劉偉

■ 大汛奇觀：“草木皆兵”壓境來

“西岳崢嶸何壯哉！黃河如絲天際來。黃河萬里觸山動，盤渦轂轉(zhuǎn)秦地雷?！崩畎坠P下的黃河，是何等的狂暴不羈！

回望三門峽水庫“蓄清排渾”40年，每年的伏秋大汛，桀驁不馴的黃河之水，裹挾著來自黃土高原的泥沙，沿壁立千仞的晉陜大峽谷長驅(qū)直下，從禹門口奪路而出，穿過寬坦的小北干流河床，以“萬里觸山動”的非凡氣勢，橫掃沿途的一切行洪滯障，一路挾泥帶草蜂擁而至，直抵三門峽樞紐壩前。

每當(dāng)汛期接二連三的洪水，在三門峽樞紐防汛職工的有效管控下，乖乖地沿著指定通道，俯首帖耳地負沙疾行后，留在壩前的，永遠都是那一團團堆積如山、拖泥帶水、朽氣熏天的蓬草雜木。特別是降低運用水位試驗的近十多年以來，由于庫區(qū)灘涂被不斷進占搶種，大量的秸稈在搶收后即被棄置，致使積聚到壩前的污物更有愈演愈烈之勢。據(jù)統(tǒng)計，自2000年以來，每年的壩前清污量，已從當(dāng)初的0.38萬立方米，逐年攀升至2013年的4萬立方米，2012年更是創(chuàng)下了年清污量5萬立方米的歷史最高紀錄。

如果說黃河復(fù)雜難治、根在泥沙的話，那么對三門峽水利樞紐來說，還有一個壩前清污的難題，它始終擺在黃河職工的面前，迫使他們在防汛和清污兩條戰(zhàn)線上閃展騰挪、左沖右突。在與這些“草木皆兵”、前赴后繼的污物“短兵相接”的較量中，黃河職工使出渾身解數(shù)，數(shù)十年如一日地不斷探尋陣前破敵之良策。

■ 短兵相接：人與自然的“角力”

早在20世紀70年代初，三門峽樞紐進行二次改建時，就在1號至5號機組段進水口新建攔污柵墩，并增設(shè)攔污柵片；每個攔污柵墩都設(shè)有兩道同樣尺寸的柵槽，從而為輪換提柵和人工清污創(chuàng)造了條件。

“輪換提柵+人工清污”是三門峽樞紐采用多年的主要清污方式，可以說這是在新的有效方法投入應(yīng)用之前，是聊勝于無的“笨辦法”。

這個“笨辦法”看上去雖然簡單，然而卻絕非易行。清污時，須用150噸懸臂吊車將攔污柵提至316米高程平臺，靠人工用竹竿和鐵耙將攔污柵上的污物扒下，裝入鋼絲繩網(wǎng)袋中，再用25噸塔吊吊至壩頂，用汽車將污物運走處理。

這種方式存在著諸多問題，多年來一直困擾著清污一線職工。

一是清污效率低。在用輪換提柵人工清污作業(yè)時，28米高的攔污柵，吊出水面僅單程就得30分鐘；每班20多名工人清污量一般只有50多立方米。當(dāng)污物較多時，根本滿足不了清污要求。

二是勞動強度大。由于汛期蘆根多，且牽連性強，提柵清污時，攔污柵上的污物要靠人工一耙一耙地往下?lián)?。碰到卡死的，還要前拉后推才能奏效，所以，每清理一道柵，都像是參加了一場拔河比賽。

三是高空作業(yè)安全性差。在清污工作中，工人站在柵槽的孔口邊沿，由于孔口較多，水、污物積聚，一不小心就會滑落水中。雖然作業(yè)人員都系有安全帶，可還是讓人提心吊膽。

可嘆的是，任你再怎么折騰，清污效果卻很不理想。在提柵和清污過程中，約有30%的污物落回水中，特別是當(dāng)成團的污物從攔污柵上滾下進入水輪機蝸殼時，會造成機組被迫停機。

據(jù)三門峽水電廠統(tǒng)計資料，2010年之前，每年參與汛期發(fā)電的機組，都曾無一幸免地被迫打開過蝸殼，特別是1、2號機組，甚至一個汛期數(shù)次慘遭“開膛破肚”。僅以2008年來污高峰期為例，一周的時間里，1、2、3、5號機組蝸殼相繼被打開，大量的樹根、草木，甚至石頭，塞滿了整個蝸殼，硬是靠人力一點一點地往外摳。

■ 上下求索：陣前破敵無良策？

就在這“笨辦法”年復(fù)一年的延續(xù)過程中，人們一刻也沒有停止苦尋破敵良策的種種嘗試：從回轉(zhuǎn)柵式清污機、少先吊、攔污浮排，到齒耙式回轉(zhuǎn)清污機、往復(fù)式切割機……各種兵器都曾在陣前亮相；從交替提柵扒草、清污船推移輸送，到蝸殼內(nèi)鋸樹、剖根、劈石、摳草……各種戰(zhàn)術(shù)都曾接受過實戰(zhàn)檢驗！

1980年，由于水輪機過流部件受高含沙水流氣蝕、磨損破壞嚴重，葉片接近報廢，三門峽樞紐被迫改為非汛期運行方式。這似乎給壩前清污新方式的探索與試驗，提供了一個難得的喘息機會。

1982年，由水利部天津水利水電勘測設(shè)計院（下稱“天津設(shè)計院”）和三門峽水工機械廠聯(lián)合研制的回轉(zhuǎn)柵式清污機投入試驗。其總體設(shè)計思路是：在第一道柵槽安裝回轉(zhuǎn)柵式清污機。該機械由柵鏈、機架、驅(qū)動機構(gòu)、沖污管道4部分組成。通過驅(qū)動機構(gòu)帶動?xùn)沛溵D(zhuǎn)動，不斷地將水中污物提出水面，借助壓力水從柵片的背面將污物沖刷到排污溜槽排走。

由于這種大型回轉(zhuǎn)柵式清污機在當(dāng)時尚無先例，設(shè)計、制造、運行都缺乏經(jīng)驗，1983年至1985年的3次試驗表明，其設(shè)計思路雖然可行，但缺陷亦很明顯：一是彎鉤剛性弱，懸臂梁式柵條易變形；二是泥沙淤積造成機組停運時，進水口亦被淤死，清污機入水過深將被泥沙掩埋；三是柵鏈易受水下沉木和樹根的卡阻，無法正常運轉(zhuǎn)；四是纏繞在柵片上的長蘆葦根及卡在柵片中的樹根、樹枝很難被沖走。

應(yīng)當(dāng)說，這是三門峽樞紐攔污裝置從固定到活動的首次嘗試，具有里程碑意義。直到2003年，人們?nèi)圆辉阜艞墶盎顒訑r污柵”這一思路，并與江蘇水利機械制造總廠合作，制作了一臺由齒耙式清污機和往復(fù)式切割機組成的“聯(lián)合收割機”投入試驗。但是，同樣由于機械強度不夠，斷齒、斷鏈現(xiàn)象頻發(fā)，且影響其他方式正常作業(yè)，只好放棄。

面對這成片的浮草不舍晝夜地壩前“叫陣”，有人靈機一動：何不主動出擊，將攔草的兵力兵器靠前配置，把頭痛的問題解決在水里？

1998年，三門峽樞紐壩前多了一道別樣的風(fēng)景：由清華大學(xué)設(shè)計的由油桶、浮箱串聯(lián)起來的攔污浮排，在此擺開了陣勢，人們采用浮排靠前配置，攔截污物，再用推草船將其推至溢流壩段，配合樞紐泄洪將污物引至下游或定時清除。

但一個汛期的實驗表明，由于來水情況千變?nèi)f化，水大了拆，水小了再裝，幾經(jīng)折騰，發(fā)現(xiàn)草被水一泡，都沉下去悄悄溜跑了。就這樣，這道浮排和先期試驗的“少先吊”一樣，均成三門峽樞紐壩前清污探索研究史上的“曇花一現(xiàn)”。

難道說，真的把招兒都使盡了嗎？長期的治黃實踐告訴人們：探索的腳步這才剛剛邁出。

■ 峰回路轉(zhuǎn)：清污抓斗辟蹊徑

1996年，三門峽水利樞紐管理局（即明珠集團）同鄭州機械研究所聯(lián)合研制了1臺雙斗爪聯(lián)動式液壓清污抓斗。這個看上去像是由13只“螃蟹夾子”并聯(lián)組成的鐵家伙，和10層樓高、近80噸重的龐然大物——回轉(zhuǎn)柵相比，起初并未被人看好。

然而，由于這一組“螃蟹夾子”是沿著“清柵”這一新思路研發(fā)的機械裝置，它蘊藏的改進潛力還遠未被充分發(fā)掘，因而很自然地引起一線職工的技改興趣，并一步一個腳印地付諸實施。

——1997年，人們改造電氣控制系統(tǒng)，改變了原來的專用配電箱控制方式，在電氣控制系統(tǒng)中增設(shè)了壓力信號顯示，更新了斗爪開閉限位開關(guān)，實現(xiàn)了通過150噸懸臂吊車直接操控。

——1998年，人們增設(shè)了抓斗斗體入槽導(dǎo)向，將抓斗斗體下端頂部改成“V”字形，上端增加導(dǎo)向輪。

——2001年，人們改進了液壓系統(tǒng)，在回路中增設(shè)了逆止閥，將壓力從8兆帕整定到11兆帕；改造了密封裝置，確保水下作業(yè)安全。

——2003年，人們更換了抓斗液壓油缸，加大了油缸直徑，并對相關(guān)部件強度進行校核，另外更換油缸與抓斗框架連接支座、連接銷，更換油缸與導(dǎo)向桿、導(dǎo)向桿與拉桿、拉桿與斗體的連接座、連接銷，更換油缸與油管路連接的高壓軟管和溢流閥，增加了抓斗配重。

——2009年，人們將抓斗電動機功率由4千瓦增大到5千瓦，齒輪油泵壓力由14兆帕增大到15兆帕，油缸缸徑由80毫米增大到100毫米，增大了油缸夾持力，增加了油缸強度；液壓系統(tǒng)油管內(nèi)徑由14毫米增大到20毫米，增大了流量；加裝開度指示器等。

經(jīng)過這一系列技術(shù)改進，抓斗已是脫胎換骨，其安全可靠性和清污效率得以大幅提高。實踐也證明，使用“抓斗清污”是比較成功的技改思路，在三門峽樞紐發(fā)電生產(chǎn)中，其越來越明顯地發(fā)揮著舉足輕重的作用。

■ 柳暗花明：攔污柵的前世今生

說起攔污柵，三門峽水利樞紐管理局還有一個很有趣的現(xiàn)象：幾代明珠人都無一例外地叫它“攔污柵（shān）”——可能念“zhà”不好聽吧，這一點倒是跟“黃埔軍?！庇兄惽ぶ?。但不管念成啥，這可是三門峽樞紐壩前攔污的“看家兵器”。形象點兒說，它就是負責(zé)攔住各類水中雜物、阻止其進入機組蝸殼的“箅子”。

綜觀世界各地各類河谷電站，幾乎都有一個壩前污物治理的問題，但唯獨三門峽水電站情況特殊。由于采用“蓄清排渾”運用方式，汛期平水期運用水位被限制在305米高程以下，此時順流而下的“草木皆兵”直接擁積在“箅子”前，形成一道壓力極大的“軟性閘門”，致使攔污柵前后水位差最大竟達4米！

為防止攔污柵被“糊”，20世紀80年代，科研人員依據(jù)水輪機參數(shù)對攔污柵片間距的上限要求，同時吸取上游鹽鍋峽和劉家峽等水電站設(shè)計經(jīng)驗，在保證機組安全運行的前提下，將新建攔污柵片間距增大到220毫米，在一定程度上緩解了承載壓力。

人們采取“清污抓斗”試驗以來，又去掉柵片上原有的柵齒，使之成為“光柵”，以便于能讓“螃蟹夾子”們“撓”進柵片；同時，考慮在不影響水輪機正常運行的前提下，再次將柵條間距增大到300毫米（最大350毫米），并將其寬度由120毫米增加到180毫米。至此，“清污抓斗”已基本能貼在攔污柵上把雜草清理干凈。

作為同“清污抓斗”相配套的技改項目之一，攔污柵是三門峽水利樞紐壩前污物治理探索進程中的又一座里程碑，不但承載著治黃人的光榮與夢想，而且凝聚著創(chuàng)新者的智慧與汗水！

■ 應(yīng)運而生：清污棧橋“橫空出世”

隨著“攔”與“清”的效能不斷提高，及時運出大量污物，便成了人們要攻克的難題。以往運輸，人們都是靠抓斗將污物放到316米高程平臺上的網(wǎng)兜內(nèi)，由25噸塔吊吊至壩頂，再用車拉走。清走一車污物，大約需要40分鐘，而且由于環(huán)節(jié)多、工序繁，加之塔吊已“年過半百”，安全隱患與環(huán)境衛(wèi)生皆成大問題。

當(dāng)時，3套方案擺在明珠集團的決策者面前：一是對25噸塔吊進行大修，以解決設(shè)備老化的問題；二是在壩頂制作一臺30噸移動式門座起重機，可實現(xiàn)對1號至7號機進水口段的全覆蓋；三是在壩前修建一座清污棧橋，從316米高程平臺上直接用抓斗把污物裝車拉走。

上述3套方案各有利弊。前兩套雖然投資較少，但還是走壩頂運輸?shù)睦下纷?，不能從根本上解決“瓶頸”問題；棧橋方案盡管一次性建設(shè)投資較大，但建成后清污運輸效率將會成倍提高，說小了，符合“環(huán)節(jié)配套”的客觀要求；往大里說，它是明珠集團實現(xiàn)“健康與可持續(xù)發(fā)展”所必須擁有的一種思維方式的具體體現(xiàn)。

方針既定，設(shè)計、建造一座什么樣的棧橋，便是“形而下”的事了。

2009年4月，三門峽樞紐管理局工管分局委托天津設(shè)計院論證設(shè)計壩前修建棧橋方案。該院根據(jù)建壩時地質(zhì)情況、樞紐布置情況和具體的運輸方案，提出了3個方案：其一是為大壩壩前迎水面設(shè)置間距8米的牛腿鋼構(gòu)架作為支墩，再鋪設(shè)橋面板的棧橋方案，牛腿鋼構(gòu)架用灌漿錨桿錨固于大壩305米高程至316米高程。其二是采用樁基礎(chǔ)，在壩前庫內(nèi)水下造孔澆筑樁柱基礎(chǔ)伸出水面，20米一跨空心板，從水庫邊直線鋪到316米高程清淤平臺。其三則為混凝土支架簡支混凝土板橋，采用混凝土三角形鋼架代替三角形鋼構(gòu)架做懸臂支撐，利用錨桿將混凝土三角形鋼架錨固于壩前迎水面，最后將錨頭封于混凝土內(nèi)以利防腐。

同年9月，明珠集團召開《壩前污物運輸方式論證》審查會，經(jīng)過一番權(quán)衡，最終選擇了修改后的方案一，即建造一座鋼支架簡支混凝土板橋，但是將“牛蹄子”又往上抬了4米，在309米高程的大壩墻面上“蹬”實了，以利于汛期防腐處理。

其實，真正的受力點，還是在上邊316米高程的錨固。按每跨橋體自重+橋面承重20噸計算，設(shè)計要求分配到每個錨固點的拉力，至少要達到12.5噸以上。而且，作為永久性設(shè)施，材料的選擇要有足夠的強度，耐腐蝕性亦不容忽視，可以說，技術(shù)含量全在這里邊了。

清污棧橋建設(shè)工程于2010年4月開始施工，同年10月完工并投入試運行；2011年，正式投入壩前清污使用，運輸效率倍增。清理一車污物由過去的40分鐘，縮短到20分鐘以內(nèi)。年清污量由2萬立方米增至5萬立方米，正常情況下，水位差可有效控制在50厘米以內(nèi)。

■ 多措并舉：因勢利導(dǎo)漸入佳境

經(jīng)過多年的探索與實踐，三門峽樞紐清污設(shè)備不斷更新，技術(shù)日漸成熟，并形成了多種手段并存的格局。

如在每年的清污初期，特別是在調(diào)水調(diào)沙期間，庫區(qū)水位降低，人們利用清污平臺人工清污，將攔污柵片上的污物徹底清理干凈，延長污物在柵片上形成草墻的時間。

進入清污中期，來污情況復(fù)雜，來污量也相對較大，清污以150噸懸臂吊車連接清污抓斗為主，將污物裝入自卸卡車通過棧橋運走。在機組負荷較低，雖24小時不間斷清污，但負荷提升仍不明顯時，關(guān)閉快速門，進行停機清污。

在樞紐泄洪期間，人們利用30噸回轉(zhuǎn)吊連接抓斗，將抓取的污物運送至溢流壩段，依靠水流將污物沖走。

清污后期，水庫回蓄，水位不斷抬高，進入庫區(qū)的污物也相應(yīng)增多。但正因水位抬高，進入攔污柵槽的污物反而較少。此時，人們采用船推與反鏟挖掘機聯(lián)合的方式清污，即先用清污船將污物推至引壩段，再由反鏟挖掘機打撈裝車運走，此舉效果亦很明顯。

回顧三門峽樞紐這場延續(xù)了40多年的壩前清污大戰(zhàn)，明珠集團干部職工胸懷全局，團結(jié)協(xié)作，勇于擔(dān)當(dāng)，追求卓越，以忘我的勞動，為大河安瀾盡心竭力，為國泰民安奉獻智慧！■