论长江三峡修建高坝的可行性

在有关方面作出修建长江三峡高坝的决策前，笔者曾三次上书中央，建议勿修此坝；筑坝开始后，又曾三次上书，建议停工。多年来也曾一再请求，希望中央责成工程当局公开讨论三峡工程的可行性，可惜始终未被接纳。因此，只能在学报上展开技术性争论。美国总统曾来函咨询此事，我在致答时说明了此坝永不可修之理由，承其回函表示同意并致谢。各国有四个通讯社先后对我作了录象采访，除我国外已在世界各国的电视节目中播出。

    长江三峡大坝不可修，首先是因为建坝工程本身的可行性研究结果不成立；其次是因为三峡大坝对生态环境有严重损害，一旦建坝蓄水后，将使金沙江和四川境内长江上游河槽中的砾卵石和部份悬沙在长江重庆段沉积下来，形成水下堆石坝，堵塞重庆港，其壅水将淹没合川、江津等城镇。

    指导拦河坝工程的基础学科是土木工程中的建筑结构和水力学，水利工程规划涉及治河原理，其基础学科则是水文学。水文学始于1930年，是适应研究水资源利用和洪水定量的要求而发展起来的，其基础是水文地理学(包括水文气象学、水文地貌学和水文地质学)和水文计算学。中国管理水利工程的决策者中，很多人习惯于从单纯土木工程的观点来看待洪水控制和治河方法，他们不懂水文学却轻视或排斥水文研究的结论，显然有很大的片面性。笔者虽毕生治水文之学，至年愈古稀，犹恐才疏学浅，唯虑尚在门外，居常孜孜学习，亦曾将对三峡工程后果的学术研究结论写成“关于长江三峡砾卵石输移量的讨论”一文，刊载于1993年、1994年及1995年的《水利水电学报》上，求教于世之学者。现再择其要简述之。

1. 三峡大坝工程本身的可行性问题

    所谓的工程本身(Infrastructure)包括大坝的全部工程，以及对上游库区及下游泄流河槽进行保护的必要工程，而不包括保护上游和下游环境所必须的工程。修建三峡大坝的目的是防洪、水力发电、改善航运、附带供水灌溉，还不可避免地包括治河工程。治河有四大基本方法，即蓄(拦河蓄水)、塞(筑堤防洪)、浚(浚深河槽)、疏(溢洪疏流)，修建三峡大坝属第一种方法。

    既然三峡工程是一个多目标治河工程，其设计规划就必须同时考虑到各种目标的综合效果，还应比较上述四大治河方法的效果，然后据以估计工程规模，以便以最小成本产生最大效果。讨论大型水利工程的设计规划，要根据工程的诸多目标，分别分析科技、经济、社会影响和国防这四种可行性。这四种可行性是相互独立的，只有当每种可行性都成立时，才能进而研究如何按最小成本达到最大效果的方案。没有起码的可行性研究，是不应当动工建设的。

    那么，三峡工程的这四种可行性究竟如何呢?

    在科技的可行性方面，三峡地段之所以会被选为建坝地点，主要是考虑到这里的峡谷只有500至1,000米宽，在此修建高坝，可用较短的坝长形成容积极大的水库，再加上长江水流丰富，发电、通航的效益颇大，连建筑工程专家萨凡奇也表示赞同。但是，选择坝址时除了要考虑峡谷宽度外，还必须考虑坝基条件，因为修建高坝必须要有坚固的河床基础。在整个三峡河段中，只有在三斗坪附近(即现在的建坝位置)才找得到适合建坝的火成岩河床基础；可三斗坪河段河道宽度大，在此建坝则坝宽达到1,980米，比在三峡峡谷地段建坝的可能宽度长一倍多，失去了理想的峡谷出大库的优点。

    由于受坝基条件的限制，只能在三斗坪建坝，这样工程的经济可行性就很差。由于在三斗坪河段的坝体宽度大，不仅大大增加了混凝土需要量，而且把施工周期拖长到17年之久。据此按复利核算成本的结果是，每七年投资的本利合计就会翻一番，显然这是极不经济的。为了掩盖这一结果，计委等有关部门竟规定，使用静态的不计利息的方法来核算成本，使设计方案中的成本明显减小了。这样做就谈不上可靠的经济可行性分析了。

    至于社会影响的可行性分析方面，由于三峡工程要淹没田地百万亩，移民百万之多，对这个大难题，其实有关部门并未找到可行的解决办法。在国防可行性方面，有个明显的防空问题无法解决，以前张爱萍将军曾专门作过份析，向周前总理报告过，请求暂缓考虑筑坝。由此可见，三峡工程的四种可行性分析结论都不过关，因此，国内有许多人提出意见，反对修建三峡高坝。

2. 三峡工程对上游河床环境的可能影响

    如果说工程本身的可行性问题是众所周知的，很多人都批评工程的可行性不佳，那么三峡工程对上游生态环境的影响，则是一个大家比较生疏、而又至关重要的问题。

    如果建成三峡高坝并蓄水后，长江重庆段水位将变得十分平缓，从上游金沙江和四川巴蜀盆地各江中运移进长江的砾卵石河床料(bed forming materials)将形成水下堆石坝，同时水中悬沙也会更多地沉积下来，结果不仅将堵塞重庆港、断绝航道，而且会在洪水到来时抬高水位，壅及上游合川、江津一带，淹没低洼地区，危及数十万人口的安全，其后果可能十倍于1983年7月底陕西安康汉水泛滥造成的惨绝人寰之灾情。

    拦河筑坝是治河规划中的一种措施，坝本身的设计规划必须符合流域治理的全面规划。拦河坝会调节水流、改变自然的河床演变特徵，使河中水流率(俗称流量)和沙石的输移率不断改变。河道中运移的沙石又分为漂流水中的悬沙和在河槽里移动的床沙(bed load)，床沙包括砾卵石、粗沙等。悬沙输移不直接影响河床的演变，而床沙的输移则会改变河床。

    流域内的治河规划必然受到流域地质地貌条件的制约。长江上游大面积地层的岩基由页岩和沙岩组成，前者风化后成泥、后者风化后成沙，它们在暴雨后被地面迳流冲刷到江中成为悬沙。两亿年前，大片岩基又被砾卵石全面覆盖，砾卵石铺满了山头和大小溪沟。此后，雨水年复一年地陆续把砾卵石冲入江中，成为床沙，即河床料。河床料作为河床演变的主体，是治河的对象。

    在大江里，悬沙的输移尚可观测到，而床沙厚达30至40米，其输移率是无法实测的；在一二级支流里，床沙仅一两米厚，但当床沙整体同时移动时，其输移率也不易观测；只有在岩基横穿河槽的情形下(即船工所称的“石龙过江”)，才可能观测到浅层砾卵石的移动。例如，在岷江上游的都江堰断面上，人们用铁丝网多次兜住卵石而测到砾卵石的输移率。

    笔者通过份析流域整体运筹与江河治理的原理，得出了以下结论:若干干流及支流的源头没有大片耕地，造床料又不是卵石而是泥沙，可以在干流上拦河筑坝；凡是江河干流的上游汇水流域属于有大范围耕地的冲刷区，而其支流的造床料为砾卵石者，则不宜在干流上拦河筑坝，长江干流恰好属于这种情况。

    四川盆地和金沙江流域广袤达百万平方公里，人口约一亿，全流域铺满卵石，卵石上的冲积土壤厚不及一米，卵石输移率和输移量都很大，而又难以挖除。1981年7月四川洪水一次冲入长江干流的卵石即达二亿吨。所以，按照水文地貌学的常识判断，即可知道在长江中游断然不可修高坝拦江，此乃定论。

    面对这一问题，支持修建三峡工程的人们抱着一个幻想，即三峡高坝蓄水后或许不至于造成堆石坝而酿成灾害。我们可以看一下1983年7月长江的大支流汉水在陕西安康造成的洪灾，这是一个足可警示世人的先例。

    汉水南岸的安康县地势低洼，其下游约200公里为丹江口水库。1969年丹江口水库完工后，安康以下的河槽就被卵石逐渐淤高。安康下游石梯一带有一峡谷直壁，宽仅150至200米，峡谷既窄，河床又已淤高，则洪水到来时，水位自然会抬高。

    1983年7月，汉水安康段的洪水量并未达历史最高水平，但汉水的水位涨势却异常凶猛。恰在此时，上游的石泉水库蓄水过量，不得不开闸放水，进一步抬高了汉水安康段的水位。结果，在极短时间内汉水安康段的水位就上涨了19.4米，高出安康城堤约1.5米，从7月31日18时开始，洪水破城而入，2个小时内就淹没全城，许多住在一楼的人爬上三楼、四楼，但仍被没顶淹死。据灾后向当地查询，谓此次洪灾使民众淹死达数千人。

    安康以上的汉水流域面积仅38,700平方公里，已修有四个大坝，似乎可以拦住大部卵石和泥沙，唯因下游丹江口大坝和石梯峡谷之阻，使卵石沉积河槽，从而抬高洪水水位酿成灾害。可以想象得到，长江三峡建坝后，重庆段可能遭到的洪灾将数十倍于安康之灾。

    笔者提出上述问题之后，长江流域规划办公室(即“长办”)水文局等不少单位的专家对此表示了不同看法，对其中主要的看法有必要加以回答。

    首先，关于重庆港淤塞问题，大家都同意，若有大量砾卵石河床料沉积在重庆港，就会造成灾害。争论之处在于，究竟有没有这种可能。主张建设三峡工程的“长办”的人们认为，根据他们的推移质输沙量测验，长江重庆段通过的砾卵石只有每年27.7万吨，宜昌段为每年75.8万吨，数量极少，可以忽略不计，只考虑悬沙的问题就可以了。

    但是，这一测验结果似乎不可靠。因为，仅以长江的支流岷江为例，其集水面积仅23，000平方公里，在都江堰地段实测的砾卵石年输移量就有200万吨之多。众所周知，整个四川盆地都是冲刷性、减坡型地形，泥沙和卵石的年输移统计量是从上游向下游沿程递增的，而且宜昌的长江流域面积达一百万平方公里，是岷江流域的40多倍。在上游的一个支流就测到每年200万吨的砾卵石输移量，怎么可能到了干流的下游河段，整个干流的砾卵石年输移量反而减少到几十万吨呢？

    也有人通过实验证实，卵石在长途推移过程中会磨成细小的沙粒、在河床里悬浮而成为泥沙，因此不足为虑。但笔者在长江沿岸长期实地测量时却发现，在四川盆地的长江上游段，河中运移的卵石如拳头大小，直径约40厘米，而在其下游的合川滩地上，卵石却大得象两只手掌合起来那样(50x100x30立方厘米)，为什么下游的卵石反而比上游大呢？其原因在于地质变化，原来，两亿年前长江是由东向西流向地中海的，直到青藏高原被抬高后，长江才反过来成为今日的由西向东出海。这在长江专刊上有详尽的叙述。因此，在重庆至三峡段的河道中，卵石的体积可能比在上游河道还要大很多，其危害也会相当严重。

    当卵石运移的可能危害越来越明显时，有人又提出了妙计，认为可以在各大支流的源头筑坝拦住卵石，不让卵石出谷，这样，重庆段就不会出现水下堆石坝了。孰不知，整个金沙江流域和四川盆地的地表全面地铺满了砾卵石，只要有暴雨，它们就会在河槽里被冲成砾卵石河床料，只在河流的源头筑坝挡石是无效的。另外，页岩、沙岩化成的悬沙也会在重庆港沉积下来，相助堆石坝之堆高。

    “长办”估计的悬移泥沙输移量年平均达7亿吨，床沙卵石输移量为1亿吨；而笔者运用统计方法所估算的结果，却因人们不承认应用数理统计方法的合理性，而被拒绝接纳。许多人其实不了解，在大江里是无法实测出多层同时移动着的卵石的输移率的，他们采用从每平方公里的卵石量累积起来约略方法，其误差是非常大的。但是，即使长江中的卵石输移量只及“长办”估计的十分之一，那么每年也会有1，000万吨卵石堆在重庆段，如此庞大的卵石堆积量，恐怕很难在枯水期挖净，所以，因卵石不断堆积而造成上游洪水泛滥成灾，就仍然在所难免。

3. 关于修改三峡高坝设计的建议

    如今三峡工程木已成舟，我之所以仍然公开争辩，是希望能改变设计、降低坝高，使四川盆地免遭水灾，而又令已成工程尽量发挥其最大可能的作用。我建议将坝高降低到以不淹没万县甚至奉节为度，同时建议在大坝上另加隧洞或排水道，使砾卵石、泥沙能畅通出库，并恢复郝穴等出口，将沙石也输往江北洼地，抬高两岸田地，并确保汉口。