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作者:景可 焦菊英 来源:科学时报 发布时间:2008-1-21 6:45:1
景可焦菊英:长江三峡泥沙问题争论的症结
 
从流域河道或沟道的泥沙堆积的定性标志判断,流域泥沙输移比是不可信的,由此流域的侵蚀产沙量16亿吨也是一个不可信的数据,这就是泥沙问题的症结所在。
 
长江三峡泥沙问题争论的症结
 
举世瞩目的长江三峡工程经过艰苦卓绝的努力已初步建成,并显示出明显的经济效益、防洪效益,但就在此时三峡利弊之争又重新出现。三峡建库之前争论的问题很多,其中泥沙是争论最为激烈的问题之一。虽然有关部门非常重视泥沙问题,也做了大量的研究工作,认为泥沙问题基本解决。泥沙问题到底存在不存在,至今仍为世人所关心,仍有媒体认为长江三峡会成为第二个三门峡。
 
长江三峡会不会成为第二个三门峡,争论的双方都没有拿出令人信服的科学依据,重要的科学问题并未真正地涉及到,下面阐述我们对这一问题的看法。
 
争论的焦点
 
长江三峡工程会不会成为第二个三门峡,就是说三峡水库在某一个时候会不会成为一个大泥库。持长江三峡会成为第二个三门峡观点的基本依据是,由于三峡大坝的建成,拦截了上游的大部分来沙,这等于将进入中下游沉积的泥沙,大部分拦截在库区沉积了,到了某一个时候就有可能成为一个大泥库。建库前平均有5.3亿吨泥沙输入中下游,建库后约有60%~65%的泥沙即3.2~3.5亿吨,与860万吨的推移质共同沉积在库区,50年的累积量是170亿吨左右,约占总库容的40%,这与原设计使用100年达到冲淤平衡存在一定差距,也就是说水库的使用寿命要缩短。
 
持长江三峡不可能成为第二个三门峡观点者,理由是蓄水以后的排沙比比设计的排沙比还大,设计的排沙比是0.33,而现在是0.40,就是说现在实际排出的沙比设计的要多,而且水库的运行方式是蓄清排浑,为此长江三峡不可能成为第二个三门峡。
 
长江三峡会不会成为第二个三门峡,这里还有一个概念问题,水库泥沙淤积到什么程度才能成为第二个三门峡。黄河三门峡使用不到4年时间就出现严重的泥沙问题,表现最为突出的是淤积末端翘尾巴,威胁到西安的安全,但经过两次改造和改变使用方式,使问题得到基本解决。很显然,长江三峡在短期内是不会出现这样的泥沙问题的,三峡出现怎样的泥沙问题才能称之为成为第二个三门峡,争论的双方都没有给出一个明确的概念。
 
问题争论的症结
 
争论双方对泥沙的认识都局限在库区的来沙、输沙和调沙,而都没有涉及到流域的来沙和流域泥沙输移比。流域的侵蚀产沙量和泥沙输移比是真正决定三峡水库命运的根本,这也是黄河三门峡水库出现泥沙问题的症结所在,如果当时设计考虑到黄河流域侵蚀产沙16亿吨和泥沙输移比接近1这两个事实,那就不大可能在短期内会出现这样严重的泥沙问题。长江三峡泥沙的症结也是流域的侵蚀产沙量和流域泥沙输移比,这是决定三峡水库使用期的关键科学问题。建库前,有关部门只对流域泥沙输移比作过深入的研究,但流域侵蚀产沙量未作详细研究,只是引用第一次土壤侵蚀普查资料,流域侵蚀面积36万平方公里,产沙量约16亿吨。由此计算得出流域泥沙输移比0.1~0.6,金沙江下游、嘉陵江中上游的泥沙输移比0.6,其他流域从0.1到0.6不等,全上游流域(宜昌以上)平均为0.32。流域泥沙输移比是否科学,这完全取决于流域的侵蚀产沙量。如果现在的流域侵蚀产沙量和流域泥沙输移比都是正确的,这样就不难计算出三峡以上流域平均每年的泥沙沉积量约10亿吨,金沙江下游和嘉陵江中上游的泥沙沉积量约1.39亿吨。一年10亿吨的泥沙沉积量算不了什么,须知流域的侵蚀产沙是一个地质历史过程,10年、100年,甚至1000年,就是一个相当可观的数字,分别是100亿、1000亿和10000亿吨。长期以来这么多的泥沙沉积在流域的那一个空间,现实是只有成都平原有较多的泥沙沉积,流域的其他地区只有局部的沉积,大部分地区并没有相当于悬移质泥沙的沉积;金沙江下游和嘉陵江中上游都是砾质或砂砾质河床,相当于悬移质粒级的泥沙量很少。这就不得不考虑到流域侵蚀产沙量和流域泥沙输移比这两个数据的正确性。从流域河道或沟道的泥沙堆积的定性标志判断,流域泥沙输移比是不可信的,由此流域的侵蚀产沙量16亿吨也是一个不可信的数据,这就是泥沙问题的症结所在。
 
问题解决的思考
 
要科学地回答长江三峡会不会成为第二个三门峡、什么时候成为三门峡,关键是解决三峡以上流域的侵蚀产沙量和流域泥沙输移比。如果这两个科学问题在短期内得不到圆满解决,不但三峡泥沙争论的问题将会持续下去,而且还可能给涉及到未来上游其他大型水库的使用期和水库运行方式能否正确决断带来麻烦。对上述两个问题之一的长江上游流域的泥沙输移比我们有过粗浅的研究,基本结论是长江上游的流域泥沙输移比不可能是0.32,要远远大于这个数,但到底大多少,受相关资料的制约还无法说清楚。最近张信宝对川中丘陵流域泥沙输移比研究的结果接近1,那么上游其他山区流域的泥沙输移比更可能要接近1了。由此推断,流域侵蚀产沙量16亿吨的正确性应受到质疑。
 
流域泥沙输移比等于流域输沙量除以相应流域侵蚀产沙量,因而凡是有输沙量的流域只要求得侵蚀量就可以得到流域泥沙输移比,但遗憾的是至今还没有一个有效的侵蚀预报模型,因而流域侵蚀量计算仍是一个空白。为了填补这个空白,国内外有众多人都在研究土壤侵蚀预报模型,国际上已历经百年,国内也有半个世纪,至今仍未看到问题解决的曙光。鉴于问题的复杂性,恐怕在一个相当长的时期内不会有什么结果,必须另辟途径。为了解决这两个问题,我们在其他流域曾采用“层次类剔法”,并引入与土壤侵蚀和泥沙输移比相关的定性与定量指标,应用流域输沙量推演流域侵蚀量和泥沙输移比所得到的经验,认为在长江上游同样也可以采用“层次类剔法”和相关指标,估算出流域侵蚀产沙量和流域泥沙输移比。
 
根据以往研究成果和近期流域侵蚀产沙量的初步判断,长江上游侵蚀产沙量要大大地小于现在的估算量,而泥沙输移比则大于现在的估算量,从整体看,长江三峡以上流域侵蚀产沙量对三峡枢纽工程不会构成威胁,尤其随着上游的梯级开发和生态恢复工程扩大,水库使用寿命将会有保证的。但这一初步判断,严格地说科学依据是不十分充分的,为此建议有关部门组织力量开展相关研究,坚信在较短的时间内可以获得有科学依据的流域侵蚀产沙量和泥沙输移比,就有可能使争论不休的泥沙问题画上一个句号。
 
(作者景可为中国科学院地理科学与资源研究所研究员、焦菊英为中国科学院水土保持研究所研究员)
 
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