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中国水利报特稿:三峡工程巨大效益是怎样实现的

  □本报记者 陶丽琴 曹铮

  2012年7月12日晚至13日凌晨,长江2号洪峰平稳通过三峡大坝,最大峰值达到5.55万立方米每秒,而5天前,长江1号洪峰以5.6万立方米每秒的流量刚刚通过三峡大坝。接连发生两次超过5万立方米每秒的洪水,洪峰峰值创两年来汛期新高,但长江防洪波澜不惊,秩序井然——在国家防总、长江防总科学调度下,三峡水库按照最大不超过4.2万立方米每秒的流量控制下泄,拦蓄水量83亿立方米,分别降低沙市、城陵矶水位1.77米、1.5米,这样既将下游干流水位控制在警戒水位以下,又为三峡后期调度预留出了防洪库容。

  如果没有三峡工程发挥调蓄作用,今年长江防汛将是怎样一种状况?

  “三峡水库以下长江干流水位将超警戒。”长江委防办主任吴道喜肯定地说。这也就意味着,每公里干堤上需要安排30个人上堤巡堤查险,需要投入巨大的物力和财力。正是有了三峡工程的调蓄作用,自2008年试验性蓄水以来,通过优化调度,最大限度减轻了洪水给长江中下游带来的防洪压力和灾害损失。

  不仅如此,随着2010年10月三峡工程成功蓄水至175米,其发电、通航、枯水期补水、生态等功能全面发挥,产生了巨大的经济效益和社会效益。

  防洪

  三峡工程建成前年年汛期巡堤查险迎战洪峰,如今洪水可防可控,干流不超警,生产生活照旧;仅2010年防洪减灾效益就达266.3亿元

  “1998年大水期间,长江中下游告急,各地都在迎战洪峰,现在没有洪峰可迎战了。自从有了三峡工程,两岸干部和群众从心里觉得长江可控了。”长江防总办公室主任、长江委副主任魏山忠的一席话道出了三峡工程在长江防洪中的关键性作用。

  2010年汛期,三峡水库先后多次发生了较大洪水,其中5万立方米每秒以上的洪峰就有3次,尤其是7月20日三峡水库出现建库以来最大洪峰,最大入库流量达到7万立方米每秒。国家防总、长江防总科学调度,削减洪峰流量40%,拦蓄水量约80亿立方米,使荆江河段沙市水位控制在警戒水位以下。这年汛期,三峡水库累计拦蓄洪水总量260多亿立方米。

  据吴道喜介绍,如果没有三峡水库拦蓄洪水,2010年沙市的最高水位将达44.8米,接近保证水位45米。城陵矶、汉口、九江等水文站水位将超过警戒水位1米左右,长江中下游干流将全线超警戒,形成仅次于1998年的严峻防洪形势。中游河段各站水位超警戒时间将大大提前,且持续时间显著增长,防汛消耗的人力物力财力将明显增大。由于三峡水库的科学运用,有效避免了上游洪峰与中下游洪水叠加给沿岸人民造成的安全威胁,有效缓解了中下游地区的防洪压力。按水库拦蓄洪水的场次和新中国成立以来长江中下游堤防加固以及三峡水库建设的投资比例分摊计算,三峡水库工程2010年的防洪减灾效益达到266.3亿元。

  实际上,三峡工程自2008年汛后开始试验性蓄水以来,每年汛期都发挥了拦蓄洪水、削减洪峰流量的作用。据粗略统计,4个汛期三峡水库共拦洪运用12次,拦蓄洪水620多亿立方米。2009年8月6日,三峡水库出现了2004年以来的最大洪水过程,洪峰流量为5.5万立方米每秒。这次洪水过程历时13天,削减洪峰1.6万立方米每秒,削峰率29.10%。通过拦蓄洪水使长江中下游干流没有一处超过警戒水位,沙市站洪峰水位降低约2.4米,大大减轻了湖北的防洪压力。2011年汛期,三峡水库先后4次进行了防洪运用,累计拦蓄洪水247.16亿立方米。

  三峡工程防洪的关键性作用当地群众感受更为深刻。沙市居民唐昌嗣对记者说:“’98大水期间,群众24小时在大堤上巡堤查险,而现在生产生活不受影响,人们心里安稳多了。以前怕水淹,投资商都不敢来,现在招商引资多了,企业也比过去多了,变化很大。”

  发电 

  年均发电882亿千瓦时,电费收入超过220亿元;三峡工程发出的电能“点亮”了近半个中国,拉闸限电的现象少了,创造的经济价值和社会价值不可估量

  2012年7月13日,长江2号洪峰通过三峡后,上游水位155.7米,下游70.2米,水头85.5米,上游实时流量4.69万立方米每秒,为三峡电厂满负荷发电创造了条件。

  据三峡电厂综合管理部王应华介绍:近几天,三峡电厂机组全部投入运行,总功率达到2253万千瓦,为三峡目前最大功率。1天的发电量在5.4亿千瓦时左右,发电产值1.35亿元。

  随着三峡电站的建成,长江水电资源将得到高效开发利用。其电站单机容量、总装机容量、年发电量都堪称世界第一。大江截流后,三峡电站向华东、华中、川东供电,并与华北、华南联网,成为中国电力布局的“中枢”,也成为我国“西电东送”的一个重要组成部分。

  三峡电站共有单机70万千瓦的机组32台,5万千瓦的电源保安机组2台,总装机2250万千瓦,年均发电882亿千瓦时,相当于6.5个葛洲坝电站和10个大亚湾核电站,每年为全国人均提供68千瓦时电量。据统计,至2012年7月6日,三峡电站累计发电5681.31亿千瓦时,相当于2亿吨标准煤的发电量,减排二氧化碳4亿吨、二氧化硫500多万吨。

  不仅如此,与火电相比,三峡电站等于省了10个500万吨的大型煤矿。如果加上运输专用线、电厂、供水、污染处理、煤渣运输等投资费用,效益更为可观。与此同时,三峡电站建成后每年减少5000万吨煤炭运量,大大减轻煤对交通运输的压力。

  国家防总、长江防总通过优化方案、准确预报、实时会商、科学调度,在保证防洪安全的前提下,尽量减少弃水,为三峡电站增发电量提供了保障,通过洪水调度累计增发电量在130亿千瓦时以上。2009年8月的防洪调度,三峡电站增发电量5.32亿千瓦时,洪峰到达坝址期间,三峡电站总出电力增加约277万千瓦。2010年“7·20”洪水防洪运用期间,由于三峡水库抬高水位运行,三峡电站实现了1820万千瓦满负荷连续运行168小时试验,全年增加了63亿多千瓦时的发电量。2011年,国家防总、长江防总通过精细调度,三峡工程最大下泄流量没有超过最大发电流量,电站增发28.17亿千瓦时,葛洲坝电站增发8.70亿千瓦时,实现了洪水资源的充分利用。

  通航 

  显著改善通航条件,江宽水深好行船,过去只能走大船,现在小船也通行。上行空载、下行满载的行船惯例已成为历史,2011年三峡区段通航突破1亿吨

  2012年7月13日晚8点,按照长江防总调度令,三峡工程下泄流量从4.2万立方米每秒开始减小,至14日早晨减至2.8万立方米每秒。在高温酷暑中等待了十几天的600多艘中小船只将有序通过三峡船闸。

  据长江勘测规划设计研究院副总工程师黄艳介绍:按照三峡船闸通航管理规定,防汛期间由于下泄流量大,中小船只在三峡-葛洲坝两坝间区域不能航行。考虑到民生需求,在调度上,长江防总利用洪峰过后退水阶段,在防洪风险可控的情况下,适时减小水库下泄流量,尽可能创造条件让这些滞留船只顺利通过。

  实际上,三峡工程投入运行前,在天然河道状态下,遇目前汛情状况,许多动力小的船只是无法通过长江三峡区段的。不少江段有浅滩,船只上不去,只能拴绳索靠船拉。许多区段是单行道,即便是大船,上行基本上是空载,或者装很少的货物,下行才能满载。

  自从三峡船闸运行之后,通航条件大大改善,通航能力大大增加。三峡枢纽建设运行管理局枢纽运行部副主任王海介绍:三峡船闸双向行驶,每个闸室长280米,宽34米,7000吨的船可以摆4艘。三峡船闸通航前,这一区段一年最多通航1800万吨,去年突破1亿吨,近几年累计过闸货运量6亿吨。正是因为有了三峡工程的拦洪控泄,有效降低了下泄流量,为中小船只创造了良好的通航条件,过去不能走的小船如今也可以顺利航行。

  同样,科学调度为三峡工程发挥航运效益创造了有利条件。2009年8月的防洪调度,保证了三峡船闸大流量试航试验的顺利进行,为正式确定三峡船闸最高通航流量提供了技术依据;此外,还通过控制水库下泄流量,及时疏散了滞留在三峡和葛洲坝区域的时间最长达半月之久的300余艘中小型船舶。

  2010年受长江上游长时间大流量影响,长江三峡河段大批船舶无法通航,长江防总瞅准时机,利用准确的洪水预报,在洪水间歇期,通过两天的果断调度,适时减小三峡下泄流量,使得滞留在三峡河段长达20余天的500余艘船只及时疏散,保障了交通安全,顺应了民生需求。

  枯水期补水 

  应对极端干旱,为长江中下游送去解渴水、救命水,大大减轻抗灾成本,取得了良好的供水、灌溉、航运和环境等综合效益

  长江流域雨水丰沛,但在全球气候变化背景下,加之长江流域本身降雨时空分布不均,不可避免地遭遇了极端天气过程。国家防总、长江防总通过调度三峡水库对长江中下游进行补水,尽可能满足沿江城乡居民生活生产用水。据测算,2008年以来,枯水期三峡水库累计向中下游补水560多亿立方米。

  三峡工程的抗旱减灾效益在2011年最为显著。当年5月,长江整体来水偏枯,洞庭湖、鄱阳湖降水比历年同期偏少五至六成,导致长江中下游五省持续大旱,江河水位严重偏低,对沿江城乡居民生活生产造成极大影响。为支持中下游沿江地区抗旱引水,国家防总、长江防总加强会商,先后4次下发调令加大三峡水库下泄流量,向下游补水76.7亿立方米。据测算,因三峡水库补水,长江中下游干流各站水位均有不同程度的抬升。通过补水,降低了沿江城镇应急取水泵站和电灌站的扬程,有效提高了取水效率。同时,航运船舶装载率提高,中下游河段航运运输成本下降约10%。初步遏制了水位下降对中下游河道、湖泊等生态的不利影响,取得了良好的供水、灌溉、航运和生态环境等综合效益。

  2008年10月25日,为应对湘江低水位给供水带来的不利影响,按照国家防总的要求,长江防总与湖南省防汛抗旱指挥部进行会商,当晚就紧急调整三峡水库蓄水进程,加大三峡水库下泄流量。其后,随着湘江长沙站和湘潭站水位因上游降雨和调度上游水库加大泄量而转涨,供水紧张局势得到初步缓解,确保了湘江沿岸用水安全。

  2009年三峡水库试验性蓄水期间,为了应对长江中下游干流以及洞庭湖、鄱阳湖地区水位快速下降的局面,优先保障城乡居民生活用水,统筹考虑生活、生产、生态用水需求,国家防总和长江防总按照相关应急预案和调度方案,对全流域水资源进行了统一调度,在加大洞庭湖四水和鄱阳湖五河上游水库下泄流量的同时,对三峡水库实施了应急调度,连续3次向三峡集团公司下达调度令,调整三峡水库蓄水进程,加大下泄流量,向长江中游补水20多亿立方米,使长江干流城陵矶、湖口最高水位分别上涨了0.77米、0.19米,有效减缓了长江干流水位下降速度,两湖地区供水紧张局势得到缓解。

  生态 

  科学调度形成人造洪峰,模拟自然环境,顺应四大家鱼生境需求,卵苗径流量数倍增加,为生态调度提供实测资料

  青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼四大家鱼作为适应长江中下游江湖复合生态系统的典型物种,其资源动态是水生态系统健康状况的重要特征,也是受三峡工程建设运行影响较为重要的物种。2011年,长江防总首次开展了三峡水库生态调度实验。

  据了解,天然水体中,四大家鱼产卵需要一定的水流环境,每年4—6月是主要繁殖期,产卵的适宜流速一般为0.33~0.9米每秒。流速过大、过小都不利于产卵。此外,涨水过程也是影响繁殖的重要因素。

  在确保防洪安全的前提下,长江防总从2011年6月16日开始,利用6月中旬长江上游出现的小幅涨水过程,组织三峡集团公司、长江委水生态研究所、水文局、长江渔业研究所等单位开展了一次为期4天的三峡生态调度实验,从6月16日起,逐步加大三峡水库下泄流量,每日增加出库流量2000立方米每秒左右,从1.2万立方米每秒逐步加大至1.9万立方米每秒,使荆江河段出现持续涨水的过程。

  监测结果表明,这次生态调度使得中下游不同站点水位持续上涨4~8天,与早期资源监测结果对比,四大家鱼产卵时间与历史自然涨水条件下响应时间一致,调度期间四大家鱼卵苗径流量是其他涨水过程的数倍。

  今年6月,长江防总再次进行了这一生态调度实验,为三峡工程今后生态调度提供了依据。

  调度新发展 

  社会经济发展对三峡水库调度提出了更高要求,如何统筹协调这些相互关联甚至相互矛盾的利益主体,是三峡水库调度实践中急需解决的重要课题。长江上游水库群联合调度研究及系统建设力求破解难题,实现综合效益最大化

  近年来,在调度实践中,经济社会发展对三峡工程提出了更高需求,这些需求之间有时是相互矛盾的。比如汛期洪水调度,一方面,水库下游希望三峡水库尽可能拦蓄上游洪水,确保下游干流、支流都不超警;发电企业希望少弃水甚至不弃水,用于满负荷发电;航运部门希望减少下泄流量,大小船只能顺利通航。这些都需要三峡拦蓄洪水减少下泄流量。另一方面,三峡水库设计功能是拦蓄大洪水的,如果遇中小洪水即将水位蓄得太高,在当前的监测预报技术条件下,对后期大洪水调度将产生很大的防洪风险,同时也会增加库区的泥沙淤积,这就需要适当地将洪水下泄,将防洪风险控制在可承受的范围内。如何统筹协调这些相互矛盾的利益主体,实现综合效益最大化,是三峡水库调度实践中需要解决的难题。

  自三峡水库投入运行以来,国家防总、长江防总精细调度,科学调度,竭尽全力实现综合效益最大化,实际上是支持企业或其他相关方为国家创造更大的效益,把风险和压力留给了自己。为更加科学地调度三峡水库,国家防总、水利部和长江防总一直在不断优化三峡水库调度方案,同时数年前已安排开展以三峡工程为核心的长江上游控制性水库联合调度研究及系统建设,力求统筹协调长江上游水库群防洪、发电、航运、供水和生态与环境保护等方面的关系,最大限度发挥以三峡水库为核心的水库群减灾效益和兴利效益,目前已取得可喜成果。可以预见,长江上游水库群的联合调度将更加科学合理,长江治理开发的前景将更加广阔,三峡工程也将在更好的平台上造福祖国人民。

  来源:中国水利报  2012年7月20日

陶丽琴 曹铮
责任编辑:陈静


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