三峡水库水量损失估算

孙志禹 李 翀 刘晓志

（1中国三峡集团科技与环境保护部；2中国水利水电科研院水电可持续发展研究中心）

引 言

水库修建后水库水量损失的途径有两种方式：一是水库库区水面增加导致的蒸发损失，另一种是水库的渗漏损失。近年来，随着全球气温的逐渐升高，大气环流运动受到人类的影响越来越大，导致区域内降水年际年内的分布不均加剧，南方部分地区出现枯水时段延长供需矛盾紧张局面，人们对南方枯水时段水资源的消耗过程关注增加，尤其对于像三峡工程这样的发电型水库，是否因水库蒸发耗水，更是社会关注的焦点。近年来相应的研究成果也逐渐增多[1～4]。三峡水库作为长江上游重要的调节控制工程，其防汛、航运和发电功能突出，研究三峡库区成库后水量损失，对于水库水资源管理具有重要意义。

本文依据实测水文和气象数据，结合三峡水库的运用估算了水库蓄水后的水面蒸发年损失水量并依据三峡大坝的渗流监测资料成果，估算了三峡水库175m蓄水后的渗漏损失。将二者叠加，估算了三峡库区成库后水量损失量。

1 三峡水库的蒸发损失

水库的蒸发损失是指水库成库前后，因水面积变化导致蒸发水量的差额。在相同的气象条件下，水库的蒸发损失水量，为水库相对于原天然河道增加水面面积的水面蒸发量，扣除对应部分陆面蒸发量[5～6]。计算公式为：

W建库后水——建库后库区水面蒸发量；

W建库前陆——建库后淹没面积的陆面蒸发量；

W建库前河道——原有河道对应水面蒸发量。

其中，水库修建前原有河道对应水面蒸发量W建库前河道由河道所占面积乘以相对时期的水面蒸发能力得到；陆面蒸发量W建库前陆由建库后各时期水库的水面面积与原有的河道所占面积相减得出淹没面积，与相应的陆面蒸发能力相乘得到的。陆面蒸发能力本文采用宜昌站以上控制面积的多年平均降水量与相应多年平均径流深相减得出，约为394.4mm。

本文基于湖北省巴东站（N 110.3°，E 31.0°，Z 334m）1961年～2011年的日观测气温、降水、相对湿度、蒸发等观测数据，选取水面蒸发能力乘以对应的水面面积作为水面蒸发量。

根据三峡水库自2003年6月运行调度以来的实测资料，按照公式（1）计算了2003年后各年库区水面蒸发各要素(见表1)。自2003年蓄水运行来，随着水库水位的逐渐升高，淹没陆地面积、水面面积逐年增大，由于陆面变水面而新增蒸发损失水量由2003年的0.93亿m3增加到2011年的3.35亿m3。三峡水库175m实验性蓄水运行的两年（2010年、2011年），水面蒸发损失水量分别为3.34亿m3和3.35亿m3。

表1 三峡水库2003年蓄水运行后各年库区水面、淹没陆地、河道蒸发计算成果表

2 三峡水库的渗漏损失

大坝的渗漏损失主要有3种方式：（1）经过能透水的坝身（如土坝、堆石坝等，以及闸门、水轮机等的渗漏；（2）坝基及绕坝渗漏；（3）向较低的透水层或库外的渗漏[7]。

三峡工程所处大地构造部位属扬子准地台。坝址所在地块是一个相对稳定的刚性地块。大坝地区地震基本烈度定为VI度。三峡水库封闭条件良好,库岸大部有隔水岩层阻截，分水岭地带高程200m以上有丰富的地表径流和大型岩溶泉，表明地下水位远高于库水位，不会发生水库渗漏[8]。因此，向较低的透水层或库外的渗漏损失量可以认为为零。

对于大坝的监测表明，大坝自2003年6月水库135.0m蓄水以来，坝基渗流压力、渗流量变化符合一般规律，水库渗流工作性态正常。三峡大坝左岸（纵向围堰坝段及其以左各坝段）坝基渗漏量主要集中在泄洪坝段。坝基渗流量从2003年7月蓄水后的约1100L/min减少至2010年12月的约243L/min。右岸坝基渗漏量在2008年12月时最大，约400L/min，之后有所减少，至2010年12月减少为307L/min[9]。目前坝基总渗流量为629.84L/min，比设计允许值20000L/min小得多[10]。茅坪溪防护坝的水库渗漏水量约在1850L/min左右[9]。因此，坝身、坝基及绕坝渗漏损失水量大致在2480L/min左右，若考虑左右岸均为最大坝基渗流量，则渗漏损失水量3350L/min，折合年水量损失为0.018亿m3。

3 三峡水库的水量损失

忽略其它的水量损失，例如水工建筑物的漏水和操作所损失的水量，三峡水库175m正常蓄水的水量损失为：3.37亿m3。大坝的渗漏损失水量所占比例不足1%，可以认为三峡水库的水量损失主要来自库区水面增加带来的蒸发损失。若考虑到三峡水库蓄水后，理论分析、模拟计算并为实测监测结果所证实，库区局地降雨增加约1mm，折成水量约0.2亿多m3，三峡工程的水量损失大致在3亿m3左右。从年内分布来看，水库水量损失水量以4月至9月为大，其中最大为6、7月份。

4 结论

三峡水库建设及运用带来的蒸发耗水量多年平均约为3亿m3，相对于三峡坝址处的长江多年平均径流量4500亿m3，库区损失水量仅占比例0.07%；相比三峡水库的总库容390亿m3，库区损失水量占比例0.8%，可称之为微乎其微。

水资源利用中要重视蒸发耗水量的计算，例如南水北调、抽水蓄能电站上下水库的蒸发水量，都将影响工程费用、电价和老百姓使用成本。三峡水库的水量损失相对而言是比较小的，对于枯水时段的水资源影响较微，对于三峡电站的发电影响很小，对于库区微气候影响不大，尽可使国人放心。但是，还是要关注水库的水量损失问题，采取技术手段减小蒸发、渗漏耗水量，节省资源造福人民。

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