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防汛抗旱

六问三峡与防洪

——访中国工程院院士、水利部长江水利委员会总工程师郑守仁

2016年07月27日  来源: 光明日报

日前,国家防总、水利部发布通报指出,如果没有以三峡工程为龙头的水库群拦蓄,长江中下游干流荆江河段将全线超警,增加超警长度250公里,中游城陵矶河段将两次突破分洪保证水位。以三峡为龙头的水库群在长江防洪中发挥了巨大的效用。

六问三峡与防洪

湖北宜昌,三峡工程枢纽全景图。光明图片/视觉中国

腾退库容、拦洪蓄洪、削峰错峰……入汛以来,三峡一直和洪水进行着无声的较量。与这种无声形成对比的,是长久以来围绕着三峡的质疑声和争议声。尤其7月初,湖北武汉一场有气象记录以来周持续性降水量达最大值的降雨,使武汉成为一片汪洋,也将三峡推上风口浪尖。有人质疑“武汉被淹,是不是三峡没发挥作用?”三峡工程在长江流域防洪上能起到多大作用?流域洪水与三峡有关吗?近日,中国工程院院士、水利部长江水利委员会总工程师郑守仁接受了光明日报记者采访。

一问:长江流域洪水与三峡有关吗?

郑守仁:长江流域的洪水主要由暴雨形成,一般来讲,流域各河流的洪峰是互相错开的,而且中下游干流可顺序承泄中下游支流和上游干支流的洪水,不致造成大的洪灾。但如果气象异常,上游洪水提前或中下游洪水延后,长江上游洪水与中下游洪水遭遇,就会形成流域大洪水或特大洪水,如1931年、1954年、1998年长江流域洪水就属于这种情况。还有一些年份,长江上游干支流洪水相互遭遇或中下游支流发生强度特别大的集中暴雨也会形成区域性大洪水,1935年、1981年、1991年洪水即为此类。

今年长江的洪水主要是中下游地区持续强降雨形成的,以三峡工程为核心的水库群拦蓄了大量洪水,减轻了中下游的洪涝灾害的严重程度。

7月初,武汉遭强降雨袭击,市区产生的水量短时间内超过排涝标准,致使低洼区域被淹。三峡工程的防洪作用是拦蓄上游洪水,而武汉市区内涝是当地强降雨引发的。

二问:三峡工程在长江防洪中处于怎样的地位?

郑守仁:上游洪水与中下游洪水遭遇是中下游洪水的主要来源。因此,控制长江上游洪水对中下游防洪至关重要。

从地理位置看,三峡工程位于长江上游与中下游交界处,紧邻长江防洪形势最严峻的荆江河段,因此,三峡对长江上游洪水的控制作用是上游干支流水库不能替代的。从调控能力看,三峡工程可以控制荆江河段95%的洪水来量,其控制和调节作用直接有效,就像是控制进入荆江洪水大小的总开关。

三峡水库控制调节长江上游洪水,是减轻中下游洪水威胁、防止长江特大洪水发生毁灭性灾害最有效的措施,在长江防洪中处于关键骨干地位。

三问:三峡工程的防洪能力怎么样?

郑守仁:三峡工程在长江防洪中的主要作用有四个方面:

一是提高荆江河段的防洪标准,遇较大洪水通过三峡调蓄,可以不用荆江分洪区而使洪水安全通过荆江河段,减少荆江两岸洲滩民垸和松澧洪道附近民垸的洪水淹没概率。

二是在遭遇特大洪水时避免荆江河段发生毁灭性灾害,为保障荆江河段两岸堤防安全提供条件,避免堤防漫溃或决口造成江汉平原和洞庭湖区大量人口伤亡的毁灭性灾害。

三是减轻洞庭湖的洪水威胁,减少城陵矶附近地区分蓄洪量,同时减少湖内泥沙淤积。三峡工程除了提高荆江河段防洪标准外,还安排了55.6亿立方米的库容兼顾城陵矶地区防洪,通过控制长江上游洪水来量,减少进入荆江河段的洪峰流量以及分流入洞庭湖区的水沙,既可减轻城陵矶附近地区和洞庭湖湖区洪水的威胁、减少分蓄洪量,又可减缓湖泊的淤积速度。

四是提高武汉市抗御洪水的能力。三峡工程使长江上游洪水得到有效控制,也减轻了洪水对武汉市的威胁。

总的来说,三峡工程的防洪能力是通过调节上游洪水来体现的。根据长江中下游防洪规划安排,三峡水库在汛前降至145米水位,预留防洪库容221.5亿立方米,以满足防洪需要。

四问:有学者质疑,三峡的防洪能力没那么大,是真的吗?

郑守仁:汛期三峡水库长500多公里,平均宽度不足2公里,为典型的河道型水库。因此有学者认为动库容要小于静库容,三峡水库的防洪库容没有221.5亿立方米。

先看看什么是静库容和动库容。一般将水库水面看作平面计算出来的库容称为静库容;但对于河道型水库,洪水期间水库水面不是水平的,某个时刻的水面线与水平面之间的水体称为楔形体,静库容与楔形库容之和称为动库容。楔形库容的大小与入、出库流量有关,是动态的。不能以某个瞬时的动库容与静库容存在差值就武断地说水库的防洪作用小了许多。楔形库容参与水库调洪的整个过程,用动库容对整个洪水过程进行调洪才能反映水库的防洪作用。中国工程院在2010年《三峡工程阶段性评估报告》中指出,虽然采用动库容调洪拦蓄的洪量小于采用静库容调洪的洪量,但荆江河段的最大泄量和水库坝前水位没有超过采用静库容调洪的结果,表明防洪库容没有减小,是安全的。

五问:三峡工程在今年长江防汛中发挥了什么作用?

郑守仁:针对今年汛前中下游水位长期偏高、洪水偏早偏多等情况,国家防总、长江防总制定水库群汛前消落方案,三峡水库较规定日期提前5天降至汛限水位,上游20座大型水库也提前降至汛限水位,累计腾出约360亿立方米的防洪库容,为迎战今年长江洪水奠定了基础。

7月1日,长江上游1号洪峰形成,三峡水库入库洪峰流量50000立方米每秒,中下游洞庭湖水系、鄱阳湖水系及巢湖水系等支流同时涨水。国家防总、长江防总对上中游25座水库实施联调联控。三峡水库控泄31000立方米每秒,削峰率38%;金沙江、雅砻江和大渡河等上游干支流水库配合三峡水库同步拦蓄洪水;之后三峡水库两次压缩出库流量,按20000立方米每秒控泄,控制莲花塘水位没有突破34.4米的分洪保证水位,实现了城陵矶地区的防洪调度目标。

据初步分析,6月30日以来长江上中游以三峡为核心的水库群共计拦蓄洪量227.2亿立方米,其中三峡水库拦蓄75亿立方米。

六问:三峡工程能长期安全运行吗?

郑守仁:答案是肯定的。大坝本身的长期安全运行没有任何问题,但在三峡工程论证、设计和建设过程中,水库泥沙淤积占用库容影响水库的长期安全运行一直是人们关注的问题。在初步设计阶段,我们曾研究过上游建库对三峡水库淤积的影响,在不考虑上游水库的拦沙作用及水土保持减沙作用的条件下,三峡工程运行80~100年时,防洪库容仍可保留86%。如果考虑上游水库的拦沙作用,三峡水库运行100年的淤积量仅相当于上游不建库拦沙约40年的淤积量。

近年来,长江上游地区实施水土保持、退耕还林、防治石漠化和长江防护林工程,加上水库的拦沙作用,进入干支流河道的泥沙呈逐年减少趋势。2003—2015年年均入库泥沙量只有1.65亿吨,与初步设计值相比,减少了66.5%。三峡入库泥沙在相当长时期内将维持在较低水平,三峡水库的冲淤平衡年限将推迟至200~300年,冲淤平衡后防洪库容保留86%,水库仍可安全运用。

此外,三峡工程大坝坝内和地下电站进水口设置冲沙及排沙孔、洞,保障坝前泥沙不致影响电站发电和船闸通航的运行安全,枢纽建筑物可长期安全运用。

作者: 记者 陈晨
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