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绝地上的诞生——小浪底的科学神话

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-07-01  浏览次数:663
核心提示:小浪底工程,是新中国水利史上的一个分水岭。三门峡水利工程的失误,曾让小浪底工程在上马前背上沉重的包袱。而施工的难度之大,

小浪底工程,是新中国水利史上的一个分水岭。三门峡水利工程的失误,曾让小浪底工程在上马前背上沉重的包袱。而施工的难度之大,更创下数项世界之最。鲜为人知的是,小浪底水利工程还是一个广义的世界水利工程,它身上拥有来自全世界最优秀的基因,它的血管里流淌着来自世界的资本。

小浪底壮观的水势


俯瞰小浪底大坝
黄河的命门
按规划,人类将在黄河上建46座梯级工程,小浪底是46座梯级工程的第40级。如果三门峡工程不出意外,小浪底工程或许早就上马了。
从三门峡到小浪底,130余公里,一条泥沙俱下的黄河在峡谷里快速推进。看黄河北岸,那与云影相互交织、难以分辨的山影,是随九曲黄河一路逶迤而来的中条山脉。南岸则是秦岭东段支脉崤山的余脉,一座在更深邃的背景下展开的历史文化名山—邙山。如果说邙山是黄河与其支流洛河的一道分水岭,小浪底则是黄河中下游的一道自然分水岭。从三门峡至桃花峪区间,这一段兴风作浪的黄河,由小浪底分为两部分:小浪底以上,河道穿行于北岸的中条山和南岸的崤山—邙山之间,两山夹峙,由此而形成了一道抱紧了黄河的豫西山谷,这里是晋陕大峡谷最后一段,也是黄河从一条峡谷河流向平原河流过渡的地带。在重重叠叠的关隘与纵横的沟壑之间,从黄土高原奔突而来的黄河,无论怎样咆哮也只能俯首听命。而黄河一旦冲出夹持它的最后一道关口,便变得躁动不安,河道、河床、河谷越来越宽,辽阔的中原已经没有任何天然屏障来约束一条大河,一切都交给人类了。
哪怕像我这样一个水利的门外汉,看到这里也大致看清楚了:在黄河从峡谷河流变成平原河流之前,如果有必要在三门峡以下再造一座掌控黄河的水利枢纽,小浪底就是一道命门,这是黄河给人类留下的最后机会,甚至是唯一的选择。
人民治黄的历史,比新中国的诞生还要早。1946年5月,王化云被任命为冀鲁豫区(解放区)黄河水利委员会主任。解放后,王化云又被任命为新中国的首任河官—水利部黄河水利委员会主任,在人民治黄60余年的历史上,王化云扮演了近40年主角。从三门峡到小浪底,黄河中上游的每一个水利枢纽工程,几乎都是在他主导下上马的。1955年制定的黄河治理规划,是新中国治黄的路线图。按规划,人类将在黄河上建46座梯级工程,既可利用水库一级一级地拦蓄洪水,削峰,挫峰,极大地减轻下游防洪的压力,又可以把水资源转化为中国严重紧缺的电力资源。小浪底是46座梯级工程的第40级。如果三门峡工程不出意外,小浪底工程或许早就上马了。而修建三门峡工程的一个核心意图,就是在一道峡谷里为奔向黄河下游的洪水设置一道命门,作为控制洪水下泄的总阀门或总开关。然而,王化云的大手笔却变成了大败笔,一座人类精心设计的命门,最终却变成一座人间与地狱之间的罗生门,成为新中国水利史上最惨痛的教训。
力主三门峡工程上马的王化云一直在反思,一直在筹划:对三门峡留下的太多的后遗症,仅靠三门峡工程本身难以从根本上解决,如果在三门峡下游至桃花峪之间再造一座水利枢纽,就能够从三门峡工程中汲取教训,只要能解决好库容泥沙淤积问题,对一个失败的工程很可能就是一种成功的补救、一个再造的奇迹。
然而,三门峡惨痛的教训,离小浪底实在太近,这也让人们对规划中的小浪底工程变得特别踌躇。

生死抉择
王化云说:“小浪底不上马,我死不瞑目!”钱正英说:“三峡我敢签字,小浪底我不敢。”
1975年8月,一场台风带来的特大暴雨袭击豫南驻马店、周口、漯河等中原地区。对那场暴雨,各级气象台无一作出准确预报。一场史上罕见的特大暴雨几乎是在人类猝不及防的状态下突然降临。顷刻间,河南淮河支流洪汝河、沙颍河等几近干涸的河流便变成了洪水汹涌、浊浪翻滚的灾难之河。而在暴雨中心—位于板桥水库的林庄,6小时雨量为830毫米,超过了当时世界最高纪录;一天24小时最大雨量为1060毫米,创造了我国同类指标的最高纪录……板桥水库、石漫滩水库等60多个大中型水库相继垮坝溃决。据灾后统计,在这场灾难中,1000多万人受灾,近2000万亩耕地被淹,一场灾难给人类带来的直接经济损失就有近百亿元。
在一种强烈的危机感驱使之下,小浪底水利枢纽的规划与设计加快了步伐。但对这座三门峡至花园口区间的水利枢纽,人类又从上马与否的争议进入了另一场争议:黄河中游的这座命门,到底是建在小浪底,还是小浪底下游的桃花峪?
从桃花峪的地理位置看,优势是明摆着的:在这里建水库,控制面积比小浪底更大,按规划设计,基本上可以抵挡来自中上游的各种类型的大洪水,堪称一个投资小、工期短、见效快的工程。但劣势也是明摆着的:黄河一过小浪底,再也没有峡谷控制,一座巨型水库只能修建在宽敞的黄河滩上,按设计,是在黄河滩上围一道长30公里的拦蓄大坝。与其说是大坝,不如说是一道长堤,对这样一个平原型水库,到底有多大的效果呢?还有另一种极具灾难性的可能:在悬河之上再建一个充满悬念的水库,一旦蓄水很容易发生管涌。桃花峪的右岸就是已接近尾声的邙山,邙山有四大滑坡体,一旦蓄水,这黄土坡经水浸泡,就会滑到水库里,势必会大量淤积有限的库容,更直接影响坝肩的稳定。而最让专家们担忧的还是一个大难题,这也是三门峡一直难以化解的根本症结:泥沙淤塞,造成回水倒灌库区上游。三门峡回水倒灌了潼关以上的关中平原,而桃花峪也是黄河泥沙极易淤积的一段河道,一旦淤塞,回水就会回到洛阳白马寺,倒灌洛阳盆地,淹没大量良田,洛阳尽成泽国。
再看小浪底,这是黄河干流最后一段峡谷的出口处,也是三门峡以下唯一一段可以不被淤死的河道,按人类的设计意图,这也是唯一能够全面承担防洪、防凌、减淤、灌溉、供水、发电等重任的综合性枢纽工程。然而,这既是一个绝佳的地理位置,又是一个水利工程的绝地—从1953年起,黄委第一钻探队就在小浪底打下了11个地质钻孔,每一个钻孔都让人类陷入了深深的绝望。这里不但像桃花峪一样面临着大滑坡体的威胁,更要命的是河床下有80多米深的鹅卵石层。在这样极不稳定的地质条件下筑起一道横截黄河的大坝,如同在沙滩上建造一座摩天大厦。如果人类一定要决绝地在这里筑坝,小浪底的命运很可能比三门峡更令人绝望。
这两个选择,是共和国水利史上最艰难的抉择,生死攸关的抉择。从1976年开始,当时的国家水电部每年都要召开一次专门讨论会。刚被国务院任命为水利部副部长兼黄河水利委员会主任的王化云甚至说出了这样的狠话:“小浪底不上马,我死不瞑目!”
无论王化云的态度多么坚决,都需要钱正英这个水利部长来拍板,她说了一句实诚话:“三峡我敢签字,小浪底我不敢。”
直到1980年11月,水利部在对小浪底、桃花峪工程规划进行又一轮审查讨论后,最终选择了小浪底,并责成黄河水利委员会对小浪底工程抓紧设计。这一历史重任,直接落到了林秀山的肩膀上。

凝聚世界智慧
一整套按国际通行标准打造的水利工程建设体系,在小浪底组成了,这也让小浪底成了世界最先进的水利科技竞争平台和展示平台,一下就把中国水利工程建设推上了世界一流水准。
若要搞清楚小浪底从规划、设计到施工的全过程,林秀山便是历史的证人。1963年,二十出头的林秀山从清华大学水利水电工程系毕业,便投身黄河的治理开发,1987年,他兼任了小浪底工程设计分院院长和黄河小浪底水利枢纽设计总工程师。
1991年9月1日,小浪底水利枢纽前期工程开工了。这年,林秀山52岁,这年,王化云83岁,由于多年来一直身患冠心病,他只能躺在病榻上观看小浪底开工的电视画面。1992年2月,他便溘然长逝了,按他的遗嘱,他的骨灰一部分安葬在邙山的妻子墓旁,一部分撒在黄河里。
小浪底工程有一个特别之处,它不再是一个狭义的中国水利工程,而是一个广义的世界水利工程,它身上拥有来自全世界最优秀的基因,它的血管里流淌着来自世界的资本。
上世纪90年代,国家一年的水利投资在当时不过30多个亿,小浪底数以百亿计的巨额投资从哪里来?一个字,借,向世界银行借。这对向来以既无外债、又无内债自诩的中国人又是一次难以作出的抉择;但反过来一想,这何尝不是一种十分自信的表现,敢于借,就是相信自己还得起。
然而,这世界上的钱也不是你想借就能借到的。作为总设计工程师的林秀山,除了负责工程的总设计,还要投入很大的精力,对利用世行贷款进行可行性研究,主持接待世界银行对小浪底项目的考察评估。想起当年那些事,老人的微笑里充满了苦涩:“你说你严谨,你同那些老外打交道就知道啥是严谨了,他们提出的问题特别多,就像个什么都不懂、什么都要打破砂锅问到底的孩子提出来的问题,可这些问题要回答清楚很不简单,我们光给他们看的评估报告,堆起来这么高……”
老人随手比画了一下,差不多有半人高。
世界银行终于答应贷款了,但你不仅在贷款上要接受世界通行规则,在工程上也必须和世界接轨:从设计到施工,每一个关键环节都必须向世界招标。在激烈竞争中,最终中标的都是世界水利工程建设的各路劲旅:
以意大利英波吉罗公司为责任方的承包商中大坝标;以德国旭普林公司为责任方的中德意联营体中进水口泄洪洞和溢洪道群标;以法国杜美兹公司为责任方的小浪底联营体中发电系统标。

按国际惯例,除了业主、施工单位,还得有监理单位,而业主和施工单位都不能自己监督自己,为此又专门成立了小浪底咨询公司,负责工程监理。与此同时,水利部还设立了水利部质量监督总站小浪底项目站,负责质量监督。对各项支出,由国家审计署审计。就这样,一整套按国际通行标准打造的水利工程建设体系,在小浪底组成了。如今,这些国际惯例早已成为中国惯例,但在上世纪90年代,这些国际惯例对于中国无一不是划时代的开创与破冰之举,这也正是小浪底工程超越了一个单纯水利工程的意义。在小浪底这样一个峡谷的出口处,中国人从头开始学会了世界通行规则,又在实战中越来越熟练自如地运用着世界通行规则。那些在计划经济体制下以服从命令为天职、从来不问世事的国家工程局,如今也按国际惯例打造为“国际纵队”中的一支支劲旅,在国际竞标中击败了一个个强有力的对手,登上了世界工程建设的一个个制高点。
在小浪底的设计上,也凝聚了世界的智慧。从上世纪80年代,中方人员就与美国伯克德工程公司进行小浪底工程联合轮廓设计。伯克德公司是一家具有百年历史的综合性工程公司,说起来又令人匪夷所思,这家在美国工程建设领域名列榜首、在全球工程总承包商中名列前茅的公司,竟然是一个家族企业。一个家族企业创造的利润几乎超过了中国当时所有的国家工程局,他们在世界七大洲一百多个国家和地区承建了数以万计的工程项目,无一不让人尊敬和仰望,其中堪称20世纪工程奇迹的美国胡佛水坝、英吉利海峡海底隧道等,都是伯克德的代表作。
小浪底不但让伯克德引以为荣,凡是当年参与小浪底工程的建设者,无一不对这一工程充满了自豪。在接下来的施工中,他们大规模采用了世界一流水平的新技术、新工艺和先进设备,这也让小浪底成了世界最先进的水利科技竞争平台和展示平台,一下就把中国水利工程建设推上了世界一流水准。
小浪底特殊的水沙条件,变幻莫测的地质结构,施工难度之大,风险之高,堪称世界上最复杂的水利工程之一。而难度最大的一个工程,就是德国旭普林公司中标的小浪底泄洪工程。该工程第二标段的原项目经理维根(Wiegand)口出狂言:“日耳曼是地球上最优秀的民族,从来没有难倒我们的工程!”
在水利水电工程方面,无论技术、经验,还是设备、人才、资本,欧洲一直走在世界前列,而德国更是世界一流。然而,这位傲慢的、底气十足的日耳曼人,却在中国小浪底遭遇了他平生最难啃的一块硬骨头,很快就和他优秀的施工团队卡在黄河北岸太行山的岩缝里了。但再硬的骨头日耳曼人也从不轻言放弃,维根却成了一枚弃子。由于他一直无法推动工程的进展,没干多久便被德国旭普林公司总部免职,一个叫克劳泽的项目经理从维根手里接下了这块最难啃的骨头。
在小浪底工程竣工十余年后,我走近了当年的施工现场。德国人当年施工的山体,如今早已面目全非。昔日的山体已被人类齐崭崭地劈去了一半,目光所及,是一道笔陡绝壁。就在这绝壁上,人类钻出了16个幽深的坑洞,又在山体里边打通了108条纵横交错的洞子,其中三条导流洞的三个中闸室,每个室高52米,能装入三座18层大楼—这就是人类为黄河重新设置的命门。当大坝截流后,黄河水就从这道命门奔向下游。如果你想打听德国人当年在小浪底干了什么,这便是他们干出来的。
遇到难题的又岂止是德国人,林秀山老人说:“所有水电工程遇到的地质难题,几乎都在小浪底遇到了。”就在这样的背景下,小浪底的中方施工人员说出了这样一句话:“在外国人面前,我们是中国人;在中国人面前,我们是小浪底人。”小浪底人很少说出什么豪言壮语,这也不是什么豪言壮语,却是一句充满了民族自豪感的话。而在这句话的后面,还有这样的承诺:“即日起,谨向世界宣布,中国水利人有在世界上任何一条河流上将任何一座水工建筑物如期完工的能力。”没有感叹号,只有句号。

九曲黄河第一坝
如果将整个小浪底工程开挖的土石方总量堆成一米见方的土石堤,能绕地球两圈半。
1997年10月28日,随着最后一车石块被人类抛进黄河,一条充满了野性的大河也在最后的咆哮声中归于宁静。在沉默与寂静中,只有人类的声音在天地之间回荡,黄河小浪底工程截流成功了!
从截流成功到2001年12月27日第六台机组正式投产,人类又在这个绝地上鏖战了四个多年头,小浪底主体工程才全部竣工。从开工到竣工,人类用了11年时间,在世界上最复杂的河流上,建造了世界上最复杂的水利工程之一。它拥有由十座目前世界上最大、最集中、最复杂的进水塔组成的进水口系统,由三条明流洞、三条消能泄洪洞、三条排沙洞和一座正常溢洪道组成的出水口系统,由三个集中布置的消力塘组成的目前世界上最大的出水口建筑物,共同构成一个严密的泄洪排沙体系,各司其职,又紧密协作。而最瞩目的存在,是一座斜心墙堆石坝将黄河拦腰截断,设计最大坝高154米,被誉为九曲黄河第一坝。
从1994年开始,林秀山主持施工详图设计,在400余项科学试验和反复论证的基础上,许多在三门峡出现过或没有出现过的问题,如进口处的泥沙淤堵、高速含沙水流、洞室群围岩稳定、坝基深覆盖处理、多沙河流汛期发电、进出口高边坡处理等,这一系列充满了挑战性的技术难题,他们都一个个攻克了。对这样一座水利枢纽,一个庞大的系统工程,还有那些复杂而深奥的工程技术问题,要描述出来非常难,也非常枯燥,我只能以更简明的方式,说出小浪底工程创造了多项中国第一和世界之最—
它建造了世界水利工程上最大最复杂的进水塔:塔上集中布置了16条隧洞的50个进水口、55个闸门、36个拦污栅和26个启闭机室,其工程规模、复杂结构和施工难度均堪称世界之最;
它开创了世界水利工程中最大的孔板泄洪洞:导流洞导流任务完成后,增设三级孔板环改建为永久泄洪洞,堪称空前;
小浪底的水轮机设计、制造和抗磨防护技术代表了当今世界最先进水平;
小浪底地下发电厂房是世界上在砂页岩泥化夹层的不良地质条件下开凿的最大水电站地下厂房;
小浪底大坝混凝土防渗墙是国内最深的混凝土防渗墙……
小浪底是怎样创造这些中国第一和世界之最的?每一项都可以写成一本书,这里,我只能采用最简单的方式说出其工程量之大:如果将整个工程开挖的土石方总量堆成一米见方的土石堤,能绕地球两圈半。
历史已经验证,小浪底不是三门峡,从当年人山人海、肩挑手挖的三门峡,到小浪底采用世行贷款、国际招标,采用大型现代化、机械化军团作战,一部共和国的水利史,从一页翻开另一页,翻天覆地。
选编自《北京文学˙精彩阅读》2014年第7期
原标题:绝地上的诞生——小浪底的科学神话




 

 
 
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