论三门峡与都江堰成败原因及利弊

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论三门峡与都江堰 --其成败原因及利弊

（长沙理工大学 土木与建筑学院 隧道与地下工程1002班 吴辉 学号201008020210）

摘要：通过三门峡和都江堰的比较，我们能更清楚的看到三门峡和

都江堰的利弊，看到其本质，反思水利工程建设的重要性，积累经验，扬长补短，造福子孙后代

关键字：三门峡；都江堰；原理；原因；利弊

引言

黄河常被誉为“中华民族的摇篮”,又被称为“黄金河流”。然而黄河又是一条水旱灾害严重的河流,从公元前602 年至1949 年的2500 多年间,黄河决溢了1590 余次,改道26 次,素有“三年两决口,百年一改道”之说。 中华人民共和国成立后,新中国领导人对治黄非常重视,兴建三门峡水利枢纽工程是治黄的重大措施。本文回顾了三门峡和都江堰水利工程兴建的历史及建设过程中运用的科学原理，并反思其经验教训。

三门峡水库，黄河上第一个大型水利枢纽工程，一座曾经引起成千上万人迷狂欢呼的水库。44年间，它让黄河两岸三地几百万老百姓魂牵梦绕。关于它“利弊”问题的争论，一直没有停息过。

上个世纪50年代初，新中国刚刚建立不久，领导层意气风发，要干一番惊天动地的大事儿。“圣人出，黄河清”，就是那时要干的一件大事儿。

1953年是我国由经济恢复阶段走向第一个五年计划建设的第一年。

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在水利部长和黄河水利委员会的要求下，在周恩来具体负责下，经过与苏联政府商谈，决定将根治黄河列入苏联援助的156个工程项目。 1954年4月，国家计委决定，成立黄河规划委员会，在苏联专家组的指导下，编制黄河流域规划；中央决定将三门峡枢纽大坝和水电站委托苏联设计。年底，《规划报告》出台，仅用了8个月的时间。 1957年4月13日，工程开工兴建； 1958年12月截流成功； 1960年9月基本建成；

大坝一下子就建成了，但它的作用就真的达到了它预期的设计和功效吗？能够将黄河下游洪水威胁将全部解除，将经水坝泄出的黄河水变成清水，清水冲刷下游河床，最终将黄河这条\地上河\变成\地下河”吗？事实证明了这一切，大坝基本建成后，于1960年9月至1962年3月为蓄水拦沙运用期，最高蓄水位达332.58m，水位高于330m的时间有200天。在这自蓄水以来一年半的时间里，十五亿吨泥沙全部铺在了从三门峡到潼关的河道里，把潼关河床抬高了4．5米，渭河下游两岸农田也受到淹没和浸没，严重危害农业生产，若继续发展，将会严重威胁关中平原和西安市的安全。从秦岭下来的黄河最大支流——渭河本来流得好好的，此时已变成“来水宣泻不畅”，弄得从无水患的渭河两岸也不得不修起了防洪堤。

而早在公元前256年的秦国蜀郡（现今四川省都江堰市）就建起了一座迄今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程，那就是由当时的蜀郡太守李冰及其父子主持修建的，都江堰，自

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古至今发挥了排洪、灌溉的巨大作用，灌溉面积现已达一千万亩。 不得不说现代科学技术这么高，为什么修出来的大坝怎么还比不上几千年前修的水利工程呢？我们先来了解一下它们各自的修建过程，规模及维护。

首先来看三门峡，三门峡坝址地形地质条件优越。黄河在潼关以下为峡谷河段，潼关以上地形开阔。坝址基岩为花岗岩和中生代闪长玢岩，岩性坚硬，一般厚90～430m，无大规模构造断裂。地震基本烈度为8度，设计烈度为9度。坝址以上流域面积68.84万km2，多年平均年径流量419.43亿m3，多年平均年输沙量15.9亿t，平均含沙量33.3kg/m3，实测最大含沙量911kg/m3。改建后，最高防洪运用水位335m，非汛期运用水位310m，防凌最高蓄水位326m。千年一遇设计洪水流量40000m3/s，万年一遇校核洪水流量52300m3/s。三门峡水利枢纽委托前苏联电站部水力发电设计院列宁格勒分院设计，设计中选定正常高水位360m，总库容647亿m3，死水位335m，淹没面积3500km2。

三门峡水利枢纽主要由大坝、泄流建筑物和电站组成。拦河大坝的主坝为混凝土重力坝，全长713.2m(不含右侧副坝)。由左至右依次为左岸非溢流坝段长111.2m，溢流坝段长124m，隔墩坝段长23m，电站坝段长232m，右岸非溢流坝段长223m。右侧副坝为双铰心斜墙丁坝，长144m。坝顶高程353m。原设有12个深孔和2个表面溢流孔，深孔孔底坝高程为300m，每孔断面尺寸为(宽×高)3m×8m，库水位315m时单孔过流能力为257m3/s。表面溢流孔底高程为338m，每孔

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断面尺寸为(宽×高)9m×14m，改建后已废弃。原设计电站装机8台，装机容量116万kW，1962年2月曾有1台机组投入试运行。原工程施工时，初期导流利用河中2岛将河道分成3条汊道的有利地形，先在鬼门和神门上各建1泄水道和泄水闸，在黄河主流截堵后再下闸门封堵这2个泄水闸(神门泄水闸中墩被水冲毁未被利用)。主河道截流时，实际流量2030m3/s，立堵龙口宽56m，最大落差2.97m，最大流速6.86m/s，最大抛投体为10t四面体，最大抛投强度7000m3/d，历时133h。神门泄水道也用立堵截断。然后对鬼门2孔宽25m的泄水闸用4节高8.87m闸门封堵，封堵时落差7.08m，流速3.83m/s，流量70m3/s。二期导流时利用12×3m×8m底孔和坝面梳齿孔过流，20年一遇导流流量16500m3/s，百年一遇校核流量22500m3/s。三门峡水利枢纽委托前苏联电站部水力发电设计院列宁格勒分院设计，设计中选定正常高水位360m，总库容647亿m3，死水位335m，淹没面积3500km2(其中耕地21.6万hm2)，迁移人口87万人。为了确保西安市和减少近期淹没损失，决定初期正常高水位350m，运用水位不超过340m，相应坝顶高程353m，库容354亿m3，先按335m高程移民，移民40万人，淹没耕地6.4万hm2。

而都江堰呢？都江堰东部正是现在的成都平原，这个平原形似一把张开的纸扇向东南倾斜，而都江堰市城西一带恰好处在扇形平原的顶端，海拔700多米(成都附近海拔400m左右)，居高临下。这种自然倾斜地形，是修建水利工程最有利的地形，它可以不打坝，只修堤，开渠引水灌溉。都江堰水利工程充分利用当地西北高、东南低的地理

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条件，根据江河出山口处特殊的地形、水脉、水势，乘势利导，无坝引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共为体系，保证了防洪、灌溉、水运和社会用水综合效益的充分发挥。所以李冰合理利用了这个有利地形，确定在此修建都江堰。都江堰建成后，成都平原沃野千里，“水旱从人，不知饥馑，时无荒年，谓之天府”。 都江堰工程由鱼嘴(分水堤)、飞沙堰(溢洪道)、宝瓶口(引水口)三大工程构成。它们有机的组合，联合发挥了引水灌溉、排洪、排沙和减灾的巨大作用。

三门峡和都江堰的修建过程知道了，现在再看一下它的力学原理的分析。为什么修建完成的三门峡比预想的差那么多呢？主要是它违背了一些力学原理：

1、水库的规划违背了水流必然趋向挟带一定泥沙的自然原理。

即使上游水土保持良好，清水在各级支流里仍将冲刷河床而变成浑水，最后仍将泥沙淤积在水库的上游边缘。在坝下游，出库的清水又会加大冲刷河岸的力度，使下游的防护发生困难。因此，黄河的水不可能变清，也没有必要变清；

2、筑坝的有利方面是调节水流，有害方面是破坏河沙的自然运行。

在库上游边缘附近，由于泥沙淤淀下来而不前进，那里的洪水位将提高。可以想见，毋须等到水库淤满，今日下游的洪水他年必将在上游出现；

3、河流坡面上的水土应设法尽量保持在原地，但对已经流入河

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槽里的泥沙却相反地应该要督促他们继续顺水流下去。

这才是人们了解了自然规律而去限制利用它，却不是改变它的正确措施。认识了必须让河槽内泥沙向下运行的自然规律，如果修了水库，设法刷沙出库就必然成为河沙问题的研究方向。而无论采取什么措施刷沙出库，均要求在坝底留有容量相当大的泄水洞，以免它年觉悟到需要刷沙时重新在坝底开洞。

这就是三门峡失败的主要原因，虽然有人提出过这样的漏洞，但这样的提议都被否定了，后来建议在三门峡底部留出六道排於孔，但由于后来是由当年的老大哥“苏联”施工的，底洞还是用混凝土封起来了，这又导致了几年后坝中泥沙淤积无法排除时又耗费大量人力物力把那六道孔炸开，才缓解了这泥沙的淤积。但都江堰却比这好得多，而且比他早几千年，他用运了许多原理和技术：

1、河流的弯道环流的科学原理。

从分水堤与金刚堤位于河床中心位置分析，这个堤的建造，主要是李冰利用了河流的弯道环流的科学原理形成的。如现在的分水堤东侧是岷江凹岸，也正是内江流经的部位，西侧是岷江的凸岸，也正是外江流经的部位。这里的弯道环流的表流流入凹岸，把凹岸被侵蚀的和过境的大量泥沙，由环流的底流再搬运到凸岸堆积成遇回扇，其中一部分泥沙在江心堆积形成规模宏大的江心洲(金刚堤)，泥沙在洲头不断堆积、延伸，加之人工不断对它们修筑、加固和保护，形成今日之天然——人工金刚堤和鱼嘴。金刚堤和鱼嘴的存在，使岷江主流在此成为分汊型河床。尤其鱼嘴的存在意义，在于发挥分汊河流的分水分沙

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作用，如冬、春枯水季节，岷江水位较低，河流主流线多靠近河谷凹岸流去，分水堤将约十分之六的江水流入内江，十分之四的江水流入外江，保证了灌区的用水量，简称“四六分水”；夏、秋洪水季节，岷江水位相对升高，河流主流线相对变直，大部分江水流向凸岸，故分水堤又将十分之六的江水排入外江，十分之四的江水注入内江。显然，这是李冰掌握了分汊口即江心洲(金刚堤)和洲头(鱼嘴)的分水分沙特点，又利用了内江具有平面弯道环流泄水特性，创造的科学分水方法。

2、河流动力均衡原理。飞沙堰和宝瓶口的工程建设，就科学地利用了河流动力均衡原理。

飞沙堰位于金刚堤南端成一低矮的人工沙堤(实为一潜坝)，为什么飞沙堰要修在金刚堤南端?这是因为内江流水遇到虎头岩的撞击后自然形成涡流，这股涡流径直向西南方向(现在的飞沙堰位置)流去，多余洪流和泥沙也随之泄入外江，可见这位置正是保证内江洪流和泥沙排泄的最佳方向和位置，因此，决定在金刚堤南端修建飞沙堰。 内江引水的咽喉工程----宝瓶口，它与飞沙堰二者有机的组合，共同承担了排洪减灾，保障灌区用水功能，其原理也是科学地利用了河流动力的均衡原理。如宝瓶口西边凸出而高大的离堆山崖起到了阻挡内江洪流的作用，宝瓶口起到增加泄水的作用。如洪峰期间，一部分洪流遵照宝瓶口明文规定的“水则”，规规矩矩地从宝瓶口流出，保证成都平原灌溉用水，其余的洪流被迫通过飞沙堰，人字堤流向外江，起到了排洪减灾作用。由此可见，飞沙堰和宝瓶口排洪、输水功能，

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完全是李冰科学地利用了河流动力均衡原理而巧妙设计的水利工程。

3、 河床平衡剖面理论。

“深淘滩”就用运了这个原理，李冰深淘滩的目的就是要保持内江来沙输沙处于年内平衡状态，即一年内河床冲淤平衡，这就要求河床纵剖面必须达到平衡剖面状态，深淘滩的最终目标就是内江河床相对处于平衡剖面状态，河床不淤积，为了使河床达到此状态，必须借助人为的疏浚淘沙措施，方能实现，所以每年岁修淘沙，必须淘挖到石马埋深处(河床平衡剖面位置)。假若淘挖深度浅于石马埋藏深度，河床仍继续淤积抬高，对排沙不利，而且影响外江和内江的流量分配；若淘挖超过此深度，等于人为的相对降低了河床临时侵蚀基准面，河流的活力复活，侵蚀作用反而加强，泥沙增多，加重了排沙的负担，会使输沙、来沙失去平衡。

在如此多好的水利原理的应用下，都江堰成功地运行了几千年也没有出现像三门峡一样的弊端。

不得不反思一下，三门峡是弊大于利还是弊大于利？首先是利，修建一个工程，肯定有它一定的益处，第一个好处是有一定的防汛作用，第二是灌溉作用，第三是发电，但现在主要是用它防洪，基本不发电，而它的比呢？现在来算一下它的帐：高坝工程低坝运用，这意味着，仅工程本身，就浪费了大量人力、物力、财力；两次改建，包括至今还在修补那些磨损的洞和水轮机的费用；淹没的耕地和毁坏的耕地；当时多迁移的30多万人和后来返迁的15万人；水库运用以来，由于河流自然状况的改变，库区包括渭河下游的河道整治、两岸的防洪设

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施、盐碱地治理，因塌岸、滑坡而必须修建的防护工程；抬高水位引起的良田盐碱化而导致的减产；在“蓄水拦沙”时期，因下放清水而冲刷了的下游生产堤内的良田；由于水库周围地下水位提高造成耕地盐碱化50多万亩；由于水库蓄水导致塌岸而损失的耕地；毁掉文化发祥地的珍贵文化古迹；这样算起来应该一百多亿已经足有了吧 ，所以，从这些数据来看，三门峡是弊大于利啊！

再来看看都江堰，一个比它早几千年的一个水利工程，至今还在发挥着它应有的功效，防洪，灌溉，使成都平原沃原千里，从此水旱从人，不知饥馑。都江堰的创建，以不破坏自然资源，充分利用自然资源为人类服务为前提，变害为利，使人、地、水三者高度协调统一。

结论

这也给了我们一个深刻的教训，兴修水利这样的大事应该经过精密的计算和决策，更不能草草了事，因为这是关系到几十万之几百万人的生命安全及生产生活问题的大事，甚至关系到国家的稳定。一着走错就可能酿成大祸，像三门峡一样的水电站，虽然它有一定的好处，但还是弊大于利，应该杜绝这样的水电站的修建，这样的水电站不仅浪费人力物力财力，而且还对环境有破坏，影响人民的生产生活。我们应该多修一些像都江堰一样的水利工程，这样的工程不仅经济，而且有很好的生态效益，也可以造福我们的子孙后代。

致谢：

非常感谢陈老师，是你教会了我专业知识，教会了我如何学习。我在此向您表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优

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秀人才，桃李满天下！由于时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！

参考文献

1、水博 《历史功过三门峡》

2、人民网《黄河三门峡水利枢纽的综合社会效益》 3、潘家铮 《千秋功罪话水坝——三门峡的工程故事》 4、 严钦尚等。地貌学。北京：高等教育出版社，1985. 5、四川省水利厅。旅游都江堰。成都：四川人民出版社，6、杨景春。地貌学教程。北京：高等教育出版社，1985.

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1984.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8sc6.html