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三峡工程的防洪
发布时间: 2011-01-17

  我国古代,云梦泽一直是滞蓄长江洪水的天然场所。云梦泽是湖北古湖泊群的总称,南以长江为界,面朝北则是连绵不断的湖泊与湿地。早在先秦时期,云梦泽的面积约26000平方公里,每年汛期,江水携带着大量泥沙“侵入”,泥沙随着流速的减慢淤积了下来,云梦泽的面积逐年缩减。春秋战国以后,农耕文明发展起来。人们为了保护已开垦出的土地,开始修筑堤防。逼使荆江河段水位抬升,江水自城陵矶开始倒灌入洞庭湖,云梦泽消亡了,洞庭湖替代云梦泽成为又一个滞蓄长江洪水的天然场所。随着泥沙的不断淤积,洞庭湖的水面面积和容积日渐萎缩,现在只有3000多平方公里了,其滞蓄长江洪水的能力大为削弱。这就逼使大量洪水直接从荆江河槽下泄。然而,时至今日,荆江河段的安全下泄流量只有6万立方米每秒左右。因此,每到汛期,荆江河段的洪水水位高出两岸地面6~10米,时时威胁着洞庭湖区和江汉平原1500万人民生命财产的安全。

  兴建一个能够调蓄长江洪水的水库,使其能像曾经的云梦泽和洞庭湖一样来滞蓄和调蓄长江洪水,使长江中下游免遭洪水灾害,就成为了人们的梦想。在荆江河段上游,科学家们通过大量的勘探、测量与科研,寻找了几十年,论证了几十年,终于找到了理想的坝址,并决定兴建三峡水利枢纽工程。因此防洪是兴建三峡工程的首要出发点。

  三峡工程正常蓄水位175米时,防洪效益十分显著。如遇“千年一遇”或类似1870年特大洪水,枝城洪峰流量可以从原来的11万立方米每秒,经三峡水库调蓄后,下降到71700~77000立方米每秒,配合运用荆江分洪工程和其它分蓄洪区,控制沙市水位不超过45米,使荆江南北两岸、洞庭湖区和江汉平原避免发生毁灭性灾害。使荆江河段防洪标准从“十年一遇”提高到“百年一遇”,即遇到不大于“百年一遇”洪水时,经三峡水库调蓄后,可控制枝城流量不超过56700立方米每秒,沙市水位不超过44.5米,可不启用荆江分洪区和其它分蓄洪区。

  提高了对城陵矶以上洪水的控制能力,配合丹江口水库和武汉附近分蓄洪区的运用,可避免武汉市遭受洪水侵袭。

  三峡工程的建设就能有效控制上游来水,减少汛期分流入洞庭湖的洪水和泥沙,不但可有效减轻洪水对洞庭湖区的威胁,还可延缓洞庭湖泥沙淤积速度,延长洞庭湖寿命,并为洞庭湖的治理创造了条件。若遇特大洪水需要运用分蓄洪区时,因有三峡水库拦蓄洪水,还可为分蓄洪区人员转移、避免人员伤亡赢得时间。

  从今年的洪水看三峡工程

  2010年7月份,长江上游干流发生了1987年以来的最大洪峰流量,高达7万立方米每秒,比1998年63300立方米每秒的流量还要大,同时由于今年长江汛期的提前,6月份的降雨使得长江下游水位甚至比1998年同期的水位还高。

  1998年,曾经有350公里长的干堤用临时加子堤进行防洪,大堤曾出现了70000多处险情,其中干堤上有9000多处,危及到2300万人的生命安全;有1075个圩垸堤防垮塌,动用了670多万人,包括民兵预备役、武警、解放军战士等进行大堤的抢险和抢护。而今年干堤只是出现了一些散浸等小险情。

  除了1998年以后荆江大堤加固以外,三峡大坝的防洪调蓄能力发挥了巨大作用。高达7万立方米每秒的洪峰在进入三峡库区以后,以4万立方米每秒的流量下泄,削减洪峰下泄流量3万立方米每秒,使得上游来水没有和下游洪水交汇在一起,有效地减轻了长江中下游的防洪压力。三峡大坝拦蓄洪水达到了70亿立方米左右。面对这么大的洪水,三峡工程自身是否危险呢?正如陆佑楣院士在接受采访时所说,“没危险,真的没危险,最好来一场特大洪水来考验一下。三峡工程本身设计标准非常高。今年这场7万立方米每秒流量的洪水,还不到二十年一遇。为了保证大坝安全、可靠,它的设计标准是千年一遇的,也就是9.88万立方米每秒的流量。”

  由于长江流域面积很大,全长6397公里,有180万平方公里,几乎占全国国土面积的1/5。这么大的面积内,自西向东,其降雨的时空分布是不均匀的,这就导致了长江洪水的形成是一个复杂的过程。

  从图中可以看到三峡大坝位于长江干流上,其巨大的防洪库容可以有效拦蓄上游洪水,使上游来水不与下游洪水交汇,减轻下游防洪压力。但当下游或者支流洪水迅猛,在不与干流来水交汇的情况下就能形成洪涝灾害时,三峡大坝有再大的防洪库容也无能为力。

  长江流域内现有水库的蓄水能力,还不到长江年径流量的20%,而美国胡佛水库本身的库容量已经超过了科罗拉多河的年径流量,加上科罗拉多河上其它水库的库容,人工水库的蓄水能力已经超过了科罗拉多河年径流量的4倍。所以这些水库不需要考虑防洪调度,汛期就直接蓄水。相比于国际上其他河流的防洪体系,要建设完备的长江流域的防洪体系,还有很长的路要走。

  可以说,长江全流域的防洪是一个系统工程,这个系统中包括水库、大堤、分洪区等工程。干支流上都要有相应的防洪工程予以配套。当然,防洪体系中的非工程措施,比如气象预报、水情预报、科学调度等也是重要的组成部分,只有各个环节完备,且都被充分调动起来,才能形成一个总体上有效的防洪体系。

  何谓百年一遇的洪水?

  天有不测风云,人们无法准确预知雨量,更无法控制降雨,但我们可以根据以往的记录总结规律,以便采取相应的应对措施。在一年当中,总有一些时段降雨较多,成为汛期;不同年份降雨又有很大差别,有些年份会形成特大洪水。大江大河到了汛期的时候,媒体报道中常常出现类似“十年一遇、百年一遇、千年一遇洪水”的术语,也有“二十年一遇、五十年一遇、万年一遇洪水”等等,这些并不是简单的时间概念,而是历史上曾经发生过的洪水概率值的另一种习惯性叫法。科学家们根据历史上记录每年洪水流量,计算出当年洪水流量在历史上出现的概率。当上游来的洪水流量与往年相比出现的概率为10%的时候,人们习惯地称其为十年一遇洪水;当概率为1%的时,称其为百年一遇洪水;当概率为0.1%的时,称其为千年一遇洪水;其他以此类推。

  每一个概率值都有一个相对应的洪水流量。这是采用概率论和数理统计学的原理和方法,根据实测和调查的历史洪水系列,选用皮尔逊III型理论概率曲线来计算确定洪水统计参数,从而推求出相应于各种概率的洪水流量。实测或调查到的洪水系列的年限越长,推求出的概率及其相对应的洪水流量愈准确。百年一遇洪水是不是一百年才遇到一次呢?应当说不是的。如果百年一遇洪水恰好一百年遇到一次,那才真正是巧合呢。因为百年一遇是一个理论概率,它与多少年出现一次是既有关联又有区别的两回事。举一个简单的例子大致能够说明这一问题。一枚硬币分为正面和背面,我们手持这枚硬币将其竖立起来,并使其在光滑的平面上转动,当它停止转动平落下来时,可能正面朝上,也可能背面朝上;从理论概率来分析,正、背面朝上的概率均为50%,用洪水概率的说法是二次一遇。而实际出现的次数绝对不会总是一次正面、下一次背面地交替出现。总体说来,防洪标准越高,大坝越趋于安全。比如三峡大坝防洪设计标准为千年一遇设计,万年一遇校核,但并不是说遇到千年一遇洪水、万年一遇洪水都不会发生洪涝灾害,因为这里说的标准是对坝体本身的安全而言,即使遭遇千年一遇洪水、万年一遇洪水,三峡大坝也本身不会漫坝、垮坝,而三峡工程的防洪功能是把荆江河段的防洪能力从十年一遇提高到百年一遇,如果配合分洪措施,可以抵御千年一遇的洪水。

 

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