长江流域大型水库群统一蓄水问题探讨

陈 进

（水利部长江水利委员会长江科学院，430010，武汉）

一、概 述

进入21世纪，长江流域频繁出现比较严重的干旱，如2006年四川、重庆大旱，2009—2010年西南地区出现的百年一遇大旱等，使人们对水资源相对丰富的长江和西南诸河的干旱问题越来越关注。同时，自2003年三峡水库蓄水发电，每年9—10月水库蓄水期，由于下泄水流减少，长江中下游、洞庭湖和鄱阳湖等地区受到一定的影响，比较明显的是枯水期提前。如果遭遇中下游地区干旱，就会对地区经济社会发展带来不利影响。目前，长江上游干支流正在建设一大批控制性水库，这些水库大部分是季调节，蓄水时间一般都安排在汛后两个月时间内，使汛后长江大型水库之间出现竞争性蓄水和累积影响问题，如果不建立统一、协调的蓄水方案，不仅会影响每个水库汛后蓄满的保证率，而且在蓄水期会加重对中下游的影响。所以，根据长江流域来水来沙特点、水库群建设和运行情况，统一安排汛后蓄水方案，成为长江流域水资源综合管理十分重要和迫切的任务。本文根据长江大型水库规划、建设和运行情况，对梯级水库群蓄水涉及的主要技术和管理问题进行分析，初步提出解决这些问题的建议，为制定长江流域大型水库群统一蓄水方案及相应的管理制度提供参考。

二、水库建设情况和集中蓄水引起的问题

至2009年年底，长江流域已经建成各类水库4.6万座，总库容超过2 500亿m3，总兴利库容超过1 200亿m3，其中大型水库166座，总库容1 908亿 m3，总兴利库容 966亿m3。大型水库占长江水库总库容及总兴利库容的比例分别为76%和81%，可见大型库容数量虽然不多，但总库容所占比例很大。与多年平均地表年径流量9 856亿m3比较，长江已建水库总库容及总兴利库容分别占到25%和12%，其中大型水库总库容及总兴利库容分别占长江年地表水量的19%和10%。所占比例虽然不很大，但如果这些水库都集中在汛后9月和10月两个月内蓄水，所占比例就很大，会引起中下游明显的减水过程，引起比较严重的问题。以长江下游干流控制性水文站——大通站为例，该站多年平均年径流量为9 030亿m3，其中9月和10月多年平均径流量分别为1 045亿 m3和 895亿m3，分别占全年的11.6%和9.9%，两个月合计径流量为1940亿m3，如果大型水库966亿m3的兴利库容都集中在这两个月蓄水，将占该时段长江干流多年平均值的50%，使河道水流比正常情况减少一半，如果遇枯水年，情况会更加严重。这只是从长江整体来看，对于长江干支流的局部河段，蓄水期河道减水情况会更加严重，甚至会出现季节性断流现象，如岷江上游建设了许多引水式水电站，减水河段占河道1/3左右，在枯季，岷江上游主河道会出现断流现象。河道出现长距离或者长时间的减水河段，不仅对下游人们生产和生活产生严重影响，也会影响河流生态系统的健康。

水库蓄不满水在我国是比较普遍存在的问题，如果水库长期蓄不满水，不仅影响水库兴利目标的实现，而且给流域抗旱、水污染事故应急处理和生态等公益性调度带来能力不足的问题。目前我国每年蓄满的水库仅1/3左右，大部分水库长期蓄不满水。水库蓄不满水的原因是多方面的，主要原因有：①水库设计和建设时，所在河流水文资料系列短，资料代表性差，甚至不准确，对天然来水情况设计过于乐观，当水库建成后，实际入库流量长期达不到预期值。②一些水库是在“大跃进”或者“文革”时期修建的，水库勘测、设计和建设质量不好，或者由于年久失修，目前属于病险水库，为了安全起见，水库不能蓄到设计水位。③由于气候变化和人类活动影响（如上游河道外用水和耗水量大或者跨流域引调水等），使河流实际来水呈减少趋势。改革开放以来，我国经济社会发展迅速，各地区用水和耗水量都有所增加，使入库水量持续性减少。④水库所在流域进入连续的枯水年份，或者区域发生大面积长时间的干旱，会使受旱区水库普遍蓄不满水。即使蓄满了水，也会较快地用完，或者蒸发和渗透掉部分蓄水。⑤流域及水库的管理水平低。由于流域上游与下游水库，干流与支流水库分属不同的地区和管理主体，缺乏流域水库群协调和统一调度机制，汛后存在竞争性蓄水问题。一些地方管理的水库，由于管理水平低，或者水文预报水平低，怕承担或者不知道如何转移洪水风险。洪水是“急性病”，干旱是“慢性病”，水库管理者长期习惯于重防洪、轻抗旱的思维方式，宁可汛后蓄不满，也不敢承担更大的洪水风险，使水库效益长期达不到设计要求。

目前长江上游还有大批控制性水库正在建设或者将要建设，如果不科学地安排统一蓄水方案，必然会对长江中下游地区甚至全流域的用水、发电和航运等兴利目标产生严重的影响，也将影响流域防洪、抗旱、应急水污染事故处理和生态等公益性调度能力的提高。

三、长江大型水库蓄水需要考虑的技术和管理问题

1.技术问题

长江流域地处我国湿润地区，多年平均降雨量达1 067 mm，每年5—10月是汛期，汛期来水占到全年的70%左右。汛期暴雨常常引发洪水过程，甚至是大洪水。长江干流和主要支流径流量较大，其中年径流量超过100亿m3的支流就有16条以上，在其上修建的水库不可能安全地将洪水装入水库。所以，在长江干流和主要支流上修建的大部分水库都仅具有季调节或者季以下（旬、日和径流式）调节能力，这意味着绝大多数大型水库的水位汛期都需要下降至汛限水位，留下防洪库容，调蓄洪水，即使没有防洪任务的水库，为了大坝安全度汛和排沙需要，也会适当降低水位运行，到汛末再蓄到设计水位。所以，防洪安全是长江流域水库设计和管理首先需要考虑的问题，不仅每座水库需要考虑安全度汛问题，大部分的大型水库都承担着一定的防洪任务。在长江已建的166座大型水库中，留有防洪库容的水库就有139座，占到大型水库的84%，可见防洪是长江大型水库最重要的任务。

另一个重要的技术难题是：长江属于多泥沙河流，虽然含沙量不算大，但输沙量很大。在汛期利用来水来沙多的特点，需要尽量多地排走上游来的泥沙或者冲走淤积在库底的泥沙，水库采用“蓄清排浑”的运行方式是保证大型水库长期运行的重要措施之一。所以，大部分控制性水库都需要在汛后蓄水。

过去，由于长江流域面积大，大型水库分布很广，而且流域中下游用水量较少，单座水库的蓄水只会影响局部河道，或者较短时间的水流过程，对中下游地区累积影响有限。但现在，长江中下游地区经济社会发展快，对水资源、航运和岸线利用依赖程度越来越大，沿岸居民和其他用水户不仅对来水总量越来越敏感，也开始十分关注来水过程的变化。

2.管理问题

长江流域水库众多，而且水库建设和管理主体呈现出多元化趋势，目前大型水库调度涉及的相关部门和利益相关者较多，水利、电力、交通、城市建设、旅游、农业（水产）、流域开发、用水户等部门和企业都涉及水库的利益和管理。由于各部门、各地区及主要用水户对水库的需求、利益和管理目标不同，必然会出现利益相互冲突的问题，使协调流域水库群统一蓄水方案难度加大，在某种程度上，解决流域水库蓄水方案中的管理问题可能比技术问题难度更大。例如，水电站的投资方，主要考虑的是如何使水库水更多地发电；供水水库，主要考虑的是本地区用水安全和保证率等，对下游的需求考虑不多。采用流域统一的蓄水方案，流域的整体利益肯定会达到最大化，但可能会使少数水库利益暂时受到损失，所以需要建立起流域水库统一调度和利益补偿机制，使受损水库业主利益得到一定的补偿。

四、长江大型水库群蓄水方案讨论

1.长江大型水库分布特点

虽然长江流域已建水库数量很多，但中小水库占绝大多数，其总库容及总兴利库容所占比例较小，所以协调好大型水库的蓄水时间，就可以基本控制长江流域水库群的蓄水问题。从大型水库地区分布来看，已建和在建的大型水库分布比较均匀，主要区别是在建或者规划要建的大型水库多在上游，而中下游地区在建和规划建设的大型水库不多。从蓄水影响来看，上游水库蓄水对中下游影响具有累积作用，中下游水库主要影响本支流和河口地区，所以，未来长江水库蓄水问题会越来越突出。

在大型水库中，具有年调节或者多年调节的控制性水库多建在支流源头或者二、三级支流上，而特大型水库或者主要承担防洪任务的水库多建在长江干流和主要支流上，而且基本都是季调节（丹江口水库除外），每条支流上控制性的水库一般只有 1～2座。

所以，长江水库群的蓄水管理应该采用“抓大放小”，突出上游重点，中下游水库配合的统一的蓄水管理模式。

2.大型水库蓄水方案原则和对策建议

（1）初期蓄水问题

水库蓄水分为初期下闸蓄水和运行期蓄水两类。对于大型水库的初期蓄水，虽然是一次性的蓄水，但蓄到设计水位，蓄水量仍然很大，如果也放在汛后蓄水，会与已建水库蓄水产生叠加影响，所以新建大型水库蓄水必须全流域统筹考虑，要参与流域水库蓄水统一管理。建议对于大（1）型的水库，或者蓄水量超过坝址9—10月两个月径流量50%的水库，分年度逐步蓄水，一般不安排在一个枯季蓄满水库。这样不仅可以减轻蓄水的影响，也可以给出时间检验大坝结构和库岸稳定等安全问题。

（2）流域水库群蓄水原则建议

长江水量巨大，应该有足够的水可供水库蓄水，关键问题是要避开洪水，保证水库的安全运行。一旦等到洪水完全过去再蓄水，一些水库就有可能蓄不满水，或者水库群蓄水时间太集中对中下游影响太大。长江洪水主要是暴雨引起，而暴雨可能发生在5—10月的任何时间，出现的地区和时间具有较大的随机性，另外，每座水库蓄水情况和流域水资源利用情况也经常发生变化，如新增水库和新增取用水户等，所以，制定完整的和可操作的大型水库群蓄水方案的技术难度很大。可以先制定出蓄水方案的原则，经过一段时间的摸索和实践，逐步制定出技术上可行、各方满意的大型水库群统一蓄水方案。根据长江流域的特点，建议按以下原则蓄水：

①单座水库蓄水必须服从所在河流梯级水库群的蓄水方案，每条河流的梯级水库群的蓄水必须服从长江流域水库群的蓄水方案。大型水库必须纳入流域统一蓄水管理，中小型水库可以参照大型水库的蓄水原则蓄水。

②没有防洪库容或者防洪库容小的水库可以先蓄水，防洪库容大的水库后蓄水。这样可以减小流域发生洪灾的风险，错开蓄水时间，将汛后来水主要供具有较大防洪库容的水库蓄水。

③多年调节和年调节水库可以先蓄，季调节水库后蓄。多年调节和年调节水库兴利库容占河流年径流量比例大，蓄水需要的时间比较长，而且这样的水库大多数分布在二、三级支流上，可以考虑先蓄水。

④在同一条河上，上游水库先蓄水，下游水库后蓄水；在干支流之间，支流水库先蓄，干流水库后蓄。对于长江干流，应该是金沙江等上游的水库先蓄，而三峡水库后蓄。同样，支流上的水库影响是局部的，干流的影响是全局的，支流水库应该考虑先蓄。

⑤从排沙角度，长江流域的雅砻江、金沙江、青衣江、嘉陵江、涪江、渠江、汉江的丹江口以上属于多沙区，而金沙江和雅砻江的源头、岷江、乌江、洞庭湖水系、鄱阳湖水系为少沙区，在其他条件相同的情况下，少沙区水库蓄水时间可以适当提前，而多沙区水库蓄水应该滞后。

（3）区域间水库群蓄水协调问题

从影响程度和地区分布来看，下游水库蓄水不会直接影响中上游，而上游水库蓄水一般会影响到下游。所以，蓄水时间控制的重点在长江上游，但中游洞庭湖的四水、汉江和鄱阳湖的五河上的大型水库蓄水不仅会影响本流域水情，也会对长江下游产生影响。所以，中下游支流上的大型水库虽然可以比干流先蓄，但必须与上游水库蓄水协调和配合。

对于长江口，不仅长江上中游水库蓄水会对河口产生影响，而且在蓄水期，中下游沿岸地区大量引调水，也会对河口及上海市取用水有重要影响。所以，在枯水期需要控制沿江地区的引调水量。长江水库群蓄水影响问题，不仅仅是三峡等少数几座水库蓄水的问题，应该先从本地区水库蓄水和引调水控制着手，全流域统一协调和配合才能有效减轻水库蓄水对中下游的影响。

3.长江大型水库蓄水次序建议

根据以上蓄水原则，从预防洪水的情况来看，金沙江、雅砻江和大渡河上游地区，由于地处长江流域源头区，是长江流域降雨量最少的地区，基本没有暴雨，主要来水为融雪和一般性降雨，泥沙也少，可以作为长江流域最先蓄水的地区，如规划的金沙江虎跳峡、雅砻江两河口和大渡河双江口等水库，可以安排在7月下旬开始蓄水。建在二、三级支流上的多年调节和年调节水库，金沙江中游的大型水库，如陈村、万安、水布垭、东江、阿海、三板溪等水库，可以考虑在8月蓄水。防洪任务不重的大型水库和上游的年调节水库，如凤滩、江垭、乌江渡、构皮滩、锦屏一级、紫坪铺、瀑布沟、宝珠寺等，可以考虑在9月初开始蓄水。而长江干流的白鹤滩、溪洛渡、三峡，嘉陵江的亭子口，汉江的丹江口，洞庭湖流域的皂市，鄱阳湖流域的柘林等承担较大防洪任务的水库安排在9月中旬开始蓄水，以防备可能出现的洪水。如果遇到大水或者枯水年份，蓄水时间可以适当向后或者向前调整。这样可以将长江大型水库的蓄水期延长，从7月到11月依次拉开，避免集中蓄水和竞争性蓄水。当然具体的蓄水方案，可以根据流域中长期水文预报、水库蓄水和泥沙淤积情况、水库兴利目标实现情况和中下游用水需求情况等综合因素制定。

五、建立流域水库群蓄水管理体制和机制

长江流域水库群调度不仅技术要求高，而且协调各方利益的管理难度大。长江大型水库建设和管理主体多，分别有流域机构、各级地方政府及水利部门、发电公司或者电网公司、河流开发公司等，如果没有有效的管理体制和机制，水库各自为政，必然会出现上下游水库之间争水，导致一些水库蓄不满水，或者蓄水时间集中在汛后1～2个月内，给长江流域整体利益带来较大的不利影响。所以，要实现流域统一和协调的水库群蓄水方案，必须建立起必要的管理体制，协调防洪、抗旱和生态调度与发电、航运、供水、灌溉等兴利调度之间的关系。

由于水法和防洪法等法律法规的实施，目前长江流域已经建立起防汛抗旱调度的统一管理体制，设立了由流域所在省、直辖市和自治区主要行政领导组成的长江防汛抗旱总指挥部，下设由长江水利委员会牵头的办公室，进行防洪和抗旱统一调度。实践证明，这一体制总体上是有效的。所以，建议在防汛抗旱指挥部的基础上，吸收电力、交通、农业、环保、林业等部门参加，建立起长江流域综合管理委员会，统一协调流域大型水库蓄水和调度。为此需要修订水法，或者确立颁布“长江流域水资源综合管理条例”，明确流域综合管理委员会、防办、流域机构、各部门和利益相关者在大型水库群蓄水和调度中的职责。

建立流域大型水库统一蓄水管理和调度，从长江流域整体来看，可以达到水库群综合利益最大化，但少数水库也可能遇到蓄不满，或者由于承受更多的防洪、抗旱等公益任务，使水库自身的兴利目标受到一定的损失，另外，水库电调和航运等兴利调度与水调等公益调度之间在效益核算、利益分配和责任分摊上总是存在分歧和矛盾，所以，必须建立起水库管理者的风险、责任、利益分担和补偿机制。机制应该包括以下内容：①由国家水行政主管部门或者流域机构牵头、大型水库业主或管理者参加的每年的定期会商机制，讨论并制订每年的水库蓄水方案。②建立流域水库群调度基金，用于补偿利益受损水库，或者承担公益调度使利益受损的水库。该基金由受益地区地方政府、国家和受益水库得到的超额利润共同出资。③建立大型水库建设、运行信息共享和发布机制。如为了减小蓄水对下游的影响，大型水库初期蓄水和每年汛后蓄水方案应该进行公告，为下游地区应对减水过程做好必要的准备，也可以提高社会对河流减水过程的认可程度。

六、结 语

修建水库不仅可以调整天然河流来水季节性差异，也可以为防洪、抗旱、发电、航运、供水和灌溉服务，但如果不建立起流域统一的蓄水和调度方案，不仅会影响各水库自身经济效益的发挥，而且在蓄水集中时段给流域中下游地区人类用水和生态环境用水带来影响。研究和制定长江流域大型水库群统一的蓄水方案，建立科学的水库群蓄水管理体制和机制，对于长江流域水资源高效利用和可持续利用有着十分重要的意义。长江流域虽然水量丰富，但多为不好利用、或者不能安全地利用的洪水，实际上，非汛期水量并不丰富。所以，如何有效地利用有限的非汛期水量，充分发挥水库群的综合效益，还有许多技术和管理问题需要进一步研究，如水文中长期预报精度的提高、水库适当承受洪水风险的分期蓄水技术、水库排沙技术、基于水动力学计算的水库群联合调度模型、水库群风险分摊和利益补偿机制等管理方面的问题。