要是把三峡所有的泄洪孔全部打开,库区里那么多水,到底要多久才能被放完?听起来有点"闲得慌",但真要动笔算一算,还真是个挺有意思的工程题。
先说一下2020年那一年三峡的表现,从进入汛期到7月底,三峡枢纽通过多次蓄放水操作,已经成功拦截了6场次洪水,总拦蓄水量将近182亿立方米,大大缓解了长江中下游的防洪压力。
到8月17日,4号洪水洪峰刚过去两天,5号洪水又在长江上游形成。8月20日,这场洪水以大约74000立方米每秒的入库洪峰速度扑进三峡水库,成了建库以来遇到的最大一次洪峰。
三峡水利枢纽按照长江委等部门的要求,开启了十道深孔泄洪,下泄流量从42000立方米每秒拉到46000立方米每秒,最终硬是把这场史无前例的大洪峰给拦了下来。
说到三峡这个"大家伙"到底有多大,可能很多人心里没数。主坝横跨长江干流2309米,平均坝高175米,比大部分摩天大楼还要高。整座坝像一堵横卧在江面上的水墙,把长江拦成了一片内陆海洋。
水库的设计总库容正是393亿立方米,正常运行蓄水位175米,这个容量相当于能装满20个西湖。所以当我们讨论"把三峡放空"的时候,其实是在讨论怎么处理掉20个西湖的水,这个画面想想都挺震撼。
而这么一座庞然大物,也不是一夜之间冒出来的。
从1919年孙中山先生最早提出设想,到1994年正式开工,再到2006年主坝完工、2012年最后一台发电机组落成,三峡工程前后跨越了整整一个世纪。
参与直接建设的超过50万人,移民搬迁超过120万人,整个坝体用掉的混凝土超过1600万立方米。坝体采用的是重力坝结构,不靠钢铁支撑,而是靠自重把水压住。了解了这个体量,就更能理解,为什么大家对"全开泄洪"这件事会充满好奇。
要算放空需要多久,得先搞清楚三峡大坝到底有多少泄洪孔。
资料显示,泄洪坝段从上到下一共设置了三层孔:最上面一层是22个净宽8米的溢流表孔,堰顶高程158米;中间一层是23个7米宽、9米高的泄洪深孔,底部高程90米;最下面一层则是22个6米乘8.5米的导流底孔。
不过导流底孔早在2003年大坝蓄水到135米的时候就被全部封闭了,以后也不会再打开。除此之外,大坝左右电厂的厂房里还设置了7个排沙孔和3个排漂孔,排沙孔在排沙的同时也能起到泄洪的作用,3个排漂孔里有2个也能泄洪。
这么前前后后一加,三峡大坝上实际能起到泄洪作用的孔,一共是54个。
如果把这54个闸门同时全部打开,参考过去汛期时的最快流速,再综合考虑泄洪孔的宽度和水流通过的宽度,预估三峡大坝的最大泄洪速度能达到每秒7.9万立方米。有了这个数,账就能算起来了。
这里要分两种情况来聊。
第一种,大坝只放水、不进水,相当于把长江"上游断流"这种极端假设搬出来。三峡最大蓄洪量393亿立方米,最大泄洪速度7.9万立方米每秒,用393乘以10的四次方,除以7.9乘以3600再乘以24,算出来是5.76天。
但这只是理论值,实际上随着水位不断下降,水头压力变小,水流通过孔位的速度也会跟着减缓,把这个因素考虑进去,整体的泄洪时间大概在10天左右。
第二种情况更贴近现实,就是大坝一边有长江的净流量补给、一边又在拼命放水。由于5号洪水的入库洪峰是建库以来最大的一次,为了方便计算,把净流量的补给速度就设定在7.4万立方米每秒。
三峡最大泄洪速度7.9万立方米每秒,一减,净泄洪速度相当于只剩0.5万立方米每秒。这样一算,排空库区就需要393乘以10的四次方,除以0.5乘以3600再乘以24,约等于9.09天。
如果再把后期库容水位下降、流速放缓这些因素都算进去,最终的放水时间会拉长到15天到25天左右。你看,一边进一边出,节奏完全就不一样了。
不过光算数字还不够,还得知道三峡平时到底在干什么。它不只是"拦水",更重要的是"调水"。
2020年那次"8·18特大洪水",嘉陵江、乌江和长江上游三段一起涨水,三峡在96小时内精准削峰,成功把下游洪峰减缓了36.7%,护住了武汉、南京等地几十万人口的安全。
它的电站装机容量2250万千瓦,年发电量超过1000亿千瓦时,差不多相当于上海全年用电量的五分之一。船闸系统也不含糊,五级船闸每年通航能力达到1.7亿吨货运量。
所以三峡这个"大家伙",真正的身份是一台在调度整个长江流域的超级水利系统。
话说回来,不管是5.76天、10天还是25天,其实都只是在纸面上玩数字游戏。自三峡建成以来,我们从来没有把库区里的水放光过,而且以后也永远不会这么做。
原因很简单:如果真把三峡库区的水全部放完,首先要遭殃的就是三峡大坝下游38公里处的葛洲坝水电站,巨量的水下去,直接就把它冲毁了。更可怕的是下游沿岸的老百姓,这股水顺江而下就是一场谁都承受不起的大灾难。
所以不管网友的脑洞怎么开,国家都不可能、也不会把三峡库区的水放干净。
而且从工程设计上说,三峡本身也不允许"放空"。坝体的死库容以下还留着约220亿立方米的存水,这部分水不是闲着的——它要维持坝体稳定、保证电站安全运行,同时还要承担生态调节的功能。
换句话说,三峡从诞生那一刻起,就被设计成一个"不能被倒空"的系统。
三峡大坝的闸门全开,库区的水要多久才能放完?答案是——理论上,不进水的话5到10天,有洪水补给的话15到25天;但现实里,这件事情永远不会发生。
三峡真正厉害的地方,从来都不是"能不能放完",而是让每一滴水的进和出,都变成一次经过精密计算的调度。闸门开几道、每道开多大、什么时候关,背后都是一整套对下游安全的交代。
这才是我们每年看它淡定地吞下又送出一场场大洪水时,最该读懂的那一层意思。