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2011年8月20日是黃萬里教授誕辰100週年的日子,2011年8月27日是他去世10週年。
為紀念黃萬里教授誕辰100週年我撰寫了此文。
國內流傳一個說法,黃萬里在長江三峽工程的觀點是錯的,因為三峽工程的淤積情況好於預期。黃萬里教授已經去世,對此無法予以反駁。本文是為已故者辯。
「排渾蓄清」,人們以為三峽工程找到了水庫長期使用的途徑,但是沒有認識到為此要付出的巨大的代價。當三峽水庫重新回到沖淤平衡時,也就是黃萬里所預測的「在長江上游,影響河床淤積堵塞重慶港,並在汛期淹沒江津合川一帶,最終被迫炸壩的狀態。三峽工程在計算水庫淤積量上出現明顯的方法錯誤,只計算來自上游的入庫礫卵石與泥沙,而忘記計算三峽庫區的入庫礫卵石與泥沙。用錯誤數據來判斷黃萬里在長江三峽工程的觀點是錯誤的,是根本站不住腳的。最近幾年,從上游進入三峽水庫的礫卵石與泥沙量減少,是因為中國政府大量建造水庫大壩攔截礫石泥沙的結果。為了讓黃萬里預測的結果不出現,將淤積問題在時間軸上向後推移,最終貽害子孫後代。這又怎麼能證明黃萬里在長江三峽工程的觀點是錯的?
一、三峽工程可行性論證技術總負責人不知道黃萬里教授的論文和論點
黃萬里教授生前指出,三峽修壩將使礫卵石堵塞重慶港,並在汛期淹沒江津合川一帶,最終被迫炸壩。對於黃萬里教授的上書,無論是三峽工程的決策者還是技術支持者都沒有給予回覆。黃萬里教授將他的論文《關於長江三峽礫卵石輸移量的討論》和續集發表在1993年第3期和1995年第1期的《水力發電學報》上(1)。負責三峽工程可行性論證的技術總負責人、國務院三峽工程質量檢查小組組長、兩院院士潘家錚在回答記者盧躍剛問時卻說不知道黃萬里教授的論文。潘家錚說:「我不知道「三峽淤積的危害不是泥沙而是礫卵石」、「10年就堵塞重慶港」、「汛期淹沒江津、合川一帶」這些結論有什麼觀測資料、計算或試驗成果為依據,在哪一篇負責的論文中發表過?如果有,希望能拿出來共同研討。如果沒有,只是個別的猜想、顧慮、見解……我們就很難進行有意義的對話。」(2)
中共中央總書記不給上書的黃萬里教授一個回覆,是對一個公民權利的蔑視,也是對知識份子的不尊重。而三峽工程可行性論證技術總負責人不知道黃萬里教授的論文和論點則是失職。潘家錚多次向媒體表示要感謝三峽工程的反對派,但是他連黃萬里教授反對三峽工程的論文和論點也不知道,這個口頭感謝又有什麼意義?
二、黃萬里在長江三峽工程的觀點是錯的?
2008 年1月2日潘家錚在接受《財經文摘》記者齊介侖的採訪時說:「先說黃萬里。當年國家要修三門峽,他認為不合適,有不同意見。結果對他的意見不但沒有採納,而且對他進行了迫害,政治上的迫害,最後證明他是對的。周恩來總理講過:「事實證明,他是對的,我們錯了。所以,對於黃萬里先生,第一,我們非常敬佩他;第二,對他的這個命運,很同情,這麼正直的知識份子,提了意見,反而受迫害。但是,這並不意味著黃先生講的每一句話都是對的、都是正確的。黃萬里先生反對修建三峽工程,主要是怕三峽工程走三門峽的老路,建起來以後很快就淤積了,影響到上游的重慶,這個後果不堪設想。現在黃先生已經作古了,我不在這裡多說什麼,但是我就想說一句:他的許多看法,許多數據,並不符合實際情況。他光是看到三峽跟三門峽有相似的這一面,沒有仔細瞭解我們是怎麼設計的,沒有特別研究三峽跟三門峽有什麼不一樣的地方,這個他不清楚。譬如他說三峽水庫的泥沙,其中很大一部分要進入水庫,水是沖不動的,所以三峽水庫很快就會淤積。他的論據、判斷,都跟事實完全不相符。我也只能講到這裡為止,因為人已經作古了。」(3)
和潘家錚持同一論點還有三峽工程可行性論證領導小組副組長、三峽總公司總經理、工程院院士陸佑楣。2007年8月陸佑楣在人民網強國論壇答網友問時說:黃萬里教授是我們非常尊重的水利界的老前輩,他的主要功績應該說是對三門峽提出了非常重要的質疑,三門峽水庫是我們一個失敗的例子,如果按照黃萬里教授原來的意見,可能可以避免這個錯誤。但是長江三峽和黃河完全不一樣,它的泥沙含量不是一個數量級的,所以黃萬里同志沒有對三峽工程提出太多的意見,在論證過程中吸取了各方面的不同意見,經過長時間的分析以後,得出的論證結論是三峽工程應該建設,而且早建比晚建要好,因為黃萬里當時年事已高,所以很少參與這個工程的決策過程。(4)
一些善良的中國人表示,他們同情黃萬里教授的遭遇,敬佩黃萬里教授的敢言的精神,但是三峽水庫蓄水多年,重慶港並沒有被礫卵石或者泥沙堵塞,顯然黃萬里教授在三峽工程上是錯了。
潘家錚和陸佑楣認為黃萬里教授在三峽工程的觀點是錯的,其依據是三峽工程的淤積情況好於預期。
三、三峽工程蓄水後的的淤積情況
自從2003年三峽水庫正式蓄水以來,陸佑楣、潘家錚、李永安、曹廣晶等不斷地重複這麼一句話,「三峽工程的淤積情況好於預期。」
根據新華網2010年10月25日報導,長江三峽集團董事長曹廣晶說,「自2003年三峽水庫135米蓄水以來,三峽集團公司持續進行泥沙取樣和固定斷面觀測,共測量河道水下地形約1.4萬平方公里。結果顯示,三峽水庫入庫泥沙約為15.7億噸,較初步設計值減少約60%。出庫泥沙約為4.1億噸。水庫排沙比為約26%,與預測基本一致。水庫淤積泥沙約11.6億 噸,年均淤積不到2億噸,淤積強度較初步設計預測的數值降低約60%。」(5)曹廣晶只給出了數據的起始時間,即2003年三峽水庫蓄水以來,但沒有給出這個數據的終止時間。而可能的最晚的終止時間為2010年9月。為了討論的方便,本文將這時間作為數據的終止時間。如果這個數據的終止時間比2010年9 月更早,文章需要做相應的修改,那時三峽水庫的淤積問題將比文章所描述的更加嚴重。
水利部長江水利委員會主任蔡其華在2011年6月回答人民日報記者問時說:「近年來,上游水利水電建設發展迅速,如考慮上游建庫攔蓄泥沙後,三峽水庫運行100年的淤積量,僅相當於上游不建庫攔沙方案40年左右的淤積量,可見上游建庫攔沙作用十分顯著。近10年上游的來沙量已由論證階段的年均5.3億噸,減少到2億噸左右。三峽庫區的年均淤積量約1億噸,僅為論證階段預計值的1/3。可以預期,在相當長的一段時期裡,三峽水庫的大部分防洪庫容將得到保留,與上游干支流水庫聯合運用,三峽水庫的調洪能力將進一步提高。」(6)
三峽工程的淤積情況真的好於預期?
要回答這個問題,首先要瞭解未建三峽大壩時的淤積情況如何,然後再要搞清三峽工程可行性論證時預期的淤積情況又如何,將來如何發展。
四、三峽壩址平均年輸沙量5.3億噸
長江三峽河段是一條水量豐富、含沙量較大,輸沙量很大的河段。而且徑流量和輸沙量在年季之間變化很大。過去和現在的工作都只停留在對平均數的處理上。關於三峽河段的年均輸沙量,有不同的數據。
根據三峽工程可行性論證副組長、技術總負責人潘家錚提供的資料,三峽壩址平均年徑流量4510億立方米,年輸沙量5.3億噸,含沙量每立方米1.2公斤(7)
根據三峽工程開發總公司籌備處主任陳賡儀主編的《長江三峽工程百問》一書,三峽壩址平均年輸沙量5.3億噸,含沙量每立方米1.15公斤。(8)
根據三峽工程可行性論證泥沙組組長林秉南提供的資料,宜昌站平均年徑流量4390億立方米,輸沙量5.23億噸,含沙量每立方米1.19公斤。(9)
根據長江水利委員會提供的資料,宜昌站在1950至1980年,平均年徑流量4551億立方米,輸沙量5.15億噸,含沙量每立方米1.14公斤;在1951至1994年,平均年徑流量4346億立方米,輸沙量4.96億噸,含沙量仍為每立方米1.14公斤。(10)
根據黃煜齡和梁棲蓉提供的資料,1961年至1970年年平均輸沙量為5.1億噸。(11)
五、建設三峽大壩之前長江河段沖淤平衡
雖然長江三峽河段含沙量較大,但是建設三峽大壩之前,長江河段沖淤平衡,沒有淤積問題。林秉南稱三峽建壩之前,三峽河段處於次飽和狀態(12)。
在建設三峽工程和葛洲壩工程之前,宜昌至重慶的長江河段處於自然河流狀態,宜昌的最高水位為海拔55.9米,最低水位為海拔38.9米,最大水位變化幅度為 17.0米,常年平均水位為海拔44.5米;重慶最高水位為海拔192. 8米,最低水位為海拔159.5米,最大水位變化幅度為33.3米,常年平均水位為海拔165.7米.以最高水位計,宜昌至重慶間的水位差為136.9 米,以最低水位計,兩地水位差為120.6米,以常年平均水位計,兩地水位差為121.2米,平均水力坡降約為萬分之二。正是這120餘米的水位差,才使得浩浩蕩蕩的長江水,以迅猛的流速穿過這狹窄的三峽河谷。李白的詩句:朝辭白帝彩雲間,千里江陵一日還,兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山。詩詞描繪了船速(水流)之快,也間接地闡述了白帝城較江陵的地勢水位要高,這是千里江陵能夠一日還的原因。(13)
林秉南是這樣描寫建壩前的長江河段:川江是山區河流,坡陡流急,平均坡降為萬分之二,是下游平原河道上荊江坡降的三倍。(14)
請讀者記住這麼幾個概念,建壩之前,沖淤平衡,原因是重慶宜昌兩地間120餘米的水位差,萬分之二的平均水力坡降,河水流速快。
六、沖淤平衡得益於自然走沙期
必須指出的是,世界上和中國的水庫大壩建設,都是大壩建設在城市的上游,比如說北京的官廳水庫,北京的密雲水庫,沒有大壩建設在大都市的下游的,特別是這個大都市處於水庫的尾部的。但是三峽水庫和重慶的關係,就是這麼一個倒置的關係,重慶處於三峽大壩的上游,而且處於三峽水庫的尾部。
重慶市主城區河段是指自長江上游干流大渡口至銅鑼峽出口、支流嘉陵江井口至朝天門,長約60公里,將處於三峽水庫變動回水區。河床大多為岩石和卵石組成。嘉陵江在朝天門匯入長江,給本河段水流泥沙運動和河道沖淤帶來很大的影響。 重慶市主城區河段呈現特有的沖淤規律,由於銅鑼峽阻水作用,以及嘉陵江與長江來水不同的相互頂托,使重慶市主城區河段汛期壅水,河床淤積;汛末和汛後落水期,由於流量減小,壅水減小或者消失,流速增大,汛期淤積的泥沙會隨水流沖走,俗稱「走沙」。(15)
重慶市主城區河段之所以能夠保持不淤積,主要就是依靠這個自然走沙期。汛期時雖然流量大,但是泥沙含量也大,河水不能將淤積物全部沖走,出現淤積現象。每年9月份,10月份,汛期剛過,水流量有所減小,但是泥沙含量也減小,水流還有多餘的力量可以將汛期的淤積物沖走。進入枯水期後,泥沙含量雖小,但是水流量也小,重慶市河段保持沖淤平衡。重慶市主城區河段全年保持沖淤平衡得益於自然走沙期,得益於自然的巧妙安排。
七、世界水庫面臨淤積的問題
雖然長江的含沙量比黃河的含沙量要小許多,但是長江的平均年徑流量遠大於黃河,因此長江三峽河段每年約5.3億噸的輸沙量(取潘家錚提供的數據),也是相當可觀。雖然長江的平均含沙量為每立方米1.2公斤,但是在汛期,長江的含沙量可以超過每立方米9公斤。如果這5.3億多噸的沙量全部留在三峽水庫中,三峽水庫的使用壽命將不會很長。
其實世界上的水庫都面臨淤積的問題,比如埃及的阿斯旺大壩後面的納賽爾水庫。但是阿斯旺大壩工程面臨的淤積問題遠遠小於三峽工程。尼羅河的年輸沙量1.34億噸,只是長江三峽段的四分之一,而納賽爾水庫的庫容為1689億立方米,是三峽水庫總庫容393億立方米的四倍多(16)。一方面尼羅河的年輸沙量少,另一方面納賽爾水庫的總庫容大,如果淤滿三峽水庫要一百年,那麼淤滿納賽爾水庫就要一千七百年。儘管如此,在筆者參觀阿斯旺大壩時,埃及的朋友告訴說,他們還是十分擔心水庫淤積問題,因為庫容畢竟是有限的,早晚有一天要被淤積物淤滿的,而且往往在死庫容被淤滿後,問題就會凸顯出來。
再看美國胡佛大壩工程。胡佛水庫的總庫容348.5億立方米比三峽水庫略小(17),但是胡佛大壩處的年輸沙量只有1.3億噸(18),只是長江三峽段的四分之一。如果淤滿三峽水庫要一百年,那麼淤滿胡佛水庫需要三百六十年。
到二十世紀七十年代,世界上的科學家還熱衷於尋找解決水庫淤積的辦法。但是從那以後,發達國家基本上已經放棄建設大型或巨型水庫大壩工程的發展模式,對這一問題的研究也是熱情大減。當時找到的所謂的具體方法不外乎:
(1)增加水庫庫容,延長水庫使用年限;
(2)防止水土流失,減少泥沙入庫;
(3)清理水庫淤積物,恢復庫容等(19)。
另外美國人現在在尋找如何將胡佛水庫中淤積物重新送人大海的辦法,基本構思是在大壩下游建設輸沙的隧道,將泥沙送入大海。這還只是一個設想,費用極其昂貴。
可以說,世界上的科學家並沒有找到真正解決水庫淤積的辦法。
1958 年中共中央雖然原則批准了三峽工程的200米方案,但是毛澤東還是未下決心,其中一個關鍵問題就是三峽水庫的壽命問題。根據夏佑新的《走進毛澤東遺物館》一書記載,1958年夏,林一山向毛澤東匯報三峽水庫的問題說,長江的含沙量遠比黃河的少,相對量少,但絕對量還很大。根據計算,三峽入庫泥沙,每年約5 億噸。假定三峽以上不修其他水庫的話,三峽水庫使用壽命可達400年,至少也可達200年。毛澤東沉思了很久,告訴林一山:「這不是百年大計,而是千年大計,只兩百年太可惜了!」 (20)
林一山說三峽水庫使用壽命可達400年,是指他的三峽工程正常蓄水位海拔235米的方案,說三峽水庫使用壽命可達200年,是指1958年時中共中央批准的三峽工程正常蓄水位海拔200米的方案。這兩個方案的水庫庫容比現在建成的三峽水庫庫容要大許多。按照林一山1958年的演算法,現在的三峽水庫的使用壽命最多也不會超過一百年的。
但是夏佑新接著寫道:按照毛澤東的指示,水力學和研究泥沙的專家們結合古代、國外的資料,最終找到了水庫長期使用的途徑。(20)
八、三峽工程的「排渾蓄清」措施
所謂的找到了水庫長期使用的途徑,就是三峽工程的所謂「排渾蓄清」措施。也就是潘家錚說黃萬里沒有仔細瞭解三峽工程是怎麼設計的,沒有研究三峽工程跟三門峽工程不一樣的地方。
陳賡儀是這麼解釋「排渾蓄清」措施的:是在每年汛期(6至9月)長江含沙量較大的時候,將水庫在壩址處的水位降低到防洪限制水位,並利用低、高程的大底孔泄洪排沙,即所謂的「排渾」。實際上水庫運用初期,泥沙仍大部分(約70%淤積在庫內),但主要淤積在145米米回水線以下的死庫容內。在汛期過後,入庫泥沙量大量減少,水庫蓄水至175米正常蓄水位,即所謂的「蓄清」。(21)
唐日長對「排渾蓄清」措施的解釋是:「經過充分論證,三峽樞紐正常蓄水位選用175米,汛期限制水位選用145米,枯季消落水位選用155米,每年5月末至6月初水庫水位降至汛限水位145米。整個汛期6至9月,來沙量佔全年的88%至90%,來水量佔年徑流量的61%。除入庫流量大於下游河道安全泄量時攔蓄超額洪峰,水庫水位抬高外,一般維持在145米運行。超過電站過流能力的水量,由溢流壩段底孔下泄。汛末10月水庫蓄水,逐步抬高至175米運行。12月至翌年4月底,庫水位按電網調峰要求運行;並逐漸降落,以保證電站出力。枯季消落最低水位不低於155米,以保證水庫回水變動區航道水深。三峽水庫採用「排渾蓄清」運行方式,既能長期保留大部分有效庫容,又不影響工程的綜合效益。175米正常蓄水位方案防洪庫容221.5億立方米,調節庫容165米億立方米,最小水頭71米,平均水頭90米,裝機容量1820萬千瓦,保證出力499萬千瓦,改善航道570至650公里,萬噸船隊可通航重慶。(22)
移民和水庫淤積問題在三峽工程論證過程中起很重要的作用。後來找出了兩個最關鍵概念,一是「移民可以全部當地安置」,一個是「排渾蓄清可以解決水庫淤積問題」。移民可以全部當時安置的謊言是被朱鎔基戳穿的,朱鎔基安排了近20萬移民外遷安置。而排渾蓄清的美夢則則是後來由三峽集團自己打碎的,這個後面再談。
九、建造三峽大壩後沖淤情況的變化
在自然狀態下,也就是沒有建設三峽大壩的情況下,
在汛期(每年六月至八月),重慶主河段會產生一些淤積;
自然走沙期(每年九月至十月),重慶主河段發生沖刷,將汛期間形成的淤積沖走;
枯水期:河段保持沖淤平衡狀態。
長期下來,三峽河段保持沖淤平衡狀態。
建設三峽大壩後,按照「排渾蓄清」的要求,汛期到來時,將壩址處的水庫水位控制在防汛限制水位海拔145米,一直到九月底。雖然這是三峽水庫能保持船閘正常運行的最低水位,但是比起自然狀態來,絕對的水位還是提高了83米。在沒有建壩時,每年六月至八月重慶主河段會產生淤積,現在水位差減少了83米,兩地高差縮小,水力坡度變小,流速減慢,淤積就會比過去更加嚴重。
在自然狀態下,九月至十月重慶主河段會自然走沙,這是保持沖淤平衡的關鍵。 「排渾蓄清」措施想借用自然的巧妙安排,因此計畫在九月份依然保持防汛限制水位海拔145米,有利於讓多一些的泥沙衝出水庫。但是由於海拔145米的水位比自然狀態高出83米,因此建壩後,在九月份三峽水庫依然處於淤積狀態,只是淤積的程度比汛期輕一些。必須指出的是,也有不少專家建議,應該充分利用走沙期,海拔145米的水位要延長保持到十月份,以有利減輕淤積。但最終沒有被接受。
九月底十月初,三峽水庫在壩址處的水位開始將被抬升到海拔175米,蓄水起碼需要持續近一個月的時間。然後三峽水庫保持這個海拔175米的水位到12月(一說到次年2月底),然後逐漸減低水位至防汛限制水位海拔145米。過去在枯水期,三峽河段保持沖淤平衡,現在壩前水位被最高抬高113米,流速很慢,儘管枯水期含沙量較小,但枯水期還是發生淤積。
與自然狀態相比,三峽建壩之後,
汛期(每年六月至八月),三峽水庫會產生淤積,情況比自然狀態下要嚴重;
自然走沙期(每年九月至十月),三峽水庫依然會產生淤積,淤積情況視開始蓄水時間而定,開始蓄水時間提前,淤積加重;開始蓄水時間往後推,淤積將減輕;
枯水期:由於蓄水位上升到海拔175米,三峽水庫會產生淤積,但情況不如汛期嚴重。
可見,無論在汛期和自然走沙期還是枯水期,這三個時期三峽水庫都處於淤積狀態,只是嚴重程度不同而已。長期下來,三峽河段保持淤積狀態。
十、 「排渾蓄清、排沙比和絕對排沙量
根據陳賡儀提供的資料,預測水庫運用初期,約70%的泥沙仍然淤積水庫內,就是說約30%的入庫泥沙可以通過「排渾蓄清」的措施被衝出水庫。按照三峽河段平均年泥沙量5.3億立方米計算,通過「排渾蓄清」措施,1.59億立方米泥沙可以被衝出水庫。這30%就是所謂的排沙比。關於三峽水庫的這個排沙比,還有其他說法,三峽工程泥沙組成員戴定忠說排沙比是35%。(23)同樣按照5.3億立方米泥沙量計算,1.885億立方米泥沙可以被衝出水庫。因此「排渾蓄清」措施的關鍵,不是最終找到了水庫長期使用的途徑,而只是找到了延長水庫使用期的途徑。
如果不採取「排渾蓄清」措施,按照國際上常用的方法,三峽水庫總庫容393億立方米,三峽壩址的平均年輸沙量約5.3億噸(取潘家錚提供的數據),淤滿全部庫容的時間為96年(按1.3噸泥沙等於1立方米體積計算)。採取「排渾蓄清」措施,30%的泥沙可以通過「排渾蓄清」的措施被衝出水庫,還有3.71億噸的泥沙淤積在水庫中,淤滿全部庫容的時間為 138年;如果排沙比為0.35,35%的泥沙可以通過「排渾蓄清」的措施被衝出水庫,還有3.445億噸的泥沙淤積在水庫中,淤滿全部庫容的時間為 148年。
取黃煜齡和梁棲蓉提供的數據,三峽壩址的平均年輸沙量約5.1億噸。不採取「排渾蓄清」措施,淤滿全部庫容的時間為100年。採取「排渾蓄清」措施,30%的泥沙可以通過「排渾蓄清」的措施被衝出水庫,還有3.57億噸的泥沙淤積在水庫中,淤滿全部庫容的時間為143年;如果 35%的泥沙可以通過「排渾蓄清」的措施被衝出水庫,還有3.315億噸的泥沙淤積在水庫中,淤滿全部庫容的時間為154年。
如此看來,三峽工程由於蓄水位由1958年的海拔200米下降的現在的海拔175米,總庫容大為減小,儘管採取了「排渾蓄清」措施,還是沒有能夠達到毛澤東的要求, 「只兩百年太可惜了!」
十一、從沖淤平衡到泥沙淤積,泥沙淤積又回到沖淤平衡
當然,泥沙組的專家知道,在總庫容393億立方米被全部淤滿之前,三峽水庫就早已經失去使用功能了。所以他們說,在三峽水庫投入使用一百年時,三峽水庫不是處於淤積狀態,而是基本回到了沖淤平衡狀態,防洪庫容和興利庫容仍可保留85.8%和91.5%(24)。三峽工程的防洪庫容為221.5億立方米,達到沖淤平衡,防洪庫容還有190億立方米。總庫容393億立方米中另一半基本被泥沙淤滿。
問題的關鍵是,是什麼力量能使得三峽水庫從建成之後的泥沙淤積經過一百年後又回到沖淤平衡狀態呢?林秉南沒有告訴大家,陳賡儀也沒有告訴大家,三峽工程可行性論證也沒有告訴大家。
請讀者想一想,是什麼力量使得三峽河段在建壩之前能保持泥沙沖淤平衡?請讀者再想一想,又是什麼變化使得三峽水庫處於淤積狀態?水流速度,水力坡度,兩地的水位差。
建設三峽水庫之後,長江三峽河段不再是自然河流,而是人工水庫,水流速度變緩,水流失去了足夠的攜帶能力,淤積物就在水庫中淤積,三峽河段從沖淤平衡變成了淤積狀態。
要從淤積狀態重新變回到沖淤平衡,首先水流速度要變快,沒有水流速度的增加,水流的攜帶能力也不會加大。水流速度的增加依賴於水力坡度的增加,水力坡度的增加依賴於兩地水位差的重新變大。
三峽工程壩址處的正常蓄水位海拔175米,防洪限制水位海拔145米是不會變的。要使三峽水庫從泥沙淤積重新回到泥沙沖淤平衡狀態,唯一的變化只能是大壩尾部水位的變化,以重慶為代表的大壩尾部水位的變化。只有重慶的水位因為泥沙淤積而上升,重慶和壩址處兩地的水位差的才能變大,平均水力坡度才能變大,水流流速才能變快,水流的攜帶泥沙的能力才能恢復到以前的狀態。只有這樣,三峽水庫在投入使用一百年時,才能保持190億立方米防洪庫容,可供長期使用。
北京大學教授武際可從流體力學的托裡拆利公式來解釋流速和高程差的關係:流速等於(2乘以重力加速度乘以高程差)的開平方。這個公式當然講的是理想的情形,沒有考慮流體的摩擦阻力,也沒有考慮流動的不均勻和回流紊流的複雜情況。不過有一點是肯定的,就是任何積了水的地方,水的下泄速度絕對不會比它大。而且可以斷言,這個下泄速度,大致上和落差h的平方根成正比,不管水的下泄是庫底開洞,還是水流沿渠道順流而下,也基本上是正確的。(25)
流速是高程差的函數。只有高程差變大,流速才能變大。這是問題的關鍵。
按照三峽工程可行性論證報告,三峽工程運行百年之後,長江三峽河段又恢復到建壩之前的沖淤平衡狀態。照此說法,三峽工程得救了!問題是,達到沖淤平衡狀態的條件是什麼?水流速度重新加大,重慶和壩址處兩地的水位差的變大,也就是重慶水位的增高。由此帶來的代價是重慶的淹沒,大面積的淹沒。重慶的水位每升高一米,就意味著幾萬人失去家園,起碼幾百億的淹沒損失。
十二、戴定忠的解釋
三峽工程泥沙組成員戴定忠對三峽水庫從泥沙淤積回到泥沙沖淤平衡狀態有如下的解釋:
「三峽水庫是個峽谷河道型水庫,庫容量僅為年徑流量的百分之五,兩岸岩壁堅實,天然河道水流比較大,挾沙能力強,懸移質泥沙基本上是『穿堂過』,修建大壩後,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,泄流排沙比只有百分之三十五左右,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。根據計算,運用三十年時的排沙比為百分之五十左右,運用六十年為百分之九十,八十年後為百分之一百,庫區沖淤基本達到平衡。」 (26)
雖然戴定忠沒有把文章寫得很明白,但是他指出庫區河床抬高,水流挾沙能力增強是關鍵。水流挾沙能力增強依賴的是水流速度的加大,水流速度的加大依賴於水利坡度的加大,依賴於重慶水位的抬升。只有重慶和壩址處的水位差向建壩前的水平靠攏,只有三峽河段的流速向建壩前的水平靠攏,沖淤平衡的狀態才能重新出現。
唐日長認為,三峽水庫懸移質淤積平衡坡降JK與建庫前庫區河床坡降J0的比值為0.23(27)。林秉南說,建庫前三峽庫區河床坡降為萬分之二。那麼三峽水庫懸移質淤積平衡坡降JK不到萬分之零點五。而三峽水庫形成初期的河床坡降已經大於萬分之零點五,而此時三峽水庫處於淤積狀態,戴定忠認為65%的泥沙淤積在水庫中,陳賡儀認為70%的泥沙淤積在水庫中。顯然JK和J0的比值為0.23是一個(書寫?)錯誤。
唐日長還指出,三門峽水庫經改造後的JK與J0比值為0.66(27),相當於建庫前庫區河床坡降的三分之二,比值明顯大於三峽水庫的0.23。三峽水庫的泥沙比三門峽水庫更粗,更難被衝出水庫。特別是距三峽壩址600多公里的重慶河段河床是礫卵石,加上淤積的泥沙,很難被水流沖走。因此,三峽水庫的JK與 J0比值不應該不會小於三門峽的比值。
黃煜齡和梁棲蓉認為,三峽水庫運行100年,總淤積量將達171.7億噸,而泥沙淤積在三峽水庫的分布,主要集中在壩址到豐都之間(28):
合江至重慶:1.336億噸;
重慶至長壽:4.637億噸;
長壽至涪陵:4.912億噸;
涪陵至豐都:10.110億噸;
豐都至壩址:145.600億噸;
嘉陵江庫區:3.311億噸;
烏江庫區:1.789億噸;
總淤積量達171.7億噸。
豐都距三峽大壩壩址429公里,這裡的淤積量佔總淤積量的85%,而水庫尾部的淤積量只佔總淤積量的15%。
如果淤積物的分布真如黃煜齡和梁棲蓉所預測的那樣分布,那麼三峽水庫剛形成時的河床的坡度最大,隨著運行時間的增加,河床的坡度不是越變越大,而是越變越小,因為近壩址處的河床由於淤積強度大而增高快,庫尾處的河床由於淤積強度小而增高慢。這樣流速只會越來越小,絕對不可能達到戴定忠所描述的水流速度加快,挾沙能力增強,重新回到沖淤平衡狀態。
根據三峽工程可行性論證移民組的資料,三峽水庫正常蓄水位海拔175米,在遭遇二十年一遇洪水時,三峽水庫庫尾巴為涪陵李渡鎮,全長493.9公里(29) (2)。那麼從合江至重慶,從重慶至長壽,從長壽至涪陵的總淤積量10.885億噸已經不在三峽水庫的範圍之內。其實從三峽工程公布的技術數據來看,總庫容和防洪庫容都是不變的量,而水庫的長度則是一個變化很大的量。如果水庫的長度是個變數,那麼總庫容和防洪庫容也必然是變數。從這裡可以看到,公布的三峽水庫的總庫容和防洪庫容都是錯誤計算的結果。
十三、謝鑒衡生前留言
三峽工程可行性論證泥沙組副組長謝鑒衡生前對三峽工程泥沙問題的留言是:「三峽工程建成30年內,不論是壩區或變動回水區,泥沙淤積均不會對航運和發電造成不良的影響。」(30)。
既然泥沙組認為,三峽水庫在投入使用一百年時,能保持190億立方米防洪庫容,可供長期使用。為什麼謝鑒衡生前要留言,只保證三峽工程建成30年內,不論是壩區或變動回水區,泥沙淤積均不會對航運和發電造成不良的影響?
按照戴定忠的解釋,三十年時,隨著淤積的增加,庫區河床抬高,水流挾沙能力增強,排沙比會從百分之三十五左右變大為百分之五十左右。這一切依賴於位於變動回水區重慶的淤積的增加,庫區河床抬高。而泥沙淤積必然對航運造成影響,同時也要淹沒重慶部分市區。這時問題就要顯露出來了。這就是謝鑒衡只能保證30年的原因。
十四、排沙深孔
謝鑒衡只能保證30年的另一個原因是排沙深孔。中國工程技術人員在吸取了黃河三門峽工程的教訓之後,在長江三峽大壩上保留了排沙深孔。
三峽大壩中安置了5個4米乘5.5米排沙孔,孔底高程為海拔75米。另外還有23個7米乘9米和2個6米乘9米的泄洪深孔,孔底高程為海拔90米。在海拔 117米設置2個8米乘11米的泄洪中孔,在海拔156米設置22個寬8米的泄洪表孔(31)。在水庫運行後的第一個30年內,5個排沙深孔對減輕水庫泥沙淤積有好處。儘管有5個排沙深孔的存在,三峽水庫還是有70%或者65%的泥沙淤積在水庫中。要指出的是,這5個排沙深孔不是可以無期限地永遠使用下去的。使用30年後(或者更長一些時間),由於排沙深孔長期受到泥沙的磨損,需要維修更新。要維修更新已經安置在大壩內的排沙深孔是一件十分困難的事情,首先必須把水位降到海拔75米以下,這意味著三峽工程必須停止運行二到三年(沒有任何防洪和發電效益),長江航運在壩址處中斷二到三年。因此維修更新排沙深孔在經濟上是不可能的。所以到時候必須封堵這5個排沙深孔。封堵排沙深孔還出自另一個考量,因為那是壩前的泥沙已經淤積到海拔75米。封堵排沙深孔後,三峽水庫的排沙功能更差,更多的泥沙將淤積在水庫中。所以,保留排沙深孔不是解決淤積的根本辦法,它只是將淤積問題向後推移了一些。謝鑒衡只能保證30年,因為在這30年中,排沙深孔還是能起點作用。
十五、錢正英的憂慮
三峽工程決策前,錢正英是到處活動,給三峽工程打包票,先是到中央政治局會上作報告,後到四川省人大代表團作報告,忙得不亦樂乎。三峽工程上馬後,特別是錢正英當上工程院院士之後,她的態度就開始變了。1999年9月24日在水利部機關歡慶新中國成立50週年大會上,錢正英說:「從我個人思想上講,我對自己主持的(三峽工程)論證到現在還沒有做最後的結論。」「當時論證中認為有兩個問題是最擔心的,一個是泥沙問題,一個是移民問題,現在我還加上一個庫區污染問題,我認為這三個問題仍然值得非常重視。」(32)
如果三峽工程的淤積問題通過所謂的「排渾蓄清」的措施真的已經全部解決了,100年後達到沖淤平衡,錢正英還有什麼可以憂慮的呢?
正因為是淤積問題並沒有解決,在三峽工程完成大江截流之後,錢正英就開始在那裡憂慮著呢。
十六、三峽工程的「排渾蓄清」措施的失敗
2003 年三峽水庫正式開始蓄水,蓄水位海拔135米,不久上升到海拔145米。2006年水庫蓄水位上升到156米。2008年三峽工程向正常蓄水位海拔175 米發起衝擊,按照 「排渾蓄清」措施的水庫調度計畫執行,但是衝擊沒有成功。因為當年10月底出現了一個水庫調度計畫中從來就沒有想到的小洪水。洪水淹沒了淹沒紅線以上的居民點、公路和碼頭,也淹沒了認為根本不可能被淹沒的重慶部分市區。國務院只得踩剎車。(33)(34)
2009年三峽工程再次按照「排渾蓄清」措施的水庫調度計畫向正常蓄水位發起衝擊,蓄水時間提前到九月中旬,但也沒有成功。因為這年汛後上游的來水量遠遠小於水庫調度計畫所預測的來水量。三峽水庫蓄水已經造成大壩下游航道水深不足,供水不足,國務院只得再次踩剎車。(34)
2010年三峽工程放棄「排渾蓄清」措施的水庫調度計畫,第三次向正常蓄水位發起衝擊,蓄水成功(35)。這次蓄水成功的關鍵,就是從八月中旬就開始蓄高三峽水庫壩址處的水位,而不是等到九月底或者十月初才開始蓄水。按照「排渾蓄清」措施的要求,從每年六月初到九月底,三峽水庫壩前水位保持在海拔145米,有利於排沙,從每年的十月初開始蓄水至海拔 175米。縱觀三峽水庫2010年5月25日至9月30日的水位變化,整個過程的平均水位高為153.35米,遠遠高出「排渾蓄清」措施要求的145米。整個蓄水是從8月16日開始,起始水位為146.45米,到9月30日,三峽水庫的水位為162.82米,比「排渾蓄清」措施要求的145米高出 17.82米。(36)
實踐證明「排渾蓄清」措施的失敗。從今往後,三峽水庫將在泥沙量大的汛期開始蓄水,而自然界的巧妙安排的走沙期根本無法利用。
三峽工程可行性論證中的所有模型,都是按照「排渾蓄清」的水庫運行計畫進行模擬的。實踐證明「排渾蓄清」措施的失敗,也說明可行性論證中的所有模型的模擬結果都是無效的,必須按照現在修改過的水庫運行計畫,重新試驗。
十七、「排渾蓄清」措施和三峽工程目標是矛盾的
三峽工程的目標是防洪、發電、航運和南水北調,而「排渾蓄清」措施和這些目標是矛盾的(37)。這不是本文論述的重點,在此點到為止。
十八、「排渾蓄清」措施和三峽庫區消落帶的產生
「排渾蓄清」措施要求三峽水庫在汛期保持低水位(防洪限制水位海拔145米),在枯水季節抬升到海拔175米,由於水位週期性的變化,三峽水庫在海拔145米至175米之間出現一個30米高的死亡帶。中國專家給這一地帶取了一個比較好聽的名字,叫消落帶,死亡帶則不稱死亡帶,叫「似荒漠化」。按照李鵬的本意,三峽工程本來還可以利用消落帶來安置農村移民的。但是專家研究卻表明三峽庫區消落帶潛伏著嚴重的生態危機(38)。
長江水利委員會主任蔡其華說,三峽工程的建設不會影響三峽的景觀(39)。
其實這30米高的死亡帶就是對三峽景觀致命的破壞,因為第一個進入遊客視線的就是要這個荒漠化的死亡帶,就是專家說的旅遊資源惡化。(38)
十九、「排渾蓄清」措施和地質災害
按照「排渾蓄清」措施的要求,三峽水庫週期性的30米的水位變化,加劇了三峽水庫庫岸的不穩,加劇了三峽庫區的水土流失,加劇了庫區的地質災害。每年三峽水庫升高水位或者是降低水位,庫區的百姓就難以睡個安穩覺,庫區的市縣鄉政府領導要值班。
重慶市市長黃奇帆建議,三峽水庫汛限水位應該從海拔145米提高到海拔165米,過去設定的30米水位變化太大了,給三峽庫區埋下極大的環保和生態隱患(40)。按照黃奇帆的意見,「排渾蓄清」措施根本就是一個多餘的東西。
二十、清水下泄的危害
大江東去,在自然狀態下,平均每年4510億立方米的江水攜帶著5.3億噸泥沙流出三峽河段。建造三峽水庫之後,泥沙多在水庫中淤積,流出水庫大壩的江水中的泥沙含量大為減少。清水下泄的危害會導致長江中下游干流新的製造河曲運動,使得河道崩岸頻度和強度增加,直接威脅長江大堤的安全。清水下泄會製造河曲,也會切深河床,從而影響水位,進而改變長江和支流、長江和鄱陽湖、洞庭湖等沿岸湖泊的關係。同樣清水下泄會增加長江口海水倒灌的危害。清水下泄,減少了水中的營養物質,影響水生動物的生長,甚至長江口、近海處的魚類的生長。由於篇幅關係,在此只是指出這個問題,不展開討論。
二十一、上游進入三峽水庫礫石泥沙量的減少
1992 年三峽工程被批准通過,但是三峽工程可行性研究的泥沙組卻被保留下來了,因為泥沙淤積問題根本就沒有解決(41)。當時又多出一個黃萬里先生提出礫石淤積問題。關於礫石淤積問題,三峽工程可行性論證並沒有進行研究(42)。1997年長江水利委員會發表的《三峽工程泥沙研究》一書中對礫石淤積的論述,是三峽工程被批准之後補充的(43)。清華大學教授張仁說,據長江水利委員會水文局監測統計,三峽建庫前,重慶寸灘斷面多年平均卵礫石來量22萬噸(44); 而同為清華大學教授的林秉南說,重慶寸灘斷面直徑大於10毫米的礫石多年平均來量為27.7萬噸(45)。同是重慶寸灘站的資料,直徑大於10毫米的礫石來量應該小於所有礫石來量,但是林秉南提供的數據比張仁的數據卻要高出許多。這說明,對於長江上游卵礫石來量缺乏長期的系統的研究。
黃萬里是根據他本人在四川親身工作的經驗提出這個問題的。而長江水文局對礫石淤積也沒有系統的、長期的統計資料。問題就在於,水中的泥沙量還有比較可靠的方法可以測量,而河床上的礫石淤積沒有可靠的方法可以測量。有一點是可以肯定的,在三峽建壩之前,重慶嘉陵江、金沙江和長江河床的是岩石和礫石河床,而不是泥沙質河床。
正因為泥沙組拿不出辦法來,還是李鵬提出的建議,在三峽水庫上游長江干流以及嘉陵江、岷江、雅礱江、烏江等支流上建設了一批大型水庫,這些水利工程的興建攔截了礫石部分泥沙,減少三峽水庫的入庫礫石泥沙量。比如金沙江上的溪洛渡、向家壩工程的建設目標中都有為三峽水庫攔截泥沙,減少三峽水庫泥沙淤積的任務(故意不提攔截礫石)(46)。
真如水利部長江水利委員會主任蔡其華所說:「近年來,上游水利水電建設發展迅速,如考慮上游建庫攔蓄泥沙後,三峽水庫運行100年的淤積量,僅相當於上游不建庫攔沙方案40年左右的淤積量,可見上游建庫攔沙作用十分顯著。近10年上游的來沙量已由論證階段的年均5.3億噸,減少到2億噸左右。」 (6)
必須指出的是,在上游建水庫大壩來攔截泥沙礫石,不是解決問題的辦法,而只是把三峽工程的泥沙礫石淤積問題在時間軸上向後推,暫時把淤積問題推給上游的水庫。但上游的水庫也有泥沙礫石淤積的問題,這怎麼解決?再上游再建水庫?那中國就是永遠建壩不止了?但是上游能加的水庫大壩總是有限的,這個辦法終有不靈的一天。
五十年後,一百年後,五百年後,這些大壩報廢了,我們的子孫後代怎樣來處理這幾百億噸,幾千億噸泥沙礫石?按照現在的運價,運輸一噸泥沙礫石進入大海需要1000元人民幣,運送五百億噸泥沙礫石則需要五十萬億元人民幣。如果不能支付這麼多運輸費,則只能不斷地維修已經失去功效的大壩,其費用就像保存一尊屍體永不腐爛一樣的昂貴。
河流攜帶泥沙進入大海,這是自然的規律,是滄海變良田的一個過程,是自然界平衡的一個過程。把泥沙礫石淤都攔截在上面的河道裡,下面的河流泥沙量減少了,可能會產生海岸線的大量侵蝕,國土要被侵蝕。中國最富饒經濟最發達的長江三角洲,就是來自長江中上游的泥沙淤積而成的。如果三峽工程早400年建的話,把泥沙礫石都攔截在上游的水庫中,中國不會有今天的上海市。黃萬里先生指出:(三峽大)壩的下游,兩湖三江諸省的沖積平原在地質歷史上原是靠泥沙卵石堆積起來的,而且仍在不斷建立起蘇北和上海浦東的灘塗,同時江口正向海裡延伸著。早年丁文江曾約估長江每六七十年延伸一英里。試看1930年的地圖上比現今的圖要少蘇北射陽、大豐、如東、啟東四個縣份呢。估計每年江蘇東疆造地至少十萬畝,這財富正是長江從四川搬來的。在三峽修壩後,海岸線不但不會漲地,而且還要受到海流衝擊而退縮呢。(47)(黃萬里:怎樣決定三峽大壩是否建?《群言》,1987年第2期,黃萬里文集,221頁)
當年黃萬里警告,三峽修壩將使礫卵石堵塞重慶港,並在汛期淹沒江津合川一帶,最終被迫炸壩。可是黃萬里萬萬沒有想到,對手竟然不顧對子孫後代的危害,用在三峽水庫上游大量建造水庫大壩來攔截礫石,攔截泥沙,目的就是掩蓋三峽工程決策的錯誤。通過建造水庫大壩,目前礫石基本上是進不了三峽水庫了(一說寸灘站的礫石來量為2萬噸,(44)),進入三峽水庫的泥沙量也大為減少。難道這是黃萬里預測出錯?當然不是。只是中國政府通過人為的技術措施(在上游修建許多水庫大壩),改變了黃萬里做預測的初始條件,推遲預測結果出現的時間。可見,不是黃萬里預測出錯,而是做結論的時間未到。
二十二、儘管如此,重慶港還是不能逃脫被淤死的命運
黃萬里生前曾指出,三峽工程建成十年後重慶港將被淤死。由於中國政府在三峽工程上馬後即在上游建造了大量的水庫大壩來阻擋礫石和泥沙,推遲了重慶港被淤死時間的到來。但是在林秉南、謝鑒衡等主持的泥沙論證中,也得到了三十年後重慶港將出現幾米厚、幾百米長的邊坡,港口作業困難的結論(48)。黃萬里和林秉南、謝鑒衡結論,除了時間上有差別,另外的差別就是文字修飾上的差別。其實港口作業困難和重慶港被淤死並沒有本質的區別。目前重慶市也制定了補救計畫,計畫將主要港口先遷到下游的寸灘,最終將遷到下游幾百公里的萬州。
儘管上游建庫攔蓄礫石泥沙後,礫石進不來,泥沙量也減少,但是重慶港還是不能逃脫被淤死的命運。2003年三峽水庫蓄水以來,涪陵、萬州港泥沙淤積逐漸嚴重。2005年3月觀測發現,涪陵龍王沱港區泥沙淤積最大厚度約5米,且有一定量的卵石。重慶港務物流集團總經理熊維明說,2008年175米試驗性蓄水以來,由於水庫水位抬高,重慶段泥沙淤積問題開始顯現,2010年3月,九龍坡港區發生三起擱淺事件(49)。2011年5月3日凌晨4時許,一艘由開往重慶的貨船行駛至長江重慶段儲奇門水域時發生擱淺事故。5月3日17時,長江上游重慶寸灘水位降至161.10米,接距歷史枯水期 (重慶零點水位為160.2米) 。嘉陵江北碚水文站水位數據顯示通航水深僅為1.25米。長江、嘉陵江部分河道變窄、航道尺度變淺、河床磧壩裸露並形成淺灘,給船舶航行帶來了較大的安全隱患(50)。
為了挽救重慶港,目前採取的措施是用機械挖掘淤積的泥沙礫石,但是重慶市政府和三峽團還未能就誰支付這筆巨額資金達成協議。三峽集團更傾向於將重慶港下移幾十公里,移到寸灘,將來重慶港的中心下移到幾百公里之外的萬州。據betway体育手机网 消息,首艘專門用於三峽庫尾航道清淤的大型挖泥船近日在武昌造船廠開工建造,2012年8月份可投入使用(51)。報導說,三峽庫尾航道位於長江重慶段,是西南地區貨物水路運輸的必經之路。隨著 2010年三峽工程完工和三峽水庫蓄水運行,上游宜昌至重慶約680公里河段從天然航道變成了庫區航道,原有的泥沙沖淤平衡被打破。三峽工程論證以來的實驗和水庫蓄水運行以來的觀測都表明,蓄水後,三峽水庫泥沙沖刷時間大大縮短,累積性淤積明顯增加,局部河段已經出現泥沙淤積礙航問題。實驗研究顯示,蓄水第3年三峽庫尾礙航淤沙預計為236.9萬立方米, 第5年需要疏濬的泥沙淤積量將達到384萬立方米。為了能及時清除礙航淤沙,疏通航道,有效應對突發礙航事件和航道維護困難局面,確保三峽庫區航道安全暢通,國家投資專門建造了這艘疏濬挖泥船(51)。請讀者注意報導中的描述,如累積性淤積明顯增加,出現泥沙淤積礙航問題,應對突發礙航事件和航道維護困難局面等。至於挖沙清淤的費用是多少,由誰承擔,挖沙清淤的物質堆放在哪裡,是否會被降雨重新衝入水庫,目前尚無報導。
2011年7月1日,長江水文局是如此描寫三峽水庫淤積情況的:由於三峽水庫在蓄放水過程中,庫岸的沖淤變化十分劇烈,泥沙淤積現 像也相當嚴重,遙測站自動採集系統也損毀嚴重(52)。
可見,黃萬里的警告正在逐漸變成現實。現在運用大型現代化挖泥船進行航道清淤,以防止航道港口淤塞,就沒有理由說黃萬里的預測是錯誤的。
二十三、三峽水庫泥沙淤積量計算出錯
潘家錚、陸佑楣宣稱黃萬里在長江三峽工程錯了,其依據就是三峽工程的淤積情況好於預期。但是這個結論是錯誤計算的結果。
三峽工程防洪庫容計算出錯,移民紅線計算出錯,移民人數計算出錯,船閘通過能力計算出錯,現在在水庫泥沙淤積量上再次出錯計算錯誤。
水利部長江水利委員會主任蔡其華說,三峽庫區的年均淤積量約1億噸,僅為論證階段預計值的1/3。(6)
而長江三峽集團董事長曹廣晶說,三峽水庫淤積泥沙年均淤積2億噸,淤積強度較初步設計預測的數值降低約60%。(5)
另外,清華大學教授張仁說,(三峽水庫)1.3億噸的淤積量,僅約為論證階段預期的三分之一。(44)
對比曹廣晶和蔡其華所提供的數據,兩者相差頗大,一人說三峽庫區的年均淤積量約1億噸,另一人說三峽水庫淤積泥沙年均淤積2億噸;一人說年均淤積量僅為論證階段預計值的1/3,一人說年均淤積量較初步設計預測的數值降低約60%。兩人中起碼有一個人提供的數據是錯的。
二十四、建壩後自然河段被分為三部分
其實兩個人提供的數據都是錯誤的。
前面已經多次提到,在三峽建壩之前長江三峽河段是處於泥沙沖淤平衡狀態。因此分析問題比較簡單,宜昌站測得的泥沙量,就是進入三峽河段的泥沙量,也是流出三峽河段的泥沙量。前面已經談到,有不同的數據,這裡還是取比較常用的平均每年5.3億噸。
在自然河流上建壩後,河流就被分為三部分:
水庫上游部分,
水庫部分和
大壩下游部分。
所有的泥沙數據分析,都要從這三部分入手。
——三峽水庫上游部分
三峽水庫上游的河段分別為金沙江和嘉陵江,來自金沙江的泥沙由屏山站測量,來自嘉陵江的泥沙由北陪站測量。
三峽水庫末尾處寸灘站的泥沙數據基本可以代表從上游進入三峽水庫的泥沙和在重慶市區的泥沙淤積。
根據杜俊等《人類活動對長江上游近期輸沙變化的影響》一文的資料,金沙江屏山站的平均年輸沙量2000至2007年為1.79億噸;嘉陵江北碚站1985至 2007年的的平均年輸沙量為0.45億噸;兩者之和為2.24億噸。寸灘站2000至2007年的輸沙量為2.21億噸(53)。這個數據和曹廣晶提供的資料,自2003年至2010年9月,入庫泥沙約為15.7億噸,還是基本相符的。
——三峽水庫下游部分
被衝出三峽水庫的泥沙,是按照黃陵廟水文站提供的數字。黃陵廟水文站位於三峽水庫壩下游,距三峽大壩12公里,是三峽水庫出庫控制站。曹廣晶說,出庫泥沙約為4.1億噸。出庫泥沙量為入庫泥沙量的26%。曹廣晶認為26%的排沙比,和戴定忠所說的35%或者和陳賡儀所說的30%相差不多。就是按照曹廣晶的計算方法,三峽水庫運行七年多的實踐證明,排沙比在只達到26%,比原先預計的低許多。這說明排渾蓄清措施的減少淤積的效果並不如三峽工程可行性論證所估計的。
其實,問題的關鍵不是現在的出庫泥沙量和現在的入庫泥沙量的比例,因為現在的入庫泥沙量,是在上游建造了許多水庫大壩、泥沙礫石被攔截之後的入庫泥沙量,比自然狀態下要減少許多。要檢驗三峽工程可行性論證所估計的排渾蓄清措施的效果,就要將現在的出庫泥沙量和自然狀態下的入庫泥沙量相比較。自2003年至 2010年9月出庫泥沙約為4.1億噸,平均每年0.55億噸,三峽河段平均年輸沙量為5.3億噸,0.55億噸除以5.3億噸等於10.4%。實際排沙比只達到10.4%。
換一個角度來解釋這個問題,就是從出庫泥沙的絕對量來分析。戴定忠說排沙比為35%,那麼採取排渾蓄清的措施,可以將1.855億噸泥沙衝出三峽水庫。陳賡儀說排沙比為30%,那麼採取排渾蓄清的措施,可以將1.59億噸泥沙衝出三峽水庫。而三峽水庫運行七年多的實踐證明,採取排渾蓄清的措施,平均每年只有0.55億噸泥沙可以被衝出三峽水庫,只是原來估計的三分之一。
從曹廣晶提供的數據可以看到,如果沒有在上游建造水庫大壩,攔截泥沙礫石,只是利用所謂的排渾蓄清措施,三峽水庫的每年的泥沙淤積量將高達4.75億噸。三峽水庫總庫容399億立方米,淤滿水庫的年限為109年(按照1立方米等於1.3噸計算)。沒有滿足毛澤東當年提出的要求。
可見,無論是潘家錚、陸佑楣還是曹廣晶、蔡其華所說的三峽水庫的泥沙淤積好於預期,主要是依賴於在上游建造水庫大壩,攔截泥沙礫石。而這個辦法的結果是貽害子孫萬代。
這裡還要指出的,三峽工程在計算目前水庫淤積量時,少計算了三峽庫區進入水庫的泥沙量。
二十六、三峽庫區是全國水土流失最嚴重的地區之一
在計算入庫泥沙時,三峽工程只計算了來自金沙江和嘉陵江的泥沙量(屏山站和北陪站),而遺忘了來自長600多公里三峽庫區的泥沙量。
眾所周知,三峽庫區是全國水土流失最嚴重的地區之一。胡勇等《在三峽庫區水土流失狀況及防治對策》一文中指出:「三峽庫區是我國水土流失最嚴重的地區之一,每年流失的泥沙量達1.4億噸。」 (54)
長江商報2006-11-01刊登名為《宜昌水土流失治理之路》的文章,指出,據瞭解,長江上游地區每年因水土流失而進入長江的泥沙年均約5億噸,而宜昌因水土流失而向三峽庫區輸入的泥沙就有1億噸以上。(55)(劉飛超:宜昌水土流失治理之路,長江商報 2006-11-01)http://news.sina.com.cn/o/2006-11-01/070410376950s.shtml
重慶市發改委制定的《重慶市三峽庫區生態經濟區發展規劃思路》(重慶實施西部大開發建設三峽生態經濟區總體方案討論稿)中指出:「(重慶三峽庫區)水土流失嚴重,水土流失面積約3.7萬平方公里,年入江河泥沙總量達1億噸以上。」 (56)
三峽庫區在行政上分為接近大壩的宜昌庫區和接近庫尾的重慶庫區。如果宜昌和重慶每年各輸入的泥沙在1億噸以上,那麼三峽庫區每年進入三峽水庫的泥沙總量應該在1億噸以上。顯然,三峽集團公司沒有把三峽庫區進入三峽水庫的泥沙計算在內。
二十七、分解三峽建壩之前的泥沙數據
因為建壩之前,三峽河段處於沖淤平衡的狀態,宜昌站的泥沙數據就成為進出三峽河段的泥沙量。如果把建設三峽大壩之前的泥沙數據分解開來,可以的到如下的結果:
金沙江屏山站的平均年輸沙量為2.55億噸(1956至1999年);嘉陵江北碚站平均年輸沙量為1.56億噸(1985年前)。兩者之和為4.11億噸。寸灘站平均年輸沙量為年為4.37億噸(1956至1999)。
宜昌站的平均年輸沙量以5.3億噸計算,減去寸灘站的4.37億噸,剩下的0.93億噸為三峽庫區(包括來自烏江)進入長江河段的泥沙。
宜昌站的平均年輸沙量以5.15億噸計算,減去寸灘站的4.37億噸,剩下的0.77億噸為三峽庫區(包括來自烏江)進入長江河段的泥沙。
宜昌站的平均年輸沙量以4.96億噸計算,減去寸灘站的4.37億噸,剩下的0.59億噸為三峽庫區(包括來自烏江)進入長江河段的泥沙量在0.59億噸到0.93億噸之間。不知道為什麼三峽集團公司把這每年0. 59億噸到0.93億噸的泥沙量給遺忘了?
正如文章一開始就已經談到,關於三峽河段的泥沙量有不同的數據,因此,三峽庫區進入三峽水庫的泥沙量也有不同的數據。在建設了三峽大壩之後,要準確地測定三峽庫區進入三峽水庫的泥沙量也成為一件十分困難的事情,就像要測定三峽河段的推移質一樣。也許將來某一天,三峽水庫被演得差不多了,從水庫的淤積量再倒過來計算三峽庫區進入三峽水庫的泥沙量。
問題的關鍵,不在於三峽庫區進入三峽水庫的泥沙量到底是0.59億噸還是0.93億噸,或者是中間的某個數,或者超過1億噸,問題的關鍵是,三峽工程計算水庫淤積量的方法錯了,忽視了建壩之後河流就被分為三部分的本質變化,少計算了三峽庫區進入水庫的泥沙量。
二十八、修正後的三峽水庫泥沙淤積情況
在建造三峽大壩之前,長江三峽河段的泥沙量為5.3億噸,因為河流水力坡度大,流速快,泥沙「穿腸」而過,三峽河段保持沖淤平衡。建造三峽大壩之後,三峽壩址處的水位被壅高83米至113米,水力坡度減小,流速變緩,三峽水庫發生淤積。由於在三峽水庫上游大量建造水庫大壩,攔截了進入三峽水庫的部分泥沙和幾乎全部礫卵石,從上游進入三峽水庫的泥沙量每年平均減少2.16億噸(未建三峽大壩前寸灘站泥沙量4.37億噸減去建三峽大壩後寸灘站泥沙量2.21億噸)。由於採取所謂的排渾蓄清的措施,現在可以被衝出三峽水庫的泥沙量為平均每年0.55億噸。自然狀態下的5.3億噸泥沙量減去因上游建壩而減少的 2.16億噸,再減去採取排渾蓄清措施被衝出三峽水庫的0.55億噸,三峽水庫平均每年的淤積量為2.59億噸。
按照這個速度,淤滿三峽水庫總庫容399億立方米的時間正好為200年(按照1立方米等於1.3噸計算)。淤滿三峽水庫死庫容177.5億立方米的時間為89年。
借用毛澤東的話「這不是百年大計,而是千年大計,只兩百年太可惜了!」 。
上面這個簡單計算能夠成立的第一個條件是,三峽水庫上游的大壩水庫可以為三峽水庫攔截泥沙兩百年。但是現在已經建成的和正在建設的大壩水庫,大多只能為三峽水庫攔截泥沙三十年。如果沒有新的大壩水庫的出現,三十年後進入三峽水庫的泥沙又會恢復到5.3億噸。
上面這個簡單計算能夠成立的第二個條件是,採取所謂的排渾蓄清的措施,可以被衝出三峽水庫的泥沙量保持不變。
前面已經談到,戴定忠和參加三峽工程可行性論證泥沙組的專家們認為,隨著三峽水庫運行時間的延長,由於泥沙的淤積,三峽水庫的河床會淤高,水流會重新變快,三峽水庫在運行百年之後,又會回到沖淤平衡的狀態。
2003 年6月三峽水庫形成時,三峽河段的自然河床就被破壞,而出現了一個新的、人為干預而形成的三峽水庫的河床。如果淤積泥沙如黃煜齡和梁棲蓉所預測的那樣,近壩址處嚴重,遠壩址處輕微,那麼三峽水庫的河床的坡度會越變越小,流速會越來越慢,淤積會越來越嚴重,而不是向沖淤平衡的狀態回歸。
要回到沖淤平衡的狀態,唯一的條件就是三峽水庫庫尾部分的河床越來越高,這樣水流才能越來越快。三峽水庫庫尾部分的河床越來越高,就意味著重慶處的淤積越來越嚴重,重慶的水位越來越高,淹沒越來越大,還要有更多的居民要搬遷。這就是黃萬里教授指出的淤積堵塞重慶港,並在汛期淹沒江津合川一帶,最終被迫炸壩。
可見戴定忠等專家指出三峽水庫將回到沖淤平衡的狀態,和黃萬里教授指出堵塞重慶港並在汛期淹沒江津合川一帶的災難是一回事,只是一個間接地說,繞著道兒說,用比較難懂的話說,使用比較中性的語言;而另一個則是直接地說,一針見血地說,把最壞的結果直接擺在桌面上。
所以,黃萬里教授對三峽工程的看法並沒有錯。
黃萬里教授所預測的結果之所以現在沒有出現,是因為中國政府在三峽水庫上游建造了大量水庫大壩,攔截泥沙礫卵石。這本不是解決問題的辦法,但是可以把這個結果出現的時間向後推移。就像謝鑒衡生前留言那樣,三十年內不會出現黃萬里教授所預測的結果。在這三十年內,三峽工程的決策者,對三峽工程決策起重要影響的科學家和工程技術人員都已經不在了。他們阻止了這個結果在近期內的出現,但不能阻止這個結果的最終出現。
在長江三峽工程上錯的不是黃萬里教授,而是沒有聽取黃萬里教授意見的決策者。
參考文獻:
(1)黃萬里:關於長江三峽礫卵石輸移量的討論,《水力發電學報》,1993年第3期,收在《黃萬里文集》(自印《黃萬里文集》2004年版,下同)第240頁至249頁;黃萬里:關於長江三峽礫卵石輸移量的討論(續),《水力發電學報》,1995年第1期,收在《黃萬里文集》,第250頁至264頁
(2)參見:盧躍剛 :三峽工程答疑錄,訪中國科學院、中國工程院院士潘家錚《中國青年報》2003年7月2日(潘家錚擔任三峽工程可行性論證領導小組副組長,技術總負責人)
(3)齊介侖:潘家錚談三峽 ——論爭、隱患及三峽工程得失, 2008年1月2日潘家錚在接受《財經文摘》記者齊介侖的採訪時的談話
(4)2007 年8月陸佑楣在人民網強國論壇答網友問的講話,參見:陸佑楣:水電與可持續發展,http://www.shp.com.cn/shp/ckjl /zjyzw/webinfo/2007/08/1290493209799613.htm(陸佑楣擔任三峽工程可行性論證領導小組副組長,三峽總公司總經理)
(5)吳植 馮國棟:三峽水庫泥沙淤積情況遠好於預期,新華網2010年10月25日,http://www.hb.xinhuanet.com/zhuanti/2010-10/25/content_21222648.htm
(6)顧兆農 張志峰:十問三峽工程:獨家專訪水利部長江水利委員會主任蔡其華,人民日報,2011年06月11日,http://politics.people.com.cn/GB/1026/14874586.html
(7)潘家錚:三峽工程論證領導小組關於三峽工程論證情況的匯報,1990年7月6日,收在張宿堂和鄒愛國:《三峽不是夢》,中國工人出版社,北京,1992年,第169頁至211頁。
(21)摘自陳賡儀:長江三峽工程百問,第78頁,光明日報出版社,北京,1992,第75頁
(9)林秉南,《工程泥沙》,中國水利水電出版社,北京,1992年,第11頁(林秉南是三峽工程可行性論證泥沙組組長)
(10)長江水利委員會編:三峽工程泥沙研究,第1頁,湖北科學技術出版社,武漢,1997年
(11)黃煜齡、梁棲蓉:三峽水庫泥沙淤積計算敏感性分析,收在三峽工程設計論文集,中國水利水電出版社,北京,2003年,第1016頁
(12)林秉南,《工程泥沙》,中國水利水電出版社,北京,1992年,第25頁
(13)參見王維洛:《福兮禍兮,三峽工程再評價》,文統圖書出版社,臺北,1993年;維洛:《再論紅線的崩潰——三峽工程移民淹沒紅線的錯誤》,華夏文摘,http://archives.cnd.org/HXWK/author/WANG-Weiluo/kd020418-2.gb.html
(14)林秉南,《工程泥沙》,中國水利水電出版社,北京,1992年,第25頁
(15)摘自長江水文局:2002年長江泥沙公報
(16)趙純厚等編:世界大江與大壩,中國水利水電出版社,北京,2000年,第653頁
(17)趙純厚等編:世界大江與大壩,中國水利水電出版社,北京,2000年,第719頁
(18)林秉南,《工程泥沙》,中國水利水電出版社,北京,1992年,第27頁
(19)唐日長:三峽水庫長期使用研究,收在三峽工程設計論文集,中國水利水電出版社,北京,2003年,第1012頁(唐日長是
(20)夏佑新:《走進毛澤東遺物館》,湘潭大學出版社,湖南,2008年,http://book.people.com.cn/GB/69399/107429/187573/11402860.html
(21)摘自陳賡儀:長江三峽工程百問,第78頁,光明日報出版社,北京,1992,第78頁
(22)唐日長:三峽水庫長期使用研究,收在三峽工程設計論文集,中國水利水電出版社,北京,2003年,第1015頁(唐日長是三峽工程可行性論證泥沙組成員)
(23)林秉南,《工程泥沙》,中國水利水電出版社,北京,1992年,第26頁
(24)參見陳賡儀:長江三峽工程百問,第78頁,光明日報出版社,北京,1992,第79頁)。
(25)武際可:從流體力學看三門峽和三峽大壩,http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=39472&do=blog&id=347980。
(26)戴定忠:中國河流的泥沙問題,收在錢正英主編的中國水利,中國水利水電出版社,北京,1991年,第407頁至444頁,(戴定忠是三峽工程可行性論證泥沙組成員)
(27)唐日長:三峽水庫長期使用研究,收在三峽工程設計論文集,中國水利水電出版社,北京,2003年,第1014頁
(28)黃煜齡、梁棲蓉:三峽水庫泥沙淤積計算敏感性分析,收在三峽工程設計論文集,中國水利水電出版社,北京,2003年,第1017頁
(29)王維洛:三峽水庫的泥沙淤積在哪裡?,自然之友《通訊》 -> 2005年第三期,http://www.fon.org.cn/content.php?aid=6621
(30)田豆豆 陳麗霞:武大著名水利學家謝鑒衡院士與世長辭,人民網,2011年02月11日,http://scitech.people.com.cn/GB/13896684.html
(31)林秉南,《工程泥沙》,中國水利水電出版社,北京,1992年,第29頁
(32)錢正英在水利部歡慶新中國成立50週年大會上的講話,轉摘自:張廣欽、黃萬里等:錢正英應負的責任是推卸不了的!http://www.newcenturynews.com/Article/gd/200609/20060907235123.html
(33)王維洛 : 一個小「折騰」 損失三千萬,《觀察》2009年01月09日
http://www.epochtimes.com/b5/9/1/10/n2392148p.htm,同時參見(34)
(34)重慶商報:三峽集團董事長否認三峽工程改變重慶氣候,2010-10-26。三峽集團董事長、黨組書記曹廣晶接受記者採訪。記者問:175米蓄水的原定到達時間為2008年,但當2008年到達172.8米的時候,蓄水進程停止。2009年達到的最高水位是171.43米,有一個說法是173米是水庫的一個考驗水位,直接影響庫區的地質穩定,是否有科學依據?曹廣晶答:
時說: 2008年沒有到位可以說是出於謹慎的考慮。2008年的中國可謂多災多難,地質災害比較頻繁,包括年初的冰雪災害,特別是5月的汶川地震,使人們 對蓄水後可能發生的滑坡和觸發地震有很多擔心。而蓄水到了170米以後,重慶、湖北等地出現了一些小的滑坡、地震,引起有關方面的高度重視,暫緩實施蓄水 計畫。2009年,則是受制於天然來源不足,上游來水少,下游比較乾旱,因此,根據國家防汛抗旱指揮部的指令,大壩停止蓄水。 http://news.163.com/10/1026/03/6JT264MB00014AED.html
(35)劉紫凌 吳植 馮國棟:三峽工程首次達到175米正常蓄水位,新華社宜昌2010年10月26日電,http://news.sina.com.cn/c/2010-10-26/194921356404.shtml
(36)三峽水庫201年5月25日至9月30日的水位,見附件http://wenku.baidu.com/view/ffede95d804d2b160b4ec0cd.html
(37)參見王維洛:《福兮禍兮,三峽工程再評價》,文統圖書出版社,臺北,1993年;
(38)經濟參考報:專家研究表明三峽庫區消落帶潛伏生態危機,2007年07月13日http://news.sina.com.cn/c/2007-07-13/083213437722.shtml
(39)參見:十問三峽工程:獨家專訪水利部長江水利委員會主任蔡其華,人民日報,2011年06月11日
(40)王小妝:汛限水位應提至165米--重慶市長黃奇帆,2010-11-02,http://www.jrdao.com/topic-145738.html
(41)參見龍婧,鄧全倫:後三峽」時代:江西上書中央稱乾旱與大壩有關,時代週報,2011年5月26日
(42)在潘家錚關於三峽工程論證領導小組關於三峽工程論證情況的匯報中(1990年7月6日)未提起礫石淤積問題。
(43)長江水利委員會編:三峽工程泥沙研究,第1頁,湖北科學技術出版社,武漢,1997年提到:長江上游除懸移質泥沙外,還有卵石和沙礫推移質。在葛洲壩樞紐蓄水前,宜昌站多年卵石輸移量為75.8萬噸,沙礫輸移量為874萬噸。
(44)參見張桂林 湯耀國::黃萬里預測確否,嘹望雜誌,2009年第49期;
(45)林秉南,《工程泥沙》,中國水利水電出版社,北京,1992年,第11頁
(46)比如溪洛渡水庫大壩工程以發電為主,兼有防洪、攔沙、改善下游航運條件等目標。工程可以減少三峽庫區34.1%的入庫沙量。參見:中國第二大水電站——溪洛渡水電站,http://blog.sina.com.cn/s/blog_5a53af350100aopr.html
(47)黃萬里:怎樣決定三峽大壩是否建?《群言》,1987年第2期,黃萬里文集,221頁
(48)參見王維洛:《福兮禍兮,三峽工程再評價》,文統圖書出版社,臺北,1993年
(49)張桂林 湯耀國:未竟的三峽,嘹望雜誌,2009年第49期
(50)中國海事網:長江枯水期 貨船擱淺阻礙航道,2011年5月4日,http://www.cnss.com.cn/article/66398.html
(51)長江航道局:長江航道局首艘三峽庫尾清淤挖泥船開建,2011年6月9日,http://www.hb.xinhuanet.com/cjhdxw/2011-06/09/content_22972807.htm
(52)黃建:三峽梯調中心對寸灘以下水情遙測站改造進行中間檢查,長江水文網,2011-7-1,http://www.cjh.com.cn/doc/aa/11-7-1-141335723538157/index.asp
(53)杜俊,師長興,張守紅,張鸞:《人類活動對長江上游近期輸沙變化的影響》,地理科學進展,第29卷第一期,2010年1月
(54)胡勇, 張晟, 鄭堅, 付永川, 葉翠:在三峽庫區水土流失狀況及防治對策,安徽農業科學,2008
(55)(劉飛超:宜昌水土流失治理之路,長江商報2006-11-01)http://news.sina.com.cn/o/2006-11-01/070410376950s.shtml
(56)重慶市發改委制定的《重慶市三峽庫區生態經濟區發展規劃思路》(重慶實施西部大開發建設三峽生態經濟區總體方案討論稿),http://www.fl.gov.cn/xxlblr.php?table=ew_news_con_cn&id=2307
附件:三峽水庫水位
2010.5.25:152.08米
2010.5.26:151.61米
2010.5.27:151.35米
2010.5.28:151.07米
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2010.8.07:154.80米
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2010.8.10:152.01米
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