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长江出现大规模干旱,三峡水库蓄水充足,为何放水又要保水?

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2022年夏季的长江旱情,比以往时候来得更早,规模更大,抗旱形势也更严峻。长江流域的干旱和高温不同寻常,鉴于保水抗旱能力,堪当重任的就是中国第一大人工水库:三峡水库。

三峡工程是国之重器,按照千年一遇的洪水频率设计,可应对9.8万m³/s的洪水流量;按万年一遇的洪水频率增加10%的校核,可应对12.4万m³/s的洪水流量。而在每年汛期,常规流量还不到7万m³/s,今年的情况更加特殊,旱情的发展导致洪水期一再推迟,出现了“汛期缺水”的情况。

根据长江水文网的数据,8月17日8:00,三峡水库的入库流量只有1.19万m³/s,出库流量超过10000m³/s。结合汛期的水量判断,2022年长江流域的旱情颇为罕见

高温和干旱作用:长江流域究竟有多缺水?

长江流域有多缺水?我们先看实际状况,再看高温和干旱的发展形势。

2022年8月以来,长江流域多条支流出现断流,附属湖泊(洞庭湖和洞庭湖)水位持续下降,均达到了有实测记录以来的同期最低。自2003年以来,鄱阳湖就存在枯水期提前的趋势,而今年直接在8月6日就进入了枯水期,“草进水退”的现象十分明显。

位于长江腹地的湖北省,旱情也已经火烧眉毛。8月16日,全省参与抗旱的总人数达到了100万人次,启用了2.8万座抗旱泵站、22.7万套机动抗旱设备。四川、重庆、江西、安徽等省市也都出现了旱情,长江6省市的受旱耕地已超过64万公顷,灌溉、生活用水需求增加。

从范围上看,今年7月以来,长江流域的旱情覆盖了上游、中游以及下游,已演变成流域性旱情。从时间上看,本轮旱情已持续40天左右,而根据国家气候中心的预测,未来一周旱情仍将持续,中下游出现“夏秋连旱”的可能性较大。

长江出现旱情,直接原因就是高温。根据高温落区预报,长江流域仍然是全国高温的热点区域。

在8月16日,重庆北碚的最高气温达到了44℃,璧山、江津、潼南也均在43℃以上;四川的渠县、合江、东兴区均在42℃以上。以川渝为首,长江流域在16日共有28个站点的气温突破了历史极值!

再根据全国平均气温的距平分布图,8月12~16日,川渝一带的平均气温比同期偏高了6℃以上,在地图上呈现出大规模的“胭脂红”。在长江流域,大部分地区比同期偏高了4~6℃,全国总体上也偏高了2~4℃,逼近40℃的区域高温逐渐成为常态。

最后根据8月16日的全国干旱综合监测图来看,长江流域还是干旱的重灾区域,基本都达到了“中旱”的级别,四川、江西、湖北等地达到了“重旱”乃至“特旱”的程度,西藏也发展出了大面积的干旱区域。

以江西省为例:据监测,江西省的重旱区域已达到19站,特旱区域达到了31站,涉及58个以上的县市区,形势颇为严峻。

反常!长江流域已进入主汛期,为何还会发生旱情?

正常情况下,长江在每年的5~10月进入汛期。据统计,长江汛期集中了全年70%的径流量,水流量最大的4个月占比可达60%以上。因此,长江的水文节律具有明显的季节性规律,大洪水只出现在少数几个月,重点就是7月和8月

这么一比较,今年的情况确实反常!在2022年3月,三峡水库就已经进入全面腾库模式,提前为防洪做了准备,但长江洪水完全不按套路出牌,不仅大洪水没有出现,就连降水的苗头也不乐观。

结合长江雨洪的分布和大气环流的资料,研究人员发现了长江汛期的特点:在长江宜昌站,洪水的出现和西太副高的季节性移动相关洪水发生的频率与副高的纬度变化高度匹配

据水科院专家介绍,今年长江旱情的主要原因也是大气环流出现了异常,副热带高压迟迟不消退,稳定且强势地控制了长江流域的气候,导致降水量偏少,进一步加剧了长江旱情。

从降水量的分布来看,长江流域确实普遍存在缺雨的问题。全国降水距平分布图显示,从7月18日~8月16日,长江流域大部分地区降雨偏少20%~50%,局部地区偏少50%~80%。最突出的省份是台湾省,降雨量竟偏少了80%~100%。

与之形成对比的是,黄河流域的降雨量则更加充沛,黄河上游的内蒙古、陕西、甘肃以及中游的山西等省份,降雨量普遍偏多了50%~100%,局部地区甚至偏高了200%。所以,全国存在“北涝南旱”的现象,降水分布不均,这也是副热带高压控制下的典型气候表现。

湖泊蓄水状态:三峡水库蓄水量充足

湖泊和水库都是抗旱利器,但由于高温的持续作用,南方水库、湖泊的蓄水量与往年同期相比整体偏少。

例如:在湖北的五大湖泊中,蓄水量目前维持在18亿m³左右,较历史同期偏少了28%。而作为我国最大的水库,三峡水库的蓄水量又是如何呢?

实时在线数据显示,三峡水库目前(8月17日)的水位维持在147.21m左右。考虑到下游的旱情,从8月16日开始,长委发布调度令并加大了水库的下泄流量,出库与入库的速度相差不大。

根据《三峡水库优化调度方案》的规定,汛期防洪限制水位被设定为145m,原则上这是水位控制的底线,但实际的调度更加灵活:根据上游来水情况的不同,可设置–0.1~+1.5m的浮动范围。具体来说,实际的控制水位应在144.9m~146.5m的范围内。

我们按照最低水位144.9m来计算,目前水位为147.2m,理论上最大可提供2.3m的调度空间,对应的水量较为充足,调水能力较强。

可以做如下粗略推算:在175m的正常水位下,三峡水库的总库容达393亿m³;而在145m的限制水位下,相应库容为171.5亿m³,中间腾出的库容为221.5亿m³。按照2.3m的水位空间计算,腾出的库容可达16.98亿m³

实际的水量远小于这一数字,原因何在?

首先,三峡水库的形状比较特殊,全长600多公里,包含了支流的汇入。库型属于峡谷型水库,剖面自下而上呈“V”字形,水面逐渐变宽。随着单位水位的消落,减少的库容会越来越少,例如:从171~175m,平均每米对应库容为9.8亿m³;从145~155m,每米库容则降为5.65亿m³

其次,三峡水库的调度需考虑各方需求,不大可能出现144.9m的超低水位。根据长委的调度指令:未来5天,三峡水库将为中下游补充约5亿m³的水量。到8月21日,水库水位按照不低于146m的标准控制,也就是说,本次调度的水位空间只有1m左右。

值得一提的是,现阶段的水位虽在不断逼近汛限水位,但并不会遏制三峡电站的运行。因为只要水位在135m以上,三峡两岸的发电机就不会停止运转。当然,由于水头不断降低,发电的势能减小,效益自然也会受到一定的影响。

三峡水库:为何要放水又要保水?

作为我国的世界级工程,三峡水库真正做到了“一库多用”,发挥了防洪、发电、航运、供水、生态等多项效益。但在当下最紧迫的供水方面,三峡水库还不能放开下泄。

三峡大坝在湖北宜昌将长江分为坝前与坝后两片水域,在调度时需要兼顾两者的用水需求,目的是达到供水平衡。划定145m的控制水位,其实就是综合考量后的平衡结果。

因此,即便三峡水库库容充足,也不能长期敞泄,一方面要兼顾发电效率(水位不能过低),另一方面要考虑上游航运、供水的保证率。前文已提到,本次的长江旱情属于流域性的旱灾,除了中下游以外,上游的四川、重庆也有用水的需求,因此放水的同时也要“保水”。

总之,目前三峡水库蓄水情况良好,出库流量正处于有序的调度之中,未来的形势还需要进一步观察,我们拭目以待。

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