专题 · 再谈三峡（上） 蓄水运行以来

　　《科学世界》曾于2011年第9期刊登了“聚焦三峡”专题。时间过去了5年多，三峡工程蓄水运行综合效益显著，为建设长江绿色走廊再谱新篇章。

　　2016年夏天，长江中下游发生了自1998年以来最大的洪水。江西、湖北多处民垸溃决，造成了人员受伤或死亡和重大经济损失。为什么有了三峡工程，长江还会有洪灾？假如没有三峡工程，灾情又会怎样？

　　2016年9月，三峡工程最后的一个单项工程升船机试通航，进入试运行阶段。这个总重量达15500吨的“电梯”是怎样运行的？

　　三峡工程建成后，长江水变清了，对于生活在长江流域的人民自然是好事。 但是，三峡以下长江河道出现长距离沿程冲刷，它将对生态环境带来什么样的影响？中华鲟还好吗？处于水库淹没区的国家Ⅰ级保护植物红豆杉和珙桐搬进了中国长江三峡集团公司三峡苗圃研究中心，它们生长得如何？

　　绿水青山就是金山银山。三峡工程在长江大保护中发挥着怎样的及其重要的作用？我们将和读者一起再一次回到三峡，说说这座中华民族伟大复兴的里程碑。

　　鸣谢：王丁 李磊 郑斌 陈磊 李志远 姜伟 黄桂云 高玉磊 吴迪 杨林江

　　防洪自2003～2016年底，三峡水库共实施拦洪运用41次，累计拦蓄洪量1219亿立方米。2010和2012年，分别经受了70000和71200立方米/秒洪峰的考验。2016年，通过消减上游洪峰，大大缓解了长江中下游地区的防洪压力。

　　发电截至2017年3月1日12时28分，三峡电站累计发电量突破1万亿千瓦时，这一成就将永载我国水电发展史册。1万亿千瓦时意味着节约标准煤3.19亿吨，减少二氧化碳排放8亿多吨。

　　航运2016年，三峡船闸过闸货运量达1.2亿吨，再创历史上最新的记录。到2017年3月7日，累计过闸货运量突破10亿吨。

　　抗旱和补水2003～2016年，三峡水库为下游补水总量达1997亿立方米，累计补水1601天。三峡水库通过实施生态调度，人工创造了适合“四大家鱼”繁殖所需水文、水力学条件，积极促进了四大家鱼的自然繁殖。

　　泥沙三峡工程蓄水运用以来，在上游水库蓄水拦沙、水土保持工程实施、河道采砂及气候平均状态随时间的变化等因素的影响下，入库泥沙较初步设计值大幅减小，三峡库区的泥沙淤积大为减轻。水库泥沙淤积未对重庆洪水位产生一定的影响，未出现论证时担忧的重庆主城区河段泥沙严重淤积以及砾卵石累积性淤积影响航道的情况；坝前泥沙淤积未对发电和引航道通航造成不利影响；坝下游河道河势基本稳定，堤防工程安全，未出现重大险情。

　　水质蓄水以后，三峡以下的长江中下游干流水质维持在II～III类；三峡库区干流和一级支流水质良好，大部分为II～III类，但是，库区部分支流局部河段有“水华”现象。

　　地质灾害蓄水引发的库岸滑坡已从2008年的333次下降到近几年的10次以下。成功预报和处置了千将坪、曾家棚、杉树槽等420多次滑坡灾（险）情，及时撤离人员近10万人。库区未发生因地质灾害造成的人员受伤或死亡，保障了人民生命财产和长江航运安全。

　　地震水库蓄水诱发的地震活动绝大部分是3级以下的微震和极微震,只有4次4级以上的地震，最大5.1级，未超出论证时的预测。跟着时间的推移，库区地震活动水平将呈起伏性下降，渐趋平缓。此外，汶川与三峡水库分属两个不同的地质构造单元，因此“汶川地震”与三峡水库蓄水无关。

　　珍稀动植物蓄水淹没了部分陆生植物生存环境，但由于采取了积极的保护的方法没再次出现物种灭绝现象；针对部分珍稀和经济鱼类产卵繁殖活动受到的影响，采取了建设保护区、人工繁育、建设种质资源库等多种保护的方法，持续开展增殖放流和生态调度，对恢复野生种群资源起到了极大的促进作用。

　　水利者，兴利除弊也。长江是中华民族的母亲河，孕育出灿烂的中华文明,同时,也给两岸人民带来过深重的灾难。

　　一个世纪前，孙中山先生在《建国方略》中首次提出了在长江筑坝的构想，希冀利用长江水利富国强民。但是，在那个积贫积弱、内忧外患的年代，三峡工程只能是一个梦。

　　新中国建立后，历届党和国家领导人都把足迹留在了长江、留在了三斗坪坝址，他们更关注的是治理长江水患。对三峡工程的规划、勘测和设计工作贯穿于20世纪后50年。经过长期、反复的科学论证，三峡工程主体工程终于在1994年正式开工了。

　　庆幸的是，三峡工程建设时处改革开放的年代，快速的提升的国民经济为三峡工程建设提供了强有力的后盾，科学技术的进步为高质量、高速度地建设三峡工程奠定了基础，我们有充分的把握和能力建造这样巨大的工程。

　　2006年，三峡主体工程提前一年完工，一座雄伟的大坝在长江拔地而起。历史，在三斗坪这个地标见证了中华民族伟大复兴的足迹。

　　五千年中华文明史，一直与治水息息相关。三峡工程作为开发和治理长江的关键性骨干工程，防洪是其首要功能，在长江防洪体系中具有无法替代的作用。

　　三峡处于长江上游来水进入中下游平原河道的“咽喉”，紧邻长江防洪形势最为严峻的荆江河段，地理位置优越，三峡工程对长江中下游洪水的控制作用是上游干支流水库不能替代的。三峡工程能控制荆江河段95％的洪水来量，三峡水库的控制和调节作用最直接、最有效，就好比是控制进入荆江洪水大小的“总储水库”。三峡工程建成后，荆江地区的防洪形势发生了根本性的变化，同时也大幅度的提升了武汉防洪调度的灵活性。

　　三峡工程的建成，标志着以三峡工程为骨干的长江中下游防洪体系基本形成。三峡工程按千年一遇设计，其防洪库容221.5亿立方米，可使荆江河段的防洪标准由原来的十年一遇提高到百年一遇，即可以抵御1954年型的大洪水；遇千年一遇或类似于1870年的特大洪水，经过三峡水库调蓄后，可控制枝城流量不大于80000立方米/秒，配合荆江地区的分蓄洪区运用，可避免荆江地区发生干堤溃决的毁灭性灾害。百年一遇的洪水使用三峡防洪库容调蓄即可抵御，千年一遇洪水需要配合使用分蓄洪区，使用荆江分蓄洪区的概率降至原来的1/10，大幅度的降低了洪水造成的损失。

　　近些年来，长江上游地区陆续修建了30余座大型水库，使得三峡以上水库的防洪库容增加到660亿立方米以上。通过以三峡工程为骨干的水库群的联合调度，可大大缓解长江的防洪压力。

　　三峡水库从2003年开始蓄水运行（当时水位只有135米）到2016年底，累计实施拦洪运用41次，总蓄洪量1219亿立方米。值得大书特书的是，2010和2012年长江上游发生大洪水，当时三峡水库最大入库流量分别达到70000和71200立方米/秒，均超过1998年最大洪峰流量63300立方米/秒。这两次洪水虽然在历时和洪量上不及1998年的洪水，但巨大的洪峰必定存在着极大的风险。在抗击洪水的过程中，三峡水库通过科学预测、合理调度，充分的发挥削峰、错峰作用，最大削峰40%，使荆江河段沙市水位控制在警戒水位以下、城陵矶水位未超过保证水位，未发生洪水灾害。

　　2010年7月19日晚间至20日上午，三峡水库迎来峰值70000立方米/秒的洪水，其峰值超过1998年的洪水，是三峡工程建成以后迎来的第一次较大规模的洪水。洪峰在20日早上8时抵达三峡大坝，21日早上8时，三峡入库流量逐渐降至60000立方米/秒。在准确预报的基础上，经科学调度，三峡水库成功地应对了这次巨大的洪峰，控制三峡出库流量40000立方米/秒，削减洪峰流量40%，一次拦蓄水量约80亿立方米。假如没有三峡工程，沙市最高水位将达44.8米，接近保证水位45米，汉口水位将达28.1米，超警戒水位0.8米，将形成仅次于1998年的严峻防洪形势。三峡工程2010年这次成功的拦洪蓄洪，节省了大量抗洪的人力物力，其防洪效益就达266.3亿元。

　　2012年7月24日20时，对长江三峡大坝来说是一个刷新纪录的时刻。入库流量71200立方米／秒，是三峡水库建库蓄水9年来遭遇的最大洪峰。当洪水到达三峡大坝时，8个泄洪深孔同时开启，只见大坝下游八大洪流喷薄而出，江水吼声如雷，浊浪冲天，大坝上游江面水流平稳，波澜不惊。当晚，洪峰开始衰减。25日上午，长江上游洪水退水，标志着历史罕见洪峰顺利过境三峡。通过准确预报和科学调度，三峡水库拦蓄洪峰28200立方米/秒，使大坝下游主要站点水位涨幅在可控范围内，这次洪峰考验能够说是有惊无险。若无三峡工程，宜昌、沙市、枝城水位将超过警戒水位，大量人员将上堤巡查、抢险。城陵矶水位、支流荆南四河水位将可能超过保证水位，部分分洪区可能分洪运用、部分洲滩民垸可能扒口行洪。由于2012年主要是长江上游型洪水，中下游没有同时发生大洪水，因此，2012年洪水对武汉影响不大。如果遭遇类似于1998年全流域型大洪水，三峡工程将发挥更大作用。

　　2016年汛期，受超强厄尔尼诺影响，长江中下游地区遭遇了自1998年以来最严重的洪涝灾害，以三峡水库为核心的流域水库群实施了联合防洪调度，充分的发挥了梯级水库的防洪功能，成功应对了2016年长江“1号洪峰”，通过拦洪、错峰、削峰调度，避免了与长江中下游形成的“2号洪峰”叠加遭遇，控制沙市站没有超过警戒水位，城陵矶站没有超过保证水位。此后，结合实时水雨情和中下游地区的防汛形势，多次调整减小三峡水库下泄流量，降低城陵矶附近最高洪水位约1米，减少超警堤段250千米，避免了荆江河段超警和城陵矶地区分洪，为湖北、安徽、江苏等地的防洪抢险和城市排涝创造了有利条件，取得了显著的防洪效益。

　　2016年，长江中下游的洪水引起了全社会的广泛关注，围绕洪水成因、三峡工程在其中的作用等公众关心的问题，在这里给出一些答案。

　　长江大洪水通常分为两类：区域性大洪水和流域性大洪水。2016年的洪水属于前者。洪水主要不是来自于三峡水库上游，而是由中下游地区的暴雨形成，所以2016年长江洪水为中下游区域性大洪水。

　　干流自监利以下全线超警戒水位，维持的时间长，洪峰水位高，但干堤险情少，共50处一般险情，数量远少于1998年的9000余处，且均得到一定效果控制，没有危及到堤防安全。支流洪水大，超历史洪水河流多，堤防险情多，多处溃堤。部分城市严重内涝，渍水时间长。流域受灾范围广，洪涝灾情严重，但与以往相比，人员伤亡较轻。

　　2016年长江中下游洪水属于典型的当地洪水致灾，长江中下游地区暴雨频繁，形成了区域性大洪水以及部分支流的特大洪水。由于三峡工程的建设不能改变中下游流域的降水分布以及径流形成的特点，中下游干堤虽然已经基本建设达标，但是支流及湖泊防洪排涝能力低，城市开发建设与防洪排涝能力矛盾突出，因而即使有了三峡工程，2016年长江中下游仍然形成了大范围的洪涝灾害。

　　2016年长江1号洪峰来临前，依据洪水预报成果，按照初步设计的具体方案实行了三峡工程对城陵矶地区进行补偿的调度方式，也就是在入库流量峰值仅为5万立方米/秒的条件下，将水库下游流量控制为3.1万立方米/秒，削减出库流量1.9万立方米/秒，消峰率达38%，拦蓄洪量约29亿立方米。

　　针对2号洪峰和监利以下河段全线超警的严峻形势，运用三峡上游30余座大型水库群调蓄作用，共拦蓄227亿立方米，其中三峡水库拦蓄75.5亿立方米。这种水库群的联合运用，使得在实行三峡工程对城陵矶地区补偿调度时，三峡水库仍然留有足够的防洪库容，以应对可能的上游洪水和工程自身的安全风险。

　　2016年实行三峡工程补偿调度的效果体现为：分别降低荆江河段、城陵矶附近地区、武汉以下河段水位0.8～1.7米、0.7～1.3米、0.2～0.4米，减少超警戒水位堤段长度250千米，有效减轻了长江中游城陵矶河段和洞庭湖区防洪压力，避免了城陵矶地区分洪，确保了人民群众生命财产及长江干堤和重要基础设施的安全。

　　2017年3月1日12时28分，三峡电站累计发电突破1万亿千瓦时大关，这是三峡电站运行管理史上一个重要里程碑。三峡电站成为中国第一座发电量突破1万亿千瓦时的水电站。

　　这1万亿千瓦时电力是可再生的清洁能源，具有巨大的节能减排效应，在优化我国能源结构、促进国民经济发展和长江经济带建设等方面发挥了积极作用。

　　三峡电站的建设，形成了以三峡近区电网为核心的坚强区域性电网，极大地促进了全国联网的进程；三峡电站参与电网系统调峰运行，改善了调峰容量紧张局面，为电力系统的安全稳定运行提供了可靠的保障。三峡电站巨大的发电效益在我国清洁能源电力供应、节能减排、促进经济社会可持续发展等方面作出了重要贡献。

　　三峡电站是世界上装机容量最大的电站，安装了32台70万千瓦和2台5万千瓦的水轮发电机组，总装机容量2250万千瓦，约占全国水电总装机容量的7%，多年平均发电量882亿千瓦时。

　　2003年首批机组投产发电；2008年三峡右岸电站最后一台机组正式并网发电，三峡工程初始设计的左右岸电站26台机组全部投产运行；2012年包括三峡地下电站在内6台机组的三峡电站全部机组建成投产。根据三峡电站年设计发电量，至少要有11个完整发电年度才能实现1万亿千瓦时的发电量，三峡电站通过科学决策、优化调度，在首批机组投运14年、全部机组达产不到5年时间里即实现了累计发电量1万亿千瓦时。

　　按照装机容量计算，三峡电站年发电量应该远超设计发电量。但三峡水库并不能总是维持在较高水头发电，它有几个特征水位，其一为175米正常蓄水位，是指三峡水库在正常运用情况下，为充分的发挥防洪、抗旱、发电、航运、供水和补水、节能减排与生态环保等综合功能而蓄到的最高水位；其二为145米防洪限制水位，指三峡水库在每年汛前必须要降低到这个水位，也是汛期防洪应用时的起调水位。三峡水库防洪限制水位至正常蓄水位之间的库容为“防洪库容”。

　　为保证三峡工程“防洪”这一第一个任务，三峡水库内的水位每年都要有规律地升降。在汛期（6～9月），水库一般维持在防洪限制水位，以留出防洪库容调节有几率发生的洪水；当入库流量可能对下游安全造成威胁时，水库拦蓄洪水，水位抬高。洪水过后，水库水位及时降低至防洪限制水位，以迎接下一次有几率发生的洪水。

　　145米水头低，三峡电站机组无法更好地利用发电水头，发挥发电的最大效益。因为三峡水库的第一个任务是防洪减灾，发电兴利等功能是次要的，所以在汛期来临之前，为最大限度地容纳洪水，要舍弃兴利，将水位降至145米，腾出库容迎接洪峰，保证下游人民生命财产的安全。

　　虽然三峡工程的发电效益需服从“防洪”这一社会效益，但两者并不是完全对立的，通过对水库进行科学调度，可以协调三峡水库诸多效益的关系。“中小洪水优化调度”就是在三峡水库拦蓄洪水为下游保安全时，一方面拦洪错峰，减轻下游防洪压力；另一方面通过准确的中长期水情预报和精准的短期预报，合理规划利用拦蓄的洪水发电，增发电量。

　　“用好每一方水、发好每一度电”。长江电力通过精确预报和科学制定调度计划，精心开展以三峡水库为核心的长江流域三峡、葛洲坝、溪洛渡、向家坝四座梯级水库联合调度。

　　通过信息共享和对自建站网的逐渐完备，实现三峡水库上游金沙江石鼓以下区域水雨情信息收集和实时监控；健全流域梯级水库预报系统，全面掌握长江上游流域的径流特性，并重视上游水库调蓄情况；同时坚持水文气象会商制度，持续地跟踪水情、气象变动情况，遇大洪水时加密预报频次，滚动更新气象、水文预报方案。由此确保实现水库来水的精准预报，做出合理的水库调度方案。

　　针对工作重心和上游来水的不同，三峡水库在调度方面也会各有侧重。在水库消落期，优化安排梯级水库消落次序，实现梯级水库综合效益最大化。在汛期，积极开展梯级水库联合防洪优化调度工作，并在做好防大汛、抢大险、救大灾的同时，积极主动开展汛期中小洪水调度，提高汛期发电水量利用率及机组利用水头。在蓄水期，通过汛末预报预蓄、提前蓄水等措施，开展梯级水库联合蓄水优化调度，确保发电、蓄水两不误。

　　14年来，三峡电站发出的强大电流源源不断地输送至华中、华东和南方八省二市，为长江经济带发展提供了强劲动力，为国家和社会持续健康发展提供了重要的能源支持，为国家节能减排、环境保护作出了突出贡献，发挥了巨大的经济效益与社会效益。

　　任何设备都有必要进行停机维护，水轮发电机组也不例外。根据电力行业《水电站设备检修管理导则》，水轮发电机组的标准检修项目、停用时间主要是根据转轮直径的不同，停用时间有所区别。三峡电厂在借鉴国外大型水电企业维修管理策略的基础上，实施以诊断评估为基础的状态检修。即根据主设备制造商技术规范、有关技术标准拟定设备检修周期和主要检修项目，结合设备状态监测和诊断评估结果，优化检修项目，合理调整检修时间和工期安排，并对检修过程实行项目管理，优化资源配置、保证检修质量、控制检修成本，最终实现按需检修，应修必修，提升了检修质量，降低了检修成本，缩减了检修周期。

　　在巨型机组的设备检修方面，三峡电站进行了大量的科技攻关工作，率先将尖端的激光焊接、机器人技术运用到了机组的精益检修中。三峡水利枢纽首先使用水下遥控机器人进行导流底孔封堵检修水下清理工作，充分的发挥水下机器人作业水深大时间长、安全程度高、经济性强的优势，为我国水利电力行业水下工程作业提供了一个全新的解决方案和思路。世界首套巨型压力钢管检测机器人集群在三峡电站的成功应用，使钢管能获得快速的检测并呈现三维图像，填补了巨型压力钢管内表面全方位快速检测的技术空白。

　　水路运输与公路、铁路运输相比，价格上具有无可比拟的优势。公路、铁路、水路的运输成本呈现“元角分”的关系，分别约为0.5～1.1、0.3、0.025元/(吨·千米)，水路运输历来是大宗商品运输的首选。

　　长江历来被称为黄金水道，长江水系构成“一横、一网、十线，沟通东西、辐射南北”的航道体系。长江干线航道从云南省水富县至长江口全长2838千米，全线吨以上船舶；干支流通航里程约7.1万千米，占全国50%以上；长江黄金水道承担了沿江地区85%的煤炭、铁矿石以及中上游地区90%的外贸货运量。2016年，长江干线年以来连续十年位列世界第一，是密西西比河的4倍多，是莱茵河的7倍多。

　　长江干线串联了上海、武汉、重庆等重镇，沟通长江三角洲、长江中游和成渝三大城市群。长江干线航运为新兴的直辖市重庆提供了入海口，为重庆市的经济腾飞插上了翅膀。重庆港已成为长江上游地区最重要的枢纽港和内陆开放的重要窗口。重庆已成为长江上游地区外贸物资的主要通道，90%以上的外贸物资通过水运完成。

　　三峡工程建设之前，长江这条世界第三大河流其水运的发展远未达到应有的地位，年货运量远低于世界同类河流。主要是长江航道除葛洲坝库区外，仍然基本处于天然状态，特别是川江和荆江河段，航道条件制约着长江航运事业的发展。宜昌至重庆河段长660千米，流经丘陵和高山峡谷，地势陡峻，水流湍急，滩礁接踵，共有滩险139处，单行控制航段46处。由于航运条件有一定的问题，上水拖载能力低，运行时间长，运输成本高，每马力的拖载能力只有下游的1/10。荆江河段河道蜿蜓曲折，浅滩消长频繁，航道变迁无明显规律。每年枯水期，浅滩交替出现，不能确保航运畅通。所有这些都制约了航运和旅游事业的发展，也影响了人们的安全感。

　　三峡水库蓄水后，长江航道成为名副其实的黄金水道，长江上游干流渠化里程近700千米，航道尺度增大，吃水深度增加，绞滩站全部撤除，大部分河段可双向通航，全线全年可昼夜通航；船舶单位平均能耗降低，大大降低了船舶运输成本，提高了航运效益；库区船舶的标准化、大型化进程加快，提高了三峡永久船闸、升船机的利用率和通过能力。

　　长江黄金水道，是长江经济带发展的基础和依托。从地域位置来看，长江经济带东接21世纪海上丝绸之路的东线世纪海上丝绸之路的南线，北通丝绸之路经济带诸节点城市，战略地位很重要。长江经济带的加入将使丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路更好地衔接，让单线发展变为多线并进，在促进长江沿线经济发展的同时，打通“一带一路”南北两线，在我国境内完成“一带一路”的“并轨”，使“三线”齐头并进，形成区域内的优势互补、协作互动格局，缩小东、中、西部发展差距，推动经济要素有序自由流动、资源高效配置、市场统一融合，促进区域经济协调发展，并实现“一带一路”的联动效应。

　　截至2017年3月7日，世界上顶级规模的内河船闸——三峡船闸累计过闸货运量突破10亿吨。

　　三峡水库蓄水后，库区100多处主要险滩被淹没，加之航道整治工程的实施，库区通航条件得到了很大改善，大部分单行控制河段被取消，绞滩站全部被撤销。重庆至宜昌河段水深为4.5米以上的航道长达548千米，一年中有半年以上可以通行5000吨级单船和万吨级船队。

　　三峡水库的调节作用使得下游枯水期最小流量由每秒3200立方米提高到每秒5500立方米，从武汉到重庆，机动散货船枯水期和汛期上行通航时间分别为135小时和175小时，较船闸建设前缩短了约1/3。航道通航条件改善后，加上三峡库区水上搜救体系的完善、应急救助站点的建立等管理措施的实施，船舶运输的安全性大幅度的提升。9年来的试验性蓄水期间，船闸未发生两线船闸同时停航等事故，实现了“安全、高效、畅通”的通航目标。

　　三峡船闸是目前世界上连续级数最多、总水头最高、顶级规模的内河船闸，自2003年投入运行以来，已连续14年实现安全、高效运行。

　　投入运行以来，三峡船闸过闸货运量逐年递增，2011年首次突破亿吨，提前19年达到设计能力。2014年至2016年连续3年货运量突破亿吨。截至2017年3月7日，三峡船闸累计运行12.87万闸次，过船73.1万艘次，通过旅客1181.5万人次，货运量10.01亿吨。

　　三峡工程是治理和开发长江的关键性骨干工程，对推动长江经济带发展具备极其重大意义。三峡工程蓄水后，极大地促进了长江航运的快速发展和沿江经济社会的协调发展，使长江“黄金水道”实至名归，有力地支持了长江经济带战略的实施。目前，三峡船闸全年过闸货运量是三峡工程蓄水前该河段年最高货运量的6倍以上。

　　三峡工程蓄水后还增加了2000千米支流航道，使长江干流及几大支流的航运事业都得到逐步发展。三峡船闸投运后，三峡集团作为三峡工程的建设运行管理单位，不断采取一定的措施，保障船闸安全运作，提高通航效率。例如，采取156米水位以下时船闸四级运行、一闸室待闸，分别在船闸一闸首上游和六闸首下游增设船舶停靠设施等。同时，还支持开展了船闸通航流量标准实船试验、提高三峡-葛洲坝两坝间航道汛期通航流量试验等工作。

　　在检修方面，三峡集团突破了国内外大型船闸检修的传统模式，创造性地提出“大修小修化、小修日常化”的检修指导思想。为提高船闸检修效率，研制了快速检修工装、检修修补材料，完善了检修工艺，同时还研制了船闸专用载人升降车、人字门同步顶升系统。通过大量创新和施工组织优化措施，极大减少了船闸检修对三峡枢纽通航的影响。在三峡船闸运行管理各方一起努力下，三峡船闸年均通航率达95.9%，高于设计的84.1%。

　　2016年9月18日，三峡工程的收官之作、世界上最大的升船机——三峡升船机启动试通航。三峡升船机是目前世界上技术难度最高、顶级规模的垂直升船机，也是中国第一座齿轮齿条爬升式升船机。三峡升船机建成前，全球提升重量最大、提升高度最高的升船机是比利时斯特勒比升船机，其过船规模为1350吨级船舶，最大提升高度73米。三峡升船机的过船规模为3000吨级船舶，连船带水最大提升重量1.55万吨（相当于24万个65千克成人的重量），最大提升高度113米（相当于37层楼房的高度）。

　　三峡升船机过船规模为3000吨级，预估年通过量1800万吨。单从运力上看，与永久船闸过亿吨的通过量相比微不足道。故而方案设计论证时，出现了是否有必要花大力气建设升船机的质疑。

　　回顾三峡升船机的设立初衷，是为了让客船和特种船舶与其他普通船舶分流过坝，提升过坝人员、物资和枢纽自身的安全。船闸闸室消防安全是航运界一个国际难题，升船机承船厢里的消防难度远低于船闸，升船机两边墙上每隔3.5米的高度就有一个安全通道，人员逃生更容易、快速。若能实现客船、特种船舶分流到升船机，会大幅度的降低三峡双线五级船闸这个过坝大通道的安全风险系数。另外，升船机正常升降速度0.2米/秒，单程船舶行驶和“翻坝”时间仅需37分钟，仅为此类船舶通过永久船闸过坝时间（约4小时）的1/6。因此，升船机的建设不仅能为三峡工程提供客轮过坝的快速通道，而且也提高了通航调度的安全保障水平。

　　三峡工程的重要性和社会影响极大，必须确保三峡升船机在任何情况下都能安全运作，因而三峡升船机最终采用了比钢丝绳卷扬全平衡垂直爬升式升船机更为安全的齿轮齿条垂直爬升式升船机。上世纪七八十年代，钢丝绳卷扬全平衡垂直升船机是国际上主流的升船机型式之一，比利时的斯特勒比升船机、我国建造的第一个升船机水口升船机以及丹江口升船机、隔河岩升船机均是这一型式。

　　相较于钢丝绳卷扬升船机，齿轮齿条爬升式升船机多出了一套短螺杆长螺母柱安全保障机构。试验研究和国外的运行实践表明，齿轮齿条爬升式升船机可以在船厢水漏空、地震等极端情况下，承船厢出现不平衡载荷时自锁，克服了钢丝绳卷扬方案中承船厢可能因不平衡力发生倾覆的问题。

　　如前所述，被提升的船只有3000吨，为什么需要1.55万吨的提升重量呢？那是因为船必须放在一个“水池子”里。这个水池子叫承船厢。升船机要同时提升船舶和承船厢。

　　三峡升船机通航水流条件复杂。上游航道最高通航水位175米，最低通航水位145米，变幅30米。下游航道最高通航水位73.8米，最低通航水位62米，变幅11.8米，下游水位变化最快时每小时达0.5米。

　　长江是我国黄金水道，设计的基本要求升船机投运后必须高效运行，达到年平均工作335天，每日工作22小时，平均日运转18次。

　　三峡升船机布置在枢纽工程的左岸，双线五级船闸的右侧。其核心建筑是上闸首、下闸首、承重塔柱。高达146米的承重塔柱支撑着承船厢及平衡重共3.1万吨的重量，支撑着承船厢最高113米的垂直升降。

　　升船机的承船厢为钢结构，作为船舶进出承船厢通道的上、下闸首为整体式U型混凝土结构。上、下闸首皆设有一道可翻转的卧倒门，关闭时阻隔上、下游航道里的水体，卧倒打开时船厢与上下游航道的水连为一体，航道贯通。承船厢外观尺寸132×23×10米（长×宽×高）。升船机的主要机电设施如驱动系统、船厢门及其启闭机等皆安装在船厢上。承船厢上下行走的齿轮、对接锁定安全机构的短镙杆安装在承船厢的两侧，承船厢弧形工作门以及闸首与承船厢的间隙密封装置安装在承船厢上下游两端。

　　三峡升船机为上、下双向通行，其上、下行工作流程一致。以上行为例，升船机设备的动作及船舶的移动依次为：船厢下降至船厢水位与下游航道水位齐平位置停靠下来，伸出安装在船厢下游端的间隙密封机构顶紧下闸首工作门，向船厢工作门与下闸首工作门之间的间隙充水，下游端船厢弧形门与下闸首卧倒门打开，船厢水域与航道水域连通，船只进入承船厢。然后，船厢门和下闸首卧倒门关闭，间隙水泄水，下游间隙密封机构退回，船厢对接锁定的上、下锁定螺杆复位，与螺母柱脱开。

　　驱动机构启动，齿轮沿齿条爬行，船厢以每秒0.2米的速度匀速上升，与此同时，驱动机构驱动安全机构、对接锁定机构的螺杆沿螺母柱空转，同步运行；当船厢运行至上游航道水位时，船厢停车，船厢对接锁定机构动作，上、下锁定螺杆与螺母柱接触，上游间隙密封机构伸出与上闸首工作门对接，间隙充水至与上游水位齐平，闸门开启，船厢水域与上游引航道水域连通，船只驶离船厢。单程通过时间约为37分钟。

　　盛水承船厢是运载船舶升降过坝的载体。3.5米标准运行水深的承船厢总重是1.55万吨，根据阿基米德定律，船只驶入承船厢会排出相同的重量的水，承船厢依旧保持在1.55万吨。由于运用物理学平衡原理在船厢两侧设置了同等质量的配重，提升或者放下承船厢，驱动机构仅需克服不平衡质量和运动阻力（约提升400吨左右重量的力，相当于承船厢总重的2.5%左右），船厢即可轻松升降。

　　配重设置在船厢两侧塔柱内，滑轮设在塔柱的顶部，钢丝绳绕过滑轮，一端连着船厢，一端连着配重。滑轮两侧钢丝绳的长度相等时，滑轮两边钢丝的重量也相等，处于绝对平衡状态。运行过程中，承船厢与配重一上一下，滑轮两边的钢丝绳也就随之一短一长，长边的重量增加，平衡被打破。于是，通过在承船厢和配重下面悬挂平衡链补偿，使得滑轮两边的承船厢和平衡重处于任何位置皆可保持平衡。

　　安装在承船厢两侧的4个齿轮和安装在混凝土塔柱上的4根齿条，有如机车的轮子与轨道。驱动机构推动4个齿轮在4根齿条上啮合升降带动承船厢升降，齿轮齿条是升船机行走的导向机构。

　　船厢在上下升降过程中，齿轮齿条处于受力状态。安装在混凝土塔柱上的齿条承担着经啮合齿轮向混凝土塔柱传递船厢驱动力的作用，发生地震时，齿条还作为承载设备，传递船厢与塔柱之间的横向地震力。

　　齿轮齿条是升船机的核心部件，其抗磨损能力如何，对升船机的安全运行至关重要。当初齿轮齿条交由德国厂商生产，但他们在工艺流程中出现了裂纹等瑕疵。三峡集团组织郑州机械研究所、中国第二重型机械集团对德方工艺的制造材质做调整。经过两年探索，制造出不开裂的齿条。其后，建设者们对其齿轮齿条进行疲劳试验，结果试验设备累坏了，齿轮齿条样品没出现一些明显的异常问题。经测算，三峡升船机齿轮齿条寿命约为70年，超出原有设计规定的35年使用寿命。

　　作为升船机行路机构的齿轮与齿条，需要精确啮合，同时还需要呈弹性接触，具有自动适应塔柱和船厢变形变位的能力。因为无论是混凝土还是钢结构，都会因气温变化发生变形变位。

　　齿轮与齿条这一变形变位适应性技术是通过一个巧妙的齿轮托架机构来实现的。齿轮托架机构是一个可前后摇摆的四连杆支架，具有传递、监测并限制齿轮载荷、适应塔柱和船厢变形，从而保持小齿轮与齿条精确啮合的功能。齿轮托架系统与可伸缩联轴器联合作用，能自动调整工作状态，自动适应传动轴位置误差，使船厢及其设备系统适应混凝土塔柱因日照等因素产生的温度变形，保证升船机升降运行过程不会发生卡阻现象。当船厢与平衡重系统之间的不平衡力超过驱动机构齿轮载荷的设定值时，升船机控制管理系统电气制动停机，随不平衡力逐步增加，直至安全机构将船厢锁定。

　　齿轮齿条构成升船机的行路机构，短螺杆长螺母柱则是升船机的安全保障机构。短螺杆长螺母柱安全锁定装置简单而巧妙。长螺母柱埋设在承船厢两侧的混凝土塔柱上，全高125米，从塔顶一直贯通到塔底。螺母柱为不相连接的两个螺母柱片组成，多节拼装，螺母柱面向船厢一侧呈90°左右敞开状态，以使嵌套在长螺母柱里的短螺杆能随升船机爬升行路机构同步上升或下降。短螺杆安装在船厢上。

　　如图所示，上方的短螺杆配合长螺母柱是升船机的对接锁定机构，对接锁定机构只在承船厢与闸首工作门对接时工作。承船厢与闸首工作门对接时，对接锁定机构上下锁定块在液压驱动下张开与螺母柱锁定，承担对接时垂直方向载荷。

　　下方的短螺杆配合长螺母柱为船厢安全机构，螺杆螺牙与螺母柱螺牙间上下各有60毫米间隙。承船厢正常升降运行时，短螺杆在长螺母柱里作不接触螺母毫无摩擦的空转，随船厢同步升降。而一旦遇有船厢漏水、沉船甚或发生地震, 不平衡力将首先导致齿轮齿条爬升机构的驱动力超载而停机，随后承船厢即产生不规则的上升下降运动。

　　当船厢某侧的配重重于滑轮另侧的船厢时，螺杆上升，轻于滑轮另侧的船厢时螺杆下降，直至最终短螺杆与长螺母柱的间隙消失，短螺杆螺牙与长螺母柱螺牙贴合，上下抵紧。借助螺母与螺杆的自锁，由事故引发的承船厢不平衡力通过支撑杆、旋转螺杆传至螺母柱，再经螺母柱传到混凝土塔柱结构上，以此来实现船厢的安全锁定。

　　2003～2016年汛前，三峡水库累计为下游补水1601天，补水总量1997亿立方米。与初步设计相比，三峡水库慢慢地提高了枯水期下游流量补偿标准，1～4月份水库下泄流量按6000立方米/秒左右控制，相比天然流量增加了1500立方米/秒左右。

　　三峡水库为下游实施补水调度期间，平均增加航道水深0.7米，改善了下游航运条件，有效满足了下游生产、生活、航运、生态等用水需求。2011年，长江中下游部分地区遭遇百年一遇的大面积干旱。为有效应对中下游持续特大旱情，三峡水库启动了抗旱补水调度，日均向下游增加出库流量1500立方米/秒，累计向下游补水54.7亿立方米，有效改善了中下游生产、生活、生态和通航用水条件，为缓解中下游特大旱情发挥了及其重要的作用。2014年2月，受同期降水偏少、中下游水位下降和潮汐活动等因素影响，上海长江口水源地遭遇历史上维持的时间最长的咸潮入侵。为保障上海市供水安全，三峡水库第一时间启动了“压咸潮”补水调度，日均增加出库流量1020立方米/秒，累计向下游补水17.3亿立方米，有效缓解了长江口水源地的危机。2015年6月，主动与相关各方沟通协调，及时调减三峡水库出库流量，降低“东方之星”沉船事故江段水位，为救援工作创造有利条件。

　　三峡工程的兴建，不仅使长江三峡原有的自然景观更加美丽，而且还增添了高峡平湖等人文景观，让三峡大坝景区日益成为吸引中外游客的重要旅游目的地。自2003年来，景区累计接待旅客超过1600万多人次，特别是自实施“一免一开”政策以来（即对中国大陆游客旅行免门票开放，向社会全面开放客车、有条件开放货车在三峡专用公路通行），景区接待游客量接连攀升、屡创新高。2015年，三峡大坝旅游区共接待游客207.77万人次，同比增加6.45万人，增长3.2%。2016年，接待游客人数再次突破200万人次，到达203万人次。实践证明，三峡工程在优化库坝区产业体系、推进服务业发展、增加移民就业等方面日益发挥逐渐重要的作用。

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