黄万里:论长江三峡大坝对流域自然地理的影响

作者:黄万里;分类:百家争鸣;标签:水利 三峡 ;日期:2017-11-29

长江出三峡,从四川挟带了大量的泥沙并冲下了河底的卵石到中下游,在地质历史上建立了两湖三江冲积平原,而且仍在不断建立着苏北和上海浦东的滩涂;同时河口向海中延伸,相应地堆积起沙土,抬高着河床和两岸平原。右岸上海浦东400 年前海岸线在今钦公塘位置,距今线约4 公里,平均近期每年涨地10 米;公元1100 年前北宋时,海岸线在老宝山——高桥——横沔——新场,平均每年涨地70 米;四、五世纪南北朝时代,海岸线在今上海小沙渡、曹家渡一带,川沙县全在海外,其时每年涨地30 米。左岸苏北造陆较快:70 年来在地图上即可见到新增启东、如东、大丰、射阳四县,此外图上各县的沙地大都已成为可耕地,估计已增地千万亩以上。合计江苏东疆每年造地至少十万亩,这个莫大的财富是长江从四川等地搬来的。在三峡大坝拦沙后,这些财富将不会如前增长,甚至会受海流冲击,海岸线可能退缩。

在中游当江水高涨,洞庭、云梦、鄱阳、太湖等湖泊起调节作用时,上游带下来的有机肥泥普遍施给了各省洼地,不断维持着有利的生态平衡情况。这在筑坝后就不会再起同样的效用,是不利于农业和渔业的。

建坝后将截断泥沙流一两百年,将永远完全截断卵石流。江河水沙流原是有利于人类的自然现象,建坝对于长江中下游造陆进展和生态环境起破坏的作用。

这些作用虽不足以成为否定建大坝的自然条件,但应估计其年均经济损失,从经济效益里扣除,以核算其经济价值。

坝对于中下游防洪和河道治理也有增益的一面:洪水通过水库其峰被抑低,减轻了中下游堤防的负担;其含沙浓度减少,使坝下河槽淘深,增加了过洪能力。

但因长江流域太大,一次洪水量历时一个月可达一千亿立米以上,而三峡水库蓄洪量只一百至二百亿立米,所能抑低的洪峰很有限,效果不大。筑坝后开始刷槽剧烈,随着来沙加多而年趋平衡;因中途支流输入泥水,中下游终将恢复其堆积性,河道仍需整治。

建坝对于坝上游来说,加大了河深,有利于航运;淹没了村镇田地,使农业生产减少,这些都可归并入经济帐里,不至于绝对地影响造坝的可行性。致命的问题发生在库水末端的淤积上,这淤积会逐步向上游干支流漫延,抬高两岸坝田的洪水位,使淹没频繁,终至于毁没四川坝田,而不得不拆除大坝。

大坝寿命多少年?能运行发电若干年?无法确知。但它有某个年限,是肯定的。工程存在的年数,具体影响到经济效益,不知其寿命年数,无法核算其经济价值和可行性。目前无法确知水库的有效运行年限,由于两种原因,容待细细解说。

第一,我们目前无法确知沿着江底滚动的卵石每年有多少输出三峡。目前世界上量测这种底沙(或称推移质泥沙)的输移率尚未合格,况且河床本身也是随着底沙较慢地移动着的,这种输移率更无法探知。目前只略知在河中流动着的悬沙输移率,量测较有把握。表一提供中下游仅有的几个测沙水文站的多年平均的资料,其中不包括底沙输移率,实测到的只占悬沙的百万分之几,但它未能测到全部,总是占实际运移的很小一部分。

四川干支流当中水、枯水大部时期河水是较清的,也就是悬沙很少,但河床却是移动着的。特别是在上游河段,透过清流可以看到河槽卵石在向下泻动着。

越靠上游,坡降陡处,50毫米以上的卵石在下移。只在汛期大流率带动着在大量悬沙,而浑水下底沙更粗更多。估计川江输沙率中底沙实占不少的成份,都没有包括在测到的输沙率中,其量无人知晓,也难以约估。这些无法估量的底沙卵石部分,在建库之后,将没有一颗过坝排出,而沉积在水库末端。

第二,这些沉积在水库末端的卵石夹沙,将从重庆逐年向上游漫延,穿过北碚、沪州,再向各支流延伸,到汛期洪水位抬高,将泛滥两岸坝田,重新进行造陆运动。

淤积上延的范围和速度要看原来河床所处的河段。是堆积性的,即增坡段落(aggraded reach),则淤积将进行到出现更陡坡降;或是近于平衡的(in regime),则淤积将趋向于恢复原来的坡降;或原河段是冲刷性的,即减坡段落(degraded reach),则淤积只进行一段便告停止。

从上表可以看出,宜昌至汉口荆江段年输沙量从5.35 减到4.31 亿吨,说明这段是堆积性的。汉口以下长江总是淤积的,长江出峡以后全程是堆积性的,两湖三江各省平原本是它造成的。寸滩(重庆)到宜昌山峡段年输沙量从4.65 增加到5.35 亿吨,六、七百公里间增多了0.70 亿吨每年,其中包括最大支流乌江来沙每年有0.313 亿吨,剩下0.387 亿吨每年,主要是区间的输入沙量,无法量测。若此量大于0.387,则山峡段是堆积性的;小于0.387,则属冲刷性,此差额太小,殊难判断,只能约估这一长段是近于平衡的。至于重庆以上干支流更难凭测站输沙率估量,只能从河道地形及水文站水位和流率关系线来确定。干支流在上游,冲淤段落可能交替出现,须待具体按资料判断。例如岷江出灌口卵石大到半米,坡降陡到百分之一,每年内外江必须掏挖,从灌县到青神,江身开扩,称为成都湖峡,是淤积性的,灌县上游总是冲积河段,而青神以下平羌峡冲淤或平衡当待考查。

重庆宜昌段冲淤既是近乎平衡,则在重庆水库末端的淤积将向上游延伸,重庆河槽淤高多少,上游沪州、北碚最终也将淤高这么多,从而毁坏四川坝田,为害可畏。

全部卵石和部分泥沙将淤在水库末端,卵石粗糙,阻力系数较大,其淤积形成的平衡比降将较原来卵石夹沙河槽的为陡,因此延伸段将抬高河槽更多,其害尤甚。卵石和泥沙运移并不同步,两者分离时形成的坡降更陡,此处不再细说。

这一点是否定长江三峡建坝最严重的关键之一。

今天人们却籍河工动床模型试验,证明水库上游淤积不多,无碍于航运与两岸坝田。这里笔者必须郑重指出,近代动床模型试验在力学和模拟的根本理论上并未成立,用它只能定性,不能定量。试验只对悬沙,或分别另对底沙,殊欠合理。况且底沙原始材料来源不可靠,试验实无意义。前面谈到,川江支流低水时清澈见底,而沙卵石缓缓下泻,足见底沙输移不少,未必只占悬沙百分之几。且卵石没有一颗可能出峡越过大坝,沉积无可免,上延无可免,所不知者坝寿终之日罢了。

在四川盆地的边缘各支流峡口及云贵湘鄂各省山区可以修建大中型水电站,例如已建的乌江电站。那里虽也会发生断流造成淤积现象,但因支流坡降很陡,坝底应设排泄沙石设备,溯源淤积不会发展很远。且峡谷内少有平坝,淹没损失较小。对于下游影响也较小,可毋须顾虑。