三峡度汛后的思考与建议

三峡度汛后的思考与建议⽼骥摘要:本⽂根据三峡⽔库与上游近五⼗座⼤型⽔库联合运⾏情况 , 针对三峡枢纽安全度汛及其防洪功能 , 认为上游库群所拥有的不可替代的滞洪削峰作⽤还⼤有潜⼒可挖 , 同时建议充分借鉴祖先留下的治⽔经验 , 从微观上对三峡库⾸及库尾⽔位的相关变幅逐渐确定⼀个易于操作的“经验模式” , 以利武汉和重庆皆可安全度汛 。••••••2020年汛期终于过去了 , 关注三峡安危的⼈们也终于松了⼀⼝⽓ 。 庆幸之余 , 笔者在病床上尚需抓紧时间对某些敏感问题 , 拿出今⽣积累的⼀点治⽔经验 , 继续提出⼀些设想和建议 。⼀、三峡上游⽔库群尚有巨⼤滞洪削峰潜⼒可供利⽤不久前 , 笔者在《对三峡⼯程利弊的断想》⼀⽂中 , 明确指出并论证了三峡上游近50座⼤型(巨型)梯级⽔库群对三峡⼯程安全运⾏的保证作⽤(其防洪库容之和约250亿⽴⽅⽶、略⼤于三峡防洪库容)并特别强调了宜宾这个⽔源节点的特殊意义 , 即在此点之上的40余座⼤型(巨型)梯级⽔库皆是位于主要产⽔区及产沙区 , 它们防洪⽔位及垫底⽔位的相应容积 , 皆可最⼤限度地分別控制各⾃相应区间的⼊库洪⽔及泥沙 。 这些梯级库群相继投⼊运⾏⼗余年后 , 已使川江起点(宜宾节点)之下的⻓江河床质开始发⽣了根本性变化⼀⼀从原来的推移质 , 即以不同粒径的⼤⼩卵⽯组成的固体径流为主、泥沙为辅的天然格局发⽣了质变 , 变成了以悬移质(泥沙)为主 , 推移质(卵砾⽯)为辅 , 从⽽确保了三峡⽔库不致发⽣⾮正常淤废 。 这是⼀个不可或缺的前提条件 。 若悖逆了这个前提 , ⾼谈阔论横断⼭区⽔库群的滞洪削峰、错峰作⽤就完全失去了意义 。从2020年汛期三峡⼯程及其上游⽔库群的运⾏情况来看 , 笔者可断⾔还远远没有与较优⽅案沾边 , 只是在情急之下作了⼀定程度的应急性处理⽽已 , 远未发挥其削峰错峰作⽤ , 尚有巨⼤潜⼒可挖 。从⽅案拟定的⻆度看 , 最优⽅案往往不⼀定是可⾏⽅案 , 可⾏⽅案也不⼀定是最优⽅案 。 有鉴于⽔资源调度与配置⾮常复杂 , 笔者拟取中庸之道 , 选择既可⾏⼜较优的⽅案说事 , 其核⼼要点是:可承续袓先的智慧和经验 , 逐渐建⽴⼀个便于操作的“经验模式” 。这个模式当⾸推⼈类世界的治⽔宝典——都江堰 。⼆、古⼈留下的治⽔经典及其承续价值都江堰是⼈类历史上举世⽆双的⽆坝引⽔⼯程 。 两千多年来 , 年年经受上游洪⽔冲来两千多万吨砂卵⽯⽽不被淤毁乃属天⼤的奇迹 , 普天之下绝⽆仅有 。 国外同⾏(尤其是⽇本同⾏)每当在现场听到我们讲述其中的奥秘时 , 他们都会像⼩泽征⼆听《⼆泉映⽉》那样 , 简直要“捂着泪脸下跪聆听” , ⼀致赞美都江古堰是“亲⾃然”的典范 , 盛赞都江堰不仅是中国⼈⺠的骄傲 , ⽽且也是⼈类世界永恒的骄傲!这⾮过誉 , 历史上的都江古堰当然受之⽆愧 。“冰凿离堆 , 辟沫⽔之害 , 余则溉浸”(郦道元:《 ⽔经注》) 。 这个简单的记述含有异常丰满的史实内涵 , 在时间原点上的都江堰的第⼀建设⽬标是防洪 。 未凿开离堆之前 , 与⼭体相连的离堆犹如⼀座天然丁坝 , 年年都会将岷江出⼭洪⽔挑向对岸群⼭(赵公⼭~⻘城⼭)⼀带 , 之后⼜折向古蜀国领地(成都冲积平原) , ⻓年洪灾频频(亦即年年都要遭受沫⽔即暴⾬洪⽔之害) , 致使耕⽆宁⽇ , 于是 , 古蜀开明王朝丛帝就⾸先率众凿开离堆分洪(是在⽕药发明之前凿开的) , 并⾮后来秦时李冰所凿 , 那么 , 后⼈为啥⼜会抹去丛帝的功劳⽽独颂李冰呢?因为丛帝是暴君 , 德⾏甚差 , 其⼦孙亦是 。 有“帝攻⻘⾐ , 雄张獠僰”等诸多劣迹为证(《华阳国志》) , 致使后⼈不屑纪念其功 。 后为尊重历史计 , 现“辞典”⺒改写为:“开明肇其端 , 李冰终其业” 。 这才符合史实 , 当属信史 。 ⾃古⼈(丛帝)以其卓越的智慧采取内江分洪化解了洪⽔威胁之后 , 才有了以灌溉为主的都江堰灌区和富饶的“天府之国” 。都江堰演化定型的最终模式⾮常简洁:由⻥嘴分⽔堤(缘于“引江作堋”)⼀⼀⻜砂堰⼀⼀宝瓶⼝三者所组成的⽆坝引⽔系统⼯程 。 ⻥嘴的四、六或三、七分⽔机制 , 是特指每年汛期来临时 , 外江(岷江⼲流⾦⻢河)将分⾛六成或七成洪⽔及砂卵⽯ , 内江则分四成或三成;枯⽔、平⽔期间即会打个颠倒 。 每逢枯⽔年份 , ⻥嘴之前亦会采⽤杩槎篾席协助导流 , 以充分满⾜冬春灌溉需求;⻜砂堰具有双重功能:⼀是⼆次排砂 , 尽可能防⽌较⼤粒径的砂卵⽯进⼊宝瓶⼝ , 以确保各级灌溉渠系不致淤废;⼆是调节内江(灌溉及城镇供⽔总⼲渠)的取⽔⽔位 。 宝瓶⼝的主要功能仍然有⼆:⼀是让离堆在宝瓶⼝造成紊流与环流 , 与上游来⽔形成巨⼤合⼒ , 好将洪⽔携来的⼀个个⼤卵⽯推出⻜砂堰顶 , 其磁性⾳响与⽔下各个⾳阶发出来的沉郁的轰隆声活像⼀个⺠族的⼼脏在跳动 , 撼⼈⼼魄;⼆是宝瓶⼝崖壁上镂刻的⽔位尺(古称⽔则)则是根据各年灌溉⾯积和城镇供⽔的实际需求所拟定的防洪⽔位及⾃流控灌⽔位等 , 由⻢鞍形的⻜砂堰顶进⾏⽔位调控 , 其“闸⻔”则是采⽤⼀条条⽵笼卵⽯临时堆砌 , 就地取材 , 费省效宏 。 此举堪称神来之笔 , 功效奇佳 , 但⾮⼀⽇之功 , ⽽是有了年年皆可遵循操作的“经验模式”⼀⼀深掏滩、低作堰⼀⼀这镂刻在⼆王庙⽯壁上的六个⼤字正是袓先留给⻜砂堰的规定性的“微观经验模式” , 实属⽆价之宝!在都江堰这个天⼈合⼀的系统⼯程中 , 最为平淡但却⼜最为神奇的环节正是这个⻜砂堰 。 没有它的⼆次排砂就没有都江堰 。 所谓“深掏滩” , 就是特指每年岁修必须将离堆之前的滩⼝掏到所需的深度 。 多深呢?古⼈根据多年的经验积累 , 在滩⼝处埋了⼀条卧铁 , 提示并规定挖到这个深度就⾜以造成紊流和环流 , 与上游来⽔形成巨⼤的排砂合⼒了(此举完全符合现代⽔⼒学及河流动⼒学的相关理论);⾄于“低作堰” , 则是提示并规定堰顶最佳型式应为⻢鞍形 , 其最低处的下限值既需满⾜排砂顺畅 , 同时⼜需兼顾“闸⻔”(即⽵笼卵⽯)堆砌简便 。如果说 , “乘势利导因时制宜” , 或“因地制宜”这个宏观治⽔理念还可拓展为治国⽅略的话 , 那么 , “深掏滩、低作堰”这个“微观经验模式”则可作为三峡上游⽔库群联合运⾏的⼀个启迪性的借鉴⼀⼀以“四两拨千⽄”的智慧将复杂问题简单化 , 以便最终取得定型模式 , 以便进⾏既可靠⼜简单的实际操作 。 真理的呈现⽅式总是简单的 。⼆、关于联合运⾏及统⼀调度的框架模式这个问题在理论上和实践上都是⼀个⾮常复杂的问题 。 在数理上 , 既有繁杂的多元函数 , 也有不断触发的复变函数 , 其或然性甚⼤ , 不确定因素甚多 。 类似没有完全相同的两朵浪花 , 河流上也绝对没有两座⽔库的来⽔⼊库过程线和供⽔过程线的数据完全相同 , ⼀是因为各⾃控制的集⽔⾯积不会完全相等;⼆是其产流汇流模数不可能完全相同 。 况且 , 各库所在区位的⾏政单元的开发任务及其项⽬的多寡和主次也不可能完全相同 。 这就使问题显得有些复杂了 , 但却⼤有⽂章可做 。根据四川省两⼤地貌类型⼀⼀⻄部⾼⼭⾼寒草原区和东部盆地区 , 及其与⼆者相关的⾃然地理特点⼀⼀可⾸先区分并认定这两⼤地貌单元的年均降⽔量及其时空分布 , 以及产流汇流条件所形成的径流模数是不同的 , 甚⾄⼤不相同 。 同样 , 分布在这两⼤地貌单元的各个⼤型⽔库的集⽔⾯积及其年均降⽔量 , 和产流汇流条件所形成的径流模数也是不同的 , 甚⾄⼤不相同 。 这样的产⽔及蓄⽔差异就是各个⼤型⻣⼲⽔库的分类依据之⼀;之⼆是它们的开放任务及其对当地经济社会发展的影响程度 。从⾦沙江及雅砻江的情况看 , 这两⼤流域⼈烟稀少 , 惟⽔⼒资源异常丰富 , 其开发任务也⼗分单⼀ , 基本上都是以发电为主 , 实现⻄电东送 。 所以 , 在这两条⼤河相汇处(即第⼀⽔源节点)之上的四⼗多座⼤型(巨型)⽔库在主汛期皆可临时改为“以防洪为主” , ⽽且应由两座巨型⽔库(⾦沙冮溪洛渡⽔库及雅砻江两河⼝⽔库)挑⼤梁 , ⾸先根据⻓系列的⽔⽂资料及降⽔资料 , 分析排频 , 初步预测未来年份(如3~5年)的洪⽔级别及其较⼤洪⽔的发⽣频率 , 以便在汛前有步骤地腾出防洪库容 , 必要时可降⾄死⽔位 , 同时按库容系数对完全年调节及多年调节⽔库尽可能増加其滞洪时间 , 充分发挥削峰、错峰作⽤ , 尽量不让坝下各⼤⼩⽔源节点形成峰量重叠的恶劣组合型式 , 且以之为⽬标函数 , 尤其不能让宜宾节点(第⼆⽔源节点)出现峰⾼、量⼤、历时较⻓或甚⻓的恶劣峰型 。 若实现了这个⽬标就算取得了初步成功 , 操作⽅案也就⼤体有了眉⽬ , 其通常步骤为⼀⼀第⼀步 , 在七、⼋两⽉主汛期将⻄部横断⼭区全部⼤型⽔库的运⾏任务改为以防洪为主 , 提前腾出防洪库容;第⼆步 , 听从三峡⽔库统⼀调度 , 以两座巨型⽔库为核⼼ , 相互呼应 , 同时分別率领各⾃河流的⼤型梯级⽔库联合运⾏ 。在实践中 , 确定可⾏的较优⽅案并不容易 , 需要时间做⼯作和经验积累 。 除了尽量采⽤现代科技⼿段外 , 借鉴“引江作堋”的耐⼼和智慧才有可能较为完美地置⼊“乘势利导因时制宜”和“因地制宜”的框架之中 。综上所述 , 根据不同地貌单元、当地⼈⼝及经济社会发展程度 , 可断⾔四川⻄部(岷江以⻄)横断⼭区的⼤型⽔库在主汛期 , 皆可临时攺为以防洪为主 , 直⽩地讲 , 必须以确保三峡⼤坝及坝下经济发达区四亿⼈⼝的⽣命财产安全为主 。 对于相应的发电损失 , 建议由坝下受益省(市)或国家财政适当补偿 。每年主汛期 , 东部盆地区⻣⼲⽔库的开发任务则不宜轻易攺变 , 但可顺便配合统⼀调度 。 临时改变开发任务的众多⻣⼲⽔库只适合岷江以⻄横断⼭区 。 圈定了这个范围就有可能选定⼀个较优的“经验实施⽅案”了 , 其要点是:在宜宾节点以上 , 可分三条路径协同调控⽔沙主产区的汛期洪峰流量 。1、⾦沙江:以溪洛渡巨型⽔库为⻣⼲ 。 此库作为为⾦沙江的⻰头⽔库 , 可较好地控制坝址之上的各个梯级⽔库(包括雅砻江全部梯级⽔库)下泄的⼈⼯调节⽔量 , 具有流域性的枢纽地位 , 㧓住了它在关键时刻的滞洪能⼒及其削峰错峰作⽤ , 就会显著减轻三峡压⼒;2、雅砻江:此江是以两河⼝巨型⽔库为⻰头⽔库 , 对坝下各梯级具有较好的调控能⼒ 。 ⽽坝下各级(除个别引⽔式电站)外 , 皆为具有季润节以上的⼤型⻣⼲⽔库 , 直⾄⼆滩发电尾⽔汇⼊⾦沙江为⽌ 。 可认为雅砻江梯级布置已可有效控制各相应区间的天然洪⽔ , 不会与⾦沙江发⽣洪峰重叠;3、⼤渡河:此河以上中下游3座⼤型⽔库为控制的渠化开发⾏将结束 , 三江(岷江、⼤渡河、⻘⾐江)在乐⼭⼤佛附近相汇后 , 其削峰后的下泄洪量也不易在宜宾节点与川江形成恶劣组合 。上述三条路径的具体操作程序和模式为:皆以较⻓系列的⽔⽂资料为基础⼀⼀以综合分析计算成果为依据 , 缜密排频 , 预判各级别洪⽔的发⽣年份⼀⼀对于有威胁的洪⽔年份 , 经初步确认其时空分布特点后 , 应⾸先对两座巨型⽔库及相应位的⼤型⽔库提前腾出防洪库容⼀⼀根据⼊库洪⽔过程线 , 各梯级⽔库即可按各级别洪⽔的预定⽅案联合运⾏ , 统⼀调度;在乘势利导过程中适时调整 , ⼒求实现防洪、发电两不误 。三、如何控制川江洪峰对重庆的威胁像三峡这样⾸、尾相距660公⾥的河道型⽔库乃世所罕⻅ , 其⻓区间的⽔量汇⼊情势变化莫测 , 因此 , 其⾸、尾⽔位变化关系不⼀定是函数关系 , 但多为映射关系;由于库区区间⼊库径流不⼩ , 随机性亦⼤ , 即使库⾸降低⽔位 , 库尾⽔位也不⼀定会随之同步下降 。因此 , 如何控制与重庆朝天⻔节点有关各点位的特征⽔位 , 尤其是安全⾏洪⽔位 , 就成了⼀个⾼难问题 。 鉴此 , 我们⽆妨恭恭敬敬地借鉴都江堰的治⽔精髓 。三峡⽔库在每年主讯期如何确定库⾸及库尾⽔位的⽬标函数应当是:既不威胁武汉 , 也不致把重庆朝天⻔淹没成⼀座孤岛 。如前所述 , 鉴于三峡⽔库⾸、尾⽔位多为映射关系 , 况且回⽔曲线⾼差达38公尺 , 故库⾸⽔位的瞬时变幅对库尾的影响不甚敏感 。 ⽽库⾸⽔位取值的关键则是能否确保下泄洪量过程线不致威胁武汉三镇 , 和下游各省(市)的安全⼀⼀这是绝对性的的前提条件 。难的还是库尾朝天⻔ , 对它关键性的影响因素有三:⼀是始⾃宜宾节点的川江区间洪⽔基本处于天然失控状态;⼆是嘉陵江洪⽔汇⼊⻓江时段的物理作⽤ , 其⽔量⽔⼒会迫使⻓江在此节点壅⾼⽔位 , 甚⾄居⾼不下 , 致使朝天⻔码头形成独特的孤岛景观;三是受到坝体枢纽壅⽔作⽤的⼀定影响 。从数理⻆度处理这三个问题的理论模式并不难 , 但因不可预知的或然因素甚多 , 在操作过程中取得实质性的成效不可能⼀蹴⽽就 , 这需要传承古⼈“引江作堋” , 顺从⾃然规律 , 乘势利导的思维模式和韧性 , 逐渐摸索出⼀个“经验模式” , 其要领是:(⼀)控制宜宾节点(A)对于宜宾~重庆朝天⻔区间河段 , 其左右两岸陆续汇⼊川江的⽀流笃以中⼩河流为主 , 其中 , 较⼤的河流有沱江(年均径流量351亿⽴⽅⽶)、⾚⽔河(79·5亿⽴⽅⽶)及綦江河(38·5亿⽴⽅⽶) , 合计469亿⽴⽅⽶(再加⼊其余⼩⽀流估算7、8两⽉主汛期洪量为305亿⽴⽅⽶左右) , ⽽这些基本处于天然状态的河流 , 其滞洪能⼒是较差的 , 必须由三峡⽔库直接呑吐 , 它也是威胁库尾重庆朝天⻔且使其局部被淹的主要因素 , 可对之进⾏⼀定的⼈⼯⼿段调控⼲预 。 唯有宜宾节点(A) , 其唯⼀⼿段是在主汛期(7、8两⽉)尽量削峰或错峰下泄 , 确保不与川江区间䜤峰重叠⼊库 。(⼆)控制嘉陵江汇⼊⽔位(B)已有亭⼦⼝等⼤型⽔库枢纽作控制的嘉陵江 , 业已完成了渠化梯级综合开发 , ⼈⼯可控⼊汇过程线 , 也可使其最低值与川江在朝天⻔节点相汇 。(三)调控库⾸⽔位(C)若川江区间(宜宾~朝天⻔)洪峰型式⼗分恶劣 , 库⾸即须按审时度势的原则 , 最⼤限度地降低⽔位 , 尽快吞吐瞬时洪量 。综上三要素 , 这个顾全⾸、尾的微观模式的思路和格局⼤体类似于都江古堰系统⼯程中的“⻜砂堰”和“宝瓶⼝”的有机运作模式 。 犹如牵⼀发动全身的是“⻜砂堰” , 具有化解朝天⻔最⼤威胁的⼈⼯机制则是三峡库⾸枢纽(C) , 但它却不可能有堆砌⽵笼卵⽯那么经济便㨗 。关于上述三要素数据及经验积累的要点是:1、按规范要求 , 围绕三峡⼯程控制河道横断⾯必不可少 。 其中也当然包括本⽂所涉及的⽔源节点 。 兹建议:以投产第⼀年为起点 , 对于每年主汛期(起迄⽇期同步)的A、B、C三点的⽔位~流量(h~q)关系曲线及其相关资料予以妥善整理 , 完整保存;2、根据⽔位~流量(h~q)关系曲线 , 分析确定各节点之间的函数关系或映射关系后 , 即可逐年排列各节点的⽔位、流量特征值 , 分析判断对朝天⻔⽔位(H)的影响程度;3、若控制好了A点和B点⽔位就可使区间洪⽔安全⼊库出川的话 , 那么 , 途经朝天⻔的相应⽔位(H)即可认定是不淹朝天⻔的安全⽔位(H) 。 在这种情况下 , 就不必惊动C点了 。 若遇恶劣组合 , 则需提前降低C点⽔位 , 由A、B两点内涵的功能机制予以配合即可 。经反复思考和琢磨 , 笔者认为三峡枢纽安全运⾏并发挥其设计功能是可⾏的 。本⼈之所以不顾年迈体弱 , 病痛缠身 , 抓紧提出上述建议 , 乃是出于对⼤地⺟亲的深情爱恋 , 惟恐三峡发⽣不测险情 。此意诚殷 , 苍天可鉴!2020年10⽉20⽇脱稿于成都某医院


    推荐阅读