【摘要】随着三峡船闸运力饱满，三峡第二船闸已讨论多年，据说方案已经成型，但迟迟不见动工。原因估计：山体大开挖方案，成本、时间都不是问题，问题是大开挖对现有三峡大坝安全是否构成影响，谁也不敢定论。那是否有不开挖或者小开挖山体的方案呢？此类小开挖方案思路，现仅有本人的一篇文章《三峡第二船闸之我见》讨论到。小开挖建设山体上船闸方案避开了对坛子岭作为三峡大坝基础的破坏性挖掘，不会产生山体形变，也就不会对三峡大坝的稳固性产生影响。同时利用铁铬液流电池储能技术回收三峡夜间谷段电力用于提水，储备于沙坪上水库供船过闸，并利用桃子园水库、沙坪上下水库水量供应丹江口水库、方城垭口运河，及补充汉江水量不足。
【关键词】三峡第二船闸；太平溪船闸；坛子岭船闸；引江补汉；方城垭口运河
引言：对《之我见》[1]提到的思路进行分析，在坛子岭山体顶部进行小开挖，并进行挡水坝体筑砌，打造山体上闸室，引外来水源注入闸室抬升船体，那就必须有更高位水源…那么坛子岭船闸附近有高位水源吗？没有…但是三峡夜间谷段电力是富裕的，完全可以利用谷段电力提水上山备用…
针对此前《之我见》在坛子岭修建三峡第二船闸方案，再提出在现三峡船闸左岸加建更高水位的太平溪双线船闸；并在乐天溪沙坪水库下修建新的沙坪水库 180m高程大坝，将原沙坪水库大坝加高到 230m高程（或重建），将 230m高程大坝以上库区设计为上水库，新沙坪水库即为下水库；从三峡坝前左岸等八处打隧道入沙坪下水库，三峡坝前水自流进沙坪下水库；在沙坪上水库大坝下安置六台 30 万千瓦功率提水机组提水至上水库；从沙坪上水库大坝西侧山体打通五条隧道输水至太平溪船闸和坛子岭船闸。
因此，先要选择恰当位置，设计山体上船闸。现依据等高线地图在三峡船闸两侧分别设计坛子岭船闸和太平溪船闸，位置如图 1。
一、坛子岭船闸、太平溪船闸位置以及运行参数
图 1 坛子岭、太平溪双线船闸位置图
表 1 坛子岭船闸简易运行图及设计参数（下行设计）
表 2 太平溪船闸简易运行图及设计参数（上行设计）
特别设计坛子岭船闸首尾闸室深度为 9m、太平溪船闸首尾闸室深度为 7m，其余闸室深度为 5m。闸门加高。为大深度大吨位船舶全年任意时段过闸提供了可能。
表 3 船舶通过两船闸时/日耗水量统计
二、沙坪上下水库选址及依据
如此大的耗水量只有附近的乐天溪沙坪水库空间可以存储。以沙坪水库蓄水到 220m 高程为例，在三峡库区端建设提水站，提水距离 L=7000m，提水高度 H=75m。距高比接近 100，远远大于 10，根本不经济。理想设计：在沙坪水库内选址加建 230m 高程大坝，将沙坪水库分为上水库和下水库；再从三峡坝前左岸选点建设大口径隧道直达沙坪下水库，三峡水自流进沙坪下水库；并在沙坪上水库高坝下高程 120m 处建设提水泵站，提水至上水库。才是正确的选项。
但是调查发现，沙坪水库高程 165m 以下基本无库容，要想建设下水库，只能在沙坪水库下游选址新建，将原沙坪水库大坝加高（或者重建）到高程 230m，做为上水库。
图 2 新沙坪上下水库等高线地图及大坝选址
三、沙坪水库进出口隧道位置及相关参数
计划从姚家坝、鹅公包、九岭山、富城坪、龙潭坪、捡柴湾、伍相庙、水竹坪等八处打隧道入沙坪下水库，再在沙坪上水库 230m 高程大坝下安置六台（套）30 万 kw 功率提水机组。
图 3 三峡库区去往沙坪下水库隧道位置图
图 3 所示隧道均采用国家引江补汉已经规划的成熟方案，隧道输水内径Φ10.6m（以下未特别说明，均指该标准隧道。同时，对于富城坪、龙潭坪两支最短隧道，可以尝试规划内径Φ12.4m，经验估计流速2.5m/s，流量达 302m3/s）。隧道三峡坝前进口端底面标高 125m，隧道沙坪下水库出口端底面标高 115m，汛期时隧道进口上还有 10 米的水压，估计隧道内水体流量可以达到 200m3/s。
提水机组按照功率 30万 kw，效率 55%计算，每小时可从下水库高程 145m提水至上水库 220m水量为 80.74万 m3。六台（套）提水机组满功率夜间电力谷段全 10小时提水量为 4844万 m3。
对于从沙坪上水库输水至两船闸缓冲塔的隧道，设计五条标准隧道。隧道上水库进口端底面标高190m，隧道出口端底面标高 180m，隧道长度大约 7000m。
表 4 沙坪上下水库各等高线下面积及蓄水量
据表 4，沙坪上水库以 190m 为 0水位，提水量到 4844 万 m3时上水库水位大概到 212m，据表 3，每日船闸用水 2780万 m3，班时结束，水位将下降到 201m高程。隧道进口上起初 12m水位，班时结束，隧道进口上方仍有 1m水位，基本上也可以保证隧道内水体流量不低于 200m3/s。
据表 3，坛子岭船闸和太平溪船闸时耗水 348万 m3。按照隧道时流量 72万 m3计算，至少得 4.83条以上的隧道才可以满足需要。现提供五条隧道，但考虑到长距离输水，可能影响输水的及时性，特地在两船闸附近设计了缓冲塔，船闸工作时，可以提高船闸进水效率。
图 4 沙坪上水库出口隧道及缓冲塔位置图
坛子岭处建设三座缓冲塔。但该处有 185m高程的观景台，不能因为缓冲塔的存在煞了风景。因此三座缓冲塔做隐形设计，均设于 185m高程地下。根据地形，取直径Φ200m，塔内基底高程 170m，塔内顶板高程 183m，顶板封闭。为了放空内部气压，可在塔顶盖板上任意恰当处设置一中空水塔，该塔体以不锈钢柱体做外骨架，直径Φ18m，高度 43m，类似广州小蛮腰塔。该塔不锈钢骨架内部安装双层同心圆高强度透明玻璃板。小蛮腰塔内部与其下方直径Φ200m的缓冲塔相通。另在缓冲塔顶盖板 80cm高度上水平架设不锈钢柱体地板骨架网，该骨架网外圆直径Φ170m，用于支撑玻璃地板，要求可承重 1000kg/m2以上。在Φ200m的缓冲塔盖板上设置三道同心圆不锈钢高强度竖立骨架墙，外环直径Φ190m、中环直径Φ180m、内环直径Φ160m（其中该内环Φ160m骨架墙置于内大圆Φ170m 地板骨架上）。外、中、内三圈不锈钢骨架墙墙高度 2m、1.5m、1.2m。在该三圈骨架墙上固定与骨架墙等高玻璃板墙。内外圈玻璃板墙顶部以玻璃板封闭。中环直径Φ180m玻璃板墙底部与地板密封（水体自首次进入后即封存在外、中环间 1.5m高度内）。环状带内部、玻璃地板下、小蛮腰塔内部三者相通。缓冲塔内水体可通过小蛮腰塔中心孔溢出，注满玻璃地板下、外周环带、以及小蛮腰内部空间。Φ160m——Φ190m外环状条带顶部玻璃盖板及玻璃地板设置音乐喷泉，实为放空气压。此间提到的所有玻璃板均要承压不低于 5个大气压。三个缓冲塔，三处小蛮腰，非直线排布。
太平溪船闸东北侧三座缓冲塔直径Φ400m，地基高程 190m，塔顶高程 225m。
四、沙坪上下水库闲置水源去向再设想
白班结束，上水库有 2064 万 m3的水量被闲置。根据前述指标，这两千余万方的高水位水量是在 201m高程，高于丹江口水库最高水位 175m高程，不知道这点位差，如此长的距离是否值得开挖一支隧道去往丹江口水库，这是介入南水北调中线了…
另一支去往丹江口水库坝下。因此可在沙坪上水库内 190m高程某点开挖隧道到丹江口下潘家岩，隧道出口高程 135m（该线路分四段开工。工期短，见效快）。
表 5：沙坪上水库至潘家岩隧道选线参数
并在潘家岩处汉江西岸建设 L330×W70×H56 航母外形缓冲塔，在汉江上架设渡槽，水流在高程 135m出缓冲塔进渡槽，渡槽（或明渠或隧道）逐渐降低海拔输水至社旗北潘河上游，入潘河处高程 110m，疏通潘河至社旗间南北向河道。在社旗端沿沙河、邓河、石拉河、沙河、甘江河向东，以底面 110m高程开挖运河[2]沟通方城垭口东北的燕山水库，并在两端分别建设 500吨级船闸（协同唐河复航规划），继而打通到甘江河、澧河的航运。
沙坪下水库八条进水隧道全天畅通，但考虑到乐天溪的疏水能力，不可能在新沙坪下水库大坝中安装更多的发电机，显然仅靠下水库发电消耗不了这巨大的进水量。因此可考虑在沙坪下水库东侧山体，向东北放射开凿几条隧道进入汉江。如谷城南河下游，襄阳西的茨河镇的红石岩，以及南漳县的蛮河，这三点都是很恰当的隧道开口。甚至可再有一支隧道去往 5km外的下岸溪村、或者 9km外的乐天溪镇莲沱河口建站发电。此外可再有一支隧道，以夷陵区汤渡河水库为中间节，再去往荆门北虎头山西侧的浰河。此线路再次以渡槽向东延伸，对解决汉江东部钟祥、京山、随州缺水问题将大有帮助。
图 5：沙坪上下水库出水隧道预估走向
图 5 中实线为下水库引水隧道，虚线为上水库引水隧道。
对比沙坪下水库八支进水隧道进水速度 650 万 m3/h，完全大于六台泵站提水速度 484万 m3/h。因此上述的开凿隧道通水补汉江的计划可行。据表 4，以 125m为 0水位，沙坪下水库容量在 175m水位下达到 6425 万 m3，在汛期 145m水位下依然达到了 1837 万 m3。这两个库容数据很有价值，基本可以保证泵站提水与三条标准管径补汉江隧道同时通水，从而保证了补汉隧道的有效利用率。为了达到图 5多点开花的效果，同时考虑到以上各点的来水接受能力，下水库出水隧道某几支管径可以适当缩小，比如前述提到的南河下游、红石岩两点，由于其北侧已有引江补汉三官殿下载点，并且此两点可耕地并不多，如此集中的水流都在这么短的距离内入汉江，恐有水患，因此该两点隧道缩内径为Φ7.6m。既降低了工程造价，也为更安全地快速施工带来了保证。
观察汤渡河水库的位置：沙坪下水库 26km下，旁边是葛洲坝水电站。是不是俨然就是沙坪水库的翻版？
图 6汤渡河上下水库等高线地图及大坝选址
汤渡河上水库完全利用黄柏河河道及六道拦水坝体打造狭长河道型水库。图 6 中汤渡河上水库蓄水经一二三各隧道起点、过洋坪镇中间节点分别转东去汉江补水。（在这里说句不算题外的话，在设计汤渡河上水库之前的规划已经为汉江流域补充了相当足量的水源。因此，汤渡河上水库与沙坪上水库汉江方向三道河、云台山出口水源最好的去处是在隧道出口处留给当地 30%的下载量之外均应沿着大巴山东坡北行到襄阳处，转东跨过汉江，绕着南阳盆地南坡，沿途再下载 30%流量，其余去往方城方向，与南水北调中线伴行，跨过黄河，补充黄河以北地区更干旱的土地。）
以上各隧道出口可酌情配备发电机组回收电力，为当地的工农业生产服务。
表 6汤渡河上下水库各等高线下面积对比
如果因为坛子岭船闸和太平溪船闸用水是花了钱的而收过闸费，不知道又有谁愿意交费过闸，毕竟这么多年的免费已经习惯了。为了不出现争抢使用三峡老船闸而摒弃新船闸，则要求全体船舶翻越三峡大坝都按吨位收费。同时规定小船走两边，大船走中间…过闸收入三峡公司和湖北地方财政对半分。为什么湖北一直不热衷三峡第二船闸的建设，估计症结在这里。大概就是：劳心劳肺开船闸供大家免费过闸，在这里做好事，倒是还丢掉了翻坝公路的收益…绝不能让老实人吃亏！！！
五、新型储能电池在本工程中的应用展望
据悉铁铬液流电池在北京冬奥会大放异彩，因此设想在图 4蓄能站处安置 15——20 台（套）30 万千瓦铁铬液流电池模块，专门用于储存夜间用电谷段的三峡电力（图 6蓄能站处安置 8——10 套同规模电池组，用于回收葛洲坝电站夜间的谷段电力），这些储存的电力将用于提水机组的全天随机提水，或者船闸、升船机、观光缆车、漂流缆车、应急电源用电…因为有电池蓄能站的存在，以及带来的可以全天随时提水，可通过提水机组的间歇运行，来解决提水与引江补汉隧道同时运行时沙坪下水库水量不足的问题。比如所有机组运行两小时，歇一小时；轮流开停机，循环往复。相当于全天六台机组各运行了 16 小时，将提水7751万 m3。按表 4估计，沙坪上水库水位将达到 220m以上。上水库提水量将远超预期，上水库将有更多水源可通过三道河水库经襄阳侧跨过汉江，从南阳盆地南坡进入方城垭口运河…
三峡水已经到了如此高位，但是如果送丹江口水库还稍有欠缺。能否在沙坪上水库上方再建库上库？
再次利用提水机组提水到更高位？为丹江口水库供水做准备？考虑再三，最佳办法，就是在图 1的桃子园附近增建一座 235m高程的、薄薄的、轻巧的双曲拱坝，将沙坪上水库再次拆分。坝体底部 200m高程上并排安装三支Φ7.6m管道，管道向桃子园库倾斜，桃子园库内管道出口安装斜向上翻盖。当沙坪上水库水位高于桃子园库水位时，水流向桃子园库流动，反之不可，成单向止逆阀效果，以保证桃子园库区水位始终不低于沙坪上水库。这是一个比较巧妙的设计，不用泵，一堵坝、一套止逆装置就让高位的水继续保留在高位，不随上水库库区水位整体下降而下降。
表 7桃子园水库与沙坪上水库各等高线下面积对比
按照表 7，桃子园水库 200m——220m间静态可储水容量 1683万 m3。勉强够一条标准隧道的全天流量。因此，把去往丹江口水库的隧道起点放在桃子园水库 190m位置，把先前设计的去往峡口水库坝下的隧道进口仍旧放在沙坪上水库 190m位置。让少量高位的水走的更远，让更多相对低位的水走的更多。
再次在桃子园库上打造库上库，可不可以？当然可以…但是大可不必，只需要在桃子园水库坝下安装六台 15万 kw功率提水机组，在晨 7：00——8:00间船闸开工前启动一小时即可。再次提升水量 1200万m3，水位达到 225——230m。那恐怕这个水的目的地就不是丹江口水库了，或是更远，也许是龙门博物馆以下的伊河某处吧？
六、结语
按照前述的理想预估，每天通过沙坪下水库的水量约在 1.56 亿 m3。全年将为丹江口水库带来 60 亿m3的水量；通过方城垭口运河进入南阳盆地东补水至少 100 亿 m3；为汉江流域补水 250 亿 m3；其他夷陵区及其以下也带来接近 150亿 m3的水量。
俗语说：进口粮食就是进口阳光、土地和水。有了这些水，荒山变良田。原本干旱的土地可以种植油菜、水稻，甚至玉米、小麦、大豆、棉花等相对喜水作物。以本工程引水流经区域，湖北、河南以及受益的山东、安徽、江苏…以水稻为例，按照 1：2000 的耗水率，将收获水稻 2800 万吨。按照亩产 500kg的标准，将需要以上五省挤出原本相对高海拔的干旱的 5600 万亩耕地来种植水稻，应该不是问题。在以上五省区打造中国中部粮食基地、蔬菜基地、菜篮子工程。由于中国主粮增产，将缓解国际粮食市场供应紧张。中国人将更有底气：把中国人的饭碗，牢牢端在中国人手中。
通过这一联合设计，解决了三峡船舶的爬高、过闸任务；也提供了一个解决南水北调中线水来源的思路；还顺带解决了方城垭口运河水源缺失的困扰；同时提供了多点的引江补汉隧道选择；沙坪水库也可通过改建，带来更大的效益；也为后续三峡水抵达洛阳伊河下游等更远处提供了基础支持。
希望本设计能为中国粮食安全，为中国创建节约型社会，为中国即将到来的碳达峰碳中和贡献策略。
以上的论述是基于汛期，下水库水位 145m 的情况。蓄水期因下水库水位提升到 175m，船闸通航等情况也将变得更加简单，在此不再赘述。
就本工程以上的阐述，本质上就是一个围绕着山谷建坝，隧道引水的扩展，也可以看成是雅鲁藏布江多级电站一个单环节的预演。
参考文献：
[1]三峡第二船闸规划之我见[J].产业科技创新，2021(02):39-41.
[2]既有条件下打造方城垭口运河的可行性[J].湖北农机化，2021(15):63-64.