降平均值就不可能為零。如果兩個斷面
流速相等,只要坡降平均值不為零,在2處的水位就要比在1處高。

在水庫設計中,要确定壩址處的流量和水位的關系.這個關系常被簡化成

Q=f(Z1,Z2)

其中:

Q:為流量(立方米/秒)
Z1:為1點的水位(米)
Z2:為2點(上游)的水位(米)

根据力學中的抗阻模數不變的假說,略去慣性項后的動力方程,就有:

其中:

Z:為平均水位(米)
F:為河流的落差(米)

假定流斷為恒定非均勻變流,對水位進行積分,則有:

如果2點水位和1點水位相等,2點的水位和1點之間就沒有水流存在.

三峽水庫長600余公里,水力坡降平均值不可能為零,所以,三峽水庫庫尾處的水位,就必然要比三峽大壩處的水位高,兩處的水位絕不可能是象移民組假設的那樣是一般高低。

三峽工程論證泥沙組組長林秉南認為,三峽水庫的平均坡降為万分之零點七,接近荊江河段的平均坡降(万分之零點五).正是万分之零點七的平均坡降,不可能解決三峽水庫的泥沙淤積問題。宜昌至城陵磯的荊江河段全長410公里,是長江干流泥沙淤積最嚴重的兩個地段之一。平均每年在這里淤積泥沙量達1.64億吨,平均每公里淤積40万吨泥沙.平均每年以1—2厘米的速度淤高.其主要原因就在于荊江河段的平均坡降小,水流速度慢,才致使荊江河段泥沙淤積嚴重,當三峽水庫的平均坡降接近荊江河段時,也會產生与荊江河段同樣嚴重的泥沙淤積.

其實,從宜昌到重慶的長江河段,在自然狀態下,在平均坡降為万分之二的情況下,在汛季也是泥沙淤積量大于泥沙沖刷量,只是在汛季末,長江中泥沙量減少,有個自然的沖沙期,才使這一河段達到全年的沖淤平衡.當平均坡降為万分之二時,汛期的洪水尚不能把泥沙沖走,那么當平均坡降減小到自然狀態的三分之一時,汛期的洪水根本不能把全部泥沙沖走,達到所謂的沖淤平衡.

既然水庫中的泥沙不能全部被沖走,就會發生淤積.淤積將發生在什么地方?淤積的發展又是如何呢?

水庫蓄水后,泥沙在水庫的尾部,即變動回水區以及常年回水區的上部開始淤積,逐漸向上游和壩前兩個方向發展,同時淤積面也抬高.具體地說,三峽水庫的淤積在重慶河段和重慶下游的河段首先發生,然后向重慶及重慶上游和向三峽壩址方向雙向發展.重慶河段河床的淤積面也將抬高.重慶河床淤積面的抬高,將迫使重慶處的水位的抬升,擴大淹沒范圍.而三峽工程論證認為,三峽水庫蓄水后,淤積只是向壩前方向發展,而不會向重慶上游方向發展.這個結論顯然是不全面的.

二、夏震寰的理論

在研究水庫的回水末端和水庫的長度時,夏震寰等人提出了如下的理論:“在同一河流上,如果水庫的水位固定不變,則流量越大,回水曲線越短,即回水末端距壩址越近。因此,在沒有泥沙淤積問題的清水河流上,最高庫水位与原河床的平交點,是該水庫而言最遠的回水末端。”(1)

科學理論的描述,最常用的是“如果……則……”的句型。阿基米德說:“給我一個支點,就能把地球抬起來。”伽利略說:“在真空的條件下,鐵球和雞毛一起落地。”錢學森說:“如果把每年射到一畝地上的太陽光能的30%作為植物可以利用的部分,而植物利用這些光能并把空气里的二氧化碳和水分制造成自己的養料,供給自己發育,生長結實,再把其中的五分之一算是可吃的糧食,那么稻麥每年的產量就四万多斤!”

沒有人讓阿基米德去把地球抬起來,因為這個支點不存在;沒有人因為在一般的大气條件下,鐵球比雞毛先落地,就說伽利略的理論是錯的,因為鐵球和雞毛一起落地的前提,是在真空的條件下。

毛澤東看了錢學森的文章之后,就相信能畝產万斤,所以中國一度糧食衛星上天,最高超過畝產四十万斤。毛澤東把“如果……則……”的句型中的條件去掉,把這個理論一般化為“放之四海而皆准〃的理論,所以出了大錯。好在阿基米德沒有活到今天,否則要阿基米德去抬地球,他又如何完成?伽利略也幸運沒有活到今天,毛澤東說雞毛能上天,他卻說鐵球和雞毛一起落地。

夏震寰說:“在沒有泥沙淤積問題的清水河流上,……”,同時也忽略了河流邊界的摩擦力不計。但是,三峽工程論證移民組把這個條件去掉,把夏震寰的理論一般化,認定將來水庫是沒有水力坡度的,三峽水庫的回水線(移民淹沒線)就是一根水平線。夏震寰理論中的“在沒有泥沙淤積問題的清水河流上,”就和阿基米德說:“給我一個支點“,伽利略說:“在真空的條件下”的條件一樣。也和錢學森的:“太陽光能的利用率達到30%的話”的條件一樣。离開了假設的條件,這個理論也就不存在。沒有泥沙淤積問題的清水河流,這樣的河流在實際中是不可能存在的.

其次,夏震寰是從最高庫水位出發,和原河床的平交點,定義為水庫的最遠的回水末端。而三峽工程移民組是從正常蓄水位出發,而不是從三峽水庫的最高庫水位出發。

長江是一條泥沙含量很高的河流,不符合夏震寰的沒有泥沙淤積問題的清水河流這個條件。所以,在三峽水庫上運用夏震寰的理論,必須對這种理論适用性進行檢查,并對理論的結果加以修正。

三、戴定忠理論

參加三峽工程論證的戴定忠提出如下的理論:〃三峽水庫是個峽谷河道型水庫,庫容量僅為年徑流量的5%,兩岸岩壁堅實,天然河道水流比降大,挾沙能力強,懸移質泥沙基本上是〃穿堂過〃,修建大壩后,水位抬高了,水流減緩,挾沙能力降低,造成水庫淤積,在運用的前十年,泄流排沙比只有35%左右,但隨著淤積的增加,庫區河床抬高,水流挾沙能力增強,泄流排比也要增大.根据計算,運用三十年時的排沙比為50%左右,運用六十年為90%,八十年后為100%,庫區沖淤基本達到平衡〃(2).

戴定忠所說的前十年,泄流排沙比只有35%左右,是指只有35%的泥沙淤積物被沖出水庫,而65%的泥沙淤積物被留在水庫中。

根据戴定忠的理論,在大壩之后的第一個十年中,由于大壩的阻擋作用,大壩處的水位抬高,庫區河道的水流比降由原來的較大的天然河道水流比降,突然減小到人為的水庫河道比降,其結果是:水流減緩,挾沙能力降低,水庫發生淤積.戴氏理論認為,在水庫運用十年之后,這個人為的,較小的水庫河道比降又會開始增加,這樣,水流挾沙能力也隨著增強,被沖出的泥沙量也增加,到了運用八十年后,水庫區將不再存在淤積現象,達到淤積和沖刷平衡。那么水庫河道比降為什么會由小再變大呢?戴定忠認為是由于庫區河床因淤積而得以抬高,從而使水庫河道比降又重新由小變大.由于三峽大壩的出水口的水位在運用10年以后不會再人為降低(還有可能人為加高),要使水庫河道比降再變大,只有一個可能,就是庫尾河段河床的高程由于泥沙淤積而增高,除此之外沒有其它可能.戴定忠理論只是把這個水庫河道比降增大的過程作了簡單的描述,而沒有把這一結果直接寫出來.庫尾河床高程由于泥沙淤積而增高,對增加水流速度和水流挾沙能力有利,但是庫尾河床高程增高,也就意味著大壩上游各地水位的抬高和淹沒范圍的擴大。沒有大壩上游各地水位的的抬高,三峽水庫不可能達到所謂的沖淤平衡。

可加,戴定忠并沒有認為三峽水庫的回水線是根水平線,而是認為這是一根曲線,是一根向上翹的曲線,而且在大壩建成后的80年中,這根曲線是會不斷地往上翹,直到三峽水庫的沖淤平衡。按照戴定忠的理論,在大壩建成后的80年中,三峽水庫的淹沒線將不斷上升,离大壩越遠,上升幅度越大,淹沒區也將不斷擴大,移民人數也將不斷增加,可謂与時俱進。

四、施嘉煬理論

清華大學水力系教授施嘉煬認為:“影響河流組成的水動力方面因素,主要為水面坡降和泥沙。坡降有沿著河道縱斷面上的縱坡降和橫斷面上的橫坡降兩种。縱坡降是流量和河底地形的綜合產物;橫坡降則除流量外,還由于河道平面形態(彎段個數和直度)、河底淺灘的存在以及地球自轉現象所引起。縱坡降是河道需求水動力平衡中的一個參變數,起著調節流速与水流活動時克服摩阻力的作用。它一方面受河床地形的影響而發生變動,另一方面也隨著流量的增減河流路的長短而起變化。”(3)

三峽水庫不是一個死的蓄水盆,而是平均每年要有5千多億立方米的水流經過這里。如果這600多公里長的三峽水庫的水面沒有坡降,那么又是什么力量來推動這5千多億立方米水量流動和水中泥沙的移動呢?

施嘉煬教授在計算水庫庫容的方法一章中寫到,計算計算水庫庫容可分三步進行——計算水庫的靜態庫容——計算水庫的動態庫容——計算水庫的總庫容(靜態庫容和動態庫容之和)

施嘉煬教授指出,在計算水庫庫容的時候,我們先假定水庫的水面是平的,這個假定只有當庫容較大而流量相對較小時才是正确的。實際上水庫沿程各處的水位是不同的,在其上游進口端由于回水影響,水位恒上翹高于壩附近的水位。所以還要計算動庫容。(4)

施嘉煬教授在這里說得十分清楚,實際上水庫沿程各處的水位是不同的,水庫水面的坡降存在,水位恒上翹高于大壩處的水位。而在第一步先假定水庫的水面是平,是為了計算方法的簡便。把計算方法分三步進行,最終并不改變計算所得的結果。

五、陸欽侃理論

陸欽侃1946年被派往美國丹佛學習研究三峽工程設計方案,,1947年獲美國科羅拉多大學水利碩士,1949年來一直從事水利水電規划,曾任水利電力規划局副總工程師,并參与長江三峽工程防洪組論證,最后拒絕在論證報告上簽字。

陸欽侃指出,1981年長江上游發生的嚴重水災,在重慶寸灘實測洪峰流量達85700立方米/秒。陸欽侃認為,長江三峽工程建起后蓄洪攔沙,回水曲線將壅高重慶本已很高的洪水位。(5)。在葛洲壩工程建設之前,重慶的最高水位為海拔192.8米,1981年四川大洪水時,重慶的最高水位達海拔194.3米,距重慶鐵路的標高只差1.7米。長江三峽大壩在三斗坪處將自然水位壅高113米,水庫的回水,水庫尾部的翹尾巴,必然將壅高重慶的洪水位,重慶鐵路線,重要對外公路,橋梁,重慶的部分市區必然會被淹沒。

陸欽侃先生還指出,三峽工程的防洪目標,對下游荊江河段是采用百年一遇的防洪標准,而對大壩上游地區則采用二十年一遇的防洪標准,重慶的防洪標准也采用二十年一遇,上下標准不一樣。如果按百年一遇的洪水來計算三峽庫區和重慶的淹沒,問題將十分嚴重。

六、楊溢理論

楊溢在長江三峽工程〃論證始末〃一書(27)中,提供了一張長江三峽水庫泥沙淤積示意圖(第58頁).圖中繪有三峽水庫枯期水位線和汛期水位線.枯期水位線有兩條,一條水位線在大壩處的水位為枯季限制水位(海拔155米),一條水位線在大壩處的水位為正常蓄水位(海拔175米),兩條水位線在庫尾處漸近成一線,這兩條水位線之間的空間為〃永久保留庫容〃.汛期水位線也有兩條,一條在大壩處的水位為汛期限制水位(海拔145米),另一條在大壩處的水位為正常蓄水位(海拔175米),兩條水位線在庫尾處也漸近成一線,兩條水位線之間的空間也定義為〃永久保留庫容〃.汛期水位在庫尾的漸近線,要大大高出枯期水位在庫尾的漸近線,兩條水位漸近線的高度差在30米左右,如果以該圖在壩址處的示意標高計算.這就是說,在枯水期間,長江三峽水庫壩址處的水位在海拔155米和175米之間變化,此時,至重慶港的航道由于壅水而加深,万吨船隊可以到達重慶,重慶水位必然高出海拔175米.按圖中的標高計算,應在海拔180—190米.在汛期,三峽水庫壩址處的水位在海拔145米和175米之間變化,重慶水位在海拔210—220米.由于楊溢書中的是張示意圖,很難依据示意圖來准确地計算重慶的水位高度.但是示意圖中在大壩處的汛期限制水位,枯季限制水位和正常蓄水位以及長江自然河床高度之間關系,是按比例繪制的.因此也可推理,庫尾處的水位高度和高度之間的關系也是按同樣比例繪制的.

楊溢的長江三峽水庫泥沙淤積示意圖中的四條水位線,都是曲線,而不是水平線,都有水面坡降.這些曲線的特征是,在距大壩近的地方,水位抬升比較平緩,隨著距离的增加,水位抬升增快,在庫尾地區,水位抬升最大。此外,汛期水位線的水面坡降要比枯期水位線的水面坡降大.這和前面的論述相一致.

楊溢身為長江三峽工程論證的行政和技術負責人之一,在他所著書中,長江三峽水庫水位線,無論是枯期還是汛期,都是曲線,都有水面坡降,為什么三峽工程論證中,在計算移民人數和淹沒損失時,三峽水庫水位線突然就變成水平的了?為什么在計算移民人數時就沒有水面坡降了?

七、郭來喜理論

郭來喜,中國科學院地理研究所研究員、中國地理學會人文地理專業委員會主任,云南地理研究所所長,1956年南京大學地理系畢業,1959—1960年在莫斯科大學進修。1986年—1990年參加三峽工程論證,最后拒絕在三峽工程論證報告上簽字。

郭來喜指出:“三峽水庫建成后,達到正常蓄水高程,河流侵蝕基面抬高,水流必然減慢,影響洪水下泄,延長?x時間,肯定會加重上游地區的防洪負擔。更況且,水庫運行若干年后,如遇百年一遇洪水,重慶朝天門水位可達202米,比現在的情形高出7.7米。〃(7)

河流侵蝕基面抬高,必然導致河流水位的抬升,加大淹沒面積。洪水期間,W游地區的防洪負擔的加重,就是說,在同樣的洪水流量下,上游地區的洪水水位將超過沒有大壩時的洪水水位,加重淹沒損失。這也是郭來喜沒有在三峽工程論證報告上簽字的原因之一。

八、國家防汛指揮部的理論

國家防汛指揮部在其編著的“防汛手冊”一書中寫到:(洪水期間的)水庫水位預報,可通過聯立求解水庫水量平衡方程和水庫蓄泄方程作出。水庫蓄泄方程指水庫蓄水量与同時出庫流量之間的函數關系。在較大湖泊型水庫,水面比降較小,水庫蓄泄方程為單值函數,在河床式水庫,水面傾斜,有一定的水力坡度,形成楔形蓄水體。(8)

國家防汛指揮部認為,較大湖泊型水庫,水面比降較小;河床式水庫,水面傾斜,水力坡度較大。三峽水庫屬于河床式水庫,水面傾斜,水力坡度較大,而不是移民組說的那樣,沒有水力坡度。

九、陶景良理論

陶景良為高級工程師,參加三峽工程論證,為享有政府特殊津貼有特殊貢獻的專家,國務院三峽工程建設委員會辦公室計划資金司副司長。陶景良在“三峽工程66問”一書中也認為水庫的回水水面線是一根向上翹的曲線。

陶景良寫到:“三峽水庫的回水水面線及回水末端的位置,水利部長江水利委員會進行了精确的計算,可行性研究階段,是按壩址洪水靜止庫容來推算回水水面線及回水末端位置的;初步設計階段除按靜庫容复核了原有成果外,還進行了洪水動庫容計算,用其計算成果進行校核。复核与校核結果表明,當壩前水位為汛期限制水位145米,汛期上游洪水流量達到20年一遇標准時,三峽長江干流的回水末端在重慶市區下游的巴縣木洞鎮,水面高程185.7米,距大壩565.7公里,再往上游就是長江干流的天然水流了,其流速、流量、流態均不受水庫壅水的任何影響。長委會除了計算三峽水庫在長江干流的回水水面線及回水末端位置之外,還計算了三峽水庫內兩岸各支流的回水水面線及回水末端位置。例如,烏江汛期上游洪水達20年一遇標准時,回水末端位置在距烏江口44.8公里的白馬鎮,水面高程192.4米。〃(9)

第一,陶景良認為三峽水庫有水面坡降,回水水面線是向上翹的曲線。而不是象伊文所說的,“只要稍有流體力學或者水力學基礎的人都知道,水庫基本是沒有比降的,也就是說水位是平的,只是在庫尾及其上游才有比降.”當壩前水位為汛期限制水位145米,汛期上游洪水流量達到20年一遇標准時,三峽長江干流的回水末端在重慶市區下游的巴縣木洞鎮,水面高程185.7米,距大壩565.7公里。按照這些數据計算,平均水力坡度為万分之零點七二,略大于林秉南給出的万分之零點七。

第二,陶景良說,在可行性論證階段只按壩址洪水靜止庫容來推算回水水面線及回水末端位置的,只是到三峽工程批准之后;進行初步設計階段再補充了洪水動庫容計算,來推算回水水面線及回水末端位置。施嘉煬教授在教課書中指出,計算水庫庫容分三步,第一步是計算靜止庫容,第二步計算動態庫容,二者之和為水庫庫容。長江水利委員會總不應該把這第一步河第二步之間的計算時間,拖它4—5年吧!在1992年審批之前只按水平線計算,1992年之后,再按上翹的曲線計算。直達現在,移民人數和淹沒損失還是按水平線計算的!

第三,按照靜態庫容計算,水庫末端的水面高程175米,應在涪陵的石沱,距大壩514公里。陶景良提供的數据為185.7米,距大壩565.7公里,兩者高程差10.7米,長度差為51公里。這個差距要多淹沒多少移民,造成多少移民損失?

第四,陶景良所說當壩前水位為汛期限制水位145米,汛期上游洪水流量達到20年一遇標准時,三峽水庫末端在巴縣木洞鎮,水面高程185.7米。巴縣木洞鎮在自然狀態下20年一遇的洪水水位為183.0米,兩者相差2.7米,尚達不到夏震寰理論中提出的0.3米高差可以忽略不計的標准,因此按照動態水庫庫容計算,水庫末端位置不可能在木洞鎮,而是在木洞鎮上游某地。

第五,陶景良只提供了壩前水位145米時的回水末端位置和水位高程,并沒有提供壩前水位175米時的回水末端位置和水位高程,而175米水位是三峽水庫的正常水位,人們對此最為關心。

第六,正如陸欽侃先生指出的,陶景良只提供了20年一遇洪水時的數据,沒有提供100年一遇洪水時的數据。

最后,現在三峽庫區到處可見的海拔177米移民淹沒紅線,是根水平線。按照陶景良的理論這根紅線的划定是錯誤的。作為國務院三峽工程建設委員會的技術行政干部,作為參加三峽論證并以此獲得有特殊貢獻的并享有政府特殊津貼的專家,看到這根移民淹沒紅線的錯誤,也在自己的著作中談到這個問題,是否有責任向上級反映這個情況,要求改正?

十、陝西水利廳(原水利水土保持廳)

陝西水利廳在“水庫排沙和清淤技術”一書中指出:“水流進入庫區,受水庫蓄水影響,流速逐漸降低,其所攜帶的泥沙在水庫回水末端淤積成三角洲,并逐漸向上游發展,高出正常高水位,形成“翹尾巴”現象。水庫“翹尾巴”不僅使上游相當長河道堤防的防洪能力降低,而且使通航條件惡化。北方風沙地區和南方山區河流中的中小型水庫,除懸浮質淤積外,還存在推移質淤積問題(王維洛注:如黃万里先生所提的礫卵石淤積問題)。一般推移質淤積量占淤積總量的20%—80%。末端嚴重存在推移質淤積“翹尾巴”,致使農田和村鎮被淹沒和浸沒。陝西南秦水庫運用初期,由于對卵石推移質“翹尾巴”現象估計不足,造成堤防潰決,一百多畝農田被沖毀,時几戶農民被迫遷移。(10)

根据南秦水庫排沙清淤的經驗,保持水庫的坡降是最重要的條件之一。南秦水庫建壩之前的水力坡降為万分之七十二,能維持水庫不出現淤積“翹尾巴”的水力坡降為万分之六十(万分之五十六至万分之六十四之間),建壩之后和之前的水力坡降比為0.83:1.0(11)

因此,三峽水庫蓄水枝海拔175米時,不可能就沒有水力坡度。林秉南提出的三峽水庫水力坡度為万分之零點七,建壩之后和之前的水力坡降比為0.33:1.0。這個坡度很可能不能滿足排沙清淤的要求。

十一、方宗岱理論

水利電力科學研究院高級工程師方宗岱在“三峽工程的移民問題”一文中指出:“三峽大壩建成后,庫尾會不斷淤高,回水曲線將逐年上漲,這無疑要擴大淹沒范圍,增加移民的基本數字。”(12)

方宗岱明确指出了水庫回水線不是一根水平線,而是曲線,向上翹的曲線。可以說,方宗岱的理論和戴定忠的理論是一樣的,無非戴定忠強調了庫尾會不斷淤高,回水曲線將逐年上漲,水力坡度變大后對泥沙沖淤的有利影響,而方宗岱則強調對淹沒范圍和移民增加的不利影響。

十二、ANNANDALE理論

ANNANDALE在水庫淤積一書,對水庫淤積進行了比較全面的全面的研究.ANNANDALE研究了19個水庫淤積面坡度和原河床坡度的關系,根据ANNANDALE研究結果,兩者之間關系在0.45到0.91比1.00之間,最小為0.33比1.0,最大為1.0比1.0(13).三峽工程論證泥沙組估計三峽水庫未來的坡降只有原坡降的三分之一,是ANNANDALE研究中的最小值.如果未來三峽水庫的實際坡降大于原坡降的三分之一,那么淹沒重慶的問題將更加嚴重。

19個水庫淤積面的平均坡度的算術平均值為万分之19.6,最大值為万分之42.2,最小值為万分之2.7,標准誤差為万分之11.9(第188頁).從中可以看到,水庫淤積面的坡度存在,各個水庫由于自然條件不同,坡度也不同.但是沒有一個水庫的淤積面的坡度為零.ANNANDALE研究的19個水庫中的最小值,也要比三峽工程論證泥沙組估計的三峽水庫未來的坡降大.

在這里要特別指出的是,三峽工程論證泥沙組組長林秉南認為,經過一段時間運行,新河床以上形成槽型庫容,槽型庫容的水面,形成了一條几乎和新河床平行回水曲線.所以三峽水庫淤積面的坡度,也是水庫水面的坡度.

十三、韓其為理論

大江東去,水在流,就要克服河床和邊壁的阻力,就要消耗能量。長江三峽河段,多峽谷,河流的糙率大。如三峽壩址至奉節一段,糙率為0.0567至0.1004,若按粒徑糙率反求,相當于直徑約4—6米的巨礫的糙率。又如清溪場到涪陵河段,糙率為0.0588至0.1479。糙率較小的河段有如忠縣至丰都段,糙率為0.0212至0.0314。糙率大,阻力也大。要克服如此的阻力,要求水力坡度也大。因此自然狀態下,重慶宜昌兩地水位差為120多米,平均水力坡降約為万分之二,才能克服河床和邊壁的阻力,才能“千里江陵一日還”。

韓其為認為,由于泥沙在水庫中淤積,未來三峽水庫的糙率將會減小,各段的糙率如下(/號之前為自然狀態下流量為每秒1万立方米時的糙率,/號之后為建壩后的平均糙率):

壩址三斗坪—太平溪:0.1004/0.036;
太平溪—秭歸:0.0446/0.036;
秭歸—巴東:0.0657/0.036;
巴東—巫山:0.0390/0.036;
巫山—奉節:0.0376/0.036;
奉節—云陽:0.0552/0.025;
云陽—万縣:0.0325/0.022;
万縣—忠縣:0.0417/0.022;
忠縣—丰都:0.0212/0.020;
丰都—清溪場:0.0364/0.028;
清溪場—涪陵:0.1479/0.028;
涪陵—長壽:0.0377/0.022;
長壽—寸灘:0.0359/0.022;
寸灘—朝天門:0.0240/0.022;
朝天門—大渡口:0.0381/0.022;
大渡口—白沙沱:0.0366/0.022;
白沙沱—貓儿峽:0.0508/0.022;
貓儿峽—江津:0.0288/0.022;
江津—朱祥溪:0.0337/0.022。(13)

根据韓其為的計算,三峽水庫的未來的糙率在0.02至0.036之間,所以三峽水庫的水力坡度不可能能為零,三峽水庫的移民淹沒紅線也不可能為零。

韓其為的計算,未來不但壩址三斗坪至重慶朝天門的河床和邊壁的糙率會因為泥沙淤積而發生變化,而且重慶朝天門至江津朱祥溪的河床和邊壁的糙率也會因為淤積而發生變化。所以,按照韓其為的理論,三峽水庫的末端不在涪陵的石沱(距大壩514公里),也不在巴縣的木洞鎮(距大壩565.7公里),也不在重慶的朝天門,而是在重慶上游的朱祥溪(1)。根据韓其為的理論,三峽水庫的淹沒區更大,要搬遷的移民更多。

十四、總結

從這里列舉的各种理論來看,都認為水庫的回水線是向上翹的曲線,大壩上游各處的水位是不同的,均高于大壩處的水位。

三峽工程移民組認為“水庫基本是沒有比降的,也就是說水位是平的,只是在庫尾及其上游才有比降.”,而以海拔177米的移民淹沒紅線來确定三峽水庫的移民人數和淹沒范圍,其可能的“理論”根据之一是夏震寰理論,還有就是計算水庫庫容方法中的第一步(靜態庫容)。

夏震寰在建立其确定水庫末端位置的理論時,明确地限定了理論适用的范圍:“在沒有泥沙淤積問題的清水河流上”。在沒有證明夏震寰理論可以一般化的情況下,用這個理論來證明三峽水庫在大壩處蓄水至175米時,水庫的回水線是水平的,是錯誤的。

在計算水庫庫容時,先假定水庫的水面是平的,然后計算靜態水庫庫容,即沒有水流時的水庫庫容;再計算動態庫容,最后計算水庫的總庫容,是為了計算方法的簡便。三峽工程移民組在論證期間只按靜態水庫庫容中的蓄水位和水庫末端來計算移民人數和淹沒損失,同時也用由此得出的水位線來划定三峽水庫移民淹沒紅線。這正是錯誤所在。

參考文獻:
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(13):林秉南:工程泥沙,中國水利電力出版社,北京,1992,第60—63頁
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