蔡其华：关于三峡水库几个热点问题的思考

蔡其华：关于三峡水库几个热点问题的思考
三峡工程具有防洪、发电、改善航运及调节水资源等巨大的综合效益，是当今世界最大的水利枢纽工程，也是治理和开发长江的关键性骨干工程。三峡工程2003年6月进入围堰发电期，2006年10月进入初期运行期，2008年进入试验性蓄水阶段，2010年10月，三峡水库蓄水至设计的正常蓄水位175米。其间，长江流域发生了强震、干旱、洪涝等自然灾害，引起人们对三峡工程的热议，有人甚至质疑这些灾害是“三峡工程惹的祸”。长江水利委员会作为水利部派出机构，承担着长江流域的水行政管理职能，既是三峡工程的设计总成单位，又是三峡工程的运行调度单位，有责任、有义务及时研究解决三峡工程的有关问题，并本着实事求是的科学态度加以说明。为此，现就当前社会关注的几个热点问题谈谈看法，与大家共同探讨。
一、关于三峡水库诱发干旱问题
今年年初以来，长江流域降水较历史同期均值偏少近4成，其中中下游偏少近5成，为新中国成立以来最少。在三峡水库加大下泄对中下游持续补水的情况下，中下游河段来水仍偏少2～5成，洞庭湖、鄱阳湖水系来水偏少5成，汉江来水偏少5成。中下游干流水位偏低3～5米。1—5月，三峡水库补水约190多亿立方米，汉江丹江口水库补水约57亿立方米，抬高中下游干流水位1.0米左右，最大抬高约1.5米。在三峡和丹江口水库大量补水的情况下，5月初，长江中下游干流水位仍出现历史同期最低或接近同期最低。水库加大下泄为中下游补水，对缓解旱情起到一定的作用，但不能从根本上解决问题。
罕见少雨是造成中下游地区干旱严重的根本原因，而造成今年长江流域降雨少的主要原因，是自去年年底以来大气环流系统异常显著，南方热带系统偏弱，北方冷空气活动势力强大，水汽输送通道未能有效建立等天气因素。（天气和气候是两个不同的概念。天气是指短时间发生的气象现象，如雷电、下雨、台风、沙尘暴等。气候则是天气的长期统计状况，一般采用冷、暖、干、湿等给予定量表述。）近些年来，全球气候变暖已是不争的事实，这必将导致极端天气事件多发频发。2006年川渝出现罕见的大旱，2011年长江中下游大旱，2007年重庆市遭遇特大暴雨，均属极端天气事件。
从天气成因来看，造成极端天气事件的主因，是从地面到500毫巴（约5500米）之间高空天气形势的变化，特别是500毫巴代表高空天气形势的变化。三峡大坝坝顶高程仅185米，相对于500毫巴对应的5500米高度是一个微量，不至于对长江上游高空天气形势产生影响。部分地区大旱属降雨特枯年份发生的自然现象，与三峡水库无关。大型蓄水工程由于水面蒸发可能使得水库周边地区湿度有所增加，这对干旱而言属正面效应。
二、关于三峡水库诱发地震问题
三峡水库诱发地震问题，是一直以来研究论证的重点之一。根据三峡水库蓄水运用以来的地震监测资料分析：（1）蓄水初期突发密集型小震群，地震活动以微震和极微震为主，震级ML﹤3级的地震占地震总数的99.4%，蓄水后记录到的最大地震为M4.1级，均远小于三峡大坝等枢纽建筑物抗震按7度设防的设计标准。（2）地震绝大多数分布在前期预测的水库诱发地震潜在危险区内及周缘，主要集中在库区两岸10公里以内。（3）经实地调查，多数地震都是库水淹没废弃矿山和岩溶发育地区引发的矿山型和岩溶型地震。
川西和滇西地处地震带上。2008年“5．12”汶川地震，发生在青藏高原北部边缘的龙门山地震带，属地下深层板块碰撞的结果。而三峡大坝所在的黄陵背斜，属于扬子准地台中部的上扬子台褶带，两者所处的区域构造条件截然不同，其间还有四川台拗（四川盆地）相隔，完全没有区域构造上的联系；三峡大坝距汶川地震震中700公里，即使在库尾，到龙门山发震断层的距离也在300公里以上，三峡库区有厚度大的隔水层环绕，封闭条件好，不存在水库渗漏问题，与龙门山构造带不存在水力上的联系。汶川地震与三峡水库蓄水无关。
三、关于三峡大坝的人防问题
三峡大坝人防问题历来为设计人员所重视。20世纪60年代以来，长江委曾针对三峡水库做过各种方案的溃坝试验研究。在论证过程中，枢纽建筑物专家组邀请国家人防委员会、总参工程兵部等有关单位专家参与充分讨论，提出了三峡工程人防问题专题报告。报告指出，基于现代战争有征兆可察，且重大水利设施一般非为战争的首批攻击对象，有可能预警放水。降低战时运用水位，是水库工程经战争实践证明有效的主要人防措施。在三峡工程枢纽建筑物设计中，已考虑战时与平时运用相结合，泄水建筑物有大泄量的底孔，下游河道允许泄量相对较大。按下游河道允许泄量下泄，降低水库水位所需时间较短，由正常蓄水位175米降至145米、135米的时间最多为7天。此时，水库库容仅103亿～170亿立方米，溃坝影响大为减轻。三峡水库下游有20公里长的峡谷河段，坝下游38公里的南津关峡谷底宽仅200～300米，对溃坝洪水将发挥约束、缓冲和消减作用，有利于减轻洪灾损失。溃坝模型试验表明，在大坝遭突然袭击严重破坏发生溃坝时，由于狭长峡谷所引起的缓冲作用，可以减轻危害，荆江两岸不致发生毁灭性灾害。
水库战时运用的适应能力，既取决于枢纽工程本身的性能和固有设备的能力，也取决于下游河道的过流能力以及分洪措施等。水库水位降至防洪限制水位145米时，如发生溃坝，当下游枝城河道泄量小于5万立方米每秒时，沙市水位不超过45米，下游堤防可避免溃决；当枝城河道泄量达6万立方米每秒时，沙市水位达45.63米，超过堤防设计水位0.63米，通过荆江附近蓄滞洪区的运用，经战时抢险，可保荆江河段两岸大堤安全。为了尽量减少溃坝损失，战时水库运用水位控制在145米，必要时短时降到135米甚至更低，是可以减少溃坝损失的。
四、关于三峡大坝的防洪能力是否“缩水”问题
2010年汛期，社会一度关注三峡工程的防洪能力，戏说防洪能力“缩水”或“折旧太快”。事实上，三峡工程的防洪能力从来就没有改变过，也不可能改变。问题在于，人们没有把三峡大坝自身的防洪能力与其对大坝下游保护区的保护作用区分开来。
三峡大坝的防洪能力即设计标准是“防千年一遇的洪水”，并按照“防万年一遇的洪水，再加10%”进行校核。这是针对三峡工程本身安全的抵御洪水能力而言。亦即当遇千年一遇的洪水时，大坝的各种运行指标都不会受到影响；当遭遇万年一遇的特大洪水时，大坝的主体结构不会受到影响，不会产生溃坝进而形成次生灾害，但其附属工程可能会受到一些影响。
“防百年一遇的洪水”，主要是针对三峡水库对下游河段的保护作用而言的，反映的是三峡水库对其下游的防洪保障作用。通过三峡水库拦蓄洪水，可使荆江河段的防洪标准从十年一遇提高到百年一遇，即遇百年一遇洪水，可控制沙市水位不超过44.50米，不需启用荆江分洪区；遇千年一遇或类似1870年洪水，可控制枝城流量不超过8万立方米每秒，配合荆江地区蓄滞洪区运用，可使沙市水位不超过45.00米，从而保证荆江河段与江汉平原的防洪安全。
因此，说三峡工程防洪能力“缩水”或“折旧太快”是一种误解。
五、关于“保武汉就要淹重庆”问题
这一观点是错误的。如2010年7月19日，重庆寸滩水位达到184.53米，但当时三峡坝前水位只有147.5米，这说明三峡水库回水并没有到达重庆。这是因为，在重庆下游有一铜锣峡十分狭窄，大水时刻壅高20~30米。所以，三峡水库拦洪时，坝前水位虽有升高，但对重庆水位的影响不大，甚至没有影响。当时，三峡入库洪峰7万立方米每秒，汉江又发生了建库以来的第二大入库洪峰，武汉江段一度汛情紧张，所以用三峡水库拦洪控制下泄4万立方米每秒，大大减轻了武汉江段的防洪压力。到了8月份，三峡拦洪后水位升至160米时，重庆的水位却只有170米。可见，重庆水位升高主要是金沙江、岷江及嘉陵江来水及铜锣峡峡口壅水所致。
六、关于泥沙淤积对三峡水库防洪库容的影响
三峡论证及可行性研究阶段认为，在宜昌站年均来沙量为5.3亿吨（20世纪60年代来沙条件）及不考虑上游建库拦沙作用条件下，三峡水库运用100年后，正常蓄水位以下的防洪库容减少14%。
近年来，上游水利水电建设进展迅速，如考虑上游建库拦蓄泥沙后，三峡水库运行100年的淤积量，仅相当于上游不建库拦沙方案40年左右的淤积量，可见上游建库拦沙作用十分显著。近10年上游的来沙量已由论证阶段的年均5.3亿吨，减少到2亿吨左右，三峡水库库区的年均淤积量约1亿吨，仅为论证阶段预计值的三分之一。
研究表明，可以预期在相当长的一段时期里，三峡水库的大部分防洪库容将得到保留，与上游干支流水库联合运用，三峡水库的调洪能力将进一步提高，长江中下游的防洪能力将得到提高，在遭遇特大洪水时，中下游临时蓄滞洪区的启用概率和分蓄洪量将进一步减少。
七、关于三峡水库泥沙淤积对重庆市防洪的影响
重庆河段回水变动区受库区泥沙淤积影响，遇不同频率洪水时，沿程洪水位抬高明显。初步分析，由于入库泥沙减少，在20世纪90年代水沙系列条件下，水库运行30年后，100年一遇的洪水位比初设阶段低0.2米，20年一遇的洪水位比初设阶段低0.92米，5年一遇洪水比初设阶段低1.15米。
长江上游干支流水库（金沙江乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝，嘉陵江亭子口，乌江构皮滩、彭水等）建成后，三峡入库泥沙将减少更多，库尾段的泥沙淤积情况得到很大改善，同时对降低变动回水区特别是重庆市主城区洪水位的作用也非常明显。依据相关计算成果，20世纪60年代水沙系列条件下，水库运行30年后，库区总淤积量为29.32亿立方米，与上游不建库方案相比较，同期淤积量减少24.1亿立方米，相对减少45%，洪水位也有所降低。
总之，由于上游水库拦截泥沙和水土保持等作用引起入库泥沙锐减，初步估计，未来100年一遇洪水位大约相当于原来50年一遇的洪水位，不会加重上游重庆市的防洪问题，但需要进一步研究重庆市关键部位的防洪安排是否达到防洪要求。
八、关于三峡水库运用后长江中下游的河势稳定问题
三峡工程运用后，因清水下泄，水流挟沙能力增大，长江中下游的河势是否稳定，护岸工程的“崩岸”问题是否可控，广受社会关注。
这个问题在三峡工程论证阶段已经作出预测，认为三峡工程修建后，坝下游将发生长时间、长距离的冲刷，同流量水位有所下降，并指出“三峡工程兴建后，将根据下游河势调整的总趋势以及现有护岸工程情况，继续完善护岸工程，并对已建工程进行必要的加固”。
实测资料表明，三峡水库自2003年蓄水以来，坝下游河道冲刷主要发生在宜昌至城陵矶河段，全程冲刷已发展到湖口以下，冲刷的速度和范围要大于论证阶段的预计，但河势总体上尚未发生巨大变化。总的来说，论证阶段的结论基本上是正确的。
由于近岸河床明显冲深，护岸工程下部的岸坡变陡，故“崩岸”现象较蓄水前有所增多，但大部分仍发生在蓄水前的原崩岸段和险工段。由于护岸工程在1998年大洪水以后不断兴建和加固，加之在发生崩岸时及时抢护，故三峡工程蓄水以来长江中下游堤防未发生重大险情。今后通过加强河道监测，实施荆江河段河势控制应急工程，同时严格制止非法采砂，可以保证堤防安全。