怎樣實(shí)現(xiàn)人水和諧

大壩上游，水土保持良好，生態(tài)和諧。攝影/陳文

水庫(kù)大壩的生態(tài)問(wèn)題

水庫(kù)大壩以蓄水灌溉、防洪、發(fā)電等綜合效益普施恩澤，給人類(lèi)帶來(lái)諸多實(shí)際利益，但水庫(kù)大壩也會(huì)對(duì)移民、河道、水質(zhì)、水生生物、河岸等產(chǎn)生根本性的影響，大壩潰決甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重的次生災(zāi)害。水庫(kù)大壩的生態(tài)問(wèn)題在不少情況下是挑戰(zhàn)性問(wèn)題，時(shí)時(shí)考驗(yàn)“在開(kāi)發(fā)中保護(hù)，在保護(hù)中開(kāi)發(fā)”的實(shí)踐成果。

“研究大壩與生態(tài)的關(guān)系問(wèn)題，認(rèn)識(shí)人與自然的關(guān)系是前提”，水利部原部長(zhǎng)汪恕誠(chéng)曾把人與自然關(guān)系的發(fā)展概述為依存、開(kāi)發(fā)、掠奪、和諧四個(gè)階段，從“天人合一”依存于自然的原始社會(huì)，到掠奪階段的“人定勝天”，再到我們目前追求的“人天和諧”、“人水和諧”的可持續(xù)發(fā)展時(shí)期。

興利避害，開(kāi)發(fā)水資源和水電資源，世界各國(guó)政府都明確支持，但由于各國(guó)所處發(fā)展階段不同，支持的程度和工作重點(diǎn)各不相同。如大多數(shù)西方發(fā)達(dá)國(guó)家依靠資金、技術(shù)等優(yōu)勢(shì)，已完成了水資源和水電的開(kāi)發(fā)，目前的重點(diǎn)是對(duì)已建工程進(jìn)行更新改造，強(qiáng)化生態(tài)保護(hù)和修復(fù)，提高標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，而大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家仍有繁重的開(kāi)發(fā)任務(wù)，在未來(lái)的10年和20年內(nèi)，還需開(kāi)發(fā)與保護(hù)并重。20世紀(jì)末出現(xiàn)的圍繞大壩的爭(zhēng)論和質(zhì)疑，有復(fù)雜的背景，既有基于原有實(shí)踐的科學(xué)反思，也有各種利益訴求。面對(duì)氣候變化等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，世界上165個(gè)國(guó)家已明確將繼續(xù)推進(jìn)大壩建設(shè)并發(fā)展水電，生態(tài)問(wèn)題有無(wú)良方可用將是共同面對(duì)的重大問(wèn)題，同時(shí)也是對(duì)發(fā)展中國(guó)家能否利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)、走出一條比發(fā)達(dá)國(guó)家更好的發(fā)展之路的考驗(yàn)。

水庫(kù)大壩對(duì)生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)

筑造水庫(kù)大壩來(lái)自于保護(hù)家園的愿望，從中國(guó)的都江堰引水灌溉到古羅馬的城市供水系統(tǒng)，控制洪水和利用水資源已經(jīng)成為了人類(lèi)文明的一部分。隨著人口的增加，城市的擴(kuò)大和工業(yè)的快速發(fā)展，人類(lèi)的生產(chǎn)生活已經(jīng)離不開(kāi)水庫(kù)大壩。毋庸置疑，任何一座水壩都會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如何興利避害，如何將不利因素降至最低、最小，既是水利人的任務(wù)，同時(shí)也是全社會(huì)的目標(biāo)。

在我國(guó)，二灘水電站的建設(shè)施工就是這樣做的?？茖W(xué)家們對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境做了詳細(xì)的環(huán)境影響評(píng)估，先后出了《雅礱江二灘水電站環(huán)境保護(hù)先期實(shí)施計(jì)劃報(bào)告》和《四川省雅礱江二灘水電站環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)報(bào)告》等，國(guó)家環(huán)保總局、世界銀行等各有關(guān)部門(mén)組織評(píng)估，業(yè)主單位吸納各方建議，積極實(shí)踐，取得了良好的成效。根據(jù)攀枝花市氣象局2004年對(duì)二灘水電站蓄水前后氣象要素變化的觀測(cè)分析，二灘水電站蓄水后，無(wú)論是旱季(11～4月)還是雨季(5～10月)，降雨量均呈增加趨勢(shì)；相對(duì)濕度與降雨量的變化趨勢(shì)基本一致；蓄水后，風(fēng)日數(shù)略有減少，霧日數(shù)、露日數(shù)均有所增加。

2006年，二灘水電站榮獲“國(guó)家環(huán)境友好工程”稱號(hào)。實(shí)踐證明，只要工作到位，水電工程對(duì)環(huán)境是可以做到友好的。在中國(guó)如此，在其他國(guó)家也不例外。

2010年7月4日，河南省濟(jì)源市，游客參觀小浪底調(diào)水調(diào)沙。攝影/苗秋鬧/CFP

利用大壩調(diào)水調(diào)沙

河流生態(tài)問(wèn)題復(fù)雜而良好的解決方案又各不相同，遠(yuǎn)非一文所能全面闡述，只以泥沙淤積為例，作一簡(jiǎn)要介紹，以便了解當(dāng)前探索的進(jìn)展。在中國(guó)，水庫(kù)大壩與泥沙淤積方面的反面典型工程之一是三門(mén)峽水利樞紐。該工程位于河南省，工程由前蘇聯(lián)專家設(shè)計(jì)，于1957年開(kāi)工建設(shè)，是黃河上新中國(guó)修建的第一座大型水利工程。由于前蘇聯(lián)專家對(duì)黃河泥沙問(wèn)題缺乏科學(xué)認(rèn)識(shí)，致使工程建成后水庫(kù)發(fā)生嚴(yán)重淤積并由此引起了不少生態(tài)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研究和實(shí)踐，水庫(kù)目前采取“蓄清排渾”運(yùn)行，即在汛期流量和沙量較大時(shí)，利用排沙泄洪孔盡量泄洪排沙，到枯水期再把清水蓄起來(lái)，既可發(fā)揮效益又可大大減少水庫(kù)淤積量?；谌T(mén)峽工程的教訓(xùn)，眾多水庫(kù)大壩在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行等，都對(duì)生態(tài)保護(hù)有了新的認(rèn)識(shí)和新的實(shí)踐總結(jié)，不少工作采用更為科學(xué)的運(yùn)行方式以減少水庫(kù)淤積量，維持較高的有效庫(kù)容。在這方面，中國(guó)已走在世界的前列，很多成就居于國(guó)際領(lǐng)先水平。

天然流動(dòng)的河流攜帶有泥沙，水流進(jìn)入水庫(kù)后，流速降低，泥沙沉積，如果不做任何處理，隨著時(shí)間的推移泥沙占據(jù)越來(lái)越多的庫(kù)容，最終會(huì)使水庫(kù)失去蓄水能力。既然泥沙淤積對(duì)于河勢(shì)、河床、河口和整個(gè)河道都有巨大影響，有無(wú)辦法能夠解決這種頑疾呢？

在中國(guó)，黃河是泥沙問(wèn)題最嚴(yán)峻的河流。黃河水少沙多，水沙不平衡，導(dǎo)致河床不斷淤高，不少河段的河床高于兩岸保護(hù)的城鎮(zhèn)，被稱為地上懸河，防洪安全問(wèn)題非常突出。另外，自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著流域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，上中游引水量的持續(xù)增加，黃河下游又幾乎年年斷流，1997年黃河下游干流斷流達(dá)226天，河流的生態(tài)功能退化嚴(yán)重，引起了全世界的關(guān)注。

為此，2000年水利部提出了黃河治理的“四不”要求，即“堤防不決口，河道不斷流，污染不超標(biāo)，河床不抬高”，標(biāo)志著黃河治理走向了多目標(biāo)的綜合治理。

黃河的綜合治理，對(duì)黃河下游干流上規(guī)模最大的小浪底控制性水庫(kù)大壩提出了更高的要求，不僅要防洪、防凌、供水灌溉、發(fā)電，同時(shí)需要在減淤、恢復(fù)河道生態(tài)功能等方面進(jìn)行新的探索。

黃河“調(diào)水調(diào)沙”的理論來(lái)自于科學(xué)工作者對(duì)黃河歷年洪水觀測(cè)分析的基礎(chǔ)上。研究表明，黃河下游洪水在大于2500立方米/秒時(shí)，加上其他相關(guān)因素，能夠?qū)ο掠魏哟财鸬經(jīng)_刷作用。于是，治黃科學(xué)工作者提出了“調(diào)水調(diào)沙”的理論構(gòu)想，并且在小浪底水利樞紐規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)期，就提出了防洪減淤的水庫(kù)主要應(yīng)用目標(biāo)。1999年，黃河開(kāi)始實(shí)施水量統(tǒng)一管理，萬(wàn)家寨、三門(mén)峽、小浪底3座水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，大規(guī)模調(diào)水調(diào)沙的試驗(yàn)開(kāi)始進(jìn)行。

調(diào)水調(diào)沙，就是利用工程設(shè)施和一些調(diào)度手段，通過(guò)水流的沖擊，將水庫(kù)的泥沙和河床的淤沙適時(shí)的送入大海，從而減少庫(kù)區(qū)和河床的淤積。具體操作就是利用異重流，形成連續(xù)的泄流動(dòng)力，沖刷小浪底水庫(kù)淤沙。首先，上游的萬(wàn)家寨大壩開(kāi)閘放水，水流奔涌而下，擾動(dòng)三門(mén)峽庫(kù)區(qū)淤積的泥沙；三門(mén)峽庫(kù)區(qū)淤積泥沙被擾動(dòng)后，便可以開(kāi)閘排沙；緊接著小浪底庫(kù)區(qū)淤積的泥沙也被洶涌的來(lái)水?dāng)_動(dòng)了起來(lái)，此時(shí)，利用沖沙船高速射流，同步擾動(dòng)加沙；最后，小浪底水庫(kù)開(kāi)閘放水調(diào)沙，清水和泥沙從上下兩層閘門(mén)同時(shí)下泄。

由于從小浪底下泄的洪水還能攜帶更多的泥沙，黃河水利委員會(huì)還在下游部分嚴(yán)重淤積河段上，進(jìn)行人工泥沙擾動(dòng)，加大泄流洪水挾沙含量，沖刷河床。在減輕水庫(kù)淤積的同時(shí)，增大了下游河道行洪能力。

小浪底工程排沙 攝影/呂劍平/CFP

延長(zhǎng)大壩壽命，恢復(fù)河道生態(tài)

黃河中游的眾多水庫(kù)泥沙長(zhǎng)期排不出或排出量很少，水庫(kù)的使用壽命將縮短。建成近10年的小浪底、萬(wàn)家寨水庫(kù)，建成近30年的陸渾、故縣水庫(kù)，都面臨減少淤積的問(wèn)題。調(diào)水調(diào)沙，水庫(kù)單庫(kù)調(diào)度或幾個(gè)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，通過(guò)水流的沖擊調(diào)沙出庫(kù)以減少水庫(kù)淤積，為這些水庫(kù)延長(zhǎng)了使用壽命。

黃河9次調(diào)水調(diào)沙的最大收獲，就是使下游的主河槽得到了全線沖刷。調(diào)出庫(kù)區(qū)的總沙量為2.19億噸，輸送入海的總沙量為5.75億噸，其中沖刷掉下游主河槽的總沙量達(dá)3.56億噸。

20世紀(jì)黃河的多次斷流，造成了黃河入?？跐竦匚s。現(xiàn)在，不僅保障了黃河不斷流，還將大量的泥沙送入了大海，改善了黃河入?？诘纳鷳B(tài)系統(tǒng)。2009年濕地核心區(qū)水面面積增加3480萬(wàn)平方米，入海口水面面積增加2913萬(wàn)平方米，地下水水位抬高0.15米。植被繁茂，眾多兩棲動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)回歸。現(xiàn)在，黃河下游主河槽的行洪能力已由原來(lái)的800立方米/秒提高到3000立方米/秒，大大提高了黃河下游安全行洪的可靠度。小浪底水庫(kù)多次加大下泄流量，保障黃河下游已連續(xù)8年未斷流。

黃河治理和管理的成績(jī)獲得世界的認(rèn)可，新加坡國(guó)際水周主辦方將“2010年李光耀水源榮譽(yù)大獎(jiǎng)”授予中國(guó)黃河水利委員會(huì)，以獎(jiǎng)勵(lì)其“在復(fù)興黃河生命和洪水管理方面，取得的廣泛而可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益”。

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李光耀水源榮譽(yù)大獎(jiǎng)

“李光耀水源榮譽(yù)大獎(jiǎng)”是國(guó)際水利行業(yè)最有影響力的獎(jiǎng)項(xiàng)之一，用于獎(jiǎng)勵(lì)國(guó)際上為解決全球性水問(wèn)題而做出卓越貢獻(xiàn)的個(gè)人和機(jī)構(gòu)，這些貢獻(xiàn)因采用突破性技術(shù)或?qū)嵤﹦?chuàng)新性政策和項(xiàng)目而使人類(lèi)受益。