2 水库的几个特点
蓄水位150m、坝顶高程175m方案的三峡水库有以下几个特点:
(1)总库容不算大,水库对径流的容蓄率也很小,三峡水库正常蓄水位时的总库容约200亿m3,在世界上已建成的大水库中按总库容的大小排在第45位,世界上已建水库中总库容大于1350亿m3的就有七座(乌干达欧文瀑布2048亿m3;苏联布拉茨克1693亿m3;赞比亚卡里巴1604亿m3;埃及阿斯旺1620亿m3;加纳阿科索莫1480亿m3;加拿大曼尼奎庚五1418亿m3;委内瑞拉古里1357亿m3)。在国内已建的工程中,三峡总库容还略小于黄河龙羊峡、华东新安江和汉江丹江口。从水库改变陆地水文条件的能力来考虑,建议取总库容与坝址年径流量的比值作为一项特征指标,称作容蓄径流率(storage runoff ratio),它结合水库面积等指标可用以表征对环境影响的程度,现将国内四座水库和国外比较有名的四座水库的有关指标列表如后(表1),可资对比。
表1 三峡工程与国内外已建大工程库容年径流比值对照表
三峡水库位于峡谷地区,没有“大肚子”,淹没陆地面积仅300余km2,和附近地区近年来的实际水陆面积变化幅度相比,也是不大的。据1981年科学出版社《中国地理学会陆地水文学学术会议论文集》中列举了江汉湖群逐年萎缩情况,指出1949—1977年28年间,湖群水面面积由8330km2减至2370km2,平均每年垦殖超过200余km2。
从以上容蓄径流率和水库面积的指标可以认为:三峡水库对陆地水文气象条件等方面的影响不大。宏观分析不难判断:三峡水库在对环境的影响方面,也是不同于阿斯旺等水库。阿斯旺库容几乎为尼罗河全年径流量的一倍,而且处于沙漠干旱地区,年蒸发量超过2000mm(三峡地区不足1000mm)。国际上环境生态学界在注意到阿斯旺水库引起某些问题的同时,也明确肯定它扩大埃及灌溉面积1/3以及防洪、发电等方面的巨大社会经济效益。
(2)由于长江水量丰沛,水库合理调度,仍能较妥善安排防洪、排沙、航运获致较多的综合效益。在长期以来各种方案规划研究成果的基础上,目前蓄水位150.00m方案采取的调度方式是:每年汛前,五月末水库水位降至防洪限制水位135.00m,并在一般洪水年份的6—9月4个月保持坝前为135m水位,仅在大洪水年,洪峰流量超过56700m3/s时才容许调蓄洪峰,峰过仍回到135.00m。汛末10月1日开始用一个月的时间蓄水至150.00m;11月、12月及次年1月均保持150.00m水位;而在2—4月遇来流量很小时水库才消落补水以供电厂发电和坝下航道改善航深。遇特枯水年水库才消落至死水位130.00m。值得强调以下几点:
1)由于长江水量丰沛,水库相对容蓄率很小。多年平均的10月流量为19700m3/s(1959—1960型的特枯水年的10月平均流量也有12000m3/s),10月只要拦蓄2763m3/s流量或来水的1/7(或特枯水年来水的1/4.5),而让大部分(85%~77%)流量下泄供发电通航,这和大容蓄率的水库蓄水时拦蓄很大一部分来流的情况迥然不同。而且由于容蓄率很小,改善调度推迟蓄水时间的活动余地很大(多年平均11月入库流量10600m3/s,特枯年份也有8940m3/s;若推迟至11月蓄水,也还有70%~74%的流量下泄)。
2)按97%的年保证率所确定的死水位130.00m,实际上是很少出现的。根据1958—1975年共18年系列的实际1—4月水文条件进行调度,只有1960年这一年的4月坝前需消落至130.00m水位,且只1960年、1973年的3月和1963年的3月、4月坝前水位消落至135.00~133.80m之间,其余15年及另外三年的其他月份坝前水位都高于135.00m。随着规划计算时段的分析和考虑预报的作用,水库调度还可挖掘潜力,使防洪、发电、航运等综合效益进一步优化。
(3)整个水库属于峡谷河道型水库,有利于排沙,能长期保持有效库容。建库后的水位变幅比建库前并不增大,反有减小,特别在枯季变动回水区内,能够保持形成明显的河槽。如前述及,在泥沙输移最集中的汛期,因坝前保持135.00m的防洪限制水位,涪陵以上变动回水区基本上保持天然状况,淤积冲刷平衡大体尚能保持。实际上建库前各年同一月份间的水位流量与沙情是有相当差异的,回水变动区河段建库前走沙冲槽并非恰处于临界状态,主要由于来水来沙及河床边界组合成的水流结构决定了汛末水流为有强劲冲刷能力的次饱和水流,因而建库后能在蓄水升高过程中仍继续走沙,形成明显的河槽,不致像小河流大肚子水库那样“淤平”或主槽消失。此外,由于来沙量不大,颗粒又细,且地形和运用条件有利于排沙。据估计淤积80年后入库出库沙量大体平衡,此时仍能保有约90%的有效库容。
(4)水库仍有明显调整作用,能使枯季出库最小流量大幅度增加,坝址枯季天然流量3250m3/s,建库初期可增到4620m3/s,将来上游干支流建库还可进一步增大至5200m3/s。