三峡大坝建成16年，库区淤沙18.4亿吨，使用“寿命”有多久？

三峡大坝是我国长江流域最大的骨干性水利工程，自然环境对坝体寿命的影响也一直被社会各界广泛关注。自2003年6月1日下闸以来，三峡库区蓄水已将近20年；大坝主体工程于2006年5月20日全线建成，至今也有16年的时间。

作为中国水利工程的“顶梁柱”，三峡大坝总投资高达2400多亿元，浇筑坝体使用了大量的高规格混凝土，仅拦河坝的工程耗用量就达到了1600多万立方米。三峡大坝基础扎实，坝体稳健，在上游拦蓄了393亿立方米的水体，坝后形成了一个1084平方公里的超大型“天然鱼库”（三峡水库），是无数国人心目中的骄傲。

作为国家一级工程，三峡大坝到底有多“结实”？

三峡水利枢纽工程由大坝、船闸、电站厂房以及升船机等一级建筑物构成，分布见下图。

“一级建筑物”是什么概念呢？根据我国发布的《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068-2001），一级建筑是划分等级中的最高安全等级，设计、施工均按照最高的建筑标准实施。三峡大坝的安全运行关系到下游数百万人民的生命财产安全，其重要地位不言而喻，所有建筑物采用一级设计标准是基础也是最底线的要求。

在三峡水利的工程建筑物中，受自然影响最大的当属拦河坝和泄洪坝。拦河坝总长2309.5m，坝顶高程185m，坝基采用前震旦纪闪云斜长花岗岩，岩体力学强度高，抗压强度达到100MPa，变形模量为30~40GPa，为大坝主体打下了坚实的基础。

坝基上方则是100米高的混凝土重力坝。我们都知道，混凝土容易受到风力、冰盐以及低温的侵蚀，还容易发生碱骨料反应，导致混凝土结构膨胀、开裂甚至是崩溃。而三峡大坝所采用的混凝土经过了严格的原材料选优，通过不同的粉煤灰掺量、水胶比组合优化升级，进行了力学热的全面试验，选出了最佳的混凝土配合比。

三峡拦河坝的混凝土不仅满足了抗冻、抗渗、抗碳化、抗冲磨、抗侵蚀、抗裂等基本要求，还对混凝土的总碱量进行了严格的控制。水泥熟料中的含碱量严格控制在0.5%以下，粉煤灰的含碱质量分数不超过1%。综合来看，每立方米混凝土的最大含碱量仅有2.3kg，明显低于小于2.5kg的控制值，大大提高了混凝土的稳定性和耐久度，延长了混凝土的功能寿命。

至于泄洪坝，同样也拥有卓越的建筑性能。泄洪坝位于河床中部，下泄流量最高可达11.6万m³/s，要求坝体具有优秀的抗裂、抗渗性能。为此，泄洪坝的混凝土加大了一级粉煤灰的掺入量，采用优质外加剂以及4%的氧化镁作为中热水泥，抗渗等级大于W8，干缩形变小，体积更稳定。

从设计和施工的角度来看，拦河坝和泄洪坝综合性能优良，施工标准高于国家一级标准，保证了这一世界性工程的长期使用。

淤沙18.4亿吨威胁不算大，使用寿命有多久？

三峡大坝的使用寿命之争历来都是一个热门话题。自然情况下，大坝所面临的威胁主要有：

• 自然侵蚀（酸碱侵蚀、风化侵蚀、溶蚀等）
• 地质灾害（大地震、泥石流、洪水冲击等）
• 库区卵石、泥沙的淤积（2003~2019年，三峡库区累积淤沙18·4亿吨，不过整体威胁并不大）

上面这些自然因素都可能会缩短水库和大坝的实际使用寿命，其中发生频率高、冲击力最大的还要属长江上游产生的洪水，巨大的水压、水势动能考验着三峡大坝拦洪、蓄洪以及泄洪的能力。

三峡大坝按照1000年一遇的洪水设计，10000年一遇洪水再加10%校核，设计挡水水位175m。这一水位之上还有一个校核挡水水位：180.4m，对应的校核洪水流量为12.43万m³/s。

从历年的长江大洪水来看，上游来水不足以威胁到三峡大坝的稳定运行。即便是1998年的长江特大洪水，最大的洪水流量也只有6.3万m³/s，甚至都还没有超过三峡库区设计的洪水流量（9·8万m³/s），与校核洪水流量12.43万m³/s相比更是差了将近一倍。

三峡库区示意图

但这并不意味着三峡大坝真的能使用1000年之久。2014年1月26日，我国水利部正式发布了《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL 654-2014），三峡大坝的寿命问题才有了一个相对可靠的参考。

《规范》中明确指出：水库一级建筑物的合理使用年限为150年，发电建筑物、供水水闸、堤防、供水泵站的合理使用年限为100年。

正如前文所言，三峡大坝从设计到选材再到施工，要高于国家标准，耐久度也优于普通的一级建筑物，大坝原本的设计寿命为300年。三峡建设委员会的高级工程师王殿常曾对媒体公开表示：三峡大坝在建设时提高了混凝土标号，实际的寿命要高于300年，期望寿命可达500年以上。

什么是设计使用寿命？和实际使用寿命有什么区别？

设计使用寿命也叫“设计使用年限”。在不同的规范中，“设计使用年限”的定义有所不同，比如在《水工混凝土结构设计规范》（SL 191-2008）中，“设计使用年限”的定义为：

结构在使用过程中仅需一般维护（包括构件表面涂刷等）而不需进行大修的期限。

在《水工混凝土结构设计规范》（Dl/T 5057-2009）中，该定义则为：

设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的时期。

这些标准给出的定义虽然所有出入，但都涵盖了一个关键要素：不经过大修。三峡大坝到了设计使用寿命的后期，如果因为自然老化出现了裂缝、漏水等现象而进行了人为大修，那么使用寿命还可以进一步延长。

因此，三峡大坝的设计使用寿命并不是最终的实际寿命。实际使用寿命=设计使用寿命（300年）+加固大修所延长的使用年限。

以丰满大坝为例。该大坝是我国最早的元老级水利工程，建于1937年，被称为“中国水电之母”。截止到2019年，该水库已经运行了83年之久（实际使用寿命就是83年）。

丰满水库位于东北地区，气候寒冷，长期的低温冷冻和风化、溶蚀作用加剧了坝体的老化，多处出现破损。到了1988年，大坝下游面坡破损达6100㎡以上，上游面坡破损1300㎡，裂缝深度为100~400mm，部分裂痕的深度甚至达到1米以上，整座大坝已经到了使用寿命的末期阶段。

从1937年到1988年，丰满大坝的使用寿命原本仅有51年左右，那该大坝为何还能挺到2019年呢？这主要是因为在发现大坝破损后，当地又加大了人为投资，对裂缝进行了修补，坝体也进行了加固维修，这才使得大坝延长了30多年的寿命。

▲2019年5月，丰满大坝老坝正式“退休”，新修建的大坝接替运行。在维修加固之下，病险的丰满老坝“多活”了30年。

三峡大坝同样也是如此，日常的维修和维护至关重要。事实上，在2006年全面投入使用后，三峡大坝的维护人员也一直在进行精心维护，定期进行安全质量检查，发现问题并及时修复，保证大坝安全运行，延长了使用年限。

最后，综合三峡江段地质灾害的发生概率、上游泥沙淤积速度放缓的趋势来看，三峡大坝所受到的自然灾害风险比预料中要小得多，安全达到设计使用年限问题不大，再加上不间断的维修、维护，相信实际的使用寿命会大大超出大家的预期！