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七下八上：2012年海河流域水灾的反思
热度 1 jiangming800403 2013-4-30 12:11
2012 年夏天海河流域雨水比较多。海河流域严重缺水，雨多是好事。但是雨水太多了，就容易出事，造成山洪、内涝等灾害。 7 月下旬、 8 月上旬，海河流域部分地区出现了自 1963 年以来最大的降水与洪水，让人们一下子措手不及。 首先，高强度、大雨量的降水是洪涝灾害出现的动力根源。 7 月 21 日 - 8 月 10 日 ，短短 20 天内，海河流域大的暴雨过程共出现 4 次，其中前三次是受西南暖湿气流影响，第四次则是第十号热带风暴达维过境河北沿海。第一次降水过程出现在 7 月 21 日 ，暴雨中心在北京市西南及相邻河北省的拒马河流域；第二次降水过程出现在 7 月 26 日 ，暴雨中心在海河北系的蓟运河、北运河流域和海河干流；第三次（ 7 月 31 日 ~ 8 月 1 日 ）和第四次（ 8 月 3 日晚 至 8 月 4 日 ）的暴雨中心则在冀东滦河流域。中心区降水量普遍达到了暴雨到大暴雨，甚至特大暴雨的量级。短时期大量的降水超出了土壤的入渗能力，从而形成了大量的地表径流。特别是第三次与第四次降雨过程相继而来，暴雨中心重合，早已饱和的土壤难以容纳更多的降水，加之地下水位已升高，从而加剧了滦河三角洲的内涝灾害。第三次（ 7 月 31 日 ~ 8 月 1 日 ）和第四次（ 8 月 3 日晚 至 8 月 4 日 ）降水过程，我正在暴雨中心。 其次，大平小不平的地形提供了地面汇流的环境基础，造成低洼处被淹。洪灾受损最重的是燕山、太行山区以及山麓冲积洪积扇扇缘洼地，与京九铁路以东的黑龙港与沿海平原。而京广铁路沿线的山前平原由于长期过量开采地下水，形成了连绵的地下水漏斗区，地表水易下渗，因此涝灾不严重，如暴雨过后，永定河河床还是没有什么水。 山区人口、农田和村镇多沿河谷分布，由于上游来水和本地山洪上下夹击，山区河谷地带洪水损失严重，而且强降水也易引起滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。 平原与山地交接的坡麓地带也是洪积扇和泥石流堆积锥密集区。山洪进入平原后 , 流速减缓，水深度增加，就会在扇缘低地形成暂时性积水区，山洪携带的泥沙也大量淤积。 虽然由于地下水位下降，黑龙港和沿海平原的产汇流能力也在下降，日降雨 100mm 的大暴雨也不至于引起严重的洪涝灾害，但是如果发生更高强度的降水，降雨仍来不及入渗，从而形成大量的地表径流，在平原上漫流，向低洼处汇集，从而形成了严重的内涝。特别是沿海平原，地下水水位只有 3~ 5 米 ，几次暴雨后地下水已上升接近地表，和地表水几乎连成一体。 第三，与上游洪水、沿海风暴潮相遇，形成“关门淹”。 8 月初滦河流域两次暴雨过程前后相连，当上游洪水进入三角洲后，滦河下游出现 4000m ³ /s 以上的洪峰，当时恰逢达维过境河北沿海，在给冀东平原带来大暴雨的同时，加之天文大潮，渤海出现潮位超过 3m 的风暴潮。沿河、沿海各排水闸、防潮闸全部闭闸，使大量涝水无从排泄，从而形成了滦河三角洲的关门淹 第四，人类活动对下垫面的改造加重了产流、汇流。主要是随着城乡基础设施建设，硬化地面激增，径流系数加大，同样的降水会比过去产生更多的洪水；城市内河被大量填平或加盖，影响了地表排水能力；同时，随着城镇和交通基础设施建设，出现了大量的负地形，特别是地下或半地下涵洞式立交桥，而这些涵洞又往往是城市交通的节点，一旦进水，整个城市就会陷入交通瘫痪。大量的负地形低于城市排水基点，只能抽排，只能应付一般的中常降水，但是大范围高强度降水情况下，依靠外部动力的抽排系统本身的可靠性都好不到哪里去。 第五，海河流域种植结构向不耐淹方向发展，加重了灾害损失。二十世纪 70 年代以前，海河平原种植结构以大秋高杆作物为主，盛夏雨季已基本长成，耐涝能力较强，即使被淹，一般也不至于绝收，低洼处还广泛种植高粱、红麻等耐淹作物。 70 年代以来由于长期干旱和水利化水平提高，逐渐转向以小麦 - 玉米轮作为主，加之果树和蔬菜、棉花、花生等经济作物，整体上向不耐淹方向发展，耐涝的高粱、红麻等基本绝迹。本次洪灾受损最严重的就是不耐淹的桃树等果树和蔬菜、土豆等经济作物。而且果树一旦受灾，不但影响今年收成，而且灾害影响还会持续几年。 第六，海滦河流域旱了几十年，人们对洪水的危害已经淡忘了。排水系统损毁严重，不是被开了荒就是种了树，甚至完全被填平了，处处不通。暴雨初起，村与村之间、户与户之间，扯皮严重，导致排水系统难以打通，直到后来已经遍地是水，才 强挖排水沟，加之天然洪水冲开了一部分阻水物，涝水才得以退却。 海河流域主要的水问题除了污染之外，是水资源严重短缺但旱涝灾害并存，以旱为主。因此，海河水利也应蓄泄并重，以蓄为主，注意排涝。 12 年暴雨洪水至少给人们了以下反思。 第一，完善平原排水系统 。 历史上海河平原洪涝灾害严重，建国后，特别是 1963 年大水后，在人民领袖“根治海河”号召的指引下，经过近三十年大规模的水利建设，初步形成了蓄泄并重，内外水高低水分排的防洪治涝工程体系。在平原地区形成了四级排涝沟系，主干排水沟多利用通海古河道或国省干道边沟，重点排水沟一般为县道边沟，而三四级排水沟多结合乡村道路建设，从而形成了路渠沟林网结合，田成方、树成行、沟渠相通的基本农田景观。 但是近三十年内，排水系统损毁严重，不是开了荒就是被种了树，甚至完全填平， 80% 的达不到设计标准。暴雨过程中与暴雨后强挖了排水沟，加之天然洪水冲开了一部分阻水物，使涝水才得以退却。但是后来因为秋收，部分排水沟又被填埋，堵塞。因此， 2012 年洪水给海河水利建设的一个教训是完善和维护平原排水系统，实现从田间地头到入海口的通畅。特别是对于易积水成灾的扇缘洼地和平原内部洼地更应该加强骨干排水渠系建设 第二，平整土地，引导地表径流有序流动 。 实现“一块天，一块田”，避免洪水在田野间漫流，造成低洼处积水。田块之间应有排水沟，引导洪水有序流动，通过骨干排水沟排导入海或进入容泄区。对于排水困难的低地，还应该在周围修些围堤，防止周边径流汇入。 第三，加强区域蓄水能力，避免“关门淹”危害 。 因挖沙、取土、烧砖等，平原上多有旧坑塘，可作为暴雨洪水的容泄区，以避免外洪高于内水、排涝不畅的关门淹危害。这些坑塘平时一般做水产养殖用或种植莲菜。为了避免地下水抬升造成盐碱化，平时，坑塘水面一般低于地面 2 至 2 .5 米 ，因此只要坑塘水面达到区域面积的 5%-10% ，一般可以容纳一次暴雨过程产生的地表径流。毕竟，水资源严重不足是海河水利面临的主要矛盾。平原蓄水区建设，不仅有助于避免内涝危害，更可以拦蓄洪流、补给地下水，有助于抗旱，特别是干旱年份，少数几次降水可能为盛夏暴雨，如放任洪水漫流，可能出现旱涝并存交替成灾的局面。沿古河道分布的旧坑塘，可以形成葡萄串式的蓄水体，做到旱能灌，涝能排。当然，平原蓄水能力增强，可能减少干旱年份的入海水量，使入海河流内流化的倾向更为严重。 对于地下水位较浅的沿海平原和内陆洼地，实现坑塘与田块相间的“台田化”，不仅可以增加抗旱水源，而且有助于降低地下水位，开挖坑塘的弃土可以垫高田面，进一步增加地下水埋深，防治内涝和渍害，而且坑塘可以发展水产养殖，形成农渔复合体系。
个人分类: 水利工程与水域生态|4400 次阅读|2 个评论
再议三峡蓄水，是否汛期拼命放水？是否只有发电功能？
热度 7 liuliangyun 2011-9-13 14:12
三峡工程是全民工程，三峡的功能决不应该只有发电利益，也决不能汛期拼命防水，应该将6-8月汛期的洪水拦截一部分蓄下来，待旱季在放到下游去。 今天又见三峡“蓄水试验”连续第4年启动。到底是蓄水试验还是蓄水发电，很值得怀疑的。 三峡工程启动 2011 年度 175 米蓄水试验 http://discover.news.163.com/11/0910/16/7DJSPNK0000125LI.html 三峡工程 2010 年 175 米试验性蓄水启动 http://discover.news.163.com/11/0910/16/7DJSPNK0000125LI.html 三峡工程 2009 年 175 米试验性蓄水于 15 日凌晨启动 http://www.gov.cn/jrzg/2009-09/15/content_1417816.htm 只看标题似乎没什么问题，但数据极不和谐。 三峡水库正常蓄水水位是145-175米。 2011年和2010年蓄水日期是9月10日，2009年蓄水日期为9月15日。我将近5年汛期来临前后及蓄水日期对应的数据列在下面，供解读。 日期 2007-5-31 2008-5-31 2009-5-31 2010-5-31 2011-5-31 水位 144.8 146.1 150.5 150.3 150.1 日期 2007-8-31 2008-8-31 2009-8-31 2010-8-31 2011-8-31 水位 144.9 145.9 146.3 158.7 150.3 日期 2007-9-10 2008-9-10 2009-9-10 2010-9-10 2011-9-10 水位 144.9 145.8 145.8 160.2 152.2 数据来源于三峡集团网站： http://www.ctgpc.com.cn/sx/sqsk.php 从2008年开始 秋冬季175米蓄水试验 以来，2008、2009年冬季枯水期上游水量不够，只蓄到了171米和172米，2010年终于在12月31日蓄到了174.7米，2011年上半年发电赚了个满盆钵。今年再来，只要老天给点面子，也应该可以的，下游河道、湖泊干旱，跟三峡是无关的。 纵观近5年数据，与5月31日数据对比，6、7、8三个月的汛期，三峡真可说是滴水无存，尴尬呀！ 呼吁三峡能够科学调度，利用8、9月汛期过程，在10月前装满库容，在枯水期给下游补水，而不是在9月中旬开始从底库容开始蓄水，到12月才艰难蓄满175米。 附：重庆(沙坪坝57516)气象站1971-2000年3年月降水数据 月 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 累年各月最大日降水量0.1mm 193 158 372 815 1799 1251 2061 1447 1221 518 491 163 累年各月降水量0.1mm 195 206 362 1046 1517 1712 1754 1344 1276 924 459 249 重庆降雨不一定能够代表长江上游径流水平，但通过合理预测与调度，在9月份蓄到175米还有风险吗？今年下游鄱阳湖在9月就到了超低水位了，将蓄水任务放到10月乃至11月对下游肯定有很大不利影响。
4647 次阅读|43 个评论
三峡水库蓄水对重庆的水位的影响分析
zbt92 2010-9-6 12:26
三峡水库蓄水对重庆的水位的影响分析 (2010-8-29 17:13:39) 来自 中国水力发电工程学会 文/水博 　 　　今年以来我国长江流域普遍发生了较大洪水。先是在6月长江下游出现了较大的洪水，紧接着在7月中下旬，长江的上游金沙江、嘉陵江以及长江的支流汉江流域都发生了较大的洪水。位于长江上游的重庆市更是遭受到了严重的洪涝灾害。重庆朝天门进水至188米，曾出现过数万重庆民众争睹洪水的盛况。广安市等地也遭遇严重的洪灾，这种现象难免会让人猜疑，是不是三峡水库的蓄水虽然保护了下游，却加剧了上游川东重庆等地的危害呢？ 　　其实早在三峡水库修建成之前，就有一些质疑三峡水库水利梯度的可能会造成水淹重庆的文章。这些质疑的出处都是来自三峡泥沙组论证时曾提出来过，三峡水库要顺利排沙应该需要水库保持十万分之七的水利坡度。对此，某个冒充水利专家的反坝人士，在根本就不知道泥沙组的结论是什么意思的情况下，就信誓旦旦的说三峡水库的水利梯度计算已经出现了严重错误，库尾的洄水（翘尾巴）的高程将达到42米（而不是我们目前预留的2米）。并扬言水库建成后，要搬迁的移民绝不是120万，而至少是250万。对于这些危言耸听的预言，我不仅当时就写文章予以了驳斥，而且，随后的2008年和2009年的三峡实验性蓄水，已经完全宣告了这种水利坡度42米的谣言彻底破产。 　　今年汛期，重庆地区遭遇到了几十年未见的暴雨袭击，一些地区出现了较严重的洪灾。于是又有人说重庆的被淹是三峡水库蓄水造成的。根据水文记录，在今年7月19日重庆洪水流量最大的时候寸滩水位最高达到了185.4米，而当时三峡水库的水位却只有146米。而当到了7月24日，三峡水库发挥了拦蓄洪水的作用之后，三峡水库水位上升到了今年汛期最高的158.6米的时候，寸滩的水位反倒已经下降到了172.6米。显然，我们所看到的事实分明是，当三峡水库的蓄水位上升了10多米的时候，而重庆的水位反倒下降了十几米。面对这个事实，谁还能说今年重庆的高水位是由三峡水库蓄水的造成的呢？ 　　这个数字起码说明在158.6米的位置三峡的蓄水对重庆寸滩几乎没有什么影响，也就是说今年三峡水库的蓄水绝对还没有达到对重庆寸滩产生较大影响的高度。至于今后三峡蓄水超过172.6之后，会不会对重庆寸滩的排涝造成比较大的影响，还需要具体的分析和验证。 　　我们必须承认，有关水库的洄水高度的精确计算，确实有一定的困难，必须准确的模拟整个河道的各种地形，才能得出比较可靠的计算结果。所以，在没有三峡水库在洪水期蓄水高度达到高水位的实践检验之前，确实还不大容易给出一个令人信服的精确结论。不过，对于水库回水影响的定性分析，我们可以根据洪水水位最多也不应该超过一个的正常水库回水高度，再叠加上原来该地点天然河道出现洪水时增加的高度来估计。因此，我们还是可以给出一个简单的极限水位判断办法。那就是用我们水库设计时考虑的洄水高程不超过2米，加上当地原有的洪水自然上升的水位，就应该是在洪水期三峡水库蓄水后该地区水位上升的极限值。 　　除此之外，我们还可以借用凯迪网络的一位网友所画出的示意图来对水库回水与洪水的关系进行定性的分析和解释。示意图如下：（具体说明略） 　　对于不同的水库蓄水位H，图中的④到G以及③到G的极限高度都不会超过两米。而且这个回水的极限高度，只可能出现在天然水位与水库实际蓄水位相等的位置点上。对于天然水位高于水库蓄水水位的地方，虽然蓄水也可能也会产生一些影响，但是，这种影响衰减的很快，有时候几乎可以被忽略不计。 　　这个定性的分析方法，也完全可以接受实践的检验。我们以重庆寸滩的水洪水位为例。寸滩的枯水期自然水位大约在160米左右，由于河道相对狭窄，只要洪水量流增大，寸滩的水位必然要急剧上涨。在三峡工程修建前，寸滩所经历的几次大洪水的水位记录分别是： 1870年洪水流量100000方/秒，水位标高达到196.25米； 1905年洪水流量85100方/秒，水位标高为192米； 1954年洪水流量54800方/秒，水位标高182.57米； 1981年洪水流量85700方/秒，水位标高191.41米； 1998年洪水流量59200方/秒，水位标高183.21米。 　　当三峡工程建成后，尽管重庆寸滩的位置应该属于三峡水库的范围之内，但是，由于每年汛期三峡的蓄水位还没有超过能够影响寸滩天然水位得的160米。所以，实际上寸滩的洪水水位和洪水流量的对应关系几乎没有发生太大变化。三峡建成蓄水后寸滩的洪水水位主要还是取决于洪峰的流量。例如： 2004年9月，洪水流量58200方/秒，寸滩水位标高183.26米； 2009年7月，洪水流量56700方/秒，寸滩水位标高183.11米。 2010年7月，洪水流量69000方/秒，寸滩水位标高185.4米。 　　从这几组数据中，我们能够看到寸滩的水位总是与流量程正比增长的，而与三峡的蓄水与否关系不大。今年的重庆寸滩的最高洪水位高于1998年，是因为重庆的上游涞水量确实大于1998年，不过增加的幅度是否合理，不大好判断。其中，三峡建成前后唯一可以进行比较的一组数据；就是2004年9月，洪水流量58200方/秒，寸滩水位标高183.26米；与1998年洪水流量59200方/秒，水位标高183.21米。04年的水量比98年低一些，但是最高水位却比98年高出5厘米。这说明2004年的时候寸滩的位置，处于示意图中G到 F之间的某一点上。所以，属于受到三峡水库蓄水影响的地区。不过，我们也不难发现这种影响确实还是比较小的。只有几厘米。 　　也许是由于害怕被一些别有用心的人作为攻击三峡的借口，我们的很多科技人员总是回避谈水库蓄水对上游水位升高有影响。然而，我们却不能否认水库蓄水对抬高上游水位的影响的实际存在。要知道，事实上水库的回水不仅不是什么坏事，反而是水库非常重要的功能之一。例如，在枯水季节长江上游的航道就要大大得益于三峡水库的水库回水。2010年3月15日159.99（流量3550方/秒）三峡水库水位156.87。根据新闻报道采访当地的船工，他们认为往年这个时间这个水量寸滩的水位有可能降到158米左右。然而，因为三峡蓄水的回水作用，对枯水期的川江航行有了很大的帮助。特别应该说明的是，因为河道的形状一般总是上大下小，所以，我们水库蓄水对枯水期上游河道水位的提升作用，一定会大大的高于对该河道洪水期最高洪水位的增加。 　　应该承认，一些网友对三峡水库对上游水位的影响的猜疑，还来自我们在汛期从来不敢把三峡大坝拦蓄洪水的作用发挥到极致（蓄水到175米）。因此，有一种猜疑三峡的说法就认为：三峡是永远不能够发挥出防洪221亿库容作用的，否则就必须以淹没重庆为代价。对于这种猜疑，最好的解释办法当然是发生一次百年不遇的特大洪水，为了发挥防洪作用，我们的三峡不得不蓄水到175米，让事实证明所谓三峡水库水利坡度的影响到底有多大。 　　不过，也有不少人还是不明白，在没有出现特大洪水的时候，我们为什么就不能去主动地充分应用三峡的防洪库容，让三峡拦蓄更多的小洪水呢？更何况那样还能极大的增加三峡的发电能力呢。我认为，这里我们确实还需要向公众澄清一个潜在的制约三峡蓄水高度的因素。那就是泥沙淤积问题。目前尽管我们的三峡完全可以蓄水到175米，而且绝不会造成重庆因为三峡的蓄水而被淹。但是，我们却不能避免因为汛期蓄水到175米之后，一些推移质的泥沙将会淤积在重庆附近河段，对重庆今后的防洪造成非常不利的影响。为此，在最近一段时间内，我们在汛期确实应该尽量避免三峡水库的水位过高，以便尽量减少重庆江段的推移质泥沙的淤积。 　　然而，这并不是像有些人所说的，我们的三峡建设错了，将永远不能发挥出正常的防洪作用。目前由于我们长江上游的金沙江还没有建成任何一座调控水库，我们对长江上游的泥沙还没有任何控制的手段。所以，我们不希望在这种情况下，让大量的泥沙淤积在重庆江段，增加重庆今后的防洪难度。但是，当我们长江上游的各个梯级水库都建成之后，达到重庆江段的推移质泥沙将得到有效的控制。到那时候，我们的三峡完全可以在汛期自如地发挥出最大的防洪和发电效果。 　　也就是说，三峡工程的功能和作用从来都不是孤立的，它必须要在全流域的总体梯级开发中，发挥出最大的效益。当年一些反对三峡的水利专家，坚持要按照先上游、后下游的顺序开发水电站，就是要避免出现这个暂时不宜充分发挥三峡功能的过渡阶段。不过，好在目前我们的溪洛渡、相家坝水电站，已经很快就要建成投产了，我们三峡的防洪、发电作用，很快就能得到最充分的发挥了。就像当年三峡水库的水利坡度是42米的谣言，被蓄水的事实所揭穿一样，所谓三峡工程根本不能发挥最大防洪作用的谣言，不久也会被客观事实所揭穿。
个人分类: 三峡|8727 次阅读|24 个评论
三峡：“位卑未敢忘国忧”背后的奥秘
热度 2 zbt92 2010-8-8 08:21
水博 最近三峡成功的抵御了长江的几次大洪水，发挥出了重要的防洪效益。不过这个事实反倒让一些人的心里很不舒服。于是各种造谣诬蔑三峡的谣言，反倒盛行起来。例如，有个非常聪明的天才，故意把几年以前一篇新华社的记者报道三峡大坝的自身坚固程度可以抵挡万年一遇的洪水的文章。歪曲成当年为了获得公众的支持，我们曾经宣传过三峡可以抵御万年一遇的洪水，现在三峡建成了反倒实事求是地承认作用有限了。 其实，如果我们还有记忆，就应该承认关于三峡的争论从来就没有停止过。早在三峡建设之前的争论中，就一直有专业人士质疑三峡的防洪作用非常有限。我们为此曾不断的需要做出解释。大家可以试想一下，一方已经明确提出怀疑其作用有限，我们敢不用科学和事实说话，反而还要吹牛说可以抵御万年一遇的洪水，这种状况能符合逻辑吗？ 所以，我们必须承认当初新华社关于三峡大坝的坝体的坚固强度可以抵挡万年一遇的洪水的报道，从来也没有在社会上引起过三峡具有抵御万年一遇的洪水的防洪作用的误解。几年以后，再出来这篇文章编造谣言的目的，就是要用虚构的事实，向公众传达这样一个信息中国政府是靠欺骗公众才让三峡上马的。然而，事实却是：别说是在中国，就是在全世界范围内，也从来没有任何一个工程的争论激烈程度能超过三峡。这恐怕是地球人都应该知道的历史和事实。 还有一位曾任中国力学会副理事长的力学泰斗，也跑出来利用自己的权威身份编造了《从流体力学看三门峡和三峡》造谣文章。公然的捏造事实污蔑是三峡的蓄水造成了重庆的洪水灾害。文章中他还信誓旦旦的煽情说什么位卑未敢忘国优。其实，很多自称未敢忘国优的人未必是因为位卑，而可能是另有某种不可告人的原因。特别是那些地位一点都不卑，反而喜欢利用自己的权威身份和话语权的人士。例如，美国著名的《华尔街日报》和《科学》杂志的亚洲记者们。他们从来都不会忧美国一个世纪之前建造的胡佛大坝，而专门喜欢忧各方面都比胡佛强的多中国三峡。 最近，有位记者又发表了一篇《三峡大坝：走向未知》的忧三峡的文章。有的网友希望我能回应一下《科学》的那篇文章。我觉得一句话、两句话也未必能说得清楚，因此，还是把我以前寄给《华尔街日报》一封公开信，再拿出来让大家看看吧。 我当时之所以要写这封信，就是因为我比较了解全世界的水利水电工程建设的情况。我可以明确的告诉大家，三峡的发电能力全球第一，而它的水库蓄水量却在全世界排在第 25 位。要知道所有水库影响生态环境的原因都是来自人造水库，而绝不是它的发电机。全球已经有那么多比三峡大几倍、几十倍的人造水库，而且，大都已经运行了半个多世纪了，其生态环境的作用早应该已经得到了证明。为什么至今很少人去忧那些更大水库、大坝，而偏偏喜欢忧中国的三峡呢？ 当然，除了三峡还有一个埃及的阿斯旺大坝，也经常被人忧。不过，忧阿斯旺大坝也是有原因的。因为当初美苏争霸，埃及人利用矛盾，嫌美国人要价太高，用比较低的成本让苏联人建造了阿斯旺大坝。这引起了另一阵营美国人的不满，从此阿斯旺也就成了大坝破坏生态环境的典型和全球攻击的目标。 其实人造水库对生态环境的影响必然是客观存在的，决不会因为某种政治因素就发生了改变。所以，任何按照政治原因区别评价大坝的之忧，都可能是醉翁之意不在酒的别有用心。下面我几年前写的这篇公开信就是要提醒人们，注意这个问题。 附：旧文转发 《与《华尔街日报》再说三峡》 ------------- 给《华尔街日报》的一封公开信 文 / 水博 前不久华尔街日报的《三峡大坝之忧》一文引起了国内外对三峡问题的广泛争论，应该说那篇文章中华尔街所谈到的问题，还主要是受到了中国国内第二届《长江论坛》上某些错误信息的误导。例如，关于三峡库区的地质问题，有些人隐瞒了原有的长江的地质条件，而用目前三峡库区存在的地质灾害威胁大做文章。其实，在高山峡谷地区地质灾害的威胁始终都会存在，不过实事求是地从三峡建设前和建设后的 13 年内的地质灾害纪录相比较，我们不难发现该地区破坏性的地质灾害已经得到了有效的控制。即使还存在着威胁，也已经在我们的严密监测之中。这难道不是三峡库区人们的福音吗？ 关于水质问题更是如此，为了保证三峡建成后的库区水质，我国政府投入大量资金在库区沿岸建设污水和垃圾处理厂，目前这些治理措施现在已经发挥了极大的作用。在我国很多江河的水质都在随着经济发展不断恶化的时候，我国的长江则因为三峡的建设和大量污水厂的投入使用，不仅水污染的增速明显变缓，而且一些时段和地方的长江水质已经比三峡蓄水前有所好转。当然，个别情况下由于污水处理措施不到位的出现局部的严重水污染的现象也确实会存在，但是，专门把这种情况挑出来污蔑三峡建成后恶化了水质的宣传，决不是一种客观的评价。 最近，又看到 07 年 12 月 31 日 的《华尔街日报》上的中国：为全球建新水坝一文（以下简称华文），其中，出于不同的环保理念，华尔街记者对兴建水坝的负面评论和偏见，我们尚可理解。但是，文章中存在的几点逻辑和事实问题却非常令人担心。作为世界上有影响力的报纸，连续的出现这种低级的错误实在令人痛心。为此，非常有必要指出华文中存在的一些问题，供《华尔街日报》和原文作者参考，也欢迎大家参与讨论。 比如，华文说中国的建坝热情不断高涨，而近年来大坝在西方已基本失宠，不过此前西方国家也经历了几十年的大坝建设高潮。从在大萧条时期建设的美国胡佛大坝，到欧洲最大的水坝──葡萄牙 Alqueva 大坝（ 1957 年计划， 2002 年竣工），大坝是国家建设、工业化和摆脱贫困计划的重要组成部分。根据国际大坝委员会的数据，欧洲和北美这两个世界最富的地区已经开发了水电可开发量的 70% 。随着对环境的负面影响逐渐显现，大坝开始受到冷落。中国的三峡大坝就是一个例子。尽管遭到了强烈反对，大坝的建设方案仍在 1992 年获得批准，最终催生了绵延 400 英里 的库区， 140 万人被迫迁徙。支持者称，三峡大坝利大于弊，不但有助于预防下游的洪涝灾害，还带来了清洁能源。批评者则表示，如果建几个较小的水坝更有助于预防洪水，而且留下的人为影响更小。最终，巨型水坝对世界舆论产生了非常大的影响。有关腐败、管理不善和环境恶化的报导在国际社会引发了反对水电的声浪。 我这里特地把华尔街日报的两段文章放在一起，这样才能发现华尔街记者进行误导宣传的技巧。其实，华文的这一段内容所阐述的逻辑关系非常混乱。看过华文大家根本就不知道大坝在西方失宠的原因是什么？到底是因为大坝对环境的负面影响呢？还是因为西方应该建设的大坝都建得差不多了，他们用不着再建设了呢？华文中这个似是而非的问题非常关键，如果是因为大坝对环境的破坏性太大，西方国家的大坝已经建设错了。那么现在发展中国家当然不应该再重复去犯错误。但是，华文中既然肯定西方国家的 大坝是国家建设、工业化和摆脱贫困计划的重要组成部分。根据国际大坝委员会的数据，欧洲和北美这两个世界最富的地区已经开发了水电可开发量的 70% 。那么，是不是可以说华尔街日报也认为大坝在西方失宠的原因，似乎不应该是什么负面环境影响，而是由于应该建设的水坝都已经建得差不多了呢？ 应该说华尔街对西方大坝的这种报道还是比较符合事实的。因为大坝的社会作用确实是非常巨大，任何西方国家的发展几乎谁也离不开必要的水坝、水电建设，因为，除了了它巨大的清洁的可再生能源作用之外，任何一个国家没有一定的大型水库调节其水资源的时空分布矛盾，根本局无法满足其社会现代化的水资源需求。无论是华尔街日报提到的美国和葡萄牙，还是其他西方国家都不例外。应该说如果华尔街想找到一些全面的例子说明西方国家大坝的环境负面影响巨大，确实还不太容易。 但是华尔街记者误导宣传的手段比较狡猾，文章中用一个巧妙的分段，再用一个例子把话题一转，大坝的负面环境影响，就变成了中国的三峡。其实记者的这种误导宣传的方式很不高明。从时间的逻辑顺序上看三峡大坝到现在还没完全建成，至今还没有真正实现催生了绵延 400 英里 的库区， 140 万人被迫迁徙的三峡，怎么就会成了水坝对环境的负面影响逐渐显现的例子了呢？而美国的胡佛大坝已经建成了半个多世纪了，环境影响到底怎么样，华尔街日报为什么不肯明确地跟公众说一说呢？当然，我们也理解华尔街记者的难处，心里本来想大张旗鼓的说美国的大坝建的好，建的对，而发展中国家的大坝一定是错的，是不能建的，可是又不能直接说出口。因此就采用这种巧妙的分段叙述，利用文章技巧误导公众，达到其造谣污蔑三峡的目的。不过华尔街日报记者的心态也过于着急了点，至今没有真正实现的事情，就已经理直气壮的成为华尔街日报所列举的例子了，显而易见，华尔街日报对三峡种种的负面评论，依据的到底是事实还是偏见？ 我们承认，三峡建成之后，将要催生绵延 400 英里 的库区， 140 万人被迫迁徙确实是中国水库建设的一个突出特点。不过，这也不必大惊小怪，各国的大型水电建设都有不同的特点。例如美国的江河泥沙含量普遍较少，大型水库建成后往往会使下游河道的滩涂被侵蚀，造成较大的生态问题。而这个问题在中国则一般都不存在，中国的江河由于泥沙含量较高，反而希望能利用水库的清水让已经形成的地上悬河逐渐降低。同理，华尔街的记者对催生了绵延 400 英里 的库区， 140 万人被迫迁徙三峡工程的决策科学性表示质疑，主要是对中国的国情不了解。我们可以告诉华尔街的记者们另一个让他们更吃惊的实例。根据四川的反坝人士范晓的文章披露， 1998 年长江特大洪水之后，我国政府为了缓解长江洪水威胁，在长江的下游实施了退耕还湖的生态恢复措施。尽管没有任何经济收益，为了能增加洪水期 110 亿的蓄洪能力，我们被迫搬迁了 240 万人口。对比看我们的三峡工程能提供 220 亿的防洪库容，我们虽然也搬迁了 120 万人口，但是，其动迁人口的防洪的效率还是退耕还湖措施的 4 倍之高。从这一点上比较，即使三峡根本就不能发一度电，也是值得建设的。 此外，三峡工程虽然催生了绵延 400 英里 的库区也未必不是好事。要知道中国的湿地保护组织一再警告说，新中国成立时长江流域原有的 15000 平方公里的湿地，目前已经减少了 20% 。如果不是我们三峡和一系列大型水电站的建设，这种局面将会更加严峻。三峡水库所增加的 600 平方公里水面，并没有能改变我国随着人口的增加湿地的面积不断减少的趋势。为了保护湿地，增加防洪能力，我们既然可以实施退耕还湖的生态恢复计划，为什么就不应该建设生态效率更高的三峡工程呢？ 进一步看，华文说批评者则表示，如果建几个较小的水坝更有助于预防洪水，而且留下的人为影响更小。其实这些说法根本就是不成立的。如果是仅从水能利用发电的角度上说，几个小的水坝确实可能会在淹没损失较小的情况下，起到与一个大型水坝同样的发电作用。但是，要说到防洪和供水，小水坝根本就无法和大水坝相提并论了。只有建设大型水坝、大型水库才能有效的解决水资源的调蓄问题。中国的防洪水坝数量号称占全世界一半以上，但是，其水库总蓄水量却比美国小很多倍。就是由于缺乏大型龙头水库的调节能力，目前我国的水资源时空分布不均的矛盾十分突出，社会生态环境遭到自然灾害的冲击极大。一方面洪涝灾害频发﹐另一方面又是干旱严重﹐水资源严重短缺﹑水污染严重。从本质上说﹐这些都是由于可控制的水资源总量不足造成的。解决这些问题的根本途径只能通过建立具有调蓄功能的龙头水库﹐增加可控制的水资源总量。因此，大、小型水坝的水资源作用和发电作用是不一样的，华尔街的记者在写这些具体工程报道的时候，应该增加一点专业知识，不要让一些环保科盲幼稚无知的言论欺骗了。更不要用这种近似骗人的谎言来误导公众。 随后，建立在这种谎言之上华文的推论说最终，巨型水坝对世界舆论产生了非常大的影响。有关腐败、管理不善和环境恶化的报导在国际社会引发了反对水电的声浪。。这种说法也是一种对大型水坝的偏见，而且绝对的与事实不相符。客观地说，无论是在发展中国家还是在发达国家里，大型水坝的投资管理一般都会比小型水坝更规范。在同一个国家内，不管用同样的投资额，还是以同样的发电量进行比较，小型水坝累计带来的腐败、管理不善和环境恶化等问题，几乎都不会比大型水坝更少。众所周知，目前在中国水电开发中真正能够让人们感受到的环境破坏的工程，往往都是一些失控的小水电项目。 华文中另一个有必要指出的问题是关于世界银行对大型水电的投资问题。华尔街日报说上世纪 90 年代，在环保人士的压力下，全球在建水坝的数量下降到只有 2,000 座，远低于 70 年代高峰时的 5,400 座。最早将水坝视为帮助穷国摆脱贫困之重要手段的世界银行 (World Bank) 也停止了对几乎所有大型水坝的资金支持。 2000 年时，一个名为世界水坝委员会 (World Commission on Dams) 的深具影响力的团体发表了一份措辞严厉的报告，对水力发电的益处提出了质疑。这份报告标志着水电发展的末路。但随着石油价格的不断飙升以及人们对燃烧煤炭等化石燃料会加剧全球变暖的担忧日益加剧等因素，水力发电重新收到青睐。从 2005 年起，亚洲开发银行 (Asian Development Bank) 和世界银行又开始向水坝建设项目贷款，当时它们向老挝的 Nam Theun 2 大坝项目提供了建设资金，希望该国能够通过向外输出大坝发的电来增加收入。在某些地区，水电项目是作为风力发电和太阳能发电项目的后备手段。 一些极端环保组织和世界水坝委员会 (World Commission on Dams) 对水力发电的质疑，确实严重的影响了国际社会对大型水电的看法。 1996 年的世界可发持续发展高峰会议，只承认了小水电可再生能源作用，而把大型水电排除在外。不过，由于世界水坝委员会对水坝的批评，缺乏足够的事实依据，没有能全面地、客观地反映出水坝作用。中国政府的水利部门就是通过在中国的大坝实例调查中发现了世界水坝委员会的这一问题，而果断地退出了该组织。随后世界水坝委员会污蔑水坝的报告，很快的就被世界上绝大多数的国家所识破。 2002 年在南非约翰雷斯堡召开的世界可持续发展高峰会议上，由非洲国家提出的支持发展中国家大型水电开发的行动计划，得到了到会的 192 位国家首脑的一致支持，并委托联合国随后召开了《联合国水电与可持续发展研讨会》专门探讨如何具体落实，世界可持续发展高峰会议的支持水电开发的精神。 2004 年 10 月由世界各国 500 多位专家、官员和非政府组织代表在中国北京召开的这次会议，还特别发表了《联合国水电与可持续发展北京宣言》。世界水坝委员会的那份标志着水电发展的末路的失实报告遭到了《北京宣言》的彻底否定。随后世界银行立即恢复了对发展中国家大型水电建设的资助。 不知是因为华尔街日报的记者根本就不了解《世界可持续发展高峰会》和《北京宣言》的这些结论，还是要故意向公众隐瞒这一国际社会的主流意见。总之，华文猜测的随着石油价格的不断飙升，水力发电重新收到青睐和世界银行恢复对大型水电项目的贷款支持，不仅是错误的，而且也存在明显的逻辑漏洞。只要认真查阅一下数据，我们就不难发现 2004 年的石油、煤炭的价格还没有开始飙升， 2005 年初世界银行对水电投资态度的变化，也不可能是由于能源价格的原因。 也许同样是因为不了解国际社会主流意见的原因，华尔街日报对中国企业积极支持发展中国家的水电开发也缺乏足够的理解。中国积极开发水电完全是顺应时代的需要，是响应联合国的号召，是对世界可持续发展高度负责的一种体现。而华文中一些说法，例如环保主义者说，大坝已经毁掉了中国境内的澜沧江上游地区；他们想阻止中国再在下游修建大坝。活动家们大肆批评中国在缅甸修建大坝的行为，声称这种行为是在支持独裁政权，当地社区已经因被强迫安置而受到损害。在老挝这个全世界最穷的国家之一，负责三峡建设的中国水利水电建设集团公司正在修建两座大坝，以便向邻近的中国和泰国输出电力。等等。是非常没有水平的。 大坝已经毁掉了中国境内的澜沧江上游地区的污蔑说法，十分荒谬，中国的澜沧江上游地区随着小湾等大型水电工程的建设成功，水资源调控能力有了大幅度的提高，当地的生态环境已经有了根本的改观。而且，所谓国外活动家们大肆批评中国在缅甸修建大坝的行为，声称这种行为是在支持独裁政权的说法也十分可笑。缅甸现政府目前还是联合国的正式成员，我们中国的银行和企业要落实联合国的行动计划，不依靠联合国的成员，难道应该先要求联合国去推翻缅甸政府吗？再说，这种不能承认现存的国际秩序的政治偏见，难道不正是世界上的恐怖主义产生的理论基础吗？ 总而言之，我们感觉华尔街日报的最大问题就是喜欢把水电的开发和大坝的建设与政治偏见联系在一起。再加上我们有些记者的科学素养不高、逻辑能力有限，因此刊登出来的文章就难免要出现问题了。我所指出的这一点意见，不知道《华尔街日报》是否能接受？ 2008 年 1 月 7 日 华尔街日报原文《中国：为全球建新水坝》参见： http://chinese.wsj.com/gb/20071231/chw084924.asp?source=channel
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浅议三峡蓄水对上游流速的影响：与武际可、魏东平老师商榷
qlms 2010-7-28 22:41
今年夏天的雨似乎有点大！ 最近半个多月，长江中上游尤其严重。前些日子四川达州、广安等地，洪水竟然能淹没大半个城市，真是恐怖！川内之水大部分于重庆附近汇入长江，所以两江夹击的重庆自然是洪水滔天，连著名景观朝天门都被洪水淹没好几米深。 长江重庆段水流处于高位，主要的原因可能有两个，一个是洪水过大，这个不用多说；另外一个原因，可能就是洪水速度过慢，在河床宽度一定的情况下，势必造成水位升高，以此来顺利泄洪。 为什么洪水过大，这个是上天决定的，我们大家估计都没有办法控制。至于流速的快慢，可能就比较复杂了，影响河流流速的主要原因是什么呢？和下游的三峡大坝是否有关系呢？关于这个话题，最近一段时间，魏东平老师曾经以《 三峡水库与上游水位 》简单讨论过，今天武际可老师也以《 从流体力学看三门峡和三峡大坝 》进行了讨论。水利不是我的专业，流体力学我也只是简单的接触了一些，故此文仅从一个简单的例子和基本的模型来分析一下蓄水对上游河流流速的影响，权作狗尾续貂吧。 武老师文章的主要依据是托里拆利定律，其可以简单描述为： 水桶孔口进出的液滴，其速度即与桶内上方液面的一个小液滴自由降落在孔口时所得到之降落速度相等。即黏滞性的微小阻碍作用略而不计时，开口处的喷射速度与真空中的水滴 降落此高度时所得的速度相等 。 武老师据此在原文中进行了如下表述： 这个公式当然讲的是理想的情形，没有考虑流体的摩擦阻力，也没有考虑流动的不均匀和回流紊流的复杂情况。不过有一点是肯定的，就是任何积了水的地方，水的下泄速度绝对不会比它大。而且可以断言，这个下泄速度，大致上和落差 h 的平方根成正比，不管水的下泄是库底开洞，还是水流沿渠道顺流而下，也基本上是正确的。 简单的说，武老师此处用托里拆利定律来推算上游河流的流速是错误的，错误的根源在于： 1 ）托利拆利定律考虑的是静水力学的情况，也就是说，是无源水体或者静止水体的情况。而河流是流动体，如果拿出来一段来研究的话，是有源水体。 2 ）托里拆利定律表述的是底端向外喷射的流速与水面的高度差之间的关系。而武老师却用来反演水体上部的流速，大部分情况下，这是不对的。比如三峡泄洪时底部喷射的流速可以按照高度差来决定，但是不能用这个来反演入库的流速。 3 ）事实上，河流某截面处的流速，主要是来自上游的推动力，和下游的情况有关，但关系至少不是武老师论证的那么大。 4）河流在地表流动时，符合托利拆利定律的情况比较少，大部分河段，河流的流速都不是很快，而按照托里拆利定律计算出来的流速，可能非常非常大。 下面举个简单且极端的例子说明这个问题。文章图片来自魏东平老师的博文《 动静 》，摄影取景地为黄果树大瀑布。 我在照片上标了三条红线，自下而上，分别是 A ， B 和 C 。现在我们做个假设，就是在黄果树瀑布下修个大水库。一个不难推出的结果是： 1 ）当围堰的高度分别是 A ， B 时，瀑布入口处的流速，是不受影响的，其主要由来自上游的推动力决定。 2 ）而只有围堰的高度和 C 处的红线平行时，瀑布入口处的流速，才会因为库区水面的因素受到比较大的影响。 通过这个例子，我们可以简单的推理一下，就是只有自长江干流和三峡库区交界处以下的区域，水流才会受到比较大的影响，在交汇处之上的区域，河流的流速受到的影响比较小。 下面再通过一个简单的模型说明问题。 在此模型中， CA 段表示上游，中间表示水库， DE 段表示下游。 对于上游部分，如果水库的水位高过河床，比如 AB 河段，河流的流速，肯定是受影响的。而自 B 以上部分，我个人认为是影响不大。 C 处的流速主要由其自上游来水量的大小，流速，河川的宽度决定，和下游水库的水面高度，关系不是很大。 再来继续探讨重庆的情况。下图为从搜狐上搜到的今天的 长江水位的标志图 。 从图中我们可以看到，长江三峡坝前水位为 156.82 米，重庆的水位为 181.02 米。两者之间的差是 24.2 米。那么通过此数据我们可以得到以下推论： 1 ）如果长江重庆段水深超过了 24.1 米，也就是坝前水位超过了江底的海拔位置，那么三峡大坝影响了重庆市的泄洪。三峡应该加大下泄量，迅速降低坝前水位和整个库区水位，促进长江重庆段往下游泄洪。 2 ）如果长江重庆段的水深只有 10 米左右，也就是江底的海拔位置还远高于坝前水位，那么三峡蓄水对重庆的泄洪估计会产生一定影响。 3）如果三峡坝前水位在145米左右，对长江重庆段的泄洪，应该影响不大。 4）大坝蓄水对淹没区内的流速所产生的影响比较大。 巍巍三峡，难得几言描之，寥寥数语，权作管中窥豹！
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浅议三峡大坝蓄水：以2009--2010年度为例
qlms 2010-7-27 21:17
三峡大坝，历经上百年争议，十几年建设，如今随着各项工程逐渐收尾，发电蓄水功能正逐渐发挥作用。作为一个经济投资巨大，地理跨度宽广，地质条件复杂，涉及人口众多的世纪工程，学界，政界和民间对此有争议，是一件非常非常正常的事情。事实上，争议可以让真理越辨越明，让人们对自然的认识更加深刻，也必将会促使三峡工程更好的发挥作用，造福国人。 但非常遗憾的是，有些争论不能从客观事实出发，甚至故意用了模糊的说法来误导群众，这是非常不应该的。比如最近流行的一个说法 三峡为了发电，在枯水期蓄水，汛期泄洪，加重了下游的自然灾害，就是非常误导群众的。一个简单的事实是，如果只蓄不放，怎么发电呢？ 昨天调查 三峡机组正常发电时通过水轮机的下泄流量 时，接触了一些有关三峡蓄水的资料，今天继续浅议一下三峡大坝的蓄水问题。（本文使用的数据主要来自新华社的报道和三峡集团公司的官方网站） 一：何谓蓄水？ 如何理解蓄水这件事，还真有争议，简单的说，蓄水可以有两种理解方式。 一种理解是：下泄流量少于入库流量并因此造成水库的水面升高的过程为蓄水过程，反之为泄洪或者排水过程。比如前几天长江干流的入库流量是 7 万立方米每秒，下泄流量是 4 万立方米每秒，就是一个蓄水的过程，在此过程中，坝前水位从 145 米涨到了 156 米左右。但是因为在这个过程中，开启了大坝的泄洪深孔进行泄洪，所以几乎所有的新闻报道，都强调这是一个泄洪过程。说来说去，就成了一个三峡加重下游负担的汛期泄洪过程，把蓄水的本质给扭曲或者说弄反了。 另外一种理解是：从每年汛期末关闭泄洪深孔开始，到来年汛期来临重启泄洪深孔进行排水的这段时间，称之为蓄水期。也就是说，如果水流下泄只通过水轮发电机进行，则称之为蓄水期。 2009 年三峡大坝开始蓄水的时间为 9 月 15 号， 2010 年首次开启泄洪深孔的时间为 7 月 10 日，这段时期称之为蓄水期。以下讨论主要按照这种理解进行。 二：蓄水过程中的水位变化。 简单的说，在整个蓄水期间，坝前水位先升高，再降低，做了一个简单的轮回过程。2009--2010年度具体变化情况如下： 1 ） 2009 年 9 月 15 日 ，开始蓄水时的坝前水位为 145.8 米，从此开始至 11 月 1 日，大坝的入库流量大于下泄流量， 坝前水位逐渐升高至 171 米 。 2 ）从 11 月 1 日 12 月 3 日，入库流量约等于下泄流量，坝前水位维持 171 米左右。 3 ） 12 月 2 日后，下泄流量大约入库流量，坝前水位逐渐回落 。 从此进入消退期，坝前水位逐渐下降，开始为三峡中下游进行补水 。 4) 2010 年 年４月以来，长江流域降雨增多，三峡入库流量呈明显上涨趋势，已能满足葛洲坝下游庙嘴日均水位不低于３９米的要求，水库补水调度随之结束 。 下泄流量再次小于入库流量，坝前水位有所上升，为 155.79 米 。 5 ）为迎接长江汛期的洪水，三峡水库进行 腾库防汛准备， 2010 年 5 月 12 日下午，三峡库区入库流量 7720 立方米 / 秒，而出库流量 11000 立方米 / 秒 ，三峡库区汛前水位消落加快，为 155.61 米。截至 2010 年 5 月３１日１４时， 三峡坝前水位已由去年试验性蓄水后的１７１．４３米消落至１５０米 ，离防汛限制水位仅差５米。 6 ） 2010 年 7 月 10 日， 三峡今年首次开启泄洪深孔进行泄洪 。坝前水位恢复至 145 左右。整个蓄水期结束，三峡大坝泄洪深孔开启，进入汛期泄洪运行时期。 通过上面列出的三峡蓄水全过程，我们可以看到，三峡并不是为了发电而在枯水期蓄水不放，事实上，从 2009 年 12 月 3 号到 2010 年 4 月期间，下泄流量一直大于入库流量。 三：为什么蓄水？ 1 ）为了发电。大家知道，水轮机发电量的多少，主要取决于两个因素，第一就是水量的多少，第二就是水头与水轮机的高度差，也就是水的势能的大小。如果上游来水有保障的话，那么随着坝前水位的增加，这两个条件都能满足，也会因此增加水轮机的发电量。 2 ）还是为了发电。在坝前水位为 145 米时，水轮机组的最大下泻量为 1 万立方米每秒左右，随着坝前水位的提高，水的流速加快，下泻量会逐渐增加。不过即使在坝前水位在 170 米左右的时候，水轮机的最大下泄量，也不过 18000 立方米每秒左右。实际上，长江干流有相当长的时期，入库流量是大于 1.8 万立方米每秒的，这些多出来的入库流量怎么办？汛期时，为了防汛，为了安全，就采用简单的方法，也就是开启泄洪深孔直接排掉。另外就是先蓄起来，等入库流量小的时候，再慢慢放出去。也就是通过对水体进行空间上的控制来实现对发电输出的时间上的控制。 3 ）为了调节水量输出，在枯水期对下游补水。这个前面已经分析了，此处不再多说。 4 ）为了航道的安全。提高水位之后，将使航行的船舶免遭触礁的危险。 四：如何控制蓄水？ 事实上，如果坝前水位达到 170 之上，那么只有入库流量能保持 1.8~2 万立方米左右的时候，才能同时满足所有的水轮机组正常运转。如果入库水量过少的话，开启全部水轮机，就会造成下泻量大于入库量，坝前水位降低。这时候为了保持高水头，一般会关闭部分水轮机。让入库和出库的水量，保持平衡。 汛期来临之前，则会多开水轮机组，增加下泄量。那时候保持水头的高度，就不再是最重要的事情了，腾出库容，才是最重要的。 还有一个很重要，也是非常值得商榷的问题是，从什么时间开始蓄水比较合适？最近两年开始蓄水的时间，都是在 9 月中旬。此时一般为汛期的末期，长江上游来水在 2~2.5 万立方米每秒左右。事实上， 9 月之后的来水量，年度差别很大，如果遇到大旱之年，上游来水少，就会很难蓄水到目标水位 175 米。而如果把蓄水的时间提前，比如从 9 月上旬，甚至 8 月下旬开始蓄水，是否会更合适一些呢？如果遇到汛期结束的比较晚的情况，这时候可能就会增加防汛的压力。 如果将来天气预报能更准确一点，预报的时间更长远一点，可能会对三峡的蓄水调控提供一些指导。 我对三峡蓄水的认识主要来自新闻报道，对此问题的理解主要来自个人的感悟，错误在所难免，欢迎各位老师同学批评指正！ 图片来自网络，上图为今年三峡按照4万立方米每秒泄洪时荆江岸边的情景。 下图为1998年，5.7万立方米的水量过荆江河段的场景。
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三峡蓄水期的地质滑坡具有积极的减灾作用
zbt92 2010-5-23 09:15
文 / 水博 水库建设是人类减少控制地质灾害的重要手段 按照一般人的理解，三峡工程建成蓄水之际，出现了地质滑坡肯定应该是三峡的责任。然而事实上这些地质灾害非但不是三峡工程造成的，反而是我们治理三峡地质灾害的成果和机遇。 假设我们没有开发建设三峡，即使我们的工程技术人员使出浑身的解数，我们也不可能治理好三峡地区的地质灾害。因为，长江水流巨大的能量每天都还在不断的冲击边坡，切割河谷。随着河床的下切，总会有更多的新滑坡体出现。也正是因为这种原因 ，长江三峡地区一直就是地质灾害高发区，历史上曾多次出现整个县城毁于滑坡的灾难。解放后三峡库区严重的地质灾害，始终极大地危害着库区两岸人民群众生命财产安全，仅从三峡工程开始争论以来的１９８２年起到正式开工的 1994 年的十二年间，库区两岸发生滑坡、崩塌、泥石流近百处，规模较大的有数十处。 如１９８５年新滩滑坡造成高达７０米的过江涌浪，其上、下游各１０公里的江段内近百条船只沉没。 要知道我们开发建设三峡的目的之一，也就是要从根本上减少或者说杜绝三峡沿岸的地质灾害。 从听天由命根本就无法治理长江三峡地区的地质灾害，到能够用工程措施和长效机制治理地质灾害，这个巨大的进步，正是由于我们进行了三峡工程的建设，已经把江水的能量用来发电了，不让再去制造新的滑坡体了。 总之，从全世界普遍的情况来看，水库的建造和蓄水并不是制造出了滑坡，而是为原有不稳定的地质滑坡体，提供一个治理或者释放的机会。 为什么不能用工程措施把地质灾害完全治理掉？ 也许有人会问，既然我们的水库建设具有治理地质灾害的积极作用，那么我们为什么我们的三峡工程 不能在建设的时候把地质灾害完全治理掉，反而让滑坡地质灾害有所增加呢？ 我们必须承认，人是不能战胜自然的，只能按照自然的规律积极的改造自然。在地质灾害的治理问题上也不能例外。 面对长达 600 多公里的三峡水库，我们不可能，也没有必要不计成本的对库岸全线盲目加固。对于已经发现的地质灾害隐患，能处理的就治理，不易治理的避让。对于有可能构成威胁，也有可能相对稳定的地质灾害隐患，采用监测的措施，根据具体的发展情况，再决定处理的方式，才是一种科学的态度。其实这恰恰就是最有效的 地质灾害防治和生态治理的长效机制 。 在三峡工程建设过程中，国家通过不断的追加，截止到 2008 年三峡正式建成蓄水时用于治理地质灾害的二期投入资金，已经达到了 120 多亿元。仅涉及重庆三峡库区的地质灾害隐患点共有 3671 处，其中 673 处实施工程治理， 482 处实施搬迁避让，其余 2516 个隐患点确定为群测群防或专业监测项目。这种动态的治理过程，还将继续下去，治理的资金也还会逐渐地增加。直到把地质灾害的威胁，降到最低的水平。对于地质灾害的治理也要采取不同的方式，有的需要做工程处理，有的则需要避让，还有的需要监测，这些不同的措施难免让一些外行人感觉似乎是在 头痛医头、脚痛医脚 ，然而，这正是世界各国水电工程中因地制宜的治理地质灾害的科学方法。 水库建成蓄水初期出现的地质滑坡是工程减灾的重要过程 水库建成蓄水后，由于侵蚀作用和堆积作用，在新的水边线地带开始了库岸形成的过程。对于冲蚀型库岸，水库蓄、泄水是产生滑坡的重要原因之一。特别是在水库突然泄水时，由于原有的水位比较高，边坡在水中浸泡后土壤当中的空隙水压力增加，而突然的泄水导致水位急剧下降，土壤中的孔隙水压力来不及变化，而边坡外部的静水压力突然丧失，土体内外压力的不平衡常常容易导致边坡的失稳和滑坡的发生。这种情况发生的前提，是需要边坡本身就具备产生滑坡 ( 或者说潜在的滑坡 ) 的水文和地质条件。在这种地质条件下，即便没有水库的水位变化，如果在强烈的连续降雨的情况下，只要边坡的土壤吸收了足够的水分，也可能会造成同样孔隙水的压力加大，从而产生滑坡的现象。 也可以说，如果不具备产生滑坡的潜在的地质条件，水库水位变化也不可能造成滑坡，反之如果边坡本身具备水库水位变化造成的滑坡的地质条件，说明边坡本身就具备了滑坡（或者说是潜在的滑坡）的地质地貌条件，在连续的强降雨，或者某些特殊情况下（如地震）同样也可能会产生滑坡。 三峡工程的建成后对长江三峡地区的崩滑灾害，也将会有极大地减轻。首先汹涌的长江水被用来发电，大大减少对岸坡的切割，避免新的崩滑体产生；其次，在工程建设过程中对危险的滑坡体，已经进行了处理；此外，初期的实验性蓄水，就是对三峡的新库岸进行磨合、释放和再造处理。在这一时期出现的地质灾害与人们常规的灾害概念有着本质的不同。 因为，水库的蓄水并不是制造出了新的滑坡，而是，对前面施工阶段工程处理之后还不能完全消除的滑坡体或者说是潜在的滑坡体，提供一个集中释放的机会。经过几次蓄水、泄水，这些滑坡体都被释放之后，新的库岸肯定会变得更加安全。一般来说，水电工程经过上面三个阶段后都会使得库岸变得更加稳定。水库建成后蓄水的初期，是一个水库新库岸的不稳定期和再造期，是隐性的地质灾害的集中释放期，通过严密的监测和积极的避让减少地质灾害所造成的损失。 三峡工程的地质减灾作用正在体现 新京报 5 月 23 日《三峡 175 米试验性蓄水以来库区共塌岸 97 段》一文的报道说：据新华社电 自三峡工程 175 米 试验性蓄水以来，新生突发地质灾害增多。库区共发生形变或地质灾害灾（险）情 132 起，塌岸 97 段长约 3.3 公里，紧急转移群众近 2000 人。在二、三期地质灾害防治规划范围外已发生新生突发性灾（险）情 30 多处。 报道还强调： 22 日，国土资源部副部长汪民，在此间举行的 2010 年度三峡库区汛期地质灾害防治工作会议上指出，截至目前，三峡库区二、三期地质灾害防治项目已基本完成，项目实施期间，对城镇和居民集中区的 887 处地质灾害进行了工程治理，对出现地质灾害灾（险）情的 480 处隐患点近 4.6 万人实施了搬迁避让，对 3141 处隐患点进行群测群防。 然而，在 2008 年三峡第一次蓄水的时候，《南风窗》记者田磊采写的《后三峡时代：地质灾害与二次移民》的文章中曾说到：三期蓄水期间，库区一共出现了多少处新的地质灾害点？记者在重庆市国土资源与房屋管理局采访时，该局没有明确透露，只是向记者提供了一组数据：除了已经完成治理的 366 个地质灾害点以外，目前还有 511 个搬迁避让项目正按照尊重群众意愿、分轻重缓急、有序推进、适时搬迁、确保安全的原则实施，共有 80457 人需要搬迁，其中已经完成了 37051 人。 比较上述二次蓄水期间的新闻报道，我们就不难发现三峡蓄水后地质灾害出现的频率和转移搬迁人口的数量都已经大幅度的下降。这也是全世界水库建设体现地质减灾作用的普遍规律。实际上任何水库的初期蓄水出现的地质滑坡都是减少和释放地质灾害的隐患的过程，具有积极地减灾作用。可以肯定，用不了多久我们三峡库区的地质灾害发生频率就会降低到三峡建设之前的水平。我们三峡工程的地质减灾作用正在逐渐显现。 参考文章：三峡工程 175 米试验性蓄水以来库区共塌岸 97 段 5 月 23 日 《新京报》 自三峡工程 175 米试验性蓄水以来，新生突发地质灾害增多。库区共发生形变或地质灾害灾（险）情 132 起，塌岸 97 段长约 3.3 公里，紧急转移群众近 2000 人。在二、三期地质灾害防治规划范围外已发生新生突发性灾（险）情 30 多处。 22 日，国土资源部副部长汪民，在此间举行的 2010 年度三峡库区汛期地质灾害防治工作会议上指出，当前库区地质灾害防治形势十分严峻，库区各县（区）应尽快开展全面的地质灾害隐患排查，全面核查地质灾害有关数据并纳入三峡库区地质灾害信息系统。 汪民要求，分级管理隐患点，在社会媒体上公开每个区域和每个隐患点的防灾责任人和群测群防责任人的姓名、联系方式；要求每个乡镇明确一支对口联系的专业技术队伍，专业技术人员汛期和降蓄水期间在当地驻守，一旦发生险情第一时间到达现场开展应急处置。 据汪民介绍，截至目前，三峡库区二、三期地质灾害防治项目已基本完成，项目实施期间，对城镇和居民集中区的 887 处地质灾害进行了工程治理，对出现地质灾害灾（险）情的 480 处隐患点近 4.6 万人实施了搬迁避让，对 3141 处隐患点进行群测群防。（新华社电 )
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干旱的警示：扩大地表的蓄水空间
杨学祥 2010-4-10 08:21
干旱的警示：扩大地表的蓄水空间 杨学祥，杨冬红 10 年前我们提出，气候变冷和构造活动变弱是沙漠化的主要原因，人类活动加速了沙漠化的进程 。中国科学家对罗布泊的科学考察提供了不可辩驳的证据 。 最近发生的中国西南干旱和东南亚干旱，首要原因是气候异常和构造运动的结果，人类浪费水资源加剧了自然的干旱过程。 1 ． 气候变冷导致干旱和沙漠化 第 29 届和第 30 届世界地质大会的研究成果表明，地球气候的长期趋势是趋向一个新冰期，而人类的短期行为会使地球趋向变暖。在最近一次气候最适条件下亚非沙漠地带曾被植被覆盖。全球变暖不一定完全是坏事，因为现在地球温度不一定是最佳温度。空间模拟分析指出，在全新世大暖期我国北方平均温度比现在高 1.9 摄氏度 ，降水比现代多 195mm ，而 1. 8 万年前的最冷期，平均温度比现代低 11.33 摄氏度 , 降水量比现代少 165mm 。现在人们认识到，不把地质因素考虑进去，就难于搞清气候环境变化的实质。只有通过古今对比，才能确定人为影响的程度 。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 引人注目的是，大约 5500 年前，新到撒哈拉居住的牧民遭受了一次毁灭性气候的突袭。在几个世纪里，降水量急剧减少，苍翠的牧地退变为沙漠，牧民被迫另择栖息之地。许多科学家推想，由于 7000 年前到达撒哈拉的人类过度使用土地而使植被迅速消失。事实并非如此，计算机模拟分析表明，大约 9000 年以前降水量就开始减少。在那以前，地球在每年 6 月处于近日点，北半球处于热夏，南半球处于凉夏，强烈的季风给撒哈拉带来丰富的雨水；在那以后，即 5000 年前近日点在秋分，北半球逐渐变冷，使降水量急剧减少，到 1224 年近日点在冬至，南半球最暖，北半球最冷 。因为处于同一纬度，罗布泊也经历了同样的过程，并为撒哈拉的演变过程提供了新的证据。 一项计算机模拟分析显示，撒哈拉气候的巨大变化并不是人类引起的，地球轨道的逐渐演变使北半球变冷，季风变弱，导致降雨量减少，垂死植物减弱了蒸发作用，减少了降水的再循环，导致更多植物干枯死亡，苍翠的牧地退变为黄沙，居民被迫另择栖息之地 。这是许靖华先生的变冷导致民族大迁移的例证 。任振球在 1990 年就提出北半球变冷导致沙漠化的观点 。 能产生降水再循环的不仅有陆地植物的蒸发作用和季风作用，还有热点和构造活动的释热释气作用。雅鲁藏布江大峡弯是地球强构造活动的热点，也是全球降水量最多，热带森林纬度最高的气候变化启动区 。 热点和构造活动对气候的影响有两个方面，其一是增大温度梯度加强大气对流，其二是把地下水和地幔水带到大气参加降水循环。对比马宗晋等给出的 20 世纪中国大陆及临区五个地震活动幕的时空分布 和高庆华等出的 20 世纪中国七大江河流域严重洪涝灾害发生年份 ，可以明显看到地震活动与特大洪涝灾害之间的对应关系。对比全球地震带，沙漠带，构造活动带和水系分布图可以发现，沙漠区主要分布在无地震，少水系，构造相对稳定的地台和地盾，如撒哈拉大沙漠、阿拉伯半岛和澳大利亚西部。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 高庆华等指出， 1998 年大洪水是仅次于 1954 年的全国性大洪水，也是 90 年代我国严重洪水灾害的重要标志。其出现频率与本世纪 30 年代、 50 年代相近，远高于其它时期 。 根据马宗晋等提出的 20 世纪中国大陆及其邻区五个地震活动幕的空间分布， 30 年代、 50 年代和 90 年代严重洪涝灾害时期与第二、第三、第五地震活动幕相对应。 1920~1937 年， 1946~1957 年， 1990~2003 年发生在长江、黄河源头的强震幕是 30 、 50 、 90 年代严重洪涝灾害的重要原因 。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 全球气候变化对降水也有影响。 20 世纪 30~40 年代是全球暖期， 60~70 年代变冷， 80 年代又迅速变暖。因此，暖期的强震幕对应高降水，冷期的强震幕（如， 1897~1912 年的第一幕和 1966~1980 年的第四幕）降水相对变少，而 80 年代迅速变暖是 1981~2000 年强降水的重要原因。相对全球沙漠化而言，强降水是一件好事，它表明季风深入大陆内部，可大大缓解沙漠化的进程。暖期和构造活动产生强水表明，太阳能和地球内能是降水的主要能源 。 2 ． 冷暖旱涝的地球轨道周期 撒哈拉沙漠中部的提贝斯提高原也有活火山，但其目前的活动强度还不足以引起强降水循环。一万年前的撒哈拉大草原表明其大气对流和构造活动也十分强烈。这不仅是由于那时近日点在夏至导致北半球变暖，而且因为内核向北半球趋近导致热心向北半球偏移（目前热心向南半球偏移 ）。笔者曾证明，太阳斥力不仅压缩了地球空间磁场形成空间外磁尾，而且压缩了液核磁流体形成内磁尾和内核的向光振动。随着太 ` 阳在南北回归线之间的相对摆动，内核也有一个一年为周期的南北振动，因目前近日点在冬至，这个振动的总趋势是内核向南半球偏移，南半球是热半球，南半球海底扩张处于极大值，在一万年以前情况正好相反。这就是内核南北振动的地球轨道效应。它与米兰科维奇天文周期一样，是地球气候变化的重要因素 。 内核南北振动造成的气侯历史是： 1.65~1.10 万年前近日点从春分到夏至，内核向北半球偏移并在 1.10 万年前达到最大值，形成北半球内能释放高峰和北半球冰盖的最大融化期；在 1.10~0.55 万年前，近日点由夏至到秋分，内核回归地心，内能释放在 0.55 万年前达到最小值，北半球逐渐变冷，降水量也逐渐减少，这是 0.55 万年前毁灭性气侯变化突袭撒哈拉的原因； 0.55 万年前 ~ 公元 1250 年近日点从秋分到冬至，内核向南半球偏移并在 1250 年达到最大值，形成内能向南半球释放高峰。这是中世纪暖期产生的原因；从公元 1250 年 ~6750 年，近日点从冬至到春分，内核回归地心，内能释放逐渐减弱， 14~17 世纪小冰期气侯表现了这一趋势，变冷高峰将出现在公元 6750 年。地球轨道偏心率的变化（ 10 万年周期）和黄赤交角的变化（ 4 万年周期）会强化这一作用。 4 万年后的偏心率最小值将导致冰期降临。 人们往往把这一小冰期气候单纯地归因于太阳活动的低值，实际上单凭太阳辐射能量的减少还不足以解释气候的巨大波动。对宇宙飞船测量数据的分析确定，太阳的辐射输出变化于 0.1-0.3% 的水平上。 Eddy 等人估计，气候响应与正常发生的变化相比是很小的太阳常数的变化至多使地球表面的温度受到零点几度的扰动。问题的关键是能够激发底层大气发生变化的机制。臭氧层吸收太阳辐射中 2% 的能量。因此臭氧洞漏能效应可能是除地球内部能量释放外最可靠的地表增温途径。在太阳活动增强时，太阳风可以把磁层顶到地心距离由 8 11 个地球半径压缩到 5 7 个地球半径，增強大氣環流，破壞臭氧層，引起内核大规模振动，激發海底熱幔柱噴發，形成海底鍋爐效應。它可以解释气候万年，千年，百年和十年尺度的变化。许多人注意到了冷气候与强地磁场的关系，地磁场强度亦有明显的 2 万年， 4 万年和 10 万年周期，漏能效应和内核振动是一种合理解释 。 玛雅人 5125.37 年的一个轮回有明确的地球物理意义：地球轨道的近日点从在春分算起，经过 5125.37 年近日点在夏至，再经过 5125.37 年近日点在秋分，再经过 5125.37 年近日点在冬至，再经过 5125.37 年近日点又回到春分，一个周期为 2 万年左右。由于日地最近距离的纬度变化影响到气候变化，米兰科维奇的天文周期理论得到冰川资料的证实，冰川确实存在 2 、 4 、 10 万年周期。因此，玛雅人以 5125.37 年为一轮回，即春分大轮回、夏至大轮回、秋分大轮回和冬至大轮回，是有一定的科学根据的：与之对应的气候变化是南北半球同温、北半球暖南半球冷、南北半球同温、南半球暖北半球冷 。 根据目前的地球轨道参数，地球近日点在每年的 1 月 3 日 或 4 日，冬至在每年的 12 月 21-23 日，相差 11-12 天，即处于冬至大轮回向春分大轮回转变阶段，从 1224 年算起， 5125.37 年后，即公元 6349-6350 年地球近日点与春分重合。到那时，南北半球处于同温阶段。冬至大轮回是北半球低温干旱的天文原因。中国西南干旱和北方低温暴雪同时发生，表明南北对流减弱，有其深刻的天文背景。 3 ． 构造运动对干旱的影响 最近，我们通过计算得出，潮汐也有 2.2 、 11 和 22 年周期变化。潮汐可以使偏离地球质心的内核在液核中产生潮汐波动，潮汐周期与太阳周期的共振效应对解释大气、地磁、地震、海温的 11 和 22 年周期变化更有说服力。这不仅能解释厄尔尼诺事件 11 年和 22 年周期变化，而且能解释地磁、地震、大气的 11 年和 22 年周期变化是受太阳活动和强潮汐的共同驱动和激发。从表 1 中，我们可以看到云南 1913-1999 年 7 级以上强震（共 13 次）有以下规律性： 第一、 4 个强震活跃期有 3 个首发于月亮赤纬角（白赤交角）的最大值年； 第二、 4 个强震活跃期有 4 个结束于月亮赤纬角的最小值年附近； 第三、强震活跃期历时 7-12 年，与月亮赤纬角的最大值至最小值 9.3 年周期相对应。 第四、 4 个强震活跃期有 3 个首发于太阳黑子谷年，一个首发于太阳黑子峰年。太阳黑子极值年是云南 7 级地震多发年。 3 个强震活跃期与太阳黑子 11 年周期对应，始于太阳黑子谷年，在下一个太阳黑子谷年或其前结束。 表 1 20 世纪以来白赤交角、太阳黑子与云南强震 （据胡辉等， 2003 ，杨冬红等修改， 2008 ） 白赤交角 太阳黑子 云南强震 活跃期 Ms 大于 7 级强震 最大年 最小年 谷值 峰值 1913 1922 1913 1923 1917 第 1 活跃期 1913 峨山 7.0 ， 1925 大理凤仪 7.0 1932 1941 1933 1944 1937 第 2 活跃期 1941 澜沧耿马 7.0 ， 1941 勐海 7.0 1950 1959 1954 1957 1950 勐海 7.0 1969 1978 1964 1976 1968 第 3 活跃期 1970 通海峨山 7.7 ， 1974 昭通大关 7.1 ， 1976 龙陵 7.3 ， 1976 龙陵 7.4 1987 1996 1986 1996 1989 第 4 活跃期 1988 澜沧 7.6 ， 1988 耿马 7.2 ， 1995 孟连 7.3 ， 1996 丽江 7.0 2007 2016 2007 2018 2011 第 5 活跃期 （ 2007 普洱 6.4 ， 2008 盈江 5.9 ） 7 级地震空区 数据表明，云南在月亮赤纬角极值时易发生 7 级地震，如，月亮赤纬角的最大值 1913 、 1950 、 1970 、 1988 年和月亮赤纬角的最小值附近的 1941 、 1976 、 1995 、 1996 年都发生了 7 级地震，占 9/13 。 数据还表明，太阳黑子极值年易发生地震，太阳黑子峰年次年 1988 和谷年 1913 、 1976 、 1996 年都发生了 7 级地震，占 7/13 。 数据还表明，太阳黑子极值年和 月亮赤纬角极值年的叠加年（三年内） 易发生地震，如 1913 、 1976 、 1996 年都发生了 7 级地震，占 8/13 。 2005-2007 年月亮赤纬角的最大值年只发生了 6 级地震，还有能量未释放。从月亮赤纬角的最大值变为最小值需要 9.3 年，从月亮赤纬角的最大值变为最大值需要 18.6 年。在 1987 年月亮赤纬角的最大值开始的云南第 4 活跃期中， 1988 年（月亮赤纬角最大值）发生了澜沧 7.6 级地震、 1995 年 （月 亮赤纬角最小值 ） 发生了孟连县西中缅交界处 7.3 级地震和 1996 年 （月 亮赤纬角最小值 ）丽江县发生 7.0 级地震，历时 9 年左右。 在 2006-2007 年月亮赤纬角的最大值开始的云南第 5 活跃期中， 2007 年普洱 6.4 级地震， 2008 年盈江 5.0 和 5.0 级两次地震，至今地震仍十分活跃。按云南强震活跃期规律，云南第五活跃期强震将持续到 2014-2016 年月亮赤纬角的最小值年，并在 2014-2016 年达到高潮，历时 9 年左右。 2004 年 12 月 26 日 印尼苏门答腊 9.1 级地震发生后， 2005 年 3 月 29 日 、 2007 年 9 月 12 日 又连续发生 2 次 8.5 级以上地震发生，印度洋板块北推印度大陆向青藏高原挤压态势愈演愈烈。这一构造背景导致 2006 年四川特大干旱和 2008 年 5 月 12 日 四川汶川 8 级地震。我们称 2006 年的四川干旱为构造干旱。 2009 年 9 月 2 日 印尼爪哇岛发生里氏 7.4 级强烈地震， 2010 年 3 月 6 日 苏门答腊西南以远地区发生 7.1 级地震， 2010 年 4 月 7 日 苏门答腊西南以北地区发生 7.8 级地震，表明该地区地应力积累依然强烈，必须做好长期抗旱准备。 著名气象学家汤懋苍的地热涡理论曾受到国际气象界的关注，在富集地热的地区，有地下水源则含水热气生成巨量云层，降雨充沛，如雅鲁藏布江大峡谷的墨脱地区；缺水则干燥热气蒸腾，烘烤尽土壤水分，造成赤地千里，其前提条件是长期无降水，所形成的干旱称为构造干旱 。 由此可见，热点和构造活动的释热释气是降水再循环不可忽视的一个环节。地热不仅能造成干旱，而且能造成洪涝。沙漠区主要分布在无地震，少水系、构造相对稳定的地台和地盾，表明地热在降水过程中的不可替代作用。旱震理论讨论的干旱与地震关系，指的是构造干旱与地震的关系，其认定和发展对预测干旱和预测地震均有重要的实践意义 。 目前中国西南干旱主要发生在青藏高原东部边界四川盆地和云贵高原的构造活动地区，是构造干旱和气象干旱叠加的结果，简单的人工降雨不能从根本上解决问题，人们必须做好长期抗旱的准备。 2004 年美国 GBN 报告预测中国南部地区在 2010 年前后将发生持续整整 10 年的特大干旱。 2010 年以后，中国北方水患不断，南方一片干旱，这不是空穴来风。 4 ．人类活动加剧了干旱和土地沙漠化 仅凭自然因素引起撒哈拉明显的沙漠化这一点并不意味着人类可以摆脱干系，差不多 30% 的热带雨林降水通过林木的根和叶得到再循环，砍伐林木会造成类似地球运转轨道引发撒哈拉现象这样的恶性循环 。在自然界的旱涝循环中，雨期把大陆变成到处是沼泽湖泊，地下水也得到最大限度的补充。旱期到来的时候，动植物就可以靠丰富的地表水和地下水来维持生存，直到下一个雨期。人到来之后，与淡水争夺生存空间。旱期排水造田减少了陆地蓄水面积，雨期为保护农田则修堤筑坝，让淡水沿江河白白流回大海。久而久之，地表水被排尽，地下水被抽干，它们都得不到自然的补充而失去流动与自净化能力。水草肥美的草原最终变为沙漠。自然界是生涝以备旱，人类是排涝以生旱。违反自然规律必然受到自然的惩罚。不仅撒哈拉地区是这样，中国的沙漠随都城的东迁而东迁，埃塞俄比亚首都随土地沙漠化和干旱而八次南迁，都表明人类活动加剧了土地沙漠化。其主要原因是大面积热带雨林、地表水和地下水遭到严重破坏，使植被失去了生存的基础。要恢复自然界的旱涝平衡，就必须给人类生存必需的物质淡水、空气和其它生物留有足够的存在空间，如中国目前实行的退田还湖、退田还林措施 。 中国和世界历史都有关于创世之初大洪水的记载，大禹治水是变堵截为疏导而获得成功的典型范例。疏导意味着大量地表水白白地流归大海，他虽然给人类留下了大量陆地空间，但最终导致地表水的流失和沙漠化的逐步发展。在人类的自我保护意识中，排涝保护农田是自身生存的需要，随之而来的沙漠化却同样威胁人类的生存。这样看来，大禹治水的成功恰恰表明人类对沙漠化负有责任 。 恩格斯曾对人类盲目的实践作过精彩深入的分析：我们不要过分陶醉于我们对自然的胜利，对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的效果，但是在第二步和第三步却有了完全不同的、出乎意料的影响，常常把第一个结果又取消了。美索不达米亚、希腊、小亚细亚、以及其他各地的居民，为了得到耕地，把森林都砍光了，但是他们夢想不到，这些地方今天竟因此成为不毛之地，因为他们使这些地方失去了森林，因而也失去了积聚和贮存水分的中心 。这一精辟的分析同样适用于人类对洪水的胜利。干旱和土地沙漠化是自然界对人类破坏地表水资源的惩罚 。 土地沙漠化是对西方生产方式和生活方式高风险、高速度、高消费及弱肉强食和利重于道的竞争原则的一种否定。在经济利益驱使下，人类全方位侵入地球一切空间 , 砍伐森林，破坏地表植被，使沼泽湿地干涸，加速土地沙漠化。相反，古老的东方文化更注重自然与人的和谐统一，即天人合一和重道轻利的自然唯物主义思想。悠久的历史和优秀的传统使人能从长远利益出发与他人与自然和睦相处。不是通过军事侵入，不是依靠经济扩张，这种思想逐渐同化了越来越多的民族和国家，形成生态平衡和心态平衡统一的东方文明。四川这个天府之国是世界上所有处于北纬 30 度古文明发祥地唯一没有被沙漠化的地区，中国古人的伟大生态农业工程都江堰和山地梯田起了决定性的作用。依靠惊人的知识和智慧，都江堰和山地梯田保证了生态环境良性循环，是知识经济的典范，可获得生态农业世界第一的称号。这是中国古老文明的结晶，继承与发展这些宝贵遗产与优良传统， 減緩土地沙漠化才有可能和希望 。 应该注意的是，风蚀造成的沙漠化和风飘流水造成的尘土和泥沙搬运过程是自然夷平作用的必然过程，是与造山作用相对应平衡的地质过程。过量减少水土流失会造成江河断流、入海口土地退缩、盐碱化、沿海水域营养结构失调和地壳均衡运动失衡等灾害。人类不可能杜绝土地沙漠化，只能把它限制在适合人类生存发展的一定限度之内。技术失控和开发过度将破坏地球的生态平衡，这是人类认识的一大飞跃。因此，应该多学科、多层次、多领域、多角度、多方位地研究人类活动（特别是重大工程）对生态平衡的影响，避免盲目实践所造成的重大负面效应。砍伐森林、排水治洪加劇土地沙漠化的教训应该引以为鉴。人类在向大自然索取的同时，要承担起保护地球生态环境的责任 。 5 ．顺应自然旱涝规律：扩大地表的蓄水空间 逢洪排涝，遇旱掘井，这是人类的短视行为，从此陷入缺水的恶性循环。尽一切可能扩大地表的蓄水空间才是唯一可行的科学措施。利用沼泽、湖泊、湿地、河道、沟渠、水塘、水库、水窖、地下室、地下空间蓄存雨水，是解决干旱的有效方法。 我们的这一科学观点得到社会舆论的响应：自古至今，中华民族始终害怕洪水泛滥。无论是堵塞还是疏导，无论是修筑大堤，还是挖掘运河，人们总是期盼着泽国变成万顷良田。可是蓦然回首，我们这才发现，原来我们的水资源是如此的匮乏。送走了滔滔东去的河水，我们却不得不忍受干旱的折磨。我们希望奔腾而来的洪水，远离我们的家园。可是，我们不知道，现在居住的地方，本来就是他们的家园。是人类把自己置于尴尬的境地，排干了湖泊，放走了洪水，可是，却不得不忍受着干旱。面对西南地区大规模干旱，我们这才猛然意识到，原来我们曾经弃置不用的宝贵洪水资源，就是我们的生命线。在长江大河上修建水坝，是人类文明必然的选择 。 我在 2004 年 4 月 2 日 指出，自然补水的规模和速度难以满足实际需求。 我们曾指出，抗旱打井，抗涝排洪，这是人类传统的抵抗自然灾害的方法。其结果是导致地下水和地表水资源的日渐枯竭，全球土地沙漠化不断加剧。地方政府如果不在蓄水防旱上有所作为，长期的旱灾威胁就不可避免。在地下水位不断下降的今天，有些地方却要发展 井旁经济 ，科盲带给经济发展的是巨大的破坏作用 。伴随地下水的枯竭，井旁经济必然破产，古今中外，案例无数。 我们在 2005 年 1 月 31 日 至出， 土地沙漠化是自然界对人类破坏地表水资源的惩罚。我们必须改变与水源争地的旧观念，在相互依存中求得发展 。 洪涝灾害本身也有利有弊，即在人类蒙受巨大的生命财产损失的同时，大陆也得到充分的地上水和地下水的补充。近 30 年，中国北方洪涝灾害的减少与干旱灾害的加重是并行的。恢复自然的生态平衡，扩大地表和地下蓄水空间，蓄存洪涝时期的淡水来应对干旱时期的淡水危机，才能从根本上改变人类与水争夺存在空间的矛盾 。 中国气候由南涝北旱向南旱北涝转型给解决中国北方缺水问题带来不能错过的百年机遇，它不仅能解除中国北方近 30 年的旱灾威胁，而且为 30 年后的另一次南涝北旱提供全新的解决方案：全面扩大北方的地表和地下蓄水。退田还湖，恢复湿地，回灌地下水，将洪涝时期的淡水储存起来，应对干旱时期的淡水危机 。 逢洪排涝，遇旱挖井，这是医得眼前疮，剜却心头肉，拆了东墙补西墙，到头来小利换来大弊，形成恶性循环。逢洪蓄水才能遇旱不慌，人类必须尊重自然规律。 参考文献 1. 杨学祥 . 土地沙漠化全球性环境问题 . 科学新闻周刊 . 2000, （ 46 ）： 18 2. 赵春晖。专家称数千年前罗布泊曾是个面积广大的淡水湖。 2005 年 03 月 27 日 21 时 51 分 。来源 : 新华网。 http://news.tom.com/1002/3291/2005327-1988910.html 3. 董永彪。罗布泊干涸时间有新说 美军用卫星图片最新解密。 2005-3-23 18:43:00http://www.xjnews.com.cn/news/ 2005-3-23 /2005323184233.htm 4. 陈毓川，张之一，项礼文，等 . 　 90 年代地球科学的动向 . 北京：地质出版社　 1997 ， 17 ， 165, 185 ， 204. 5. 杨学祥 . 　位能、形变能与热能的转换及全球变化的能量分析 . 　 中国学术期刊（科技快报） 2000 ， 6 （ 7 ）： 878~880 6. Sarah Simpson, 撒哈拉的沙漠化，科学（ Scientific 　 American, 中文版）， 2000 ，（ 1 ）： 70 7. 许靖华 . 太阳、气候、饥荒与民族大迁移 . 中国科学 , D 辑 . 1998, 28(4): 366~384 8. 任振球 . 全球变化 . 科学出版社 . 1990, 193~213. 9. 湯懋苍，钟大赉，李文华等 . 雅鲁藏布江大峡湾是地球热点的证据 . 中国科学， D 辑， 1998 ， 28 （ 5 ）： 463~468 10. 马宗晋，杜品仁 . 现今地壳运动问题 . 北京：地质出版社 . 　 1995 ， 99~102 11. 高庆华，张业成，张春山 . 　论我国洪涝灾害不断加剧的地质环境因素 . 　见：邓乃恭， 雷偉志主編，大陸構造及陸内變形暨第六屆全國地質力學學術討論會論文集。 地質出版社。 1999 。 180~184 12. 杨学祥 . 气候波动周期、沙漠化与人类知识结构 . 中国学术期刊文摘 , 2000,6 （ 8 ）： 1003~1005 13. 杨学祥 . 降水能源变化与未来地下水危机 . 科学 , 1999, 51 （ 1 ）： 46~48 14. 杨学祥 , 陈殿友 . 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期 . 见：中国地球物理学会年刊。 2000. 武汉：中国地质大学出版社 , 2000. 307 15. 杨学祥。玛雅人长历法的科学意义：并非世界末日。发表于 2010-4-8 17:43:55 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=310080 16. 胡辉，赵洪声，和宏伟。日月影响与云南未来地震趋势研究。云南天文台台刊。 2003 ，（ 4 ）： 49-55 17. 杨学祥，陈殿友 . 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系 . 地壳形变与地震 . 2000 ， 20 （ 3 ） 18. 杨学祥 . 全球变暖、构造运动与沙漠化 . 地壳形变与地震 . 2001, 21 （ 1 ）： 15~23 19. 恩格斯 . 自然辩证法 . 北京 : 人民出版社 , 1971. 158~160. 20. 杨学祥，杨冬红。全球沙漠化的地球轨道周期。上传日期： 2005-3-30 上海热线 绿色论坛。 http://www.envir.gov.cn/forum/20055159.htm 21. 干旱与治水。 2010 年 04 月 09 日 02:30 正义网－检察日报。 http://news.sina.com.cn/o/2010-04-09/023017342993s.shtml 22. 杨学祥。旱涝灾害交替考验人工调控能力。 2005-8-4 光明网博客。 http://blog.gmw.cn/u/466/archives/2005/8493.html 23. 杨学祥 . 中国北方干旱趋势与水资源开发利用 . 科学新闻周刊 . 2001 , （ 32 ）： 14 24. 杨学祥，杨冬红。 解决中国北方干旱问题的百年机遇。 2005-1-31 光明网博客。 http://blog.gmw.cn/u/466/archives/2005/6834.html
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三峡水库蓄水和汶川地震无关
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http://discover.news.163.com/09/0927/10/5K7A7MAO000125LI.html 院士称三峡水库蓄水和汶川地震无关 2009-09-27 10:39:07　来源: 科学新闻 (北京)　 跟贴 49 条 手机看新闻 中国工程院院士陈厚群表示，三峡水库蓄水和汶川地震无关，三峡工程水库蓄水不具有诱发汶川大地震的条件，汶川大地震也不具备水库诱发地震的特点。 汶川地震后，国内外越来越多的人开始关注地震与水库的关系，并对此有诸多不同的看法。这其中就包括汶川地震是否与三峡工程蓄水有关，是否与紫坪铺水库有关等问题。 在日前举行的第十一届中国科协年会上，中国工程院院士陈厚群表示，三峡水库蓄水和汶川地震无关，三峡工程水库蓄水不具有诱发汶川大地震的条件，汶川大地震也不具备水库诱发地震的特点。对于汶川地震是否与紫坪铺水库有关这一问题，中国科学院院士陈颙日前也发表文章明确指出：汶川地震是断层逆冲运动造成的，迄今尚未发现过逆冲型的水库地震。 水库地震的五个特点 据陈厚群介绍，水库地震是指水库蓄水导致环境物理状态的改变，从而在坝址和正常蓄水位淹没范围的库区引发地震的现象。已有的历史数据表明，水库地震发生的概率非常低，水库蓄水引发强震的更少。而且，不是建了水库都会引发地震或凡发生在水库的地震都是水库蓄水造成的。 陈颙在其文章中对比了国内外100多起水库诱发地震的情况，并进行了统计和归纳，提出了水库诱发地震一般具有以下5个特点。 第一，水库地震的震中仅分布在水库及其周围，一般位于水库及其附近5公里范围内，震源深度大多在5公里内，很少有超过10公里的。汶川地震，无论是地震破裂的起始点（微观震中）还是地震破裂延伸方向的距离都远远大于5公里。 第二，水库诱发地震震级一般较小，目前世界上已记录到的最大的水库诱发地震为6.4级。 第三，水库诱发地震比例较小，全世界已建大中型水库约有1万多座，但已诱发水库地震的仅101座，仅占世界大坝会议已登记的1万多座大中型水库总数的1%左右。 第四，水库地震具有前震主震余震的系列特征，水库地震一般发生于水库蓄水之初，出现一些小地震（前震），以后逐渐增多，强度加大，最大地震（主震）出现在蓄水首次达最高水位时间附近，然后再逐渐减弱（余震）。 第五，汶川地震是断层逆冲运动造成的，迄今尚未发现过逆冲型的水库地震。 陈颙指出，从全球来看，绝大多数水库诱发地震的震级小于里氏5级，属于弱震或微震，约占水库诱发地震总数的80%以上。而5.0～5.9级的中等强度地震有10例，6.0～6.4级强度地震仅4例。汶川地震的震级为8.0级，该地震释放的能量比历史上最大的水库地震释放的能量大200多倍。 三峡大坝抗震设防 留有充分的安全裕度 谈及三峡工程，陈厚群表示，三峡大坝工程的抗震是安全的，其坝址地震地质条件相当优越，所在区域地质构造格局清晰，具有稳定程度较高的区域地质构造环境。而且，坝址的工程地质条件良好，作为基岩的花岗岩体总体上坚硬完整，岩体透水性微弱。坝址区断裂规模小，以陡倾角为主，且多胶结良好。坝址区无孕育中强震的发震构造。区内地震活动水平不高、强度小、频率低。在2000年的历史记载中，坝址及周围300公里范围内，发生的4次6～6.5级地震的震中均距坝址200公里以上，5级以上的地震也距坝址130公里以上。在其外围距坝址60公里的远安、19公里的仙女山和17公里的九湾溪等断裂有一定的活动性，但均属弱活动断裂，发生强震的可能性很小。 陈厚群还告诉记者，考虑到地震的不确定性及其一旦引发大坝次生灾害后果的严重性，我国大坝的抗震设防标准，已远高于一般房屋建筑对应相应功能目标的50年内10%的设防概率水平，与国外同类标准相比也是较高的，并在汶川大地震中经受了检验，而三峡大坝抗震设防更留有了充分的安全裕度。 汶川地震不可能 被三峡水库蓄水触发 我们曾围绕三峡水库蓄水后的水库地震问题开展了大量工作，并进行了深入研究。陈厚群说。 2001年10月，以数字遥测台网为主体的三峡工程水库地震监测系统建成。此外，在库区由坝址至巴东库段两岸10公里范围内的重点地段布设了18个人工值守流动地震观测台。在水库蓄水前后，完整有效地控制了整个峡江段，特别从坝区到奉节县城两侧各（20～30）公里内的地震活动性。台网运行正常、管理规范、资料完整、分析到位，为分期蓄水前后比较库区本底地震和分析水库地震，积累了宝贵资料，提供了科学依据。 陈厚群表示，水库地震监测分析结果表明，蓄水后库坝区微震频度明显增加，且与库水位呈现一定的相关性，显示了水库地震的特征。但是，迄今所发生水库地震的地段大多在预期的库段范围之内。而且，绝大部分是发生在岩溶、矿洞分布地区、震级小于3级的浅层微震。迄今最大的4.1级震级也远低于预期值。 此外，陈厚群认为，从区域构造条件来看，汶川地震是由于青藏高原东面向四川盆地过渡区的龙门山断裂带中映秀北川断裂突然错动。龙门山断裂带与三峡工程库区分属于青藏地震区、龙门山地震带和华南地震区、长江中游地震带，两者无区域构造上的联系。而且，汶川地震为典型的主震余震型地震，震源深度大于15公里，从余震的空间分布看，主要是沿北东向的断裂带展布，延伸超过300公里，其分布远离库区。汶川地震的序列特征、余震分布与震源深度都不符合水库诱发地震的特点。 三峡大坝距汶川地震震中约700公里，库尾距震中也在300公里以上。因此，汶川地震不可能被三峡水库蓄水触发。陈厚群说。
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