□张博庭/文
受强厄尔尼诺的影响,2016年汛期,中国南方出现了较大的洪水。一些地区遭受了不同程度的洪水威胁。
7月1日,长江现今年最大的洪峰5万立方米/秒,经三峡拦截错峰,下泄为3.1万立方米/秒,有关数据说错峰水量达30多亿立方米,若没有三峡,其时长江下游最高峰的水量可能要增加40亿立方米。
三峡水库从2003年投入运行以来,2010年和2012年遇到超过每秒7万立方米洪水的时候,按照长江防总的调度指令,减少三峡下泄流量,沙市水位都没有超过警戒水位,有效减轻了下游的防洪压力,保证了下游的防洪安全。
221.5亿立方米,是三峡水库汛限水位145米到正常高蓄水位175米之间的水库容积。
这个库容根据防洪需要分三部分:可以用155米以下的库容来对城陵矶(岳阳)地区防洪;155米-171米水位,库容是125.8亿立方米,主要是用以提高荆江河段(沙市)的防洪标准,从十年一遇提高到百年一遇;171米-175米水位之间,39.2亿立方米库容是用于百年一遇到千年一遇洪水,配合荆江分洪区的运用,可以保证沙市水位不超过45米,防止荆江两岸堤防溃决。
三峡多蓄水肯定能多发电,根据计算,如果三峡可以把汛限水位提高一米,可提高5亿度发电量。但是,不管在干旱的时候,还是在洪涝的时候,三峡调度历来都是防洪第一位。
实际上供水的作用也排在发电之前,2011年干旱的时候,三峡就以供水为首要目标,累计往下游补水200多亿立方米。
至今,三峡工程的防洪作用已非常明确,就是可以把荆江大堤的防洪标准由十年一遇,提高到百年一遇,配合下游分洪、滞洪等综合措施可抵御千年一遇洪水。
这一结论从三峡论证的时候起就没有变过,而且至今也没有变。只不过有的人会站在不同的角度,对三峡的防洪功能有不同的解读而已。
长江防洪,是一项巨大的系统工程,三峡大坝是其中的一个重要组成部分。做好这部分虽然能发挥很关键的作用,但这并不代表“三峡可保管一切”。然而,每逢汛期,长江沿岸受灾,三峡工程必成为关注焦点,其中不乏指摘者。为此,本文就几个公众热议的话题,做一些分析。
三峡会致水淹重庆?
网上有文章推断,“三峡防洪库容被严重高估。三峡水库想保大坝下游区域的江汉平原和武汉,就得水淹重庆,如想保重庆,大坝就白修了。三峡水库明面上的功能就只剩下发电。”
不错,2010年7月,长江经历了自三峡建成以来第一次较大的洪水。当时,重庆的朝天门码头也确实出现了被淹的情况。那时,还没有真正实现三峡工程蓄水到175米正常蓄水位,因此,三峡水库的水力坡度到底有多大,三峡的设计是否在水力坡度的计算上存在问题?还不能给出实践验证的结论。
重庆的洪水与三峡工程的建设,确实存在着某种相关性。但是,有相关性不等于就有因果关系。要证明解释重庆洪水与三峡工程不存在因果关系非常容易,只要把以往三峡建设之前与建成之后,重庆的洪水与长江水量的关系作一个比较,就一清二楚了。
通过比较历次长江大洪水期间,重庆的洪水高度与长江的洪水量的关系,不难发现,三峡工程建成蓄水之后,重庆水位与长江洪水的关系只有几厘米的增加。当然,这几厘米的变化,到底是三峡大坝的回水造成的,还是多年的长江河道淤积造成的,还有待于进一步分析。总之,数据统计显示,三峡大坝蓄水,对重庆的洪水位影响几乎小到可以忽略不计。
有专家用流体力学的原理,解释三峡大坝造成重庆被淹的说法,称“自重庆至宜昌段,长江水道长而窄,重庆之上来水多且急时,即使三峡大坝坝前水位低,也会形成翘尾,造成重庆市区被淹”。
对此,我们也进行了分析,指出了其力学原理的使用错误。实际上,2010年10月,三峡大坝完成了首次蓄水到正常水位175米的实践。根据当时的水位记录,三峡水库的实际水力坡度还不到1米。
此前,也有质疑三峡最后不可能蓄水到175米的声音,除非淹掉重庆。特别是在三峡工程一期蓄水之后,由于长江原来的自然坡度也就大概在万分之七左右,有人据此把长江各处的自然水位,说成是三峡蓄水的回水高度,推断三峡不可能蓄水到175米。
所谓的万分之七,即要想让三峡水库中的泥沙一点都不淤积,水力坡度不能小于万分之七,而并不是说三峡水库蓄水后的水力坡度,就是万分之七。根据设计,一部分泥沙就是要淤积在三峡水库库内。
三峡的回水影响,在设计中并非没有考虑,不过只有2米。客观地说,2米并不是三峡水库的回水高度极限。因为,水库回水的高度,除了和地形有关之外,还与流量有关。所以,越是大洪水来临的时候,变动回水线一定会越高。正因如此,当三峡工程验收的时候,为了保障具有221亿立方米的防洪库容,验收专家已经把回水的高度提高到了4米。
库区地质灾害多发?
水库电站刚建成时,新库岸在枯水波动的影响下,会把很多潜在的滑坡体逐渐释放掉。所以,水电站建成之后,一般会经历地质灾害的免疫期、平缓期和受益期。三峡工程也不例外。
在三峡建成后的蓄水初期,确实有一个阶段产生了较多的地质灾害。因为,在水库电站的建设初期,新的库岸和库水位的上下波动,确实都会增加库区周边的滑坡、崩岸、泥石流等地质灾害。而这些地质灾害的出现,并不是水库蓄水本身造成的,而是一些潜在的地质滑坡体被水库蓄水释放出来了。
这些潜在的地质灾害滑坡体,如果不被释放,也必然会在将来的某一天爆发。
目前的研究证实:滑坡、崩岸、泥石流等地质灾害的产生,除了触发灾害的风、雨等外力之外,主要有两种能量的来源:一个是地震,一个是河流的冲击和下切。
一般来说,河流周围的地质灾害,主要产生原因在于河流能量产生的长期冲击和下切。据此,清华大学曾做过一个研究,经多次现场试验验证了,消能是地质减灾的根本。具体到大江大河的水电开发,本质上就是提取和利用河水中的能量。河水的能量被用来发电之后,就不会再去冲击和下切河流的边坡,从而也就不会再产生和加剧更多的潜在滑坡体。
目前,三峡初期蓄水已超过十年,各种潜在的滑坡体也都经过了较充分的释放。地质灾害的发生频率也已经大幅降低。根据普遍规律,目前三峡水库的地质灾害已经进入了平缓期,甚至即将进入受益期。
平缓期是地质灾害的发生频率基本上与三峡建设前大体相当。受益期的特征是,地质灾害明显少于三峡工程建设前。
三峡的拦洪能力多大?
最近这几天,长江中下游的一些地区,正在遭受较大的洪水困扰,很多当地民众认为,三峡工程发挥的作用还不够,为什么不能索性截断上游的所有来水,帮助下游抗洪。
根据目前的《防洪法》要求,三峡大坝只能错洪消峰,一方面,三峡也在尽可能地发挥着错峰抗洪的作用;另一方面,还要尽量地保持三峡水库具有较大的防洪库容。
例如,7月1日当长江下游地区正在遭受洪涝困扰的时候,长江上游的入库流量已经达到了5万立方米/秒。当时三峡大坝拦蓄了约2万立方米/秒的流量,避免加重下游地区的抗洪压力。那几天,长江上游的来水,有时已经减少到了2万立方米/秒左右,但是,为了能够保持三峡的防洪库容,应对未来随时可能会到来的大洪水,三峡大坝却要用略大于2万立方米/秒的流量下泄江水。
国家防总对长江洪水的调度方式,既要尽可能地帮助下游百姓防洪抗涝,也要保障三峡的防洪能力。不管是来自学者还是民间的偏激意见,都是不可取的。
三峡的重要防洪作用,已经让周围的百姓有所感受。一位来自长江边上的媒体记者,在小时候的记忆中,父母每年的冬天要去长江边上“挑堤”,夏天要去长江大堤上去死守。这一切,在三峡建成之后发生了根本的改变。
2012年7月22日,长江出现了71200立方米/秒的较大洪水,其洪峰流量已经超过了1998年,可由于有了三峡工程的调蓄作用,武汉地区参与护堤的人数,只是1998年的几十分之一(2000人左右)。
因有了三峡大坝的保障,不仅不需要武汉的军民到大堤上去严防死守,而且还有很多武汉居民,悠闲地在江边散步、纳凉。
实际上,三峡工程的建设还留有更充分的防洪余地(稍加改造就可以提高蓄水到180米)。前不久已经有专家建议,按照180米计算三峡大坝的库容了。已经有正式资料显示,三峡库容不再是392亿立方米,而是450亿立方米了。因此,客观地说,目前三峡的最大防洪能力,可以说是远超221亿立方米。
随着三峡大坝的建设,长江的防洪能力毫无疑问提高了。这里需要强调的是,三峡大坝和枢纽建筑物的结构强度,完全可以抵抗万年一遇的洪水,但是,并不是说整个三峡枢纽具备了拦蓄、调控万年一遇洪水的能力。我们可以说三峡大坝本身具有万年一遇的抗洪能力,但不能说三峡工程具备了万年一遇的防洪能力。
总之,三峡工程的防洪能力,完全符合设计预期。即:把下游荆江河段的防洪标准提高到百年一遇,配合下游分洪,可以防控千年一遇的洪水。
作者为中国水力发电工程学会副秘书长,本文为作者个人观点