谁执长缨舞坝前

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■ 大汛奇观：“草木皆兵”压境来

“西岳峥嵘何壮哉！黄河如丝天际来。黄河万里触山动，盘涡毂转秦地雷。”李白笔下的黄河，是何等的狂暴不羁！

回望三门峡水库“蓄清排浑”40年，每年的伏秋大汛，桀骜不驯的黄河之水，裹挟着来自黄土高原的泥沙，沿壁立千仞的晋陕大峡谷长驱直下，从禹门口夺路而出，穿过宽坦的小北干流河床，以“万里触山动”的非凡气势，横扫沿途的一切行洪滞障，一路挟泥带草蜂拥而至，直抵三门峡枢纽坝前。

每当汛期接二连三的洪水，在三门峡枢纽防汛职工的有效管控下，乖乖地沿着指定通道，俯首帖耳地负沙疾行后，留在坝前的，永远都是那一团团堆积如山、拖泥带水、朽气熏天的蓬草杂木。特别是降低运用水位试验的近十多年以来，由于库区滩涂被不断进占抢种，大量的秸秆在抢收后即被弃置，致使积聚到坝前的污物更有愈演愈烈之势。据统计，自2000年以来，每年的坝前清污量，已从当初的0.38万立方米，逐年攀升至2013年的4万立方米，2012年更是创下了年清污量5万立方米的历史最高纪录。

如果说黄河复杂难治、根在泥沙的话，那么对三门峡水利枢纽来说，还有一个坝前清污的难题，它始终摆在黄河职工的面前，迫使他们在防汛和清污两条战线上闪展腾挪、左冲右突。在与这些“草木皆兵”、前赴后继的污物“短兵相接”的较量中，黄河职工使出浑身解数，数十年如一日地不断探寻阵前破敌之良策。

■ 短兵相接：人与自然的“角力”

早在20世纪70年代初，三门峡枢纽进行二次改建时，就在1号至5号机组段进水口新建拦污栅墩，并增设拦污栅片；每个拦污栅墩都设有两道同样尺寸的栅槽，从而为轮换提栅和人工清污创造了条件。

“轮换提栅+人工清污”是三门峡枢纽采用多年的主要清污方式，可以说这是在新的有效方法投入应用之前，是聊胜于无的“笨办法”。

这个“笨办法”看上去虽然简单，然而却绝非易行。清污时，须用150吨悬臂吊车将拦污栅提至316米高程平台，靠人工用竹竿和铁耙将拦污栅上的污物扒下，装入钢丝绳网袋中，再用25吨塔吊吊至坝顶，用汽车将污物运走处理。

这种方式存在着诸多问题，多年来一直困扰着清污一线职工。

一是清污效率低。在用轮换提栅人工清污作业时，28米高的拦污栅，吊出水面仅单程就得30分钟；每班20多名工人清污量一般只有50多立方米。当污物较多时，根本满足不了清污要求。

二是劳动强度大。由于汛期芦根多，且牵连性强，提栅清污时，拦污栅上的污物要靠人工一耙一耙地往下搂。碰到卡死的，还要前拉后推才能奏效，所以，每清理一道栅，都像是参加了一场拔河比赛。

三是高空作业安全性差。在清污工作中，工人站在栅槽的孔口边沿，由于孔口较多，水、污物积聚，一不小心就会滑落水中。虽然作业人员都系有安全带，可还是让人提心吊胆。

可叹的是，任你再怎么折腾，清污效果却很不理想。在提栅和清污过程中，约有30%的污物落回水中，特别是当成团的污物从拦污栅上滚下进入水轮机蜗壳时，会造成机组被迫停机。

据三门峡水电厂统计资料，2010年之前，每年参与汛期发电的机组，都曾无一幸免地被迫打开过蜗壳，特别是1、2号机组，甚至一个汛期数次惨遭“开膛破肚”。仅以2008年来污高峰期为例，一周的时间里，1、2、3、5号机组蜗壳相继被打开，大量的树根、草木，甚至石头，塞满了整个蜗壳，硬是靠人力一点一点地往外抠。

■ 上下求索：阵前破敌无良策？

就在这“笨办法”年复一年的延续过程中，人们一刻也没有停止苦寻破敌良策的种种尝试：从回转栅式清污机、少先吊、拦污浮排，到齿耙式回转清污机、往复式切割机……各种兵器都曾在阵前亮相；从交替提栅扒草、清污船推移输送，到蜗壳内锯树、剖根、劈石、抠草……各种战术都曾接受过实战检验！

1980年，由于水轮机过流部件受高含沙水流气蚀、磨损破坏严重，叶片接近报废，三门峡枢纽被迫改为非汛期运行方式。这似乎给坝前清污新方式的探索与试验，提供了一个难得的喘息机会。

1982年，由水利部天津水利水电勘测设计院（下称“天津设计院”）和三门峡水工机械厂联合研制的回转栅式清污机投入试验。其总体设计思路是：在第一道栅槽安装回转栅式清污机。该机械由栅链、机架、驱动机构、冲污管道4部分组成。通过驱动机构带动栅链转动，不断地将水中污物提出水面，借助压力水从栅片的背面将污物冲刷到排污溜槽排走。

由于这种大型回转栅式清污机在当时尚无先例，设计、制造、运行都缺乏经验，1983年至1985年的3次试验表明，其设计思路虽然可行，但缺陷亦很明显：一是弯钩刚性弱，悬臂梁式栅条易变形；二是泥沙淤积造成机组停运时，进水口亦被淤死，清污机入水过深将被泥沙掩埋；三是栅链易受水下沉木和树根的卡阻，无法正常运转；四是缠绕在栅片上的长芦苇根及卡在栅片中的树根、树枝很难被冲走。

应当说，这是三门峡枢纽拦污装置从固定到活动的首次尝试，具有里程碑意义。直到2003年，人们仍不愿放弃“活动拦污栅”这一思路，并与江苏水利机械制造总厂合作，制作了一台由齿耙式清污机和往复式切割机组成的“联合收割机”投入试验。但是，同样由于机械强度不够，断齿、断链现象频发，且影响其他方式正常作业，只好放弃。

面对这成片的浮草不舍昼夜地坝前“叫阵”，有人灵机一动：何不主动出击，将拦草的兵力兵器靠前配置，把头痛的问题解决在水里？

1998年，三门峡枢纽坝前多了一道别样的风景：由清华大学设计的由油桶、浮箱串联起来的拦污浮排，在此摆开了阵势，人们采用浮排靠前配置，拦截污物，再用推草船将其推至溢流坝段，配合枢纽泄洪将污物引至下游或定时清除。

但一个汛期的实验表明，由于来水情况千变万化，水大了拆，水小了再装，几经折腾，发现草被水一泡，都沉下去悄悄溜跑了。就这样，这道浮排和先期试验的“少先吊”一样，均成三门峡枢纽坝前清污探索研究史上的“昙花一现”。

难道说，真的把招儿都使尽了吗？长期的治黄实践告诉人们：探索的脚步这才刚刚迈出。

■ 峰回路转：清污抓斗辟蹊径

1996年，三门峡水利枢纽管理局（即明珠集团）同郑州机械研究所联合研制了1台双斗爪联动式液压清污抓斗。这个看上去像是由13只“螃蟹夹子”并联组成的铁家伙，和10层楼高、近80吨重的庞然大物――回转栅相比，起初并未被人看好。

然而，由于这一组“螃蟹夹子”是沿着“清栅”这一新思路研发的机械装置，它蕴藏的改进潜力还远未被充分发掘，因而很自然地引起一线职工的技改兴趣，并一步一个脚印地付诸实施。

――1997年，人们改造电气控制系统，改变了原来的专用配电箱控制方式，在电气控制系统中增设了压力信号显示，更新了斗爪开闭限位开关，实现了通过150吨悬臂吊车直接操控。

――1998年，人们增设了抓斗斗体入槽导向，将抓斗斗体下端顶部改成“V”字形，上端增加导向轮。

――2001年，人们改进了液压系统，在回路中增设了逆止阀，将压力从8兆帕整定到11兆帕；改造了密封装置，确保水下作业安全。

――2003年，人们更换了抓斗液压油缸，加大了油缸直径，并对相关部件强度进行校核，另外更换油缸与抓斗框架连接支座、连接销，更换油缸与导向杆、导向杆与拉杆、拉杆与斗体的连接座、连接销，更换油缸与油管路连接的高压软管和溢流阀，增加了抓斗配重。

――2009年，人们将抓斗电动机功率由4千瓦增大到5千瓦，齿轮油泵压力由14兆帕增大到15兆帕，油缸缸径由80毫米增大到100毫米，增大了油缸夹持力，增加了油缸强度；液压系统油管内径由14毫米增大到20毫米，增大了流量；加装开度指示器等。

经过这一系列技术改进，抓斗已是脱胎换骨，其安全可靠性和清污效率得以大幅提高。实践也证明，使用“抓斗清污”是比较成功的技改思路，在三门峡枢纽发电生产中，其越来越明显地发挥着举足轻重的作用。

■ 柳暗花明：拦污栅的前世今生

说起拦污栅，三门峡水利枢纽管理局还有一个很有趣的现象：几代明珠人都无一例外地叫它“拦污栅（shān）”――可能念“zhà”不好听吧，这一点倒是跟“黄埔军校”有着异曲同工之妙。但不管念成啥，这可是三门峡枢纽坝前拦污的“看家兵器”。形象点儿说，它就是负责拦住各类水中杂物、阻止其进入机组蜗壳的“箅子”。

综观世界各地各类河谷电站，几乎都有一个坝前污物治理的问题，但唯独三门峡水电站情况特殊。由于采用“蓄清排浑”运用方式，汛期平水期运用水位被限制在305米高程以下，此时顺流而下的“草木皆兵”直接拥积在“箅子”前，形成一道压力极大的“软性闸门”，致使拦污栅前后水位差最大竟达4米！

为防止拦污栅被“糊”，20世纪80年代，科研人员依据水轮机参数对拦污栅片间距的上限要求，同时吸取上游盐锅峡和刘家峡等水电站设计经验，在保证机组安全运行的前提下，将新建拦污栅片间距增大到220毫米，在一定程度上缓解了承载压力。

人们采取“清污抓斗”试验以来，又去掉栅片上原有的栅齿，使之成为“光栅”，以便于能让“螃蟹夹子”们“挠”进栅片；同时，考虑在不影响水轮机正常运行的前提下，再次将栅条间距增大到300毫米（最大350毫米），并将其宽度由120毫米增加到180毫米。至此，“清污抓斗”已基本能贴在拦污栅上把杂草清理干净。

作为同“清污抓斗”相配套的技改项目之一，拦污栅是三门峡水利枢纽坝前污物治理探索进程中的又一座里程碑，不但承载着治黄人的光荣与梦想，而且凝聚着创新者的智慧与汗水！

■ 应运而生：清污栈桥“横空出世”

随着“拦”与“清”的效能不断提高，及时运出大量污物，便成了人们要攻克的难题。以往运输，人们都是靠抓斗将污物放到316米高程平台上的网兜内，由25吨塔吊吊至坝顶，再用车拉走。清走一车污物，大约需要40分钟，而且由于环节多、工序繁，加之塔吊已“年过半百”，安全隐患与环境卫生皆成大问题。

当时，3套方案摆在明珠集团的决策者面前：一是对25吨塔吊进行大修，以解决设备老化的问题；二是在坝顶制作一台30吨移动式门座起重机，可实现对1号至7号机进水口段的全覆盖；三是在坝前修建一座清污栈桥，从316米高程平台上直接用抓斗把污物装车拉走。

上述3套方案各有利弊。前两套虽然投资较少，但还是走坝顶运输的老路子，不能从根本上解决“瓶颈”问题；栈桥方案尽管一次性建设投资较大，但建成后清污运输效率将会成倍提高，说小了，符合“环节配套”的客观要求；往大里说，它是明珠集团实现“健康与可持续发展”所必须拥有的一种思维方式的具体体现。

方针既定，设计、建造一座什么样的栈桥，便是“形而下”的事了。

2009年4月，三门峡枢纽管理局工管分局委托天津设计院论证设计坝前修建栈桥方案。该院根据建坝时地质情况、枢纽布置情况和具体的运输方案，提出了3个方案：其一是为大坝坝前迎水面设置间距8米的牛腿钢构架作为支墩，再铺设桥面板的栈桥方案，牛腿钢构架用灌浆锚杆锚固于大坝305米高程至316米高程。其二是采用桩基础，在坝前库内水下造孔浇筑桩柱基础伸出水面，20米一跨空心板，从水库边直线铺到316米高程清淤平台。其三则为混凝土支架简支混凝土板桥，采用混凝土三角形钢架代替三角形钢构架做悬臂支撑，利用锚杆将混凝土三角形钢架锚固于坝前迎水面，最后将锚头封于混凝土内以利防腐。

同年9月，明珠集团召开《坝前污物运输方式论证》审查会，经过一番权衡，最终选择了修改后的方案一，即建造一座钢支架简支混凝土板桥，但是将“牛蹄子”又往上抬了4米，在309米高程的大坝墙面上“蹬”实了，以利于汛期防腐处理。

其实，真正的受力点，还是在上边316米高程的锚固。按每跨桥体自重+桥面承重20吨计算，设计要求分配到每个锚固点的拉力，至少要达到12.5吨以上。而且，作为永久性设施，材料的选择要有足够的强度，耐腐蚀性亦不容忽视，可以说，技术含量全在这里边了。

清污栈桥建设工程于2010年4月开始施工，同年10月完工并投入试运行；2011年，正式投入坝前清污使用，运输效率倍增。清理一车污物由过去的40分钟，缩短到20分钟以内。年清污量由2万立方米增至5万立方米，正常情况下，水位差可有效控制在50厘米以内。

■ 多措并举：因势利导渐入佳境

经过多年的探索与实践，三门峡枢纽清污设备不断更新，技术日渐成熟，并形成了多种手段并存的格局。

如在每年的清污初期，特别是在调水调沙期间，库区水位降低，人们利用清污平台人工清污，将拦污栅片上的污物彻底清理干净，延长污物在栅片上形成草墙的时间。

进入清污中期，来污情况复杂，来污量也相对较大，清污以150吨悬臂吊车连接清污抓斗为主，将污物装入自卸卡车通过栈桥运走。在机组负荷较低，虽24小时不间断清污，但负荷提升仍不明显时，关闭快速门，进行停机清污。

在枢纽泄洪期间，人们利用30吨回转吊连接抓斗，将抓取的污物运送至溢流坝段，依靠水流将污物冲走。

清污后期，水库回蓄，水位不断抬高，进入库区的污物也相应增多。但正因水位抬高，进入拦污栅槽的污物反而较少。此时，人们采用船推与反铲挖掘机联合的方式清污，即先用清污船将污物推至引坝段，再由反铲挖掘机打捞装车运走，此举效果亦很明显。

回顾三门峡枢纽这场延续了40多年的坝前清污大战，明珠集团干部职工胸怀全局，团结协作，勇于担当，追求卓越，以忘我的劳动，为大河安澜尽心竭力，为国泰民安奉献智慧！■