■ 大汛奇觀：“草木皆兵”壓境來(lái)

“西岳崢嶸何壯哉！黃河如絲天際來(lái)。黃河萬(wàn)里觸山動(dòng)，盤(pán)渦轂轉(zhuǎn)秦地雷。”李白筆下的黃河，是何等的狂暴不羈！

回望三門(mén)峽水庫(kù)“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(lái)自黃土高原的泥沙，沿壁立千仞的晉陜大峽谷長(zhǎng)驅(qū)直下，從禹門(mén)口奪路而出，穿過(guò)寬坦的小北干流河床，以“萬(wàn)里觸山動(dòng)”的非凡氣勢(shì)，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(mén)峽樞紐壩前。

每當(dāng)汛期接二連三的洪水，在三門(mén)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(fù)沙疾行后，留在壩前的，永遠(yuǎn)都是那一團(tuán)團(tuán)堆積如山、拖泥帶水、朽氣熏天的蓬草雜木。特別是降低運(yùn)用水位試驗(yàn)的近十多年以來(lái)，由于庫(kù)區(qū)灘涂被不斷進(jìn)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(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2000年以來(lái)，每年的壩前清污量，已從當(dāng)初的0.38萬(wàn)立方米，逐年攀升至2013年的4萬(wàn)立方米，2012年更是創(chuàng)下了年清污量5萬(wàn)立方米的歷史最高紀(jì)錄。

如果說(shuō)黃河復(fù)雜難治、根在泥沙的話，那么對(duì)三門(mén)峽水利樞紐來(lái)說(shuō)，還有一個(gè)壩前清污的難題，它始終擺在黃河職工的面前，迫使他們?cè)诜姥春颓逦蹆蓷l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(jì)70年代初，三門(mén)峽樞紐進(jìn)行二次改建時(shí)，就在1號(hào)至5號(hào)機(jī)組段進(jìn)水口新建攔污柵墩，并增設(shè)攔污柵片；每個(gè)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(mén)峽樞紐采用多年的主要清污方式，可以說(shuō)這是在新的有效方法投入應(yīng)用之前，是聊勝于無(wú)的“笨辦法”。

這個(gè)“笨辦法”看上去雖然簡(jiǎn)單，然而卻絕非易行。清污時(shí)，須用150噸懸臂吊車將攔污柵提至316米高程平臺(tái)，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(yùn)走處理。

這種方式存在著諸多問(wèn)題，多年來(lái)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(shí)，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(shí)，根本滿足不了清污要求。

二是勞動(dòng)強(qiáng)度大。由于汛期蘆根多，且牽連性強(qiáng)，提柵清污時(shí)，攔污柵上的污物要靠人工一耙一耙地往下?lián)АＥ龅娇ㄋ赖?，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(chǎng)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(huì)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(guò)程中，約有30%的污物落回水中，特別是當(dāng)成團(tuán)的污物從攔污柵上滾下進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼時(shí)，會(huì)造成機(jī)組被迫停機(jī)。

據(jù)三門(mén)峽水電廠統(tǒng)計(jì)資料，2010年之前，每年參與汛期發(fā)電的機(jī)組，都曾無(wú)一幸免地被迫打開(kāi)過(guò)蝸殼，特別是1、2號(hào)機(jī)組，甚至一個(gè)汛期數(shù)次慘遭“開(kāi)膛破肚”。僅以2008年來(lái)污高峰期為例，一周的時(shí)間里，1、2、3、5號(hào)機(jī)組蝸殼相繼被打開(kāi)，大量的樹(shù)根、草木，甚至石頭，塞滿了整個(gè)蝸殼，硬是靠人力一點(diǎn)一點(diǎn)地往外摳。

■ 上下求索：陣前破敵無(wú)良策？

就在這“笨辦法”年復(fù)一年的延續(xù)過(guò)程中，人們一刻也沒(méi)有停止苦尋破敵良策的種種嘗試：從回轉(zhuǎn)柵式清污機(jī)、少先吊、攔污浮排，到齒耙式回轉(zhuǎn)清污機(jī)、往復(fù)式切割機(jī)……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(shù)、剖根、劈石、摳草……各種戰(zhàn)術(shù)都曾接受過(guò)實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)！

1980年，由于水輪機(jī)過(guò)流部件受高含沙水流氣蝕、磨損破壞嚴(yán)重，葉片接近報(bào)廢，三門(mén)峽樞紐被迫改為非汛期運(yùn)行方式。這似乎給壩前清污新方式的探索與試驗(yàn)，提供了一個(gè)難得的喘息機(jī)會(huì)。

1982年，由水利部天津水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院（下稱“天津設(shè)計(jì)院”）和三門(mén)峽水工機(jī)械廠聯(lián)合研制的回轉(zhuǎn)柵式清污機(jī)投入試驗(yàn)。其總體設(shè)計(jì)思路是：在第一道柵槽安裝回轉(zhuǎn)柵式清污機(jī)。該機(jī)械由柵鏈、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、沖污管道4部分組成。通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)?xùn)沛溵D(zhuǎn)動(dòng)，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(jī)在當(dāng)時(shí)尚無(wú)先例，設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行都缺乏經(jīng)驗(yàn)，1983年至1985年的3次試驗(yàn)表明，其設(shè)計(jì)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(jī)組停運(yùn)時(shí)，進(jìn)水口亦被淤死，清污機(jī)入水過(guò)深將被泥沙掩埋；三是柵鏈易受水下沉木和樹(shù)根的卡阻，無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)；四是纏繞在柵片上的長(zhǎng)蘆葦根及卡在柵片中的樹(shù)根、樹(shù)枝很難被沖走。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)，這是三門(mén)峽樞紐攔污裝置從固定到活動(dòng)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?dòng)攔污柵”這一思路，并與江蘇水利機(jī)械制造總廠合作，制作了一臺(tái)由齒耙式清污機(jī)和往復(fù)式切割機(jī)組成的“聯(lián)合收割機(jī)”投入試驗(yàn)。但是，同樣由于機(jī)械強(qiáng)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(duì)這成片的浮草不舍晝夜地壩前“叫陣”，有人靈機(jī)一動(dòng)：何不主動(dòng)出擊，將攔草的兵力兵器靠前配置，把頭痛的問(wèn)題解決在水里？

1998年，三門(mén)峽樞紐壩前多了一道別樣的風(fēng)景：由清華大學(xué)設(shè)計(jì)的由油桶、浮箱串聯(lián)起來(lái)的攔污浮排，在此擺開(kāi)了陣勢(shì)，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(shí)清除。

但一個(gè)汛期的實(shí)驗(yàn)表明，由于來(lái)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(yàn)的“少先吊”一樣，均成三門(mén)峽樞紐壩前清污探索研究史上的“曇花一現(xiàn)”。

難道說(shuō)，真的把招兒都使盡了嗎？長(zhǎng)期的治黃實(shí)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(mén)峽水利樞紐管理局（即明珠集團(tuán)）同鄭州機(jī)械研究所聯(lián)合研制了1臺(tái)雙斗爪聯(lián)動(dòng)式液壓清污抓斗。這個(gè)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(jī)械裝置，它蘊(yùn)藏的改進(jìn)潛力還遠(yuǎn)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(gè)腳印地付諸實(shí)施。

——1997年，人們改造電氣控制系統(tǒng)，改變了原來(lái)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(hào)顯示，更新了斗爪開(kāi)閉限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)150噸懸臂吊車直接操控。

——1998年，人們?cè)鲈O(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(jìn)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(duì)相關(guān)部件強(qiáng)度進(jìn)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(dòng)機(jī)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(qiáng)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(kāi)度指示器等。

經(jīng)過(guò)這一系列技術(shù)改進(jìn)，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(shí)踐也證明，使用“抓斗清污”是比較成功的技改思路，在三門(mén)峽樞紐發(fā)電生產(chǎn)中，其越來(lái)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(shuō)起攔污柵，三門(mén)峽水利樞紐管理局還有一個(gè)很有趣的現(xiàn)象：幾代明珠人都無(wú)一例外地叫它“攔污柵（shān）”——可能念“zhà”不好聽(tīng)吧，這一點(diǎn)倒是跟“黃埔軍校”有著異曲同工之妙。但不管念成啥，這可是三門(mén)峽樞紐壩前攔污的“看家兵器”。形象點(diǎn)兒說(shuō)，它就是負(fù)責(zé)攔住各類水中雜物、阻止其進(jìn)入機(jī)組蝸殼的“箅子”。

綜觀世界各地各類河谷電站，幾乎都有一個(gè)壩前污物治理的問(wèn)題，但唯獨(dú)三門(mén)峽水電站情況特殊。由于采用“蓄清排渾”運(yùn)用方式，汛期平水期運(yùn)用水位被限制在305米高程以下，此時(shí)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(mén)”，致使攔污柵前后水位差最大竟達(dá)4米！

為防止攔污柵被“糊”，20世紀(jì)80年代，科研人員依據(jù)水輪機(jī)參數(shù)對(duì)攔污柵片間距的上限要求，同時(shí)吸取上游鹽鍋峽和劉家峽等水電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在保證機(jī)組安全運(yùn)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(yàn)以來(lái)，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(jìn)柵片；同時(shí)，考慮在不影響水輪機(jī)正常運(yùn)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(xiàng)目之一，攔污柵是三門(mén)峽水利樞紐壩前污物治理探索進(jìn)程中的又一座里程碑，不但承載著治黃人的光榮與夢(mèng)想，而且凝聚著創(chuàng)新者的智慧與汗水！

■ 應(yīng)運(yùn)而生：清污棧橋“橫空出世”

隨著“攔”與“清”的效能不斷提高，及時(shí)運(yùn)出大量污物，便成了人們要攻克的難題。以往運(yùn)輸，人們都是靠抓斗將污物放到316米高程平臺(tái)上的網(wǎng)兜內(nèi)，由25噸塔吊吊至壩頂，再用車?yán)?。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(guò)半百”，安全隱患與環(huán)境衛(wèi)生皆成大問(wèn)題。

當(dāng)時(shí)，3套方案擺在明珠集團(tuán)的決策者面前：一是對(duì)25噸塔吊進(jìn)行大修，以解決設(shè)備老化的問(wèn)題；二是在壩頂制作一臺(tái)30噸移動(dòng)式門(mén)座起重機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)1號(hào)至7號(hào)機(jī)進(jìn)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(tái)上直接用抓斗把污物裝車?yán)摺?/p>

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(yùn)輸?shù)睦下纷樱荒軓母旧辖鉀Q“瓶頸”問(wèn)題；棧橋方案盡管一次性建設(shè)投資較大，但建成后清污運(yùn)輸效率將會(huì)成倍提高，說(shuō)小了，符合“環(huán)節(jié)配套”的客觀要求；往大里說(shuō)，它是明珠集團(tuán)實(shí)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(jì)、建造一座什么樣的棧橋，便是“形而下”的事了。

2009年4月，三門(mén)峽樞紐管理局工管分局委托天津設(shè)計(jì)院論證設(shè)計(jì)壩前修建棧橋方案。該院根據(jù)建壩時(shí)地質(zhì)情況、樞紐布置情況和具體的運(yùn)輸方案，提出了3個(gè)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(kù)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(kù)邊直線鋪到316米高程清淤平臺(tái)。其三則為混凝土支架簡(jiǎn)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(tuán)召開(kāi)《壩前污物運(yùn)輸方式論證》審查會(huì)，經(jīng)過(guò)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(jiǎn)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(shí)了，以利于汛期防腐處理。

其實(shí)，真正的受力點(diǎn)，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(jì)算，設(shè)計(jì)要求分配到每個(gè)錨固點(diǎn)的拉力，至少要達(dá)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(qiáng)度，耐腐蝕性亦不容忽視，可以說(shuō)，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(kāi)始施工，同年10月完工并投入試運(yùn)行；2011年，正式投入壩前清污使用，運(yùn)輸效率倍增。清理一車污物由過(guò)去的40分鐘，縮短到20分鐘以內(nèi)。年清污量由2萬(wàn)立方米增至5萬(wàn)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(shì)利導(dǎo)漸入佳境

經(jīng)過(guò)多年的探索與實(shí)踐，三門(mén)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(kù)區(qū)水位降低，人們利用清污平臺(tái)人工清污，將攔污柵片上的污物徹底清理干凈，延長(zhǎng)污物在柵片上形成草墻的時(shí)間。

進(jìn)入清污中期，來(lái)污情況復(fù)雜，來(lái)污量也相對(duì)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(guò)棧橋運(yùn)走。在機(jī)組負(fù)荷較低，雖24小時(shí)不間斷清污，但負(fù)荷提升仍不明顯時(shí)，關(guān)閉快速門(mén)，進(jìn)行停機(jī)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(yùn)送至溢流壩段，依靠水流將污物沖走。

清污后期，水庫(kù)回蓄，水位不斷抬高，進(jìn)入庫(kù)區(qū)的污物也相應(yīng)增多。但正因水位抬高，進(jìn)入攔污柵槽的污物反而較少。此時(shí)，人們采用船推與反鏟挖掘機(jī)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(jī)打撈裝車運(yùn)走，此舉效果亦很明顯。

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