《中国三峡》2010年第1期 特别策划
自三峡工程开工建设以来,人们始终在等待一个数字的实现,那就是175米蓄水的成功。因为三峡水库只有蓄水到175米,才能够进入正常运行期,才能发挥最大效益。三峡工程的兴建,是人类改造大自然的一种力量表现,也是综合国力和施工技术的具体体现,20多项世界之最的工程,向人们表达了这样的文化信号,三峡工程是人类力量的象征,它最终也应该是人类文明的象征,它在为人类的幸福生活作出具体贡献的时候,也必将呼唤人们对一个新生活的憧憬。也正是这种憧憬,加重了人们对175米蓄水的渴望和期待。
然而,2008年,第一次175米试验性蓄水因地质灾害,中下游取水困难等插曲止步于172.8米。2009年,新一轮试验性蓄水于9月15日零时启动,又是在一步之遥时,戛然而止,原因何在?
张博庭:两次蓄水受阻 原因各不相同
《中国三峡〉记者:时香丽
记者:我们知道,三峡工程经过了17年的建设,已完全具备蓄水175米的条件,但08年、09年两次蓄水冲击175米,都在一步之遥时戛然而止,这是为什么?两次蓄水不成功的原因有什么不同?
张博庭:08年主要是由于我们对蓄水后产生的滑坡地质灾害的担心,应该属于主观的原因蓄不上水。09年是突然遭遇大干旱,为了不影响下游的生产生活,所以不能完成蓄水任务,应该属于客观的因素。两次蓄水受阻的原因是完全不同的。不过,对于09年的旱情我们也不是完全没有解决的办法。如果能打破传统观念,改进汛期的水资源管理方式,适当的提高汛限水位或者提前蓄水的时间,就可以避免出现汛后蓄水的困难。
三峡水库08年初次蓄水,水库上游出现的地质灾害肯定是和蓄水有着某种关系。但是,如果从减少灾害的威胁的角度来看,在水库建成后的蓄水初期让潜在的滑坡体早一点释放,应该是件好事。滑坡地质灾害本来不应该直接影响水库的蓄水,然而,由于我们的一些部门对水库蓄水所出现的滑坡地质灾害的成因和认识不够十分准确,简单的以为地质灾害就是由水库蓄水造成。所以,导致有关部门为了防止滑坡地质灾害的出现,而人为地停止了蓄水。
记者:那么,蓄水和地质灾害之间到底是一种什么样的关系?是不是蓄水就必然导致地质灾害?
张博庭:事实上,修建水库不仅不会造成地质灾害,反而都会具有一定的地质减灾的作用。我们知道滑坡等地质灾害的产生的机理,一方面可能是地壳的运动导致的变形;另一方面就是河水的冲击不断的深切峡谷,导致河流周围的边坡必然要不断的产生滑坡、崩岸,以适应这种地形的变化。特别是在河流的周围所产生的滑坡、崩岸等地质灾害,一般都是由后一种原因造成的。水库电站的修建就是把河流的水能用来发电的过程,这必然会减少河水能量对边坡的冲击、切割,最终一定会从根本上减少新的滑坡体的出现。
不过,在水库蓄水的初期,由于水库库岸水文条件的突然改变,也一定会促使那些原来已经存在的,不稳定的滑坡体在短时间内释放出来。所以,一般新建的水库蓄水的初期,一定会有一个滑坡等地质灾害集中释放(增多)的时期。很多人都错误地认为,这就是水库带来的地质灾害。其实,恰恰相反,经过这个时期的滑坡地质灾害集中释放之后,新的库岸一定会比原来没有修建水库的河岸稳定的多。即使在遇到了特大暴雨甚至地震的情况下,水库的库岸也会相对安全的多。
例如,在汶川大地震之后,我们就可以看到沙牌水库大坝的上下游两边的边坡稳定性截然的不同。这就是因为水库的修建和初期蓄水已经把潜在的滑坡体都释放掉了。如下图所示:大坝上游水库内的库岸边坡就没有出现任何滑坡,而大坝下游天然河道内的自然边坡就破坏得非常严重,同一地区、同样地震强度,边坡的稳定情况简直是天壤之别。
地震后沙牌电站上游水库岸坡的照片
地震后沙牌电站下游河道边坡的照片
另外,台湾的8.7大水灾,也是因为突降暴雨导致土壤中的含水量剧增,出现众多的滑坡地质灾害,并造成了巨大的灾难。然而,对于经历过多次蓄水考验之后的水库库岸,就很少会因为连降暴雨产生大规模的地质滑坡灾害。因为水库的初期蓄水对周围的岸坡,就会具有人为的暴雨长期浸泡的相同效果。蓄水已经让潜在的滑坡体在蓄水期内都释放掉了。这也就是水库(初期蓄水释放潜在的滑坡体)对地质灾害的一种减轻作用。
总之,水库建成后的第一次蓄水,是水库新库岸再造的时期,必然会有许多高于水面的潜在的滑坡体,由于改变了水文条件而变得不稳定了。所以,任何新建水库的初期蓄水都是地质灾害的高发期。目前,因为三峡水库09年的蓄水,还没有超过08年的蓄水水位,所以,滑坡等地质灾害不会比去年更多。但是,如果蓄水水位超过了08年的172.8米之后,三峡还是非常有可能出现比08年更严重的地质灾害的。因为,那些还没有经历过蓄水考验的潜在的滑坡体,必须要有一个释放的过程。一般来说这种蓄水初期地质滑坡灾害的出现,并不能算是什么坏事。例如,08年,为了不让滑坡灾害出现就不蓄水,但是,这些潜在的滑坡体仍然存在。到了09年再蓄水的时候,它还是有可能要滑下来。从这一点上来看,倒是早一点蓄水、早一点让不稳定的滑坡体释放掉,才是减轻地质灾害威胁的最佳选择。
记者:09年蓄水再次受阻又是为什么?有人说是因为极端的气候原因,也有人说长江中下游的干旱就是因为三峡工程蓄水造成的,那么事实到底如何呢?
张博庭:09年的蓄水受阻,主要是气候原因造成的。应该说长江中下游的干旱与三峡蓄水本身的关系不算太大,主要还是气候的原因。例如,三峡水库今年的蓄水至今还远没有达到08年的172.8的水平,中下游就已经出现了严重的干旱。为什么去年三峡水库拦蓄水量较多,反倒没有造成下游的干旱呢?这足以说明,长江下游干旱的主要因素不是三峡水库蓄水,而是气候原因导致的水文条件的变化。
一般来说,在上游来水不足的情况下,如果水库强行蓄水,肯定会导致下游的干旱。但是,我国今年的具体情况却完全相反。本来,按照多年来长江水情的规律,经国务院批准的三峡蓄水方案规定,10月上、中、下旬三峡下泄流量分别为不小于8000立方米/秒、7000立方米/秒、6500立方米/秒。但由于今年的长江突然出现了较大的旱情,国家有关部门不得不更改计划,多次下达指令增加三峡下泄流量。自10月31日起,水库调度明确要求:当三峡入库流量大于9500立方米/秒,水库下泄流量按不小9500立方米/秒;若入库流量小于9500立方米/秒,水库按出入库流量平衡控制。即一旦上游来水不足9500,三峡就要停止蓄水,不影响下游的自然水量。而在实际上,进入今年的十一月份以来,三峡水库的水位已经有过多次下降的纪录。这也就是说,三峡水库在蓄水的过程中,为了缓解下游的干旱,已经多次发挥过从水库中放水加大下泄流量的抗旱作用。
很显然,正是因为遭遇了大旱,三峡水库不仅要保障下游的生产生活用水需要,而且还要在必要的时候发挥一定的补水抗旱作用。以至于三峡水库今年难以按期完成蓄水任务。所以,确实是今年严重的干旱,影响了三峡水库的蓄水。
记者:两次蓄水受阻,对三峡工程来说能否说是一个失败?像这样的大型水库,蓄水至正常水位经过几次反复是否属于正常现象?国际上有无这样的先例?
张博庭:世界上的大型水库不能蓄水到最高水位的情况非常普遍。例如,我国黄河上的龙羊峡水库,建成几十年以来,好像至今也从未能到达过最高水位。此外,美国的胡佛水库、埃及的阿斯旺水库等大型水库多数年份都是不能达到满库的。不过,我国三峡的情况与上述水库略有所不同,因为长江的年径流量很大,相对来说三峡水库的库容虽然也很大,但还不是跨年度调节的水库。一般来说,还不应该出现水库蓄不满水的情况。因此,三峡水库出现了蓄不满水的情况,应该属于不正常的。
三峡水库08年和09年二次蓄水都没有能实现,决不能说工程是失败的。联合国2006年发布的《世界水资源报告》早就指出,目前全球淡水资源匮乏的主要原因是“设施不足、管理不善”。要知道这两个问题是相互独立的软、硬件关系。三峡工程的成功建设,只能解决“设施不足”的硬件问题,而不能解决“管理不善”的软件问题。应该说三峡蓄水不成功,确实是由于着管理上的问题。尤其是08年的蓄水不成功,主要是出于我们对蓄水后的地质灾害的错误认识和担心。这是非常不值得的,因为,受到蓄水175米影响的滑坡体,早晚都要释放出来的。08年不敢蓄水,并不能消除这些滑坡体的威胁。相反倒是蓄水越早,消除地质隐患也能越早一些。
09年的蓄水不成功,主要是我们的水资源管理部门还没有足够的三峡水库的运行经验,没有预料到长江会在今年出现严重秋旱。如果他们能够预计到今年的秋旱将导致三峡水库难以蓄水,有关部门一定会提前采取措施,适当的提高汛限水位或者提前让水库蓄水,就完全可以解决这一矛盾。相信通过今年的蓄水不成功的教训,水资源调度部门也会高度重视水文预测和水库科学调度的问题。要知道,三峡水库不能蓄满水,不仅影响了三峡整个冬季的发电能力,而且还会极大的影响三峡水库的水资源调节能力。尤其对明年年初枯水季节的长江水资源供应存在着更大威胁,这绝对不是水资源管理部门所希望看到的结果。
记者:通常情况下,水库的作用就是削峰填谷,以丰补歉。那么是不是提前拦洪蓄水就可以解决干旱和蓄水的矛盾?提前蓄水有无风险?如何做到零风险?
张博庭:当年我国建设三峡工程的目的第一是防洪、第二是发电、第三是航运。这是我们根据当时国情确定下来的目标。但是,根据近年来社会经济发展的变化和国际社会的普遍情况,水资源的匮乏对人类社会的危害已经远远超过洪水的威胁。因此,我国水利部原部长汪恕诚早就在论述“资源水利”的五个层次的问题上,明确地指出:水资源的供水安全是第一个层次的问题,防洪安全是第二个层次的问题。(其它几个层次,分别是粮食安全、经济发展和生态环境)。目前,随着人类社会的现代化发展和人口的增加,淡水资源供应的危机显得越来越严重,这已经是全世界的共识。学术界也已经普遍把防洪的概念转向了洪水管理。
对于当前的社会,洪水已经被认为是一种宝贵的资源。也许是因为受到了当初三峡建设所确定的防洪目标的影响,我国长江的水资源管理目前确实有些过于强调三峡防洪作用的倾向。实际上对于现代化的社会来说,如何在防洪的同时保障水资源的供应已经变得更加重要。有关部门应该把整个时代的这一重要变化,及时地反映到长江水资源的管理调度中去。尽量避免今后再出现这种汛后水库蓄不上水的尴尬局面。
另一方面,长江上游也已经有众多的水库修建起来了,三峡所承担的长江防洪任务也已经能够被众多水库所分担。各个水库不应该还都是千篇一律的采用汛后再蓄水的传统调度方式。特别是通过今年遭遇秋旱,不仅三峡和上游众多水库都蓄不满水,同时也对下游的生产生活和生态环境产生了不利的影响。我们相信水资源管理部门今后一定会更加重视对洪水资源的科学管理,尽可能让宝贵的洪水资源发挥出积极的社会作用。适当的提高一些水库的汛限水位,提前某些水库的蓄水时间,都是简便可行的解决梯级水库防洪和蓄水矛盾办法。当然,提前蓄水肯定会增加一定的防洪风险,但是,这个风险完全可以通过先进的科学技术对天气趋势的预测和对流域水库群的科学调度加以缓解。
记者:很多专家都认为,对长江流域水资源进行统筹规划、科学调度,是一项非常复杂的问题,不仅涉及到技术问题同时也涉及到决策机制问题,需要在国家层面上进行解决。您怎么看?
张博庭:的确,我也认为“,对长江流域水资源进行统筹规划、科学调度,是一项非常复杂的问题,不仅涉及到技术问题同时也涉及到决策机制问题,需要在国家层面上进行解决”。不过,我认为这一目标必须是在长江流域的水库都按规划完成之后才能实现。目前,由于长江上的大多数水库还没有建成,所以,还不大可能全方位的进行国家层面的科学调度。因此,目前充分发挥各个水库的建设管理单位的作用,依然十分重要。
在《世界水资源报告》中所说的“设施不足、管理不善”的全球水资源问题中,解决设施不足问题,必须是解决管理不善的前提。在当前的情况下,“面对这么复杂的涉及层面高且广的问题”三峡集团公司作为长江上最重要的开发建设管理单位,首先应该抓建金沙江等梯级水电站的建设,帮助国家早日解决长江水资源调控“设施不足”的硬件问题。其次,还应该加强流域水资源调度的科学研究和管理,并把目前这类由于某些认识不到位,所造遭遇到的水库蓄不上水的问题,积极地向国家有关部门反映,同时提出科学建议。协助国家水资源管理部门实施科学调度,尽可能要避免出现“管理不善”的水资源问题。最大程度的发挥出三峡工程的全面效益。
蓄水与干旱的纠结谁与评说
文/江时强 吴植 汤耀国
17年来,三峡工程始终在等待“175”的到来,渴望进入正常运行期。但如今已是第二次受阻。
什么绊住了蓄水的脚步?
2009年这次蓄水,起始蓄水位为145米,当时入库流量23500立方米/秒。此次蓄水方案较去年详细,规定9月底三峡水库水位原则上不高于158米,10月末蓄水至175米。若10月底水库水位未蓄至175米,则11月份继续蓄水至175米。
9月底,三峡水库顺利完成第一阶段蓄水任务,水位升至约158米,蓄水量70多亿立方米。但是到了10月,三峡平均入库流量为12500立方米/秒,比多年同期平均值偏少约35%。10月份三峡来水减少是近几十年以来,特别是上世纪90年代以来的趋势。
偏在这时,长江中下游又出现特大干旱,特别是洞庭湖、鄱阳湖、湘江、赣江发生历史罕见旱情,城乡居民生产生活用水出现困难,渔民歇业,航运受阻。正在进行蓄水的三峡水库根据国家有关部门指令,加大三峡下泄流量,缓解下游旱情。三峡水库10月份平均下泄流量8500立方米/秒,比经国务院批准的蓄水方案下泄流量增加1350立方米/秒。
原本,经国务院批准的蓄水方案中,10月上、中、下旬三峡下泄流量分别为不小于8000立方米/秒、7000立方米/秒、6500立方米/秒。但蓄水期间,国家有关部门4次下指令增加三峡下泄流量。
由于来水偏少,第四次指令还特别指出,从10月31日14时起,三峡入库流量不大于9500立方米/秒时,按出入库流量平衡控制,当三峡入库流量大于9500立方米/秒时,按9500立方米/秒控泄。
11月2日8时,三峡入库流量为9400立方米/秒,出库流量为9650立方米/秒,水库呈现“入少出多”的状态。三峡蓄水迟迟难达175米高程。
一边是上游来水偏枯,一边是下游严重干旱,三峡水库原定的蓄水175米目标未能按时完成。
是蓄水诱发了干旱,还是干旱阻挠了蓄水?蓄水与干旱的纠结该如何评说?
“人们很容易把旱情和三峡大坝拦水联系起来。” 中国工程院院士、长江水利委员会总工程师郑守仁说,但蓄水并非干旱主因,近期湖南、江西等省的湖泊、河流水位低,最主要的原因是这些地区自身的旱情,即9月以来当地持续晴热高温,降雨量很小,无法形成径流。
中国气象局的资料也表示,此次南方地区出现干旱的主要原因是持续高温少雨。
湖南省岳阳市防汛办副主任陈伟力认为,造成今年长江中下游干旱的主要原因还是在于降雨量偏少。“三峡蓄水只是起了加剧的作用。”
据有关专家介绍,长江水资源供需矛盾由来已久。自1877年有实测水文资料以来,长江上游来水量在10月的多年平均值为19700立方米/秒,但受上游降水减少及大量建水库等影响,最近20年的同期平均来水量减少了约3000立方米/秒。而今年10月上游来水量仅有6天超过14000立方米/秒,远低于正常年份的水平。
另一方面,由于近年长江中下游工农业经济发展,以及大量取水口由受污染的湖泊向长江迁移等原因,长江干流的供水负担大增。
郑守仁说,1993年三峡工程初步设计时,认为秋冬季节大坝下泄流量为5000立方米/秒就可满足中下游用水需求,但现在看来,10月中旬下泄7000立方米/秒都可能不够。
按蓄水并非干旱主因的同一逻辑,郑守仁还指出,补水对缓解旱情的作用亦有限。三峡水库加大下泄流量有助于缓解洞庭湖、鄱阳湖两湖及其周边的旱情,但对维持湘江、赣江的水位可能帮不上什么大忙。
陈伟力亦认为,虽然增加了下泄流量,但对于“八百里洞庭”来说,只是杯水车薪。三峡水库加大下泄流量后,长江干流洞庭湖湖口和鄱阳湖湖口水位虽已止跌回稳,但湘江长沙段水位仍在下跌。
事实表明,是极端的气候原因导致了长江中下游的干旱,也阻挠了三峡水库蓄水175米的脚步。
如何破解蓄水与用水的矛盾?
长江的水资源不仅仅要用来蓄水发电,同时还要满足长江中下游工农业生产及居民生活用水的需求,那么怎样才可以满足各方的需求?通常情况下,水库的作用就是削峰填谷,以丰补歉。那么是不是提前拦洪蓄水就可以解决用水和蓄水的矛盾?提前蓄水有无风险?如何做到零风险?
在专家看来,如果入库流量不断减少,水库达到175米的成功几率就很小。而对于三峡工程来说,175米试验性蓄水是一个必要的全面考验,只有水位达到175米时,很多问题才能得到验证,工程的综合效益才能全部发挥。
更为重要的是,三峡水库若不蓄至高水位,来年1至2月上游来水量最小时,就无法给下游补水,届时下游的旱情会更严重。历史数据显示,在正常年份,长江上游于1至2月的来水量为3000~4000立方米/秒之间,最小值仅为2700立方米/秒。只有在三峡蓄水后,每年1至2月才可保证5000至6000立方米/秒的下泄流量。
因此,有关专家认为,解决蓄水和用水矛盾的有效途径,就是将蓄水时间提前,充分利用洪水资源。郑守仁说,与三峡工程初步设计时的情况相比,长江上游在10月的来水量已减少很多。因此可考虑提前至9月10日启动蓄水,并将9月底的水位抬高至160米甚至162米。
据了解,三峡水库2008年9月28日开始首次试验性蓄水,虽未像2009年一样再三加大下泄流量,但若不是去年11月初遇到588年一遇、峰值为33000立方米/秒的洪水,水库水位根本达不到172.8米。而今年提前至9月15日开始蓄水,目的正是利用秋汛在9月尽量抬高水位,以便在10月上游来水较少时,仍能保持一定的下泄流量,但这种提前量可能仍然不够。
过去三峡工程调度规程为反季节调节,汛期泄水,枯水期蓄水。湖南省政府参事、湖南省水利厅原副总工程师聂芳容认为,将来可提倡“蓄洪补枯”,即在防洪风险可控的前提下,将“洪水资源化”,否则三峡蓄水就可能占用中下游10至11月的生态水资源,导致中下游缺水现象。
但提前蓄水又可能导致上游防洪风险,三峡集团公司三峡枢纽梯级调度中心主任袁杰认为,拦蓄洪水“尾巴”可做到风险可控。我国气象水文预报水平已提高,即便蓄水启动后,上游可能酝酿大洪水,三峡水库也来得及进行调度。他说,每年7月中旬至8月中旬是长江主汛期,9月的洪水几率和量级都要小很多。进入9月后,中下游的水位已比汛期低很多,行洪能力较大,大洪水完全可以泄走。另外,近年汛期上游来水的泥沙含量已较工程初步设计时减少了约50%。因此,三峡水库具备进一步提前蓄水的条件。