1972年11月,周恩来根据毛泽东关于葛洲坝工程的批示精神和葛洲坝工程的实际情况,果断地作出了重新修改设计的决策。
林一山心里清楚,所谓修改设计,实是重新设计。
葛洲坝工程是长江流域规划主体工程——三峡水利枢纽的组成部分,也是三峡枢纽这个统一体的对立面。
这是因为,三峡水利枢纽要承担防洪、发电、航运、水产和水利卫生等多项任务。
其中发电与航运的矛盾最大。一天之内,当全国电网需三峡枢纽担负尖峰负荷时,电站的绝大部分机组均要启动,这时下泄流量每秒达2万多立方米,等于突发一次洪水;而当全国电网不需要三峡电站多发电时,机组则要关闭不少,下泄流量就很小了,这样的情况对航运非常不利。
如果下游有了葛洲坝工程,那就可以调节三峡水库下泄流量,对航运有利而非有害了。
倘若先修三峡,那么,三峡水库拦蓄了全部泥沙,也调蓄了洪水;而先修葛洲坝,问题就复杂化了。它变成了一个首当其冲承担长江洪水和泥沙的独立工程。
而且,葛洲坝工程既无规划,又无设计,便投入10万大军匆忙动工了。
当时计划投资13.5亿元,开工后3年半发电,总工期为5年。而事实上,开工两年后因质量问题和枢纽布置无法确定而被迫停工,花掉投资已达2.7亿元,数万工人坐等设计,等着林一山来收拾的是个“烂摊子”。
任务的艰巨使林一山感到困惑。尽快拿出设计,这是周恩来代表党中央提出的要求,可应从何处着手呢?他心是清楚,葛洲坝工程的主要矛盾,不是看得见的建筑物而是河流与建筑物之间复杂的内在联系。
林一山无数次徘徊于西陵峡口和试验室,苦苦寻思……
葛洲坝河段,是从峡谷河段进入宽谷河段的过渡段,是个恼人的河段。
它既有岩石河段的特征,又有冲击平原河段的特点。从南津关到葛洲坝约3公里距离,河宽由300米突然展开为2100米,成为一只喇叭;长江在这里又向右拐了一个90度的急弯,两岸是犬牙交错的山嘴,主槽又位于凸岸一侧。
其垂直断面,在500米距离内,河底由海平面以下40米,上升到海拔30米,由1比7的反坡爬升了70米。
这样一来,水流状态,河势变化便极其复杂。在流态上又是泡水、漩涡,又是剪刀水,船舶驾驶人员把这种流态视为畏途。
在这种复杂的水流条件下,长江每年要下泄5亿多吨泥沙,如果处理不当将给建筑物带来严重后果。
葛洲坝工程初步设计的主要任务,就是确定坝体和枢纽布置,而要解决枢纽布置问题,林一山感到头痛,长办所有的设计人员都感到头痛。
提出一种方案,讨论,否定了;
再提一种方案,再讨沦,再次否定了;
又提出一种方案,又讨论,又否定了……
规划设计葛洲坝工程之初,人们最担心的就是泥沙淤积问题。
本来,这个问题“长办”最有发言权。因为长办60年代已作过专题研究,以后又将这一成果运用于黄河三门峡改建工程,实际效果很好。
林一山认为,葛洲坝工程建成后,回水区范围内的这段长江,仍然基本保持着天然河流的特性,只是泥沙颗粒和河床坡降进行调整。
但是,许多人不相信林一山的话,怀疑长办的这项研究成果。
在没办法统一认识的情况下,林一山同意“怀疑派”另做模型反复验证。
结果证明,林一山说得没错!
接着争论的是建筑物怎样解决泥沙淤积问题。
有人提出“常流水”的冲淤方案,即在船闸的旁边安装两台机组,利用发电流量将引航道淤沙带走。
不同意此方案的人立即反驳,说这种方案是“引狼人室”。因为引航道要求水流的流速越小越好,最好不流动,而“常流水”方案的流速达到0.6秒立米,不符合航道要求。
另一方面,“常流水”的流速不足以排沙,倒很可能反把泥沙带进航道淤死。
这样一争,问题明朗化了,现在要着手解决一对矛盾:流速大了不能通航,流速小了不能冲沙。
于是,林一山带领设计人员反复研究讨论,在试验室进行各种方案比较,最后终于找到了一个最佳方案,这就是“静水通航,动水冲沙。”
所谓“静水通航”,就是船队经引航道过船闸时,冲沙闸全部关闭,航道完全处于静水状态;
所谓“动水冲沙”,就是在通航间隙,或临时性停航,全开冲沙闸,达到清理航道和排除粗沙卵石的目的。
解决了建筑物排淤问题,林一山松了一口气。现在,可以静下心来认真研究一种符合河流原理的枢纽工程整体规划了。
有人提出一个“鱼嘴”方案,亦即“双主泓”方案:在南津关下口,修两个引航道,在两个引航道之间的主泓道上修建一个鱼嘴,将主泓一分为二,沿鱼嘴以下淤成一个大沙洲。
又有人提出一个方案,保持大江主泓,主张除二江外还在大江修建泄水闸。
林一山认真审查了这两种方案,建议进行模型试验。结果,两种方案都不能成立,被否定了。鱼嘴方案不仅迎流顶冲难于施工,更使双主泓处于不稳定状态;后一种方案使建筑物上的淤积很不规律,且要大量减少装机容量。
林一山病中失掉了一只眼睛,在单眼视力仅有0.2左右的情况下,凭着放大镜在图纸堆和模型前艰难地研究着,摸索着……
在林一山的带领下,长办设计部门的同志和有关专家以无数次反复论证和试验,终于从河流学辩证法里找到了答案:“一体两翼”。
林一山高兴地把这种布局叫做“葛洲坝工程坝区河势规划”。
这个规划大意如下:
在葛洲坝拦河建筑物上游2100米宽的河面中,两侧利用防淤堤与河岸形成各300米宽的引航道,中间为800米宽的主泓河床。
从南津关到泄水闸的长江主泓即“一体两翼”中的“一体”,它两侧从引航道口门开始通向下游的航道为“两翼”。
同时,在这个主泓之下端接近泄水闸的部位,其两侧又各有一个侧向进水的电站引水渠道,它也叫第二个“两翼”。
这个“一体两翼”的布置,把所有过水建筑物连成为一个整体,包括建筑物以下的河道在内,勘称运用河流辩证法成功的杰作。
众所周知,葛洲坝工程因拦河建筑物穿江心小岛葛洲坝而得名。把枢纽坝线选在葛洲坝,人们普遍认为岛的存在利于施工,是天然的纵向围堰。
然而,林一山等人经过一番苦心钻研,郑重提出了挖掉葛洲坝的设想。他说:“不挖掉葛洲坝,就势必违反河流规律,导致工程的失败,因为葛洲坝顶冲主流。”
这个意见遭到了许多人的反对。
反对派的意见,用个简单的比喻就是好比架桥,需要在江里浇筑桥墩,现在的葛洲坝就是一个极好的天然桥墩,为什么要挖?
在很长一段时间里,林一山无法使意见统一。理论不能说服大家,只好做模型试验。
试验证明,长江主泓在进入泄水闸以前,与葛洲坝顶冲,被迫向左弯曲进入泄水闸,出闸后又直冲西坝再向右转汇入原大江河道,该河道的河弯半径不符合长江这样巨大河流的需要。
不管人们对屹立大江的葛洲坝如何恋恋不舍,看来还是非挖掉不行!
随着讨论的深入和认识的深化,林一山引导设计人员在河流辩证法的研究上,对葛洲坝枢纽规划又进行了大胆的修改。在挖掉葛洲坝的问题上,认识逐渐一致了。
研究泄洪的人发现,原来布置在二江的19孔泄水闸宽度不够,需要在大江第二期工程内再布置几孔泄水闸。为解决施工导流泄洪安全必须挖掉葛洲坝;
研究“大江截流”的人提出,单靠原布置的二江泄水闸泄水,截流水头将高达四五米,不能保证截流成功;于是建议提前下大江方案,即提前在大江左侧急流中兴建几孔截流闸。
林一山认为,这种截流闸即使花费巨大投资也无把握成功。假使能成,对长江航运影响很大。而挖掉葛洲坝,扩宽二江泄水闸,截流问题就迎刃而解了。
研究水轮发电机组的人发现,17万千瓦机组材质不过关,在最大水头时,不能保证安全运用,决定改用12.5万千瓦机组。这样一来,机组台数和电站长度要增加,而原有河床宽度不够,只有挖掉葛洲坝才能布置得下。
至此,认识完全一致:忍痛割爱,挖掉葛洲坝!