三峡大坝为何不提前把水放空?
三峡大坝为何不提前放空库存,关键时刻泄洪,岂不是助长了洪水?
每当长江三峡发了大水,三峡大坝就会成为众矢之的。
其实,这是因为,人们对三峡大坝的防洪能力有些过于高估了。
长江三峡6月29日泄洪,规模相当之大,这一切与长江下游的鄱阳湖和洞庭湖的险情放在一起,似乎更是坐实了长江三峡对洪峰起到的反效果。
事实真的是这样吗?
恐怕恰恰相反,长江三峡作为一个水利工程,首先要做的是保护好自己,然后是保护直接受到川江洪水威胁最大的武汉城市圈。至于洞庭湖和鄱阳湖的防洪,实在是有些超过了三峡到实际能力。
川江,就是长江在四川段的俗称,这是长江上流阶段,也是我国江汉平原主要威胁所在。三峡水库在6月把所有的库容量降低到了最低,水位一度下降到155米。通过这个操作,三峡能够迎接四川、贵州、乃至西藏来的洪峰,确保武汉不会发生1998年那样的洪水灾害。
当然,有人说,三峡泄洪,不也造成了武汉段长江水位暴涨一度接近警戒线吗?
相信这一点的,其实是被一些自媒体带了节奏。
汛期到来时,武汉城市圈从来没有出现过所谓的险情,所谓的长江水位暴涨,虽然是实情,但实际上这是长江防汛部门的有意为之。
试想一下,武汉段长江水位较高,直接效果是什么?
当然是,水位越高,落差越大,长江水流的就越快,早点把长江水泄出去,就能最大限度留下河道让接下来的洪峰过去。
三峡大坝提前把水放空,航运、发电功能就废弃了,水库功能也就丧失了。
的确,三峡的总库容才400亿立方米,而坝址处年平均径流量是4000亿,库容系数才400/4000=0.1左右,三峡在长江干流上这么小的库容相当于你家身边的小水库,它的防洪能力确确实实不该是三峡水库表现出的能力,但没办法啊,库容多少是老天给的,我们不能左右的。
假如说库容达到4000亿,今年的大洪水还发愁吗?能够把全年的水装起来,一滴水不下泄,你只需梅雨期间,把大闸一落回家睡大觉吧。提前把水放空也就没有这个讨论的话题,也不会为此天天脑疼地计算着:三峡今天出库流量是多少发愁的问题。三峡库容小,今年多条河流水位超过98年大洪水,大家希望提前把水空,能解决问题吗?
一座水库要维持正常的基本功能,就要计算好防洪限制水位。水库汛期要担负防洪任务,对于我们国家的水库大部分处于季风区,降水变率这么大,防洪尤为重要,为此每座水库国家规定汛限水位,对于三峡来说,汛限水位是145米,这个水位承担着航运、发电等任务。145米的水位防洪库容达到220亿,三峡总库容约400亿,剩下的库容也不是很大了,才400-220=180亿,这对于三峡来说,这已经是最低水位,下面也没有多少库容了。
当然145米水位发电要受很大损失,但我们也没什么好办法,只有牺牲经济效益来换取长江中下游安全,防洪效益最高。但航运功能就不能因防洪停运,在没有修建三峡时,虽然航道受限制,小吨位水运还是存在的,三峡水库建成后,改善航运里程660公里,年单向通航能力由1000万吨提高到5000万吨,如果全部把水放空,火力全开为防洪,船闸不能启用,修建了三峡反而把航运终止了,我们不能因“防洪”而废“航运”,解决了一个问题却诞生了新的矛盾。
三峡死水位是多高呢?
三峡水水库底孔是可以打开放空水库的,高程55米,大概跟原来的河床高程差不多,大约比原来河床底部高10来米 ,另外还有几个排沙孔,底部高程在75米,一般来说应该就是死水位了。
以75米来计算,汛限水位是145米,70米差的库容是多少?笔者还没有查到这个数值,145米的库容是180亿,70米差库容按100亿左右估算,全部把在三峡排空后,也就是多释放了100亿库容,这100亿的库容是什么概念?武汉现在流量是58000立方米/秒,仅仅是武汉100亿/58000=1.99天的流量,大约用2天武汉流量来废弃了航运、发电功能来换取,这可不是最划算的一笔帐,看来什么事情得有个最优,收益最大化的问题,
好了,啰嗦这么多,我们来看看来三峡水位是怎么设计的吧:
上图示意,对于三峡水库来说,防洪库容是145米,正常蓄水位是175米,这个水位之间航运、发电能保证正常运转,防洪限制水位145米至死水位75米,是兴利军容, 这对中下游工农业生产用水,维持好下游的生态平衡起到调节作用。把汛限水位以下水放空,并没有解决下游洪水问题,所起的作用是非常小的,所以三峡水库排空是没有意义的。
但凡是长江下游发了大水,三峡大坝总数被拿来背锅。尤其是6月29日三峡泄洪,正好和下游鄱阳湖倒灌、决堤等发生在同一时间。于是乎,三峡大坝泄洪导致下游决堤的说法不胫而走。很多网友都在纳闷了,为什么三峡大坝不提前把水放空呢?
这篇文章,我就来给三峡大坝正名,讲讲其中原因。
住在重庆、四川等地的人们都知道,三峡大坝今年6月左右已经把水库的水位降低到了较低水平,因为当地人感觉江北嘴江边水位明显变低了,沙滩都露出了一大片,这可见大坝的水位之低,腾出的库容之大。
下图拍摄于三峡上游航道,可见已经漏出了大量沙滩。
当然了,至于网友说的把水库完全放空,这是不可能的,世界上也没有任何一个大坝敢这样操作。
如果气象预报是100%正确的,那么当防洪指挥部接收到接下来一个月全部都是大雨天气,那么他们会毫不犹豫的提前放水,将水位放空,以利于后期的蓄洪。
然而问题就出在天气预报并非100%准确,尤其是三天以外的天气更加难测。
假设天气预报预测5天后连续大雨,三峡大坝因此而进行了放水,那么假设5天后并没有下雨,而是连续的晴天,你是否想过会产生什么后果呢?届时恐怕“三峡放水导致四川旱灾”、"三峡放水导致粮食绝收”、“三峡放水导致鱼类死亡”等批评声又此起彼伏。
所以,正是因为气象预报的无法确定性,三峡水库只能保持较低水位,而非放空水位。
世界上没有一个大型水利设施是只有一个功能的,三峡也是如此。三峡大坝在防洪基础上还要兼顾发电和航运功能。
而航运功能尤其是大型船泊的通行对长江的最低水位是有严格要求的,我们举个例子:
在2014年时,由于长江上游降雨量偏少影响,长江中下游部分地段水位呈持续下降趋势,当时测得长江宜昌水文站水位为38.38米,沙市站水位30.55米,都是有实测水文资料以来同期的最低水位。
如此低的水位使得长江上的船只频频搁浅,对长江航运构成了严重威胁。
这使得严重依赖贸易和货运的公司损失惨重,不少公司因此破产。
可见,长江航运对贸易、运输等经济发展意义重大。
回答这个问题之前,我们先简单了解一下三峡大坝!
三峡大坝于1994年12月14日正式动工修建,2006年5月20日全线修建成功。工程总投资为954.6亿人民币。三峡大坝,位于中国湖北省宜昌市三斗坪镇境内,距下游葛洲坝水利枢纽工程38公里,是当今世界最大的水利发电工程——三峡水电站的主体工程、三峡大坝旅游区的核心景观、三峡水库的东端。
建设意义
三峡工程是迄今世界上综合效益最大的水利枢纽,在发挥巨大的防洪效益和航运效益。三峡大坝建成后,形成长达600公里的水库,采取分期蓄水,成为世界罕见的新景观。
三峡大坝枢纽
工程竣工后,水库正常蓄水位175米,防洪库容221.5亿立方米,总库容达393亿立方米,可充分发挥其长江中下游防洪体系中的关键性骨干作用,并将显著改善长江宜昌至重庆660公里的航道,万吨级船队可直达重庆港,将发挥防洪、发电、航运、养殖、旅游、南水北调、供水灌溉等十大效益,是世界上任何巨型电站无法比拟的。
防洪效益
三峡水库运行时预留的防洪库容为221.5亿立方米,水库调洪可削减洪峰流量达27000-33000立方米/秒,属世界水利工程之最。
航运效益
三峡水库回水至西南重镇重庆市,它将改善航运里程660公里,年单向通航能力由1000万吨提高到5000万吨。称三峡工程为世界上改善航运条件最显著的第一枢纽工程当之无愧。
抗旱功能
下游大旱,三峡可加大放水力度增大下泄流量使抗旱局面得以有效缓解。
原归正转,回到话题。为什么不能提前把水放空?
三峡大坝是综合性的工程,其作用我在上面也讲到了,不仅仅是防洪。虽然建设初期的设计主要是水利发电枢纽,后来又加了抗汉,以及旅游业,航运作用。但是也并非仅仅是防洪。不能为了满足一个需求而导致另一个或者几个作用发挥不了,那可能是得不偿失。
三峡水库运行时预留的防洪库容为221.5亿立方米,水库调洪可削减洪峰流量达27000-33000立方米/秒,属世界水利工程之最。
三峡大坝修建的初衷除了发电,还有一项功能,那就是防洪,当时大部分的专家说,三峡大坝可以抗击百年不遇的洪水。
可是众所周知,长江流域多个地区都遭遇不同程度的洪涝灾害。于是网上质疑的声音不绝于耳:三峡大坝为什么没有起到防洪作用,为什么没有提前把水库里面的水“腾空”,那样的话下游不是平安无事了?
把水放空后果严重
事实上,每年库区在夏天雨季到来之前,三峡都会积极排放水库中的水,将库容降到很低的位置了。但是水库“腾空”是一件非常危险的事情,世界上所有的水库都不敢那样操作。
水库里是水,可以抵御来自上游的水对坝体的冲击,如果放空,堤坝就难以承受,甚至就会出现溃坝的危险,那样的后果比洪水严重的多。
三峡水库的容量是非常大的,库区的山体在平时承受着巨大的重压,这些重压平时都被库区的水给分担了,如果说全部腾空,会引发严重的地质灾害,甚至有极大可能诱发地震。
再说,三峡大坝的功能不仅仅是蓄洪,还有发电和航运功能,如果放空水库里的水,发电停止,船只也无法通过。那样造成的损失,要高过洪涝灾害,是难以承受的。
为了保证发电和航运功能,三峡大坝的蓄水位要保持在175米以上,这是一条红线,在任何情况下都不能逾越。
水库的水无法排空
我们知道澡堂的水是可以排空的,我们只需要打开澡堂的排水开关,关闭防水开关就可以了。
但是水库不是澡堂,下游的排水闸门我们可以打开,但是长江上游的水不会配合我们,还要源源不断、奔腾而下,假设上游有闸门,而且可以关闭(事实上上游没有设计闸门,因为根本没用),上游的水破坏力就会更大。
所以说,三峡的水根本就无法排空,没有可操作性。
最关键的是,今年长江的洪水跟上游关系不大
由于东南亚热带季风的强劲,全球气候变暖,太阳活动反常引发太阳黑子周期性的变化,还有厄尔尼诺现象,造成极端性天气多发,给南方造成了降水量偏大,长江流域的总降水量比往年的最低降水量,增加了将近一倍,达到上千毫米,总共有430多条河流水量超过警戒水位。
所以说今年长江下游的洪水跟上游的水量不能说毫无关系,但关系不大,即使上游没有洪峰,下游的洪涝照样发生。
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