三峡工程防汛新考验

三峡大坝作为新世纪下中国的旷世工程,在经过一系列考证之后如期建成,它已成为世界上最庞大的水利工程,发电量为世界之最。当然,这个伟大工程在给工业以及生活用电带来方便的同时,也引起了更多的议论。

一个显而易见的现象便是三峡大坝建成后,洞庭湖、鄱阳湖水面一直在下降造成渔民歇业、航运受阻,部分地区旱情肆虐,另外引起了一些气候异常现象。人们不禁想起我国著名水利工程专家、享誉海内外的知名学者黄万里老先生去世前说过“三峡高坝若修建,终将被迫炸掉”的惊世大预言。

但三峡大坝的建成终归是功大于过,尤其今年百年罕见的南方水灾,长江及其支流水患频发,她在防汛抗洪上又面临着新的考验。庆幸的是洪灾水量调控中经过检验,三峡工程对长江上游的行洪控制功不可没。不过因地理、政策运行等因素的制约,防汛抗洪形势仍十分严峻。在长江防洪这个大舞台上三峡大坝如同一个擎天巨人,怎样发挥出它的应有防洪功效,要从多方面进行考证,提供给这个巨匠一个自由发挥的空间。

今年入汛以来,长江流域已发生多次洪水过程。7月15日以来,长江上游嘉陵江、岷江、沱江及汉江上游地区发生暴雨洪水,其中嘉陵江支流渠江、汉江干流及其支流坝河、任河发生超历史记录的特大洪水,嘉陵江发生较大洪水。

大坝变成防洪焦点

从6月中下旬以来,长江流域出现大面积强降雨天气,先后导致洞庭湖、鄱阳湖“两湖”水系多条河流水位超警戒线。6月20日三峡大坝首次运用防洪,拉开今年拦蓄洪水的序幕。此前为腾出足够库容,三峡坝前水位已在6月10日降低到146米附近。而水库在汛期不拦截洪水的情况下,坝前水位大约是145米。

在这次滞洪调度期间,三峡水库水位抬高近5米。据测算,通过三峡工程拦蓄作用,降低洞庭湖城陵矶河段水位0.4米左右,降低鄱阳湖湖口水位0.2米左右。

几天之后,长江中下游地区迎来第二次集中降雨过程,部分控制站点水位逼近或超过警戒水位。三峡水库也于7月9日再次拦蓄洪水。

7月11日,三峡大坝迎来入汛以来首次洪峰,最大流量达每秒3.85万立方米,三峡工程今年首次开闸泄洪。

因为预测到长江上游还会有较大来水,按照长江防总的要求,三峡工程于7月15日加大下泄流量、腾出库容,将坝前水位恢复为148.79米。

4天后,超过1998年上游洪水峰值的洪水来袭。由于拦蓄洪水,三峡水库水位迅速上涨并持续攀高。

7月19日,三峡建成以来最大的一次洪峰抵达宜昌。这座大坝的防洪能力被洪水推到了时代的高处。从上游翻腾而下的滚滚洪水,如何被三峡大坝高高托起,轻轻放下,成为万众瞩目的焦点。

按照三峡工程的设计防洪标准是:千年设防,万年校核。能抵御1998年那样的百年一遇洪水,当洪水到来时能够拦蓄住洪水,而不用启用下游的分洪区分洪;大坝设计行洪能力是千年一遇,特大洪水到来时在下游剂江分洪区配合下确保武汉及下游平原不被淹:当万年一遇罕见大洪水到来时,确保三峡不溃坝。

治水在于水调度

浩大的三峡工程于2003年完成135米蓄水。2006年三峡大坝全面挡水,并开始承担荆江河段的防洪任务。

2007年7月30日,每秒5.25万立方米的洪峰通过三峡大坝,三峡工程首次实施拦削洪峰任务。三峡水库按每秒4.8万立方米的流量控制下泄。

根据三峡枢纽的调度规程,在洪峰到达之前,把水库水位逐渐降低,腾出库容以蓄洪水,这样一是起到削峰的作用,如果上游洪峰来得很大,就削减洪峰,让洪水比较均匀地下泄;二是错峰的作用,在下游洪峰比较大的时候,防止上游的洪峰和下游的洪峰汇聚在一起。如果三峡工程下游洪水较大,洞庭湖、鄱阳湖等地区降雨量大、水位高时,即使长江上游来水不是很大,三峡工程也要控制下泄,确保下游行洪安全畅通:若长江上游来水较大,下游水位不高,即使发生百年一遇洪水,三峡工程仍然会控制下泄流量不超过每秒5.67万立方米,以保证荆江水位不超过警戒线。

另外,如果遇到上游来水超过每秒5万立方米的情况,三峡水库将根据电站运行用水及上下游的水情,在确保沙市不超过警戒水位条件下,提出洪水预警和控泄方案。

至于三峡工程拦洪或者泄洪的依据,三峡枢纽上游共有100万平方公里的流域面积,三峡集团公司所属测控系统已经覆盖其中60万平方公里,加上大渡河和雅砻江上一些兄弟单位的测控系统,上游流域面积水情测控已经达到80%以上的覆盖率。

事实情况是水的调度与防洪预报不能匹配,如在预报不准确的情况下,短期对三峡水库水流的调节便更为重要。但是短期预报今年频频不准,给决策带来了困难。另外缺乏有效地统一调度,如果能实现三峡大坝上游多座水库梯度统一调度,将更有利于今后的防洪。

与此同时,河流的问题纷繁复杂,存在着上游、干支流、水质水量以及各种利益集团间的相互冲突,矛盾不断产生并不断掩替。管理政策的出台,将在多方博弈和多目标综合协调的基础上产生,良好的制度无疑是重要前提。而这样的制度却很难建立。

新形势下的新挑战

按照设计,蓄水到175米高程后,三峡工程将全面发挥防洪效益,可以抵御百年洪水,然而当时还暂时无法实现。7月中旬时节在175米高程之下还有接近3万移民没搬迁,当时还无法做到最好的调洪和蓄洪能力。

更为重要的是,三峡工程改变了长江中下游的水沙情况。这样中下游地区在“受惠”三峡工程的同时,需要做出新的改变。

2003年6月三峡水库蓄水运用后,受上游来沙大幅减少的影响,长江中下游河道发生了长距离的明显冲刷。长江水利委员会长江勘测规划设计研究院的相关人士认为,其情况比三峡工程论证阶段的预测结果冲刷幅度更大、发展速度更大。特别是临近三峡水库的荆江河段冲刷幅度明显。

以2002年至2006年为周期的统计结果显示,部分河段年均冲刷量是三峡水库蓄水前的近10倍。

数学模型计算结果也显示,冲刷强度将从上游向下游逐步发展,长江中下游河道因此在相当长的时期内面临大幅冲深的挑战,导致护岸工程损坏、失去对河势的控制。所谓河势,就是河道水流动力轴线的位置、走向、岸线和洲滩分布的态势。

河道冲刷导致岸坡变陡,使长江中下游干流河道崩岸频度和强度增加。根据长江水利委员会水文局的一项统计,2003年至2007年剂江河段共有27个局部河段出现主要崩岸险情50多处。另据荆州河道管理局的数字,三峡水库蓄水前年均崩岸险情15处、6500多米,蓄水后是26处、超过1.7万米。

一些崩岸险情已危及现有护岸工程的安全。比如之前发生的上荆江左岸文村夹崩岸距离荆江大堤堤脚不到50米。

事实上,在三峡工程完成后,加之金沙江向家坝等干支流控制性工程和上游水土保持工程的投入使用,长江中下游的水沙情况发生显著变化,对河势稳定和防洪安全的影响显而易见。而中下游堤防安全 又是长江防洪的重中之重。

受连日高水位浸泡冲击,7月18日江西省长江九江段江洲、棉船江岸连续出现崩岸险情,其中棉船段水位已超警戒1.14米,棉船镇金星村九组两处崩岸,险段长度已经达到200米。保护人口接近4万的江洲大堤,也已超警戒水位线1.1米。

冲破江湖关系的瓶颈

长江属于雨洪型河流,因暴雨而引发的洪水具有极强的季节性。长江中下游洪水的突出特点是峰高量大、来势凶猛。此外,三峡大坝以下还有80万平方公里的汇水面积,尤其是支流众多、水量较大的洞庭湖水系和长江第一大支流汉江,都在三峡大坝的控制范围之外。

根据测算,一旦这些支流与干流洪峰重合,加上长江目前河道安全泄量严重不足,三峡工程并不能彻底解决超额洪量的问题。

以1954年洪水为例,当时分洪量是500亿立方米。这样即使有三峡水库调节,也还有近300亿立方米洪水要靠分洪等其他方式解决。

显然,除三峡枢纽工程之外,长江中下游的诸多湖泊应该同样起到重大的蓄洪作用,但湖北省水利水电勘测设计院高级工程师邹朝望表示,从上世纪50年代往后,河湖关系逐渐发生变化,湖泊承载的洪水调蓄量日益减少。这样在同等径流条件下,长江水域将承担更大的径流压力。

以洞庭湖为例,从1956年到1990年间,连接长江与洞庭湖的荆江“三口”――松滋口、虎渡口和藕池河对上游枝城的分流分沙量均大幅度减少。从1956至1966年、1973至1980年、1981至1987年、1988至1990年四个时间段来比较,“三口”入湖总水量分别减少23.6%,37.5%,40.9%和50.0%。其中藕池口减少幅度最大,仅1956年到1988年问就减少分流量72.7%,减少分沙量78%。

“三口”分流的减少,使得上游同流量下,荆江流量加大,尤其是下荆江流量增加较多,最终造成水位抬高。高水位持续时间较长显然对荆江防洪不利。

此外,由于江湖流量分配的巨大变化使荆江径流量加大,导致城陵矶至武汉河段淤积,“三口”分流河道衰退。虽然进入洞庭湖的泥沙和淤积减少,但是城陵矶水位却不断抬高,这样持续发展的结果必然给长江中游带来新的险情。

虽然1998年之后国家采取措施积极恢复湖泊生态环境,但仍以工程性措施为主。而非工程性措施同样是根本解决问题的重要因素,它们包括:湖区严格控制人口增长、鼓励人口外迁、对泛洪区土地使用进行更加严格的控制等等。

12年之后的今天,投资1800亿元的三峡枢纽工程竣工并投入使用,分蓄洪能力与12年前显然不可同日而语。然而长江中下游堤坝的现状与湖泊分洪蓄水能力的降低,却使防洪形势依然严峻。