
三峽水庫蓄水13年,迄今尚未經歷過設計大洪水的考驗,它真能“包管一切”嗎?
今年很可能發生“98+”大洪水的背景下,這座1998年洪災之后建成的世界最大水利樞紐備受關注。
就三峽水庫防洪相關問題,澎湃新聞(www.thepaper.cn)專訪了長期研究三峽工程與長江防洪問題的全國人大代表、清華大學水利系教授周建軍。
周建軍所在的清華大學水利系河流研究所是國內著名的河流研究基地之一,他本人參與和承擔了三峽工程泥沙、防洪、生態環境、調度運行與長江防洪等科研課題,在泥沙數學模型研究和應用等方面取得成績,并在三峽等工程中予以應用。
周建軍師從中國已故著名水利專家、中國科學院院士林秉南,林曾長期擔任三峽論證和國務院三峽建設委員會辦公室三峽工程泥沙課題專家組組長。
專訪中,周建軍發言犀利,稱有一種觀點認為“三峽可包管一切,有三峽后萬事大吉”,但實際上三峽防洪能力沒那么強,它主要保荊江安全,“這在三峽防洪能力論證結論中已經是明確的”。荊江是長江自湖北省枝城市至湖南省岳陽縣城陵磯段的別稱,全長約360公里。
他還說,現在大家期望越來越高,覺得三峽不僅要保荊江安全,還要保城陵磯安全,近年甚至還冒出一個三峽要攔中小洪水的任務,理由是不能讓老百姓每年上堤去防洪。
周建軍認為,這是很危險的想法,因為這樣會占據三峽大量庫容,明顯增加了荊江的風險,不符合三峽主要用于防大洪水的原則。
“三峽防洪能力沒那么強”
澎湃新聞:三峽的首要任務是防洪,您認為防洪任務完成得怎么樣?
周建軍:三峽蓄水13年,具有一定的防洪能力,但是迄今還沒經歷過設計大洪水的考驗。
長江中下游防洪目標是防御1954年那樣的大洪水,而三峽只攔大洪水,主要保荊江安全。即再出現1870年那樣的特大洪水,荊江也不會出現毀滅災害。1870年洪水時,枝城流量110000立方米/秒,宜昌30天洪量1650億立方米。由于荊江大堤遠高出荊北平原,防毀滅性災害就是保荊江大堤不潰。
過去盡管已經攔過很多次洪水,但都不是真正需要三峽做的。長期以來把攔洪標準降低了。按道理說,這些洪水不需要三峽去攔,三峽真的需要一次大的洪水檢驗。
其實,三峽的防洪能力沒那么強,它主要保荊江安全,這在三峽防洪能力論證結論中已經是明確的。只是,現在很多機構和專家都不說,不愿意把這話講出來。最后,給大家的印象是三峽可包管一切,有三峽后萬事大吉。
澎湃新聞:您認為三峽防洪能力“沒那么強”,如何解釋?
周建軍:一,三峽為河道型水庫,實際防洪庫容應該按照動態庫容來計算;二,攔洪多了,水庫回水線會超過庫區移民線;三,城陵磯水位現在抬高很多,荊江和洞庭湖仍沿用以前的水位進行防洪規劃,實際風險提高了。
設計按照靜態庫容來算,三峽水庫有221.5億立方米的防洪庫容。但三峽是一個河道形的水庫,汛期防洪期間,實際上水庫里水流流速很快,水面坡降比較陡,因此按照動態庫容來算更符合實際。這樣一來,三峽就只有180億立方米左右的防洪庫容,相差40來億。
或者說,盡管水位維持在一個數值,但這只是壩前水位,離壩較遠地方水位早已經高了。從某種意義上說,在沒有攔洪的時候,就已經有一大部分空間被占領了。
另一方面,按照動庫容推算,三峽壩前水位還沒有到175米,可能170米左右時,庫區在涪陵附近回水線就開始超過移民線了。水位一旦到175米,就有可能翻過防護堤導致涪陵進水。所以,考慮回水線可能超過移民線這一限制因素,水庫實際的有效防洪庫容還要再減掉一截。
此外,城陵磯水位是三峽防洪規劃的一個重要基準,依據是1954年洪水時的洪水位。但是,經歷了60多年的變化,河道淤積等已經使水位比那時高出1.7米到1.8米。不能小看這個幅度,它既抬高了洞庭湖水位,也抬高了荊江水位,因此就降低了三峽實際的防洪作用。特別是下游水位頂托使荊江水位抬高,三峽調節的效果更差。
長江中下游一定要常過安全洪水
澎湃新聞:如果遇到大洪水,三峽如何調蓄防洪?
周建軍:三峽有枝城和城陵磯兩個調度方案。枝城方案就是用三峽調度控制荊江洪水流量,使沙市水位不超過44.5-45米;城陵磯方案則要求三峽先把最低的145-155米之間的防洪庫容先用于保證洞庭湖口的城陵磯水位不超過34.4米,之后的防洪庫容只用于保荊江,也就是再轉入枝城方案。
三峽大壩景區全景圖。防控小洪水,會占據三峽大量庫容。視覺中國 資料
由于城陵磯附近超額洪水很大,上述控制只對小洪水有用,且這樣會占據三峽大量庫容,明顯增加了荊江的風險。這不符合三峽主要用于防大洪水原則。
現在大家期望越來越高,覺得三峽不僅要保荊江安全,還要保城陵磯安全。而且,近年還冒出一個攔中小洪水任務,理由是不能讓老百姓每年上堤去防洪,太辛苦,社會成本太高。
所以,近年都把枝城本該下泄56700立方米/秒到60000立方米/秒流量的洪水,非要控制在40000立方米/秒左右。我做過估算,1998年洪水,如果控制流量下調到45000立方米/秒,需要三峽攔洪360億立方米!
問題在于,有中小洪水在三峽里墊了底以后,后面大洪水要真來了,三峽防洪庫容就更小了,且常年攔中小洪水還會使下游河道泄洪能力萎縮。
現在盡管中游河道沖刷下降,但洪水水位是上升的。長江中下游河道一定要常過一些安全洪水,安全洪水就是接近設計流量的洪水,這樣泄洪能力才能保持。
平常,荊江的行洪流量不能夠減小得太多,要讓堤防經受些考驗才便于發現隱患并即時修補。即使出的問題較大,在三峽保護之下也翻不了天。大不了讓三峽攔一下,把流量降下來,趕緊修補。只有這樣,才能保證大洪水的時候,堤防不出現大問題。
澎湃新聞:一旦發生全流域性大洪水,是啟動城陵磯方案還是枝城方案?
周建軍:按現在做法,要謹防手忙腳亂。因為洪水來之前只能看到眼前的事,后邊的事情未知。洪水初期會按照城陵磯方案調度,等到后面如果不行了再保荊江。但是,由于前期已經占用了很大部分防洪庫容,三峽又受很多約束,泄放騰空庫容又要解決一些難題。如果這種局面出現,保荊江也有可能面臨一定的挑戰。
要想真正做好,一定要把住原則,就是調度按枝城方案保荊江,城陵磯附近超額洪水靠蓄滯洪區消化。而且,由于三峽防洪庫容太小,還應該努力通過調度增加防洪庫容。三峽既然防洪第一,洪水來之前為什么不能提前預泄、讓下游河道提前多泄洪水呢?
三峽水庫長600多公里,洪水傳遞時間長,入庫洪水到壩前需要一天多時間,而且重慶以上入庫洪水比較準的預報時間是三天。所以完全可以提前預泄,把三峽水位先降下來。我和老師林秉南先生當初就建議,最大可降低10米、壩前水位到135米。這樣三峽防洪后勁就會更足。同時,還可減少水庫泥沙淤積。
長江當前最大的問題就是清水沖刷
澎湃新聞:包括三峽在內的水庫建成以后,清水下泄造成荊江河道沖刷嚴重。除了崩岸,還可能出現哪些問題?
周建軍:崩岸不是太大的問題,是在河道沖刷過程中必然的適應過程。但是崩岸的一個后果是危及堤防,要密切注意。河床橫向需要維持一定的坡度才穩定,現在一些地方已經沖刷下切20多米深,橫向坡度一下就變陡了,在一定情況下必然出現周邊坡岸滑落,就是崩岸。
因河流地基沉降、變形幅度很大,基礎非常復雜和薄弱,鋼筋混凝土堤防破壞更快、危險更大,因此只能采取可以適應大幅度變形的土堤。
但土做的江河堤防不能夠受水流直接沖擊,堤前灘地是保護堤防安全的屏障。灘地可以降低堤前流速,使主流離開堤防,堤防就安全。如果出現崩岸,幾百米甚至上公里幅度垮塌,就有可能把原在河灘后面的堤防直接暴露到主流沖擊下。一旦崩岸大了就會把主流引到堤邊。在大洪水期間這種垮塌發展很快,是來不及搶險的,所以極其危險。
除了崩岸,最大的問題是河道大幅度下切,改變了荊江與洞庭湖的關系(江湖關系),這對長江中游防洪很不利。因為荊江河段沖刷,上面來同樣洪水走荊江的流量更大,從“三口”(松滋口、太平口、藕池口)分出的洪水少了。加上城陵磯水位抬高嚴重,也從下游頂托,使荊江洪水位抬高。現在監利同流量洪水位比過去高了許多,加上走荊江的流量更大,綜合水位更高。如果前期不珍惜三峽防洪庫容,萬一控制不住就可能翻堤。
長江中游在過去十多年里,沖刷掉了15億立方米泥沙。荊江從枝城到城陵磯這段約300多公里,主河槽平均降低了2.11米,幾乎降低了一個姚明。河道沖刷下切會改變荊江和洞庭湖的相對高程。本來是平行、并聯的河湖系統,現在河道降低,相對來說湖就升高了,同等情況下洞庭湖分洪量越來越小,還有系列的生態環境問題。今后河道清水沖刷還會更厲害,洞庭湖這種不利情況還會加劇,值得重視。
長江當前最大的問題就是清水沖刷,長江中下游是沖積河流,天然河槽靠泥沙沖淤維持平衡。水庫大量攔截泥沙后,下游河道沙量極度不平衡,必然沖刷河槽。
避免或者緩解這一問題有三個辦法:一是把水庫庫尾淤積的粗沙通過疏浚轉移到下游、抑制沖刷,二是增加引清水入洞庭湖(特別是中等流量洪水)降低荊江的沖刷能量,三是必須避免三峽攔中小洪水。
澎湃新聞:那如何去改善這種“江湖關系”?
周建軍:改善“江湖關系”就是要增加生產用水、改善生態環境和保證江湖防洪安全。全面實現這些目標的根本是不要讓荊江出現嚴重沖刷,維持正常但安全的河道水位,同時要盡量增加進入湖區的水量。
為了改善江湖關系,最有效的辦法就是要抑制荊江沖刷和更多向洞庭湖分安全流量。我和老師林秉南先生曾經建議,擴大松滋口"引清水入洞庭湖",同時建閘門控制分洪、形成調節機制。
如果每年分入洞庭湖水量恢復到1200-1500億立方米,洞庭湖的生態環境面貌一定不是現在這個樣子,而且只有這樣才能避免荊江在未來幾百年的清水沖刷中河型轉變和長江中游格局突變。這是“釜底抽薪”減少荊江沖刷和改善湖區水資源和生態環境(即改善江湖關系)的綜合措施。希望有關部門能夠重視和認真研究一下。