影响三峡工程运行安全的主要因素分析

对三峡工程安全运行问题的研究始于20世纪50年代，迄今从未间断，研究工作涉及水库诱发地震问题、库岸稳定性、泥石流、特大暴雨洪水、人防问题等。在研究的各个时期都集中了当时国内最高水平的专家学者和有关部门的专业人员，取得了丰富、翔实的基础资料和丰硕的成果，对三峡工程的重大地质地震问题、暴雨洪水问题，人防问题等的研究有了明确的结论，不仅满足了工程宏观决策和规划设计工作的需要，也为工程运行安全提供了重要依据。

（一）三峡水库虽有诱发地震的可能性，但不会影响工程安全运行

三峡工程水库可能诱发地震问题从20世纪70年代起就被列为专门课题进行研究，20世纪80年代三峡工程重新论证和“七五”、“八五”国家重点科技攻关有关三峡工程重大科学技术问题的研究中，都把水库诱发地震列为重点专题进行研究，其研究手段、内容和方法均反映了当时国内外对这一问题的研究水平。多年来我国科研、教学和生产部门通力协作，对三峡工程的诱发地震问题进行了广泛深入的研究，积累了许多宝贵的经验，取得了许多重要成果，得出了基本一致的结论，即三峡工程水库蓄水后存在水库诱发地震的可能，但不会影响三峡工程安全。

（1）对世界上迄今为止发生的百余例水库诱发地震实例所作的分析表明，水库诱发地震与一般天然地震相比，在时间、空间、强度和序列特征等方面都有其特殊性。水库地震的震中仅分布在水库及其周围，一般位于水库及附近5km范围内，震源深度大多在5km以内，少有超过10km；主震发震时间与水库蓄水过程密切相关，且由于水库蓄水所引起的内外条件的变化，随着时间的推移逐步得到调整趋于平衡，因而水库诱发地震的频度和强度随时间的延长呈明显的下降趋势；水库诱发地震以弱震和微震为主，从已发生的水库地震的强度统计，6～6.5级强震只有4例，即我国的新丰江、印度的柯依纳、希腊的真里马斯塔和赞比亚的卡里巴等4座水库，约占4%。

三峡地区地震地质条件清楚，构造稳定性条件较好，通过多种手段（包括卫星影像）研究，三峡地区不存在现今仍在强烈活动的断裂体系，现有的4组较大的断裂，均属基本不活动或弱活动断裂，不具备孕育强震的条件。目前已在三峡地区建立诱发地震监测系统，进行严密监测预报。

（2）三峡工程所在地区是一个典型的弱震区。以坝址为中心的300km半径范围内，两千年来没有强破坏性地震的记载。从1958年起在三峡工程坝址周围陆续建立37个地震台，监测微震、小震的活动情况及规律。40多年来，在以坝址为中心300km半径范围内记录到Ms＞1级的地震共1853次，与一些地震活动强烈的地区比较，这个数字是非常小的。坝址所在黄陵结晶岩地块内，40年来一共只记录到Ms≤2级的地震10余次，基本上是一个无震或地震活动极其微弱的地区，对三峡工程运行安全没有影响。

（3）三峡工程最大坝高181m，库容393亿m3，干流水库回水长达600多km，属于高坝大库，产生水库诱发地震的概率较中小型水库高。按坝高计，三峡工程在全世界排名第63位；按库容计，排名第26位，均不属前列。三峡水库属河谷型水库，库容虽大，但没有形成宽阔库盆，干支流河谷基本形态没有发生大的变化，同时现有的研究表明，坝高、库容不是产生水库诱发地震的主要因素。

（4）从渗透条件和应力状态来看，三峡水库地处持续上升地区，两岸岩溶体渗透性弱，岩层产状较平缓，具有多个隔水层，不利于库水渗透；三峡库区经采用深孔地应力测量、区域应力反演分析等研究表明，地应力较低，不利于产生水库诱发地震。

（5）三峡工程水库可能诱发地震的最大震级采取天然地震震级上限作为其水库诱发地震的最大震级，具有很大的安全度。通过分析认为，在最不利的情况下，三峡工程坝址将处在水库诱发地震的Ⅵ度影响范围内，这与地震基本烈度相当，且小于大坝采用的设计烈度Ⅶ度。从三峡工程所在地区实际的地震活动水平、水库诱发地震的可能最大震级和工程采用的抗震标准来看，三峡工程在抗御地震破坏方面留有很大余地。

（二）三峡库区不会发生大规模崩塌、滑坡而影响大坝安全和阻碍长江航运，但要注意滑坡对移民安置的影响

三峡工程库区河段是西南地区对外交通的主要通道，两岸有城镇150余座，水库库岸的稳定性直接关系到大坝建筑物、长江航运和水库周边地区人民生命财产的安全。20世纪60年代开始进行三峡水库库岸稳定性研究，尤其是1982年以后长江干流段先后发生了云阳鸡扒子、秭归新滩两次大滑坡后，库区工作的重点转向库岸稳定性问题的研究。经过多部门、多学科、多手段、多层次的协同攻关，对天然情况和水库蓄水运行条件下的岸坡稳定问题已基本研究清楚，得出了基本一致的结论，即三峡水库蓄水后虽可能引起岸坡局部失稳和一部分老的崩塌、滑坡体重新活动，但不会影响工程安全，不会堵塞长江航道等；对大的崩塌、滑坡体可通过监测预报或加以必要的工程处理。

（1）三峡工程水库岸坡主要由坚硬、中等坚硬岩石构成，大的断层不多，新构造活动和地震活动也不强烈，总体稳定性较好。经调查分析，三峡水库干支流两岸岸坡总长约5000km，稳定条件好的和较好的库岸占库岸总长的92.9%，稳定条件差的岸坡不长，且分布在远离坝址的局部地段上。库区分布有大小崩塌、滑坡、危岩体684处，其中569处属稳定和基本稳定，占83.2%；115处属稳定性较差和差，占16.8%。库区所有巨型滑体和85%的大型崩滑体都属于稳定和基本稳定。目前对稳定性差、影响及危害大的崩滑体正在增加监测，例如新滩滑坡的准确预报主要依据8年的监测资料，在滑坡大规模滑动前撤离居民，使损失减少到最低程度；此外对三峡水库区链子崖危岸体、新滩和黄腊石滑坡也已有多年的长期变形监测成果。

（2）三峡水库整个库区稳定性差和较差的64个大、中型崩塌、滑坡总体积仅3.4亿m3，即使全部失稳，也只有0.6亿～0.9亿m3入江土石量，对水库库容和寿命无实质性影响。距坝址26km以内的库段，不存在可能失稳的大型崩塌、滑坡体，正在发展的链子岩危岩体及可能局部失稳的新滩滑坡距坝址26～27km。新滩滑坡已于1985年6月整体性大规模滑动，造成的最大爬坡浪高49m，但向下游衰减很快，到三峡坝址处涌浪已基本消失。若新滩滑坡再次产生1985年那种大规模活动，采用比1985年滑动严重得多的12种假定条件进行涌浪试验和计算，至坝前的最大浪高仅2.7m。其他可能失稳的大型崩塌、滑坡体，距坝址更远，一旦失稳，涌浪衰减至坝前高度更小，不会危及工程建筑物的安全。目前，已对库区链子崖、黄腊石、洛坡口进行加固，对新滩和其他地区进行监测控制。

（3）三峡库区宜昌至重庆河段，由于山高坡陡，河道狭窄、水流湍急，在天然情况下，一旦岸坡发生大规模崩滑，就可能严重碍航和断航。例如1985年新滩滑坡，有260万m3的土石体入江，堆积体顶部高出原枯水位10m，若不是葛洲坝水库水位比原天然枯水位抬高20m，将会严重碍航或断航。三峡水库建成后，水深加大数十至百余米，水面拓宽200～800m，按水库形成后的最低水位135m（初期）和145m（后期）考虑，在崩滑最严重的地段，入江土石体占用的过水断面也仅占135m水位以下过水断面的30%左右，剩余过水断面远大于建库前天然断面。因此，从总体上看，三峡水库建成后，形成了600km左右的深水航道，崩塌、滑坡体入江碍航的危害大为减轻。

（4）库区滑坡虽不会影响三峡大坝的运行安全和阻碍长江航运，但对库区城乡居民迁移有一定影响，因此水库移民的新居民点的选点一定要弄清地质问题，注意滑坡的影响，避免将新居民点选在稳定性差、可能发生滑坡的地区。

（三）三峡库区的泥石流灾害，不会对大坝和长江航运构成危害

（1）三峡库区泥石流不甚发育。在水库及邻近地区约2000km2的范围内，共发现大小泥石流沟90处，具有不同程度灾害记录的泥石流，干流库段有13条，支流库段有19条，干支流库段32条灾害性泥石流的汇水总面积约487km2。暴雨强度、大量松散堆积物和适宜的地形条件是泥石流形成的主要条件。三峡地区，日降雨量小于100mm/d，一般不发生泥石流，当降雨量大于100mm/d时可能促发泥石流。(www.xing528.com)

（2）三峡库区32条灾害性泥石流，不仅毁坏耕地，对长江航运，道路交通，人民生命财产，均可能造成一定的损失。三峡工程建成后，直接进入干流库段的泥石流所形成的“滩”、“碛”将被淹没，不可能在干流库段造成新的“滩险”碍航。

（3）由于库区城镇迁建，人类工程开挖和填筑改变了自然地质环境，在一定条件下可能引发泥石流灾害，在城镇迁建规划和建设过程中需特别注意。通过水土保持、植树造林、修建拦石坝、改变河床坡度等防治库区泥石流的发生，同时对于多发性危害严重的泥石流沟谷，在工程建设规划中尽量避让，避免造成不必要的损失。

（四）三峡工程有防御特大暴雨洪水的能力，暴雨洪水不会对大坝造成危害

为了全面了解和深入分析长江三峡以上乃至全流域的水文特性，掌握和预测未来水文情势和河床变化规律，为三峡工程规划设计、工程建设和建成后的安全度汛和运行调度提供重要的基础资料，自20世纪50年代开始，长江水利委员会会同国内有关生产、科研和教学等单位，开展三峡工程水文研究工作，对长江流域的历史洪水进行了调查、考证，对暴雨洪水特性进行了分析，对设计洪水、可能最大降水、可能最大洪水及大坝校核洪水等进行了深入研究，获得了大量可靠成果，得出了基本一致的结论，即三峡工程有防御特大暴雨洪水的能力，暴雨洪水不会对大坝安全造成危害。

（1）长江流域是暴雨多发区，暴雨面积广，时间集中，大部分地区暴雨发生在4～10月。长江三峡以上流域面积100万km2，其中约30万km2不出现暴雨（主要为金沙江中上游、雅砻江、大渡河、岷江和嘉陵江上游区），其余70万km2地区出现暴雨。宜昌以上洪水主要产生于这70万km2的暴雨区。由于长江上游的暴雨大多自西向东或自西北向东南移动，恰好与川江洪水传播方向一致，易形成三峡峰高量大的洪水。

（2）从宜昌洪水平均组成和若干典型年组成分析，金沙江流域面积虽大（占宜昌以上流域面积的1/2以上），但洪水流量较小（仅占宜昌洪水流量的1/3），且比较平稳，是组成宜昌洪水的基流；嘉陵江流域呈扇形，江流迅速，洪水涨势猛，并常与寸滩至宜昌区间洪水遭遇，是宜昌洪水主要来源；寸滩至宜昌三峡区间的流域面积虽然仅5万km2，洪量约占宜昌的8%，但位于川东的暴雨汇流迅速，对形成宜昌年最大洪峰有较大影响。三峡以上无水库控制区面积约29万km2，是较大暴雨区（川西、川北暴雨区都在这个区域内），据以1981年洪水为典型分析，推算的无控区可能最大洪峰流量高达94000～104000m3/s，足以威胁荆江河段的安全。

长江上游历史上发生过的大洪水或特大洪水，大部分洪量都超过大通站的一半以上，上游洪水对长江中下游地区的洪水灾害具有决定性的作用。金沙江及长江上游主要支流的控制站从1939年起就有比较完整的水文观测记载，但实测大洪水远比历史洪水小。从历史洪水调查收集到的资料看，长江上游自唐代至清代1300年间，发生较大洪水230余次，平均5年一次，从1860年至20世纪末约130年间，出现1870年、1860年、1954年、1931年和1935年5次特大洪水，1788～1870年间，出现流量80000m3/s以上的年份有1788年、1796年、1860年和1870年。

（3）三峡工程规模巨大，大坝洪水标准比按规范规定的一等工程的洪水标准有适当提高，工程运用期的正常运用洪水标准为千年一遇洪水，非常运用洪水标准为万年一遇洪水加10%。三峡地区宜昌实测最大洪峰流量为71100m3/s（1896年），调查历史最大洪峰流量105000m3/s（1870年），可能最大洪水洪峰流量120000～127000m3/s。三峡工程相应于千年一遇设计洪水的洪峰流量98800m3/s，相应于万年一遇加10%校核洪水的洪峰流量124300m3/s，远大于历史最大洪峰流量。三峡工程设计洪水时坝址最大下泄流量为69800m3/s，校核洪水时坝址最大下泄流量102500m3/s，可以安全宣泄可能出现的最大洪峰流量。三峡工程设计标准高，泄流能力大，具有防御特大暴雨洪水的能力。

（4）三峡工程的首要任务是解决长江中下游地区特别是荆江河段的防洪问题。根据长江中下游地区防洪总体规划要求和三峡工程防洪能力，水库的设计防洪调度方式采用对荆江河段进行补偿调度。当上游发生百年一遇以下洪水时，在不分洪的条件下，沙市水位按44.5m控制，上荆江入口枝城站流量不超过56700m3/s，当上游发生超过百年至千年一遇洪水时，沙市水位按45m控制，配合荆江分洪区和其他分蓄洪区的运用，枝城站流量不超过80000m3/s。三峡水库防洪限制水位145m至设计洪水位175m的防洪库容为221.5亿m3，约占千年一遇设计洪水15天洪量的1/4，为了充分发挥水库有限防洪库容的作用，泄洪运用方式采用泄蓄兼施。当库水位超过设计洪水位175.0m时，上游洪水超过千年一遇洪水，以不超过上游来水量为原则，按枢纽总泄流能力敞泄，可确保大坝安全。

（五）三峡工程遭到核袭击可能发生的溃坝洪水，仅造成局部区域性的灾害损失

早在1958年就开始对三峡工程防护问题进行研究，研究的主要内容，一是研究核袭击对大坝的影响及其防护措施；二是研究溃坝洪水对坝下游地区的影响及减免灾害的对策。围绕三峡工程的防护问题，国家集中了军内外有关科研单位和高等院校开展了多项试验研究，并对一些有关试验设备、量测仪器、模拟试验手段及计算方法等进行了研究；对溃坝洪水进行了数学模型计算和模型试验，取得了大量研究成果。尤其是1986～1989年三峡工程重新论证阶段，在枢纽建筑物专家组内成立了人防小组，深入论证三峡工程人防安全问题，提出了《三峡工程人防专题论证报告》，一致认为三峡工程人防安全问题的试验研究工作充分，资料全面，问题基本清楚，人防问题不致成为三峡工程是否兴建的决定性因素。

（1）三峡水库库容相对不大，且为典型的峡谷河道型水库，水库长600余km，平均宽约1100m，其下段为三峡河谷，峡谷与宽谷相间，且多急弯转折。三峡大坝万一遭受核武器袭击破坏，溃坝洪水下泄后，受到沿程河槽及分洪区的调蓄，以最不利的溃坝情况（大坝瞬时全溃）分析，坝下游至沙市以上区间沿岸，受洪水波直接冲击，灾害损失严重；荆江大堤及沙市以下可保安全。从总体上看，属于局部地区性的灾害损失，不至于影响沙市和荆江大堤的安全。

（2）据统计，1931年和1954年长江发生历史大洪水，均造成长江流域333.33万hm2左右农田受淹，2000万左右人受灾，其中受灾最重的是湖北、湖南两省，计有180万hm2农田受淹，一两千万人受灾。与历史洪灾比较，溃坝洪水淹没的农田仅约为长江流域历史洪灾淹没农田的4%，约为湖北、湖南两省历史洪灾淹没农田的7.5%；因溃坝洪水受灾的人口分别约为长江流域和湖北、湖南两省历史受灾人口的7%和14%左右。

（3）三峡大坝在坝体内设有大量的泄洪深孔和溢流表孔，泄流能力大。下游河道允许安全泄量为60000m3/s左右，每天可安全下泄水体约50亿m3，水库水位从175m降至150m仅需5～6d（按入库流量10000m3/s考虑，汛期库水位一般维持在145m运行），因此基于现代战争有征候可察，预警放水是完全可能的。战时在非汛期水库水位较高时，可迅速降低库水位至相对安全水位；在汛期库水位一般维持在145m，或短时降低到135m，以大大减轻万一溃坝造成的灾害损失，同时也降低目标的战略打击价值，从而间接达到三峡工程相对安全运用的目的。

（4）长江中游河段河势宽阔，可通过的安全泄量为60000～68000m3/s，泄洪能力大。两岸湖泊、围垸有很大的调洪容量（根据长江中游防洪规划，按防御1954年规模的大洪水，分蓄区可蓄水442亿m3，其中荆江分洪区54亿m3，洞庭湖区60亿m3，洪湖区160亿m3，武汉附近68亿m3），对减少溃坝灾害是非常有利的。按照平战结合和经济合理的设计原则，采取一些有利工程措施来提高大坝抗力、减轻破坏程度，如适当利用上游横向土石围堰和碾压混凝土围堰，以消减水中爆炸造成的影响；结合防洪要求，整修中下游堤防，并逐步建立和完善预警、避洪和通讯指挥系统，以策安全。