蓄不满水的水库与断流的江河 看水电过度开发

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蓄不满水的水库与断流的江河

——以大渡河为例看水电过度开发带来的水资源危机兼谈“引大济岷”

范晓

1 三峡水库蓄不满水是正常的
三峡水库设计的正常蓄水位是175米，在2003年、2006年分两阶段分别蓄水到135米、156米，在2008年、2009年两次试图蓄水到175米。但自2006年以来，在每年的蓄水过程中，都使下游出现罕见低水位，或致严重干旱，并且给下游的生态环境造成了多种负面影响。例如：2006年底至2007年初，因三峡水库首次蓄水到156米，导致洞庭湖出现历史低水位，湖区大面积裸露，田鼠过量繁殖，2007年6月至7月，因汛期水位上涨，约20亿只田鼠又向湖区周围迁移，使洞庭湖区爆发罕见鼠灾（李虎军，洞庭湖鼠害的真正原因究竟是什么，南方周末，2007年7月27日）；2006年9月至11月，受三峡水库首次蓄水到156米的影响，长江下游水位下降，海水倒灌，上海遭受来时早、频度大的多次咸潮袭击，导致供水发生困难，咸潮入侵时间较往常提前三至四个月；2006年年底至2007年初、2009年底至2010年初，受三峡水库蓄水以及赣江上游水库群蓄水影响，鄱阳湖出现严重干旱，因水位不断下降形成大面积裸露的滩涂；2007年12月、2009年10月，因三峡水库蓄水导致长江中下游水位特枯，造成大批船只搁浅；葛洲坝“腰斩”长江以后，中华鲟被迫在葛洲坝坝下的江段形成新的天然产卵场，虽然它的环境条件远不能和传统的金沙江产卵场相比，虽然它的恶劣环境严重影响了中华鲟产卵与发育的质量，但它毕竟维系了中华鲟生存繁衍的最后希望，而由于三峡水库每年10月的蓄水期恰好也是中华鲟的产卵期，下泄流量减少，使下游的产卵场水位降低，水温也较自然状态偏低，使中华鲟开始产卵的时间由10月中旬被迫延迟到11旬中旬，造成其天然繁殖条件进一步恶化。
水文观测表明，三峡水库蓄水，导致长江水位降低使下游湖区及长江支流水位下拉，加上湖南的湘江、沅江、资水、醴水等流域、江西的赣江流域的众多电站水库蓄水，是近年来洞庭湖、鄱阳湖冬春季水荒的重要原因（湘江近年枯季低水位的原因及解决对策，http://blog.sina.com.cn/chenjin12342003）。以2009年为例，据有关部门公布的数据，10月份三峡库区的平均入库流量为12500立方米/秒，而因蓄水，下泄流量可低至6500立方米/秒，后为了缓解下游旱情，长江防汛抗旱指挥部责令入库流量大于9500立方米/秒即按9500立方米/秒下泄，小于9500立方米/秒则来多少放多少，最终使三峡水库继2008年之后，蓄水到175米的目标再一次落空。另据水文历史监测资料表明，2006年9月20日至10月31日，三峡水库首次蓄水到156米期间，洞庭湖总入湖水量仅为15.3亿立方米，比同期多年平均情况减少93%。，历史上干旱严重的1972年10月，长江平均入湖流量为2114立方米/秒，而2006年10月入湖平均流量只有当时的1/4。（洞庭湖濒临后三峡枯水危机千年水源近殆尽，经济参考报，2009年11月16日）
2010年，三峡水库为了确保实现蓄水到175米，不得不冒着遭遇上游洪峰的风险，将开始蓄水的时间由往年的9月下旬提前到9月10日。从实际情况看，2010年9月10日至9月15日，三峡水库入库流量在20000立方米/秒以上，最高可达38000立方米/秒左右，出库流量一般低于入库流量，其差值在1000立方米/秒至15000立方米/秒之间；9月16日至9月25日，入库流量多在20000立方米/秒左右，出库流量与入库流量差别不大；9月26日至9月30日，入库流量在15000立方米/秒左右，出库流量一般在10000立方米/秒至15000立方米/秒之间；10月1日至10月18日，入库流量一般在13000立方米/秒至16000立方米/秒之间，为保证蓄水到175米，按长江防总的调度令，日均出库流量减少到7000立方米/秒，约为入库流量的50%左右，低于2009年9500立方米/秒的控制水平；10月19日至10月25日，入库流量在13000立方米/秒至15000立方米之间，出库流量在10000立方米/秒至13000立方米/秒之间，终于在10月25日达到175米的蓄水目标，但付出了洞庭湖、湘江等地水位猛降，沿岸用水困难的代价。
三峡水库难以蓄满水有两个原因，一是长江上游众多的梯级电站在蓄水期都要蓄水，下泄流量自然不足；二是要满足电站水库的蓄水目标，必然以牺牲下游的用水为代价。在各个梯级电站争水以及要保证下游基本用水的双重压力之下，三峡水库难以实现蓄水到175米的目标是必然的。这反映出因为水电的过度开发，已出现了水资源的供求矛盾与严重危机，而这还是在长江上游大量在建的大型、巨型电站尚未开始蓄水的情况下就已经出现的问题。难怪原长江水利委员会水资源保护局局长翁立达说，“三峡水库蓄不满水是正常的，能蓄满水才是不正常的。”

2 黄河断流的先例
水电过度开发带来的水资源危机其实在黄河早已有先例，自三门峡工程以来，目前仅在黄河干流上就已建起了龙羊峡、青铜峡、万家寨、小浪底等十余座大型水利水电工程，加上黄河支流上3300多座大大小小的水库，其总库容已达到660亿立方米以上，而根据花园口站1950年至1997年统计的黄河多年平均年径流量只有577.7亿立方米！其中1990年至1997的年平均径流量已减少到455.3亿立方米！（吴凯、唐登银、谢贤群，黄河下游河川径流的变化趋势与对策，地理研究，2000，19（4）：377-382）黄河自1972年开始出现断流，而且断流的情况日益严重：在20世纪70年代六次断流，断流最长时间21天；80年代七次断流，断流最长时间36天；90年代前8年有七次断流，断流最长天数226天，在1997年有330天无黄河水入海。黄河断流不仅给下游的工农业生产和人民生活带来巨大损害，也使黄河水中下游水质日趋恶化，同时也给黄河流域及河口三角洲湿地的生态系统及生物物种造成严重威胁。而按照目前正在实施的黄河干流约30个梯级的开发方案，黄河干、支流水库的总库容将达到980多亿立方米，约相当于1990年至1997年花园口断面实测年平均径流量的2.15倍！进入21世纪以来，为确保黄河不断流，满足下游用水、冲淤平衡、水质达标、维持河流水生生物生态系统等多项功能的需要，小浪底等水库，不得不经常弃电放水，使电站设计的发电效益大打折扣。

3 长江也有可能断流
令人遗憾的是，黄河的这种危机继续在长江以及其它大江大河上重演。
据长江水环境保护局原局长翁立达的研究（见《长江保护与发展报告 2007》，长江出版社，2007），宜昌以上长江的多年年均径流量为4510亿m[sup]3[/sup]（据宜昌站1950～2000年统计资料），但其中68％集中在丰水期5－9月，为2980亿m[sup]3[/sup]，而只有32％（1530亿m[sup]3[/sup]）分布在10月至次年4月，其中10－11月（电站水库的主要蓄水期）仅为746亿m[sup]3[/sup]。根据原长江流域综合利用规划，如果规划的水电工程全部实施，宜昌以上水电站水库的总库容将达到2125.8亿m[sup]3[/sup]（虎跳峡高坝方案）或1930.4亿m[sup]3[/sup]（虎跳峡低坝方案），调节库容（大致相当电站水库在主要蓄水期的蓄水量）为1143亿m[sup]3[/sup]或1038亿m[sup]3[/sup]。由于要考虑防洪的需求，水库蓄水一般都在汛期后（主要是10月至12月）进行。如果按原有规划方案实施梯级开发后，宜昌以上水库的调节库容（1143亿m[sup]3[/sup]或1083亿m[sup]3[/sup]）与宜昌以上10月至11月的径流量（746亿m[sup]3[/sup]）之比，将达到1.53倍或1.45倍，因此，在汛期后的蓄水期，如果这些水库都要蓄水到正常高水位，那么长江下游将有可能出现断流的情况，而如果要保证长江下游的基本流量，大量水库的蓄水要求又难以得到保证，将无法蓄满水。在长江上游还有大量在建水库尚未蓄水的情况下，三峡水库在2008年、2009年两次都无法蓄水到预定的175米，已反映了这一问题的严重性。翁立达指出，由于蓄水直接关系到水电站发电的经济效益，按照目前格局，上游干、支流水电站分属各大电力公司，因此水库汛后争水的现象将不可避免。而上游水库的集中蓄水，又势必将加剧长江中、下游生产、生活用水和生态环境用水的矛盾，影响中下游以及长江口的航运、生态与环境需水，加重河口的咸潮入侵危害。
实际上长江上游的一些支流河段，由于水电及水资源的过度开发，已经出现了严重的水资源危机或河流断流的现象。案例一，岷江上游干流及其支流，基本被梯级电站群所覆盖，由于其中大都属于引流式电站，一到枯季，河床便一段段地几近断流或干涸见底。岷江进入成都平原以后的主干河道金马河，也因岷江上游水资源的过度开发，一年中有8个月的时间断流；案例二，嘉陵江干流仅重庆至广元昭化段就有17个梯级电站，目前已建成9个，而昭化以上的嘉陵江、白龙江干流及其支流，梯级电站更是星罗棋布。受梯级电站群蓄水以及降水减少的影响，2007年冬，嘉陵江多个梯级电站的坝下都出现历史低水位、局部河段甚至人可涉水而过，重庆主城区因取水困难出现供水危机，后通过四川省政府协调，责令上游水库放水才得以缓解。

4 大渡河断流的危机
大渡河是四川省境内的一条重要河流，是目前梯级水电开发强度极高的河流，也是拟建的南水北调西线工程的取水河流，还是拟议中的“引大济岷”工程的取水河流。
笔者根据相关资料，对大渡河干流的电站库容与河流流量的关系作了进一步的研究，表明因为水电过度开发出现的水资源危机，不仅是指整个长江上游的总体情况，在长江上游的主要支流也表现得十分严重，而且整个长江上游的水资源危机正是各支流水资源危机累积叠加的结果。
根据乐山乌尤寺水文站实测数据（44年平均），大渡河的多年平均流量（不包括青衣江）为1470立方米/秒，年径流量463.58亿m[sup]3[/sup]。在未计算大渡河各支流的电站库容（主要支流的梯级电站包括：梭磨河8级，小金川17级，瓦斯沟1库7级，田湾河2库4级，南桠河7级，官料河7级等）、未考虑南水北调西线规划在大渡河上游调水40亿m[sup]3[/sup]的情况下，目前大渡河仅干流上规划的24座梯级电站的总库容已达186.5亿m[sup]3[/sup]，占大渡河年径流量的40.2%。
大渡河在汛后的电站主要蓄水期（10月至12月）平均流量为1187方/秒，径流量94.35亿m[sup]3[/sup]，大渡河干流上建成、在建、规划的电站共24座，其中有数据的16座电站水库的调节库容（大致相当水库由汛期限制水位蓄水到正常高水位需要吃掉的径流量）总计为101.1亿m[sup]3[/sup]。据此，大渡河干流电站水库总的调节库容至少为10月至12月径流量的1.07倍）。即使考虑10月份开始蓄水时的初始库容已包含了一部分调节库容（即汛后开始蓄水的起始水位高于调节库容的下限水位），干流上的水库在10月至12月的蓄水量也与此阶段的全部径流量很接近，而且这还没有加上大渡河各支流水库群调节库容的蓄水量。因此，一旦大渡河流域规划的电站水库全部建成并蓄水，汛后蓄水期大渡河也极可能出现断流的局面。
如果把南水北调西线在大渡河上游规划的调水量加进去，情况将更加严重，据有关专家研究，南水北调西线工程一旦实施，引水枢纽以下仅大渡河钭尔尕至石棉的300km河段，在11月至翌年5月的7个月中，径流量至少将减少32%。按此估算，大渡河在汛后电站主要蓄水期（10月至12月）的径流量可能不足65亿m[sup]3[/sup]，这和大渡河干流上100亿m[sup]3[/sup]左右的汛后水库蓄水量相比，意味着什么，是不言而喻的。

5 “引大济岷”的构想
就在大渡河面临严重水资源危机的背景下，“引大济岷”方案又提出来了。它源于四川省在上世纪七八十年代提出的西水东调工程的设想，即把川西的水调到川东去，那时的想法很笼统，没有完整方案。正式提出“引大济岷”是在21世纪初，据称它主要是为了2030年以后的水资源分配进行的准备。
提出引大济岷的理由是：岷江水资源不足，成都人均水资源量低。四川全年水资源量达2615亿立方米，人均3040立方米，高于全国人均2200立方米的水资源拥有量。甘孜、阿坝等地区人均水资源量高达4万至7万立方米，盆周山区人均水资源量也达2600至11000立方米，但四川盆地腹地仅有825立方米，成都人均水资源量只有684立方米，低于全国的2100立方米和全省的2680立方米。在国际上，人均水资源量小于1700立方米即属于水资源缺水区。岷江上游及供水区每年径流量约147亿立方米，通过宝瓶口及六大干渠的引水量达到每年约110亿立方米，已占岷江常年总来水量的70％，远超河流引水量不得超过径流量30％的国际通行标准。与此同时，岷江上游年平均径流量逐渐减少，已由上世纪30年代的174亿立方米，减少至上世纪90年代的132.6亿立方米。
按照设计者的构想，引大济岷工程有三个方案：①在马尔康以上的大渡河支流梭磨河引水进入岷江支流黑水河或者杂古脑河。梭磨河与黑水河和杂古脑河都只有一山之隔，施工方便，最长隧洞仅15公里，投入小，周期短。但梭磨河年流量仅7.3亿立方米，最多只能引水3亿立方米；②在金川以上的双江口水库取水引入杂古脑河，取水点的位置海拔2410米，出水口位置2310米，可自流引水。双江口水库引水需要建引水直线渠洞97公里；③在金川县城上游附近的水库取水引入杂古脑河，引水高程2200米，出水口2120米，自流引水，隧道长度为93公里。有关专家倾向于在②、③方案中选择，计划由大渡河调水33.2亿立方米，设想工程在2020年开工，并在2030年先期向岷江补水11亿立方米，2050年大致实现调水33.2亿立方米。

6 挖肉补疮何时休——工程调水解决不了水资源短缺的根本问题
由于岷江上游水资源的过度开发，让“水旱从人，不知饥馑”的天府之国成为缺水之地，这本身就是一个笑话。而以为总量有限的水资源，可以按人的需求无限提供、可以根据人的需要随意调配，也许就不仅仅是一个笑话了。
引大济岷是企图用工程调水来解决水资源的问题的又一典型案例。它同样面对以下问题：缺水的原因究竟是什么？工程调水是解决缺水的最佳方案吗？工程调水能不能解决水资源短缺？有没有水可调？调水工程所要付出的综合代价究竟有多大？
有专家认为现在的缺水是“工程性缺水”，只要兴建足够的工程对水资源进行调配，就可以解决水资源在空间、时间上的分布不均，从而解决缺水。这实际上是1949年以来中国治水的一个主要思路，从而也使中国成为兴修大小水库及各类水利设施最多的国家之一，但结果是旱涝仍频，水资源日益短缺。
从岷江可以看出，水危机的根本原因还是在于水资源的利用模式出了问题：①岷江上游的水资源绝大部分用于灌溉，但目前仍然是大水漫灌，用水粗放。亩均用水量高达650立方米，超过全国平均水平（据水利部数据，全国平均每亩实际灌水量达到450至500立方米，这已超过了实际需水量的1倍左右，有的地区高达2倍以上）。灌渠的支渠及以下渠道标准低，灌溉水利用系数仅0.463，浪费严重（据水利部数据，全国渠道输水损失占整个灌溉用水损失的80%以上）；②不顾水资源总量限制，盲目扩大丘陵灌区。都江堰灌区由成都平原不断向涪江、沱江流域的丘陵区、低山区扩展，目前在灌区总面积中，成都平原灌区仅占23.4%（0.67万km[sup]2[/sup]），丘陵区和山区已占到76.6%（2.19万km[sup]2[/sup]）。1949年，都江堰灌溉面积只有283万亩。现在都江堰灌溉面积已达1010万亩，而还规划要把灌溉面积扩大到1500万亩；③不顾水资源总量、水环境容量限制，大上高耗水、高污染的工业项目，如化工、水泥等。例如彭州石化项目的需水量相当于其水源地都江堰人民渠、湔江年径流量之和的约20%，而其污水排放量又约相当于沱江枯期径流量的14%；④大量兴建的梯级电站水库，按照排浑蓄清的运行模式，汛期泻洪，枯期蓄水，无法起到调丰补欠的作用，加大水资源供求矛盾。
仅以岷江上游水资源消耗的大头——农业灌溉来看，其节水的潜力也是十分巨大的。可以对照的是，以色列的人均水资源只有260立方米，但却是世界上最发达的农业生产国之一。它在人口持续增长，用水需求不断增加，农业生产不断扩大的情况下，用水总量却在长达50年间一直维持不变。其关键即在于它的节水技术，例如以色列是世界上水资源回收利用率最高的国家，其废水利用率高达75%，农业用水效率也达到70%至80%（都江堰灌区不到50%）。而作为引大济岷前提的水资源规划，基本还是按现有水资源利用模式估算未来用水量（没考虑重复用水因素、对可节约水量的计算也十分粗略同时缺乏充足的依据），因此得出的未来几十年用水量将呈直线上升趋势的结论（2015年，101.35亿立方米；2020年，119.46亿立方米；2030年，141.28亿立方米；2050年，158.65亿立方米）。按现有水资源利用模式，即使引大济岷，也无法解决水资源需求的持续增长（按引大济岷的设想，调水后也只能给成都平原的岷江各河流保留10％至30％的环境用水，根本改变不了目前河流过度开发的状况）。而将巨大的调水工程投资用于节水工程，甚至不需要同等的投资，也有可能达到同样的实际增水效果。
而大渡河有没有水可调，还是一个问题。由上可知，引大济岷工程计划由大渡河调水33.2亿立方米，与南水北调规划的由大渡河调水40亿立方米相差不远，参照南水北调西线方案将使大渡河在枯期7个月中减少径流量32%的估算，引大济岷则将使大渡河在枯期减少径流量约26.6%，两者叠加将达58.6%，如果再加上电站水库蓄水的影响，那么大渡河断流将不可避免。而且互相掣肘的是，水电按河流的现有水资源量进行规划与建设，而调水规划又要让这些水电工程达不到设计能力，造成投资浪费。
至于象引大济岷这样的大型工程，对被调水河流流域的生态环境、河流环境、社会环境等等方面会带来多大的负面影响，还远没有进行真正科学的研究与评估。
缺水和大区域调水在逻辑上和经济有效性上并无必然联系，但是计划经济体制下沿袭而来大工程狂热症、依赖症，以及在利益驱使下，大工程带来的大投资会成为主要的追求目标；在征服自然、改造山河的“大跃进式”非理性观念支配下，用大工程来显示自我中心意识或权力意志也成为一种传统的喜好。因此缺水就必然要大区域工程调水，成为了一种基本的或习惯性的思路或导向。“能以综合代价最小、综合效益最大的原则解决缺水问题的最佳方案是什么”，这样一个真正的科学决策命题，变成了“大区域调水作为既定的工程目标如何解决缺水问题”，这样一个非科学决策命题。

7 以需定供、杀鸡取卵、单一片面的水资源利用模式应当彻底放弃
河流水资源是一项综合性资源，兼具灌溉、航运、发电、供水、维系水生生态系统、保持河流自然景观、消纳或净化污染物等综合功能。但由于水电开发可以让各级政府以及开发商在最短的时间内获得巨大的项目投资、GDP增长、财税收入、工程发包利润等效益，在利益驱动下，目前在水电开发中已形成了“跑马圈水”，寸河不留，全江全流域梯级开发和人工渠化的疯狂态势，这已成为近年来河流开发的主导模式，这种把河流水资源功能单一化、利益局部化的趋势，除了使生态环境持续恶化、社会矛盾不断加剧以外，也使水资源危机更加严重。
造成这种现象的一个重要原因，就是忽视河流水资源是总量有限的天然资源，不是按照“以供定需”、综合协调、节约限量的方式去利用它，而是着重于眼前利益局部利益，“以需定供”，用竭泽而渔、杀鸡取卵的方式去开发河流水资源，规划设计的工程需水量远远超过河流的实际水资源量，一方面造成水资源分配严重失衡，另一方面也造成这些工程的投资浪费、功能达不到设计要求。
目前长江流域综合规划正在进行修编，鉴于在单一、片面的观念指导下过度的、不适当的水电开发带来的严重负面影响和危机，应当利用长江流域综合规划修编这一契机，按照科学发展、可持续发展、综合协调的原则，对现有水电规划进行调整，彻底放弃全江全流域梯级开发的旧有模式，在科学论证、兼顾各种利益的基础上合理布局，压缩减少现有水电开发规模特别是大型电站数量，尤其应取消与相关法律法规冲突的位于国家级自然保护区、世界遗产地区域内的大型项目（例如长江干流上位于国家级自然保护区内的小南海、朱杨溪、石硼项目，位于三江并流世界遗产地范围内的虎跳峡等项目等等），以及取消对地质环境（如诱发地震、滑坡、泥石流等地质灾害）、社会稳定（造成大规模淹没损失和移民）有重大影响的大型项目，使河流水资源、水环境得到有效保护与合理、可持续地利用。