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2015年2月5日星期四

王维洛:干渠横流,洪水泛滥,安全不保——暴雨、洪水与南水北调中线工程

南水北调中线工程之丹江口水库

中华大地的自然河流多自西向东流,而南水北调中线工程干渠则是自南向北横流,与两百多条自然河流相交,使几百条小河流消失。中国的两大暴雨中心位于南水北调中线工程干线以西,在过去的几十多年中曾发生的河北"63·8"暴雨和河南"75·8"暴雨,造成人类历史上最惨重的暴雨溃坝洪水灾害,几十万人死亡。如今气候变化,暴雨将更频繁和以更大规模出现,而南水北调中线工程干渠阻挡了洪水的出路,后果十分严重,再出现类似的或者更大的灾难是完全可能的。

——写于南水北调中线工程通水之际


一、跨流域大调水不符合可持续发展的理念

世界上曾有过许多宏伟的跨流域大调水工程计划,如美国、加拿大和墨西哥的北美大调水工程,计划从阿拉斯加和加拿大西北部调水至加拿大中部、美国西部和墨西哥北部,每年调水1375亿立方米,为中国南水北调中线工程一期调水量的近十四倍。又如前苏联的北冰洋调水计划,和中国一样,苏联的水资源分布也十分不均匀,百分之八十四的河流径流量在经济不发达和人口稀少的东部和北部,而占人口百分之七十五和工农业百分之八十的西南部只有百分之十六的河流径流量。1982年苏联最高苏维埃批准了调水计划,每年调水600亿立方米,为中国南水北调中线工程一期调水量的六倍。

为什么美国和前苏联都放弃了这些宏伟的调水工程计划?是水资源分布发生了根本的变化?不是。放弃跨流域大调水工程计划的主要原因有二,一是对已经实施的调水工程所带来的无法克服的生态环境负面影响的重新认识,如土壤盐碱化和植被群落的死亡,由水热平衡变化引起的局部气候变化,对调水河流的下游水文和生物的有害影响,对调入区河流的洪水风险的加大等等;二是可持续发展理念的产生。可持续发展是既能满足当代人现今的需求,又不损害子孙后代的发展模式。可持续发展的一个基本原则是经济和社会的发展要符合地球生生态系统的动态平衡的法则和资源可持续利用,另一个基本原则是当代人的发展不应损害子孙后代的利益,当代这一部份人的发展不应损害另一部份人的利益,要充分利用当地的资源。跨流域大调水不符合可持续发展的理念,所以美国和前苏联都放弃了这些宏伟的调水工程计划。

关于南水北调中线工程的问题,在笔者的一些文章中都有过阐述,如为什么要调水,北京为什么缺水,汉江是否有足够的水量来满足调水的要求,调的到底是一泓清水还是一江污水等等。本篇文章将讨论一个新的问题:暴雨、自然和溃坝洪水与南水北调中线工程干渠,即南水北调中线工程干渠与未来暴雨和洪水威胁的问题。

二、南水北调中线工程干渠与数百多条自然河流相交

纵观世界历史,无论什么宗教,不论什么什么地区,都有远古大洪水的说法。中华文化中有大禹治水的故事。相传远古时期,中华大地江河横流,洪水泛滥,百姓痛苦不堪。荛命令禹的父亲鲧去治水,鲧利用堵塞的办法去治理,历经九年,未有成果,洪水灾难越来越严重。荛杀了鲧,命令禹去治水。禹采用与鲧完全不同的方法,利用水向低处流的原理,疏导九河,取得成功。中华文化的发展受鲧禹治水的影响甚深,中国古人不采用建大坝修水库来治水,而是采用疏导的办法。所以到1949年中华人民共和国成立时,中国只有二十多座大坝水库,主要分布在东三省(原满洲国)而且还是日本人建造的。

中国的多数河流是自西向东流,有人说是大禹疏导河流的结果。由于中国地形西高东低,大禹又是利用地形地势和水向低处流的原理,这么说也是有道理的。

从自然条件来说,南水北调中线工程所经过的河南、河北以及终点北京和天津都不属于干旱地区,而是属于半湿润区。北京年平均降雨量625毫米,天津604.5毫米,河南772.5毫米,河北550.9毫米。这些地区河流体系还是很发达的。如果查看一下河北省地图,发现这里不但自然河流不少,而且还有很多人工河流,某某新河,某某减河。

与自然流向不同的南水北调中线工程干渠是由南向北流,横跨长江、淮河、黄河和海河四大流域,与数百条自西向东流的自然河流相交。中原大地上的这些河流,污染严重。为了避免影响南水北调中线工程的水质,在工程上采取了三种措施:

第一,南水北调中线工程的干渠从自然河流的上面以渡槽的形式通过,如湍河渡槽;

第二,南水北调中线工程的干渠利用倒虹吸的原理以涵洞的形式从自然河流下面通过,如穿黄工程;

第三,利用倒虹吸的原理建造涵洞让自然河流从南水北调中线工程干渠下面的通过,滹沱河倒虹吸工程。

根据报道,南水北调中线工程干渠只建造了两百多座跨大中河流的工程,剩余的几百条自然河流被干渠所中断而因此消失。由于南水北调中线工程干渠的建设,改变了数百多条自然河流的生存环境,干渠横流,河流消失,是否会造成洪水泛滥的灾害,程度会有多严重?

三、中国两大暴雨中心位于南水北调中线工程以西地区

中国是暴雨灾害的多发地区,强暴雨往往导致山洪暴发,水库大坝溃垮,江河横溢,城镇村庄被淹,给民众的生命财产带来严重危害。南水北调中线工程所经地区是东部平原气候与西部山区气候的交接带,条件十分复杂,变化难以预测。中国两个最大暴雨中心均位于南水北调中线工程以西地区,一个在河南,一个在河北,以河北的暴雨中心对中线威胁最大。

根据定义,日雨量等于或超过50毫米称为暴雨,日雨量100毫米以上为大暴雨,200毫米以上为特大暴雨。

1963年8月上旬,华北平原西部、太行山脉东侧出现了历史上罕见的特大暴雨,暴雨中心河北省内丘县獐么7天总降雨量2050毫米,为当时中国大陆一次暴雨过程最大降雨记录。獐么日降水量最高达865毫米。北京北运河的沙河闸和酒仙桥日降水量均达400毫米;日降水量超过200毫米的地方不在少数。海河流域诸水系均出现历史上罕见的大洪水,200多座水库溃坝,河北省101个县被淹,平均行洪宽达100公里,京广铁路以西大部分平原地区成为一片泽国。京广铁路中断行车27天。死亡人数至今没有公布。仅刘家台水库溃坝,死亡943人。这次暴雨来势之猛、强度之大、范围之广、历时之长,均为该地区有气象记录以来所未有的。

1975年8月上旬,河南省南部淮河上游丘陵地区发生特大暴雨,从8月4日至8日,暴雨中心最大过程雨量达
1631毫米,3天(8月5日至7日)最大降雨量为1605毫米。暴雨的强度超过当年的水库大坝设计者们的预计。8月8日1时板桥大坝溃垮,六亿多立方洪水,十几米高的洪峰咆哮而下。石漫滩、田岗、竹沟等共62座水库大坝在短短数小时间相继垮坝溃决。造成河南省有29个县市、1100万人受灾,京广线被冲毁102公里,中断行车18天。最后空军用炸弹爆毁了阻挡分洪的堤岸。共24万人死于这次灾难。

如果638或者758暴雨重现,几十公里乃至一百公里宽、几米或十几米高的咆哮而来的洪水,遇到自南而北的南水北调中线工程钢筋水泥干渠的阻挡,那又将是什么状态?洪水会乖乖地下沉进入倒虹吸工程从干渠下面通过?洪水中携带的大量物质,不会堵塞倒虹吸工程?河床、河堤和干渠所组成的断面能保证如此大的洪水顺利通过?回答都是否定的。南水北调中线工程干渠将是一座阻挡洪水的高墙,壅高洪水位,威胁几千万百姓的生命安全。

三、几千座病危水库的威胁

南水北调中线工程干渠西侧淮河流域和海河流域有超过两千座的水库大坝,其中绝大多数水库大坝的使用年限已经超过国际上通常采用的五十年,它们中的一大部分属于危坝险库。当暴雨洪水来临时,它们难以保证自身的安全,很可能溃坝。溃坝洪水破坏力大,原因有三:第一,溃坝洪水洪峰流量大,如758灾难中的板桥溃坝洪峰流量高达78200立方米/秒,为暴雨所造成的自然洪水流量13000立方米/秒的六倍。这个最大溃坝流量比1981年长江洪水宜昌站的洪峰流量72000立方米/秒还大,而1981年的72000方米/秒洪峰流量为宜昌站实际测量到的历史最大洪峰流量。板桥水库所在的淮河支流汝河,与浩浩荡荡的长江相比,是微不足道的;第二,溃坝洪水流速快,洪峰流速达每小时三十公里以上;第三,溃坝洪水以立浪形式向前推进,洪峰高度达十八米,破坏力极强,可卷走房屋、车辆甚至火车油罐车。洪水中的这些杂物足以堵塞倒虹吸工程,如滹沱河倒虹吸工程。

按照南水北调中线工程的要求,干渠与大河流相交,河流的防洪标准按百年一遇设计;干渠与一般河流相交,河流的防洪标准按五十年一遇设计。当今世界今气候变化剧烈,暴雨将更频繁和以更大规模出现,加上南水北调中线工程干渠以西又是中国最大两个暴雨中心,另外又有两千多座超龄服役的水库大坝,在暴雨和洪水中随时有溃坝的可能,任何一个大坝溃坝或者突然泄洪都可能导致一连串水库大坝溃坝。考虑到上述情况,五十年一遇和百年一遇的设防标准都是太低,出现大灾难的风险很大,应该以该地区已经记录的最大洪水流量作为设防标准。南水北调中线工程建成后,干渠横流,河流消失,洪水泛滥,安全不保。


——《动向》2015年1月号刊发时有删节,此为原文

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