排渾蓄清,汛后攔水,長江中下游水位走低
2011年,長江中下游罕見的大旱,再次引發(fā)了三峽工程是否與大旱有關(guān)的激烈爭論。長江的湖北宜昌至江西湖口段以及江西湖口至長江口段,分別被稱為長江的中游和下游。許多觀測數(shù)據(jù)和研究結(jié)果表明,雖然降水減少是造成長江中下游旱災(zāi)的重要原因之一,但三峽水庫等大型工程的蓄水,的確也對干旱產(chǎn)生了不可忽視的影響。
人們通常認(rèn)為,水庫可以“調(diào)豐補(bǔ)欠”,在洪水期蓄水,枯水期放水,解決天然河流流量的季節(jié)性不均衡,但實際情況并非如此。汛期時洪峰不斷形成,水庫是通過把每次洪峰的一部分暫時攔截在水庫里,削減洪峰流量,稍后再往下泄洪,形成“錯峰”來防洪。由于河流在汛期的總流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水庫的防洪庫容,而且一次洪峰可能持續(xù)時間很長,或者兩次洪峰之間可能間隔時間很短,所以水庫在攔截每一次洪峰時都不可能把水庫裝滿,始終要留有余地,否則,隨后而來的洪峰就可能讓水庫來不及泄洪而導(dǎo)致漫壩甚至潰壩。所以,水庫為了滿足防洪功能和自身的安全,是不可能在洪水期蓄滿水的。而且,為了減輕庫區(qū)泥沙淤積,也需要在泥沙最多的洪水期,保持較低水位和不斷泄洪,以利沖砂。而要實現(xiàn)發(fā)電的最大效益,就只有在汛后期把水庫蓄滿到正常高水位,這就是“排渾蓄清”。對于三峽工程來說,就是要在每年的9月至11月蓄水至175米。
三峽水庫達(dá)到正常高水位175米的目標(biāo)是分期實現(xiàn)的。在2003年、2006年分別蓄水到135米、156米。自2003年以來,在每年的蓄水過程中,都使下游出現(xiàn)罕見低水位,因而使長江中下游出現(xiàn)連年干旱。2008年、2009年,三峽水庫兩次試圖蓄水到175米均未成功,其主要原因也是為了緩解蓄水過程中,長江中下游出現(xiàn)特枯水位帶來的問題。
2010年,三峽水庫為了確保實現(xiàn)蓄水到175米,不得不冒著遭遇上游洪峰和加重泥沙淤積的風(fēng)險,將開始蓄水的時間由往年的9月下旬提前到9月10日。但由于9月中旬仍出現(xiàn)高達(dá)38000立方米/秒的洪峰,因此大幅蓄水延后。10月25日終于蓄水到175米,但付出了長江中下游水位持續(xù)走低的代價。從10月下旬開始,長江航道水位不斷創(chuàng)新低,大量船只擱淺,沿江不少城市出現(xiàn)取水困難。
2011年5月,長江中下游旱情極為嚴(yán)重之時,三峽工程加大下泄流量被認(rèn)為是抗旱補(bǔ)水之舉,但其實這是在6月份汛期到來以前,水庫必須將水位降至汛期限制水位的必然過程。在水庫蓄水期導(dǎo)致或加重的干旱,有可能不會因此時的加大泄流得到真正補(bǔ)償。另外值得注意的是,三峽水庫蓄水后,長江中下游干流的徑流量總體呈減少趨勢,據(jù)中國科學(xué)院、世界自然基金會《長江保護(hù)與發(fā)展報告 2009》公布的數(shù)據(jù),三峽水庫蓄水后的2003年至2007年,長江中下游干流各水文控制站的年平均徑流量比蓄水前的多年平均值普遍低6%~10%。
江湖相通,牽一脈而動全域
長江出三峽入江漢平原,即所謂“山隨平野盡,江入大荒流”,與眾多湖泊之間是江湖相通、水勢相連、盈虧與共的關(guān)系。正因為江湖相通,當(dāng)三峽水庫蓄水時,一方面入湖流量減少,另一方面,長江水位降低后,也使湖泊水位被下拉,加快了湖水外泄。實際上,三峽工程蓄水以前,中國科學(xué)院長沙農(nóng)業(yè)所鄒邵林等專家曾經(jīng)預(yù)測:三峽工程建成后湖區(qū)各月水位將不斷降低,所有高程的灘地出露天數(shù)總體上將逐漸增加,東方田鼠種群在洞庭湖區(qū)將有面積更大的棲息地,其危害將更加嚴(yán)重,在東洞庭湖區(qū)則更為突出。這些預(yù)測均不幸言中。
三峽水庫蓄水后,鄱陽湖也出現(xiàn)連續(xù)枯水年,據(jù)中國水利水電科學(xué)院胡春宏等的研究,2003~2008年的年平均天然徑流量為1281億立方米,與多年平均相比偏少232億立方米,減少幅度達(dá)15%。三峽水庫運(yùn)行初期,鄱陽湖出流增加,平水年多流出湖水量約23億立方米;三峽水庫運(yùn)行30年后,在三峽蓄水、干流河道沖刷、鄱陽湖可補(bǔ)水量減小的共同作用下,汛后鄱陽湖蓄水量平均減少35億立方米,相當(dāng)于鄱陽湖枯水季節(jié)提前了1個月,加劇了枯水期湖區(qū)用水困難。洞庭湖等通江湖泊,自上世紀(jì)50年代以來,一直處于淤積狀態(tài),導(dǎo)致湖泊萎縮。
饑餓的水,同流量水位下降
三峽水庫蓄水以后,一個重大變化是大量泥沙被攔截在水庫里,下泄的水流變成了泥沙含量很少的清水。而在沒有水庫時,河流要攜帶來自上游的大量泥沙堆積在長江中下游平原,這片廣袤富饒的魚米之鄉(xiāng)以及長江三角洲的不斷生長,均得益于這種削高填低、洪泛沉積的自然過程。泥沙很少的清水,被人們形象地稱為 “饑餓的水”。因為“飽餐泥沙”的水,由急流峽江進(jìn)入江漢平原后,河道展寬,流速減緩,它會把吃進(jìn)去的泥沙“吐出來”,淤地造陸;而“饑餓的水”恰恰相反,它有很強(qiáng)的侵蝕沖刷能力,對于平原的土地,不是要奉獻(xiàn),而是要奪取,它會不斷沖掏加深長江中下游的河床,把原先沉積的大量泥沙帶走。
三峽工程論證時,曾對下游河道可能產(chǎn)生的沖刷進(jìn)行過計算,據(jù)林秉南《工程泥沙》一書中公布的結(jié)果:三峽水庫運(yùn)行后,葛洲壩以下河床的下切范圍可遠(yuǎn)至黃石和武穴一帶(距葛洲壩約759~829千米);下切深度最大的河段是下荊江藕池口至城陵磯(距葛洲壩約225~400千米),可達(dá)5.1~7.0米;三峽工程運(yùn)行到50年時,城陵磯至螺山河段沖刷達(dá)到最大值,下切平均深度約為5米,三峽工程運(yùn)行到100年時,宜昌以下各河段仍不能回淤到天然狀態(tài)。
2011年5月,湖北洪湖的漁民因湖泊水位不斷降低,不得不自建截流設(shè)施,以阻止湖水過快流失。這形象地說明,一旦河槽加深,水位下降,通江湖泊的水位就象遇到落水洞一樣,也被“吸”了下去。這種影響還波及到與洞庭湖、鄱陽湖相通的長江支流。
水電開發(fā)火上澆油,層層截堵的湖南四水與江西五河
三峽工程作為長江干流上的“巨無霸”,對中下游的影響無疑最大,但影響不僅僅來自于三峽工程。洞庭湖上游的湖南四水(湘江、資水、沅江、澧水)以及鄱陽湖上游的江西五河(贛江、撫河、信江、饒河、修水),近年來梯級水電開發(fā)如火如荼,興建了許多大中型電站水庫,它們都要在汛期后蓄水,也都會產(chǎn)生清水下瀉、河床掏深的現(xiàn)象,因此對這些河流的下游以及洞庭湖、鄱陽湖的水位下降和干旱,無疑會加大影響。
長江科學(xué)院陳進(jìn)等專家認(rèn)為,除了流域降雨偏少、洞庭湖水位低和河道采砂等因素外,湘江航電工程的運(yùn)行,也使壩下河道沖刷明顯。據(jù)報道,2010年11月,當(dāng)湘江水位再次逼近歷史最低時,擱淺船只達(dá)700多艘。
攔與不攔,通江湖泊的命運(yùn)
歷史上,長江中下游的絕大多數(shù)湖泊均為自由吞吐的通江湖泊,雖因自然演變,也有一些湖泊與長江分離,成為阻隔湖泊,但這一自然過程是緩慢漸進(jìn)的。自上世紀(jì)50年代以來,因圍墾、筑堤、建閘等人為原因,導(dǎo)致絕大多數(shù)湖泊成為阻隔湖泊,僅剩洞庭湖、鄱陽湖、石臼湖自然通江。
長江由松滋、太平、藕池、調(diào)弦等四口入洞庭湖,由城陵磯出洞庭湖。調(diào)弦已建閘,現(xiàn)僅存“三口一磯”為自然通道。按“三口”建閘的設(shè)想,主要是通過深水閘在枯期引長江水入洞庭湖緩解水荒,解決因河道下切,長江入湖門檻逐年提高的問題;在汛期通過閘口控制實現(xiàn)長江與湘資沅澧四水的錯峰調(diào)洪。三口建閘的難題在于三口在鄂,而受益主要在湘,枯期要從長江加大分水,而汛期因閘口控制可能增加荊江防洪壓力,至于長江與湖南四水的錯峰調(diào)洪,操作起來更加復(fù)雜、困難。
專家們也指出,長江中下游僅存的這兩個大型通江湖泊被阻隔后,對生態(tài)與環(huán)境的影響是更嚴(yán)重的問題:魚類的江湖交流減少,洄游通道受阻,生物種群衰退;湖灘草洲和水禽棲息地被大大改變,隨長江的生態(tài)節(jié)律而脈動的河湖漲落區(qū)不復(fù)存在,濕地生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性將受到極大破壞。當(dāng)下,人們正在反思長江中下游江湖阻隔的弊端,在許多阻隔湖泊正在開展恢復(fù)江湖連通、閘口生態(tài)調(diào)度、魚苗汛期開閘灌江納苗的行動。此時,對于洞庭湖三口、鄱陽湖湖口的閘壩修建,應(yīng)當(dāng)更加審慎。
丹江口大壩長高,漢江缺水會加劇嗎
全長1577千米的漢江是長江最長的支流,其流域面積在長江支流中也僅次于嘉陵江,它是滋潤江漢平原的重要津脈。漢江自丹江口到漢口長652千米,其中丹江口至鐘祥磨盤山、以及鐘祥磨盤山以下,分別為中游和下游。
在長江中下游干旱的形勢下,漢江中下游最引人注目的問題,是近年來因水華頻現(xiàn)導(dǎo)致的水環(huán)境和水資源危機(jī),以及南水北調(diào)中線調(diào)水后,可能對漢江中下游水情產(chǎn)生的影響。
漢江上的丹江口水庫第一期工程于1973年建成,庫容為 174.5億立方米。為滿足南水北調(diào)中線調(diào)水需要,2005年開始對大壩加高,庫容將增加到290.5億立方米。計劃前期調(diào)水每年95億立方米,后期擴(kuò)大到每年130億立方米。丹江口水庫蓄水后,自1992年以來,漢江下游多次爆發(fā)水華,爆發(fā)的時間間隔,由最初的5年縮短到2至3年,2008年和2009年,更是連續(xù)發(fā)生。據(jù)報道,2000年2月29日至3月26日,漢江下游全河段水體持續(xù)27天呈深褐色,并帶藻腥味。水華程度之深,持續(xù)時間之長,影響范圍之廣,為國內(nèi)外罕見。
南水北調(diào)一旦開始在丹江口調(diào)水,情況可能會更加嚴(yán)重。據(jù)分析,當(dāng)每年調(diào)水95億立方米時,丹江口大壩處的徑流量至少將減少約24%,漢江中下游的徑流量至少將減少約16%,這都超過了國際公認(rèn)的跨流域調(diào)水的上限比例15%。而據(jù)長江水利委員會的報告,南水北調(diào)中線調(diào)水實施后,漢江“水華”的發(fā)生概率將由調(diào)水前的9.2%升至13.6%。
為補(bǔ)償?shù)そ谒畮煺{(diào)水對漢江中下游的不利影響,“引江濟(jì)漢”工程被提上了日程。在荊州市李埠鎮(zhèn)引長江水,在潛江市高石碑鎮(zhèn)入漢江水,這雖然對漢江下游缺水有所緩解,但高石碑鎮(zhèn)出水口以上至丹江口水庫還有近380千米的江段不能顧及,另外由于長江干流也在不斷被刷深、也面臨缺水困境,低成本的自流引水能維持多久也是問題。
此消彼長,另一種“干旱”,長江口危機(jī)
長江在崇明島附近入海,一般把江蘇江陰縣鵝鼻嘴至上海崇明島雞骨礁232千米長的江段稱為長江河口段,在這里,江流下瀉與海潮上涌相互交錯,你來我往。自然狀態(tài)下,每年江水最枯的12月至次年4月,咸潮入侵,鹽水上溯,一般2月份鹽度最高。
三峽水庫蓄水后,長江口的咸潮發(fā)生重大變化。據(jù)《長江保護(hù)與發(fā)展報告 2009》的數(shù)據(jù),2006年9月三峽水庫蓄水到156米期間,截流長江下泄入海徑流超過110億立方米,導(dǎo)致長江口附近的大通水文站9月的平均流量比多年平均值少50%,10月的平均流量比多年平均值少56%,結(jié)果使咸潮提前四個月到來。2006年9月11日至19日,上海陳行水庫進(jìn)水口氯化物大于250毫克/升的時間達(dá)到108小時。而水體氯度達(dá)到100毫克/升,即表明已受到咸潮入侵影響。進(jìn)入2007年1月,盡管三峽水庫加大了泄流,但咸潮入侵對上海城市供水的影響仍未減輕。
但據(jù)有關(guān)專家研究,三峽工程和南水北調(diào)中線工程對長江入海流量的變化影響最大,在每年10月至12月,減少的下泄流量可以占到多年平均流量的7.7%~14%。這對上海長江口原有的水源地、新建的青草沙水源地以及黃浦江的水源地均會產(chǎn)生影響。如果再考慮全球氣候變暖帶來的海平面上升、以及長江三角洲地面沉降的疊加,上海城市供水安全將面臨長期的挑戰(zhàn)。
長江上游高壩林立,更多的大水庫還未蓄水,長江會斷流嗎?
三峽水庫每到9月至11月,都會面臨水庫蓄水和保障下游用水的兩難選擇,而這還是在長江上游許多高壩大庫還未建成蓄水的情況下就已出現(xiàn)的困境。難怪長江水利委員會水資源保護(hù)局前局長翁立達(dá)曾語出驚人:“三峽水庫蓄不滿水是正常的,能蓄滿水才是不正常的?!?/p>
我對大渡河的情況也作了類似的分析,根據(jù)樂山烏尤寺水文站數(shù)據(jù),大渡河近44年的年平均徑流量(不包括青衣江)為463.58億立方米。大渡河在汛后的電站主要蓄水期(10月至12月)的徑流量為94.35億立方米。不考慮大渡河各支流的電站庫容,僅大渡河干流上24座梯級電站已知的調(diào)節(jié)庫容就達(dá)到101.1億立方米。因此,大渡河干流水庫總的調(diào)節(jié)庫容至少為10月至12月徑流量的1.07倍,即使10月份時水庫因先期蓄水,調(diào)節(jié)庫容已沒有這么大,大渡河干流水庫在10月至12月的蓄水量也與此階段的徑流量很接近。而這還沒有考慮南水北調(diào)西線每年將從大渡河上游調(diào)水40億立方米。據(jù)專家研究,南水北調(diào)西線工程一旦實施,引水樞紐以下僅大渡河鈄爾尕至石棉的300千米河段,在11月至次年5月,徑流量至少將減少32%。按此估算,大渡河在汛后電站主要蓄水期(10月至12月)的徑流量可能不足65億立方米。65億立方米的徑流量與100億立方米的蓄水量相比,大渡河斷流,也許并不是危言聳聽的話題。
旱澇急轉(zhuǎn),息洪安瀾還是推波助瀾,水利工程被拷問的防洪功能
2011年6月初,當(dāng)人們還在為長江中下游幾個月以來的大旱憂心忡忡時,形勢卻急轉(zhuǎn)直下,中國南方開始普遍出現(xiàn)強(qiáng)降雨。不少地方的降雨量都被稱為“極值”:貴州黔西南的望謨縣,10小時降雨達(dá)363.5毫米;浙江自6月3日以來,有783個站超過300毫米,淳安縣葉家源達(dá)到622毫米等等。
當(dāng)人們還在為水庫等水利工程究竟是旱災(zāi)推手還是抗旱功臣爭論不休時,又開始了對水利工程防洪功能的拷問。值得注意的是,這輪強(qiáng)降雨在多處重大災(zāi)害的背后,都出現(xiàn)了水庫、塘壩發(fā)生險情甚至漫壩、潰壩的事件。這些失事的小型水庫和塘壩,盡管蓄水量一般只有幾萬立方米到十幾萬立方米,可一旦漫潰或爆塘,便會產(chǎn)生很大的破壞,瞬時的洪水常常演變?yōu)槟嗍鳎o下游造成滅頂之災(zāi)。
大中型水庫被賦予了更多的攔洪錯峰的功能,但有時暴雨突來、洪水難測、人算不如天算,稍有調(diào)控不當(dāng),也可能出現(xiàn)水庫泄洪與暴雨洪水重疊,大大加劇下游洪水威脅,歷史上教訓(xùn)不少。
2010年7月,吉林永吉縣被當(dāng)?shù)囟椤?600年一遇”的特大洪災(zāi),也被指為與水庫的調(diào)控失當(dāng)有關(guān)。據(jù)《財經(jīng)》雜志、《中國財富》雜志等多家媒體報道,7月28日凌晨,五里河、口前大河等發(fā)生洪水,位于永吉縣城口前鎮(zhèn)上游30千米的朝陽水庫,在7月28日的8時至10時,分三次不斷加大泄洪量。10時20分,口前鎮(zhèn)出現(xiàn)最大洪峰,導(dǎo)致了極其慘重的人員和財產(chǎn)損失。
三峽水庫對長江上游的洪水可起到一定的調(diào)峰作用,但尚未經(jīng)歷1954年、1998年那樣歷時長、流量大的洪水考驗。對因中下游強(qiáng)降雨造成的洪水,三峽水庫則無能為力。希望三峽水庫能徹底解決長江防洪問題,是不現(xiàn)實的。
蹊蹺的貴州望謨暴雨,6年5次超“百年一遇”,水庫改變氣候?
今年6月貴州望謨暴雨洪災(zāi),使這個偏僻的地方受到了特別關(guān)注。更讓人吃驚的是,望謨在2006年以來的6年,竟然有5年出現(xiàn)了大暴雨成災(zāi)的記錄。而在2006年以前,望謨鮮有這樣的暴雨記錄。6月6日洪災(zāi)過后,望謨縣城90歲的舒吉仁感慨,自己活了90年,從未見過這樣大的水災(zāi)。這讓我想起了三峽水庫蓄水后,川渝地區(qū)連年的大旱與大澇。
三峽水庫蓄水后,周邊地區(qū)極端氣候事件增多引發(fā)了廣泛的疑問。同樣,也有網(wǎng)友認(rèn)為,望謨的暴雨環(huán)境,隨著環(huán)繞望謨縣南邊、西邊的紅水河、北盤江上的梯級電站開工、蓄水,發(fā)生了驟變,其中龍灘水庫更是難脫干系。龍灘水庫是紅水河梯級開發(fā)的巨型骨干工程,2003年11月大江截流,2006年9月下閘蓄水,裝機(jī)容量630萬千瓦,庫容273億立方米,水庫面積377平方千米,水深近200米。分析者認(rèn)為,望謨夏季東南季風(fēng)盛行,雨帶也由南向北移動。當(dāng)前進(jìn)的潮濕氣團(tuán)遇到高山阻擋而上升,便形成地形雨,而龍灘水庫對局部氣候的改變,導(dǎo)致望謨在汛期的水汽輸送及降雨量暴增。
和三峽水庫對氣候的影響一樣,盡管現(xiàn)在還缺乏充足的科學(xué)觀測來加以說明,但大型水庫和極端氣候事件的時空關(guān)聯(lián)現(xiàn)象,仍然值得人們?nèi)ジ叨汝P(guān)注和深入研究。
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