应对气候变化亟待加强水资源开发和管理

2010-10-22张博庭

电网与清洁能源 2010年3期

关键词：蓄水水电水库

张博庭

（中国水力发电工程学会，北京 100761）

0 引言

全球气候变化问题是人类迄今为止面临的规模最大、范围最广、影响最为深远的挑战。联合国IPCC的报告认为：地球温度的上升，超过90%的可能性与人类活动产生的温室气体排放有关[1]。那么，这种气候的变化与我们的水利水电行业有什么关系呢？

1 气候变化导致的极端天气加剧了水资源的危机

随着温室气体排放的增长，全球的极端气候现象已经越来越频繁[2]。由极端气候导致的洪涝和干旱也必然会越来越严重[2]。这必然加剧了缺水地区的水资源供需矛盾，加重了水资源开发管理任务的难度。

由于气候异常，去年秋季以来我国的南方普遍遭受了严重的干旱，一些地区的水资源的供应出现了极度的紧张。例如，2009年秋季为了防止广东沿海的海水倒灌，保障香港等城市的供水，我国新建成的龙滩水电站，不得不在本应蓄水期间大量放水。如果没有这些大型水电站，恐怕广东沿海的很多地方的生活用水都会出现严重危机。

今年我国的长江也同样面临着严峻的考验。刚刚建成国家首次批准正常蓄水的三峡工程，因为要缓解下游的水资源危机，在进入十月底之后，不仅没有继续蓄水，反而变成给下游补水[3]。这些已建的大型水利水电工程，虽然在去年严重的秋旱中发挥了重要的作用，但是，由于水库的蓄水不足，不仅严重的影响了冬季的发电能力，而且，也大大降低了今年春天的供水能力。一旦再遭遇到春旱，将会产生更加严重水资源危机

国际社会普遍认识到，缺乏足够的储水设施将降低人类对各种灾害的应对能力，从而直接影响千年发展目标的实现。所以，加快水利水电开发，确保足够的储水设施以应对全球气候变化，已成为人类应对气候变化、解决能源问题的重要途径。

2 水资源的危机又不可避免的加剧了温室气体的排放

一方面是气候变化加剧了水资源的危机，同时水资源的危机也不可避免地促使人类更多的温室气体排放。例如，2009年严重的干旱已经导致云南全省小麦、大麦、豆类等秋冬播农作物3 000多万亩受灾，占已播种面积的80%多，绝收800多万亩；林地受灾面积达4 300多万亩。这么多植物不能正常生长，必然严重的影响了整个地区植物所应具有固碳的作用。

除此之外，严重的干旱也造成了众多的森林火灾的发生，不可避免地加大了碳源的排放。由于长期干旱一些树木已经季度干燥，极易造成森林火灾。同时也由于严重缺水，一旦发生火灾扑救起来又十分困难。据统计2010年1月1日至2月23日云南省火点数有1 179个，较2003年以来同期平均值偏多747个，偏多173%。干旱的云南仅春节期间新华社就报道了多起森林火灾。干旱造成的森林火灾不可避免地要把大量本应是碳汇的森林变成了碳源。

另外，水力发电是我国最主要的可再生能源，干旱缺水无疑将会极大的影响水电站的发电能力。然而，由于社会的电力能源需求是刚性的，水电的减少必然需要加大燃煤发电的比重。增加燃煤又必然会加剧温室气体的排放。据中国电力企业联合会统计：2009年1~11月份全国各主要江河累计来水量均较常年偏少。其中，松花江偏少3成多；辽河偏少6成；黄河上游偏少近半成，中下游偏少4成左右；淮河偏少5成左右；长江干流偏少1成左右。全年利用小时较2006年枯水年份仍要减少170 h(近5%)[4]。为此，2009年2月4日的美国《华尔街日报》曾在一篇题为“干旱威胁中国水电发展”的文章中强调：中国依赖水电的步伐可能会受阻。原因是在全球变暖的年代里，水坝可能会逐渐干涸。

总之，干旱影响了植物的生长；干旱引发了森林荒火；干旱导致的水电减产，都会大量的增加CO2气体的排放。因此，过量的碳排放导致气候变化；气候变化引发干旱；干旱的结果又增加了碳排放。显然，碳排放与水资源危机之间具有相互作用，循环加重的关系。

因此，我们做好本职工作，解决好水资源的问题，也就是在为全球减排。

3 解决水资源危机的前提之一在于加强水利水电设施建设

解决（洪涝）水多和水少（干旱）这个最主要水资源矛盾的最重要途径就是要修建大型水库，拦蓄洪水,变水害为水利。面对水资源时空分布的矛盾，建设大型水库坝将尽可能多的洪水保存下来，变成在旱季的水资源，是目前人类社会解决水资源问题的普遍做法。

联合国2006年颁布的《世界水资源报告》归纳世界水资源问题的第一条就是“设施不足，管理不善”[5]。设施建设和管理就好像是计算机的软硬件，没有必要的水利设施建设，人们就对水资源无法干预、调控，更谈不上什么管理。所以，解决水资源危机的前提之一在于必要的水利设施建设。当前世界各国发展的现实也充分的证明了这一点。

最近我们水电学会和中国大坝协会联合开展了一项课题研究，调研资料表明：世界上人均水库库容与国家的现代化文明程度紧密相关。资料采用了联合国人类发展指数（HDI）由GDP人均指标、以及反映生活质量的健康和教育3项要素加权平均计算出来，作为衡量联合国各成员国社会经济发展水平的综合指标。该指标避免了以人均GDP作为衡量人类发展的唯一指标的缺陷[6]。

人类发展指数为一介于0和1之间的数，数值越接近于1表示人类发展水平越高。全球50余个国家2007年的人类发展与大坝水库发展数据计算结果显示，HDI大于0.9的国家，人均库容拥有量为3 184 m3，HDI介于0.8~0.9的国家，人均库容拥有量2 948 m3，HDI介于0.7~0.8的国家，人均库容拥有量541 m3，HDI介于0.6~0.7的国家，人均库容拥有量208 m3，HDI介于0.5~0.6的国家，人均库容拥有量仅为125 m3(见图1)。

图1 人均库容与人类发展指数关系

中国人口约占世界人口的20%，而水资源量只占6%。我国2008年底的水库总库容是6 924亿m3，人均约520 m3，远低于发达国家人均约3 000 m3的调蓄水平。以上图表和数据表明，发达国家已经拥有足够的基础设施及大坝；而对发展中国家而言，水库及大坝基础设施还远远不足以提供足够所需的能源及水资源，以支撑其经济发展。因此建设大型水库增加可调控的水资源总量是发展中国家的当务之急。

然而，由于国内外极端环保组织几年来有组织、有计划的误导宣传，目前我国社会各界对大型水库蓄水所带来的生态环境问题的反映也是最强烈的。例如我国的某些政协代表，曾在两会的提案中对我国长江开发后蓄水总量将达到61%，表示出极大的忧虑。

一些被国内外反水坝组织收买了的 “退休专家”也在各种场合故意编造说，国际上水库蓄水总量不能超过河流径流量的40%。这些虚假的宣传，通过某些媒体的放大，不仅已经误导了公众，甚至已经影响了我们的某些政府官员和决策部门。例如，叫停金沙江水电后经过审查才发现其理由很有问题。“未批先建”的说法根本就不成立。先给路条后核准是我国现行的项目管理程序。开发金沙江是“十一五”规划中关于水电建设的首项任务。而金沙江所有的水电项目都是拿到开工的路条后，又毫无原因迟迟得不到核准。因此，根本就不是什么“未批先建”，而是典型的“先建未批”。责任在管理部门，理由是一些妖魔化水电的误导宣传。

具体来看“跑马圈水”是国家电力体制改革的主要目标和必然结果。可如今为什么，利用市场手段调动社会各界开发水电的积极性的改革成果已被社会舆论完全否定？国有企业响应国家的号召要求积极开发水电的表态反倒成了“跑马圈水”的罪过[7-8]。

批评水电开发干、支流“齐头并进”是叫停金沙江一个主要罪名。然而，我们国家的电力政策从来都是提倡“水、火并重，大、中、小并举”。众所周知，大水电站不可能建在支流上，小水电站不可能建在干流上，所以，国家“大、中、小并举”的电力发展政策，必然要导致干支流“齐头并进”的结果。即便大家谁也不清楚“干支流齐头并进”到底会有什么不好，但大量的舆论宣传已经把它当成开发水电的一项罪名。难道我们的政府部门和所有的电力企业，都不应该在水电开发中执行国家的电力政策，而一定要听命于媒体的宣传？

“开发过度”是叫停金沙江水电中最可笑的理由。稍微了解情况的人都应该知道，我国的金沙江，到目前为止还没有建成任何一座规划中的电站。开发程度为零的金沙江水电就已经过度，可见妖魔化金沙江水电的舆论宣传，已经到了多么荒唐的地步？

所以，直到现在叫停金沙江水电的问题，中央有关部门一直没能给出最后的解决意见。今年的水电新春联谊会上，也有很多老专家建议水电界的人大、政协代表向大会反映这一水电被严重妖魔化影响了政府决策的问题。

由于妖魔化水电的误导宣传，不仅政府部门决策受到影响，我们的一些权威媒体，也会不知不觉地为某些骗子做了广告。例如，某个地质中专毕业后在四川的一个基础环保部门干了几年之后就下海搞漂流和黑导游的所谓民间人士，被一些反坝组织的记者包装之后，居然用横断山研究会首席科学家虚假的身份，出现在中央电视台冒充专家进行欺骗宣传。最近，这个曾经出现在中央电视台的伪专家骗子继续在专门进行反坝造谣的“江河十年行”活动中，又公开的造谣说“国外都是径流式电站”等等。

事实则完全相反，世界上已经成功的进行了梯级开发的主要河流的水库蓄水程度都非常高。

由表1可见，这些河流的平均有效库容就已经超过河流径流量的70%。如果考虑水库的最大库容，这些河流的水库蓄水量，平均约为径流量的100%以上[9]。

我国自己的情况也很有说服力。我国的黄河正是因为各梯级水库的蓄水总量已经超过年径流量的150%左右，所以，我们才能对它实行全流域的水资源管理、调度实现了：“既不发生洪水，也不出现断流”的目标。

4 我国水利水电建设的不足影响着经济的发展和生态环境

我国的水电开发程度，远低于发达国家，约为发达国家平均值的1/3。正是由于我国的水电开发程度远远的落后于经济发展水平，这使得我们国家的经济发展与能源供应比其他发达国家要困难得多。以至于我们在GDP还不是很高的情况下，温室气体的排放就已经超过美国，成为世界最大的排放国。

表1 国外一些主要河流梯级开发后水库蓄水调节能力统计表

目前我国每年还有相当于8~10亿t煤炭的可开发的水能被浪费掉。如果我们国家能像德国、法国那样在经济发展的初期就优先充分的开发利用水能资源，按照我们国家目前的经济发展水平和能源需求计算，我国的温室气体排放决不应该超过美国成为世界第一，人均也不可能超过世界平均值。那样的话，我们国家今天的发展也就不会有这么大的国际阻力。

在哥本哈根会议上，我国的处境与我们目前的经济发展水平相比，绝对是不公平的。很多人不理解为什么全世界都跟中国过不去？客观地说由于我们的水能利用不足，对比其他发达国家，我们今天的发展确实已经消耗了过多的化石能源，排放了与我们的发展水平不相适应的温室气体。

不过，相比之下我们可调控的水资源开发程度比水电开发更糟糕。到目前为止，全世界已经建造了5万多座水库大坝（15 m以上）。这些水库大坝控制着大约3.5万亿m3水资源，约占全球可利用水资源量的38%，对水资源综合利用和管理发挥着重要作用。

中国人口约占世界人口的20%，2008年底的水库总库容是6 924亿m3，约为我国可利用水资源的24%。人均约520 m3。不仅远低于发达国家人均约3 000 m3的调蓄水平，而且也远低于世界平均水平。

如果同世界上的发达国家相比，我国的人均水库蓄水能力大约相当于发达国家平均值的1/6，这个差距要比我们在水电开发程度上的差距（大约1/3）还要大。也就是说，我国在江河开发问题上，对水资源的开发利用程度，比对水能的开发利用更为落后。也就是说，不仅我国的水电开发程度不高，完全不能适应我们的经济发展水平，而且，我国的水电开发结构也不够合理，径流式的电站比例过高，龙头水库的水资源的调控能更是不足。因此，无论是我国的防洪还是供水的能力，都会受到极大的制约。水资源匮乏对我国未来经济发展的制约，可能会更为严重。

一般来说，水资源开发必然要涵盖水能开发，而水能的开发则不一定能够解决水资源的问题。我国改革开放前由于长期缺乏必要的建设资金，大坝、水电建设严重滞后，真正能够全面发挥调控水资源功能的大型龙头水库并不是很多。由于缺乏龙头水库对水资源的人为控制能力，中国的社会、生态环境遭到自然灾害的冲击极大。一方面洪涝灾害频发，另一方面干旱严重，水资源严重短缺、水污染严重。从本质上说，这些都是由于可控制的水资源总量不足造成的。解决这些问题的根本途径只能通过建立具有调蓄功能的龙头水库，增加可控制的水资源总量。

然而，我国目前江河开发的现状却丝毫不容乐观。由于水能利用的不足，将会直接影响全球的气候，所以，随着国际社会对我们减排温室气体的压力不断增长，我国的水电开发虽然阻力重重，但却也不得不发展。

可是，由于水资源的匮乏一般只影响国内，没有国际压力，而且大水库的移民人数较多，目前我国社会各界对水资源开发的重要性认识还不够充分，以至于我们建设龙头水库的态度还不够坚决。例如，我国规划中的虎跳峡龙盘水电站就是金沙江上的龙头水库。由于移民人数多，开发难度大，已经搁置多年。然而，该水库的水资源调节作用非常重要，如果现在虎跳峡龙盘电站已经建成，我们应对今年的长江大旱就要从容的多。我国已建成的广西龙滩水电站一直不能蓄水到400 m高程，今年南方遭遇大旱，目前的375 m高程与400 m高程的蓄水总量差距上百亿。如果目前我国龙滩水库的蓄水已经达到了400 m，那么对缓解南方的旱情也会有极大的帮助。

总之，随着社会的发展，我们将会越来越深刻的体会到水资源开发的重要性。事实上水资源的开发比水能开发更重要。水能开发解决的是能源问题，还仅仅是个发展的问题，而水资源开发所要解决的，则是我们的生存问题。最近的云南等地的大旱已经很说明问题。如果没有各级政府的鼎力救助，恐怕又将是旧中国的一片“赤地千里，横尸遍野，易子而食的惨状。”

当前龙头水库的建设与移民的矛盾非常突出。如果我们能对我国的水资源开发的重要性有足够的认识，我们就必须下决心找出办法解决移民的困难和问题。例如，因为龙头水库淹没土地过多，不能保障移民实行有土安置。我们除了目前一些地区所采用的城镇化安置方式之外，为什么不可以尝试在长江下游的一些地区，实施大规模的围湖造田，安置上游建水库的移民呢？这样做的理由是：一方面由于我们大量上游水库的建设已经使得下游的防洪压力大大减轻。另外一方面，由于水资源被人工调控之后，原来天然的长江洪水已经越来越少，原有天然湖泊的面积如果继续维持不变，其生态作用肯定会受到水资源总量不足的影响。所以，根据洪水量减小的现状适当的减小下游湖面面积，对于维持原有湖泊的生态平衡很可能是有好处的。

具体来看，目前江西鄱阳湖的面积很大（高水位(21 m)时为3 583 km2。但低水位(12 m)时仅500 km2）。在枯水季节鄱阳湖只有2亿左右的水量。由于鄱阳湖面积大，水量少，湖水很浅，每年的峰、枯季节回水区变动也极大。长时间的枯水肯定会对周围生态环境造成很大的不利影响。如果我们通过对鄱阳湖适当的深挖同时进行一定的围湖造田，一方面我们相应来水量的减少缩小了湖面面积，可以维持原来的湖泊生态；另一方面又能建造出大量的可耕地，可用于安排解决上游建水库的移民。

总之，我们必须要用创新的思路，想办法实现把一部分下游的天然湿地搬到上游；把被动的不可控的水资源，变成龙头水库中可控的水资源。否则，我们很难适应社会发展对水资源需求。

5 只有加强科学管理才能让水利水电设施发挥出作用

解决水资源的问题是一项庞大的系统工程，需要我们以科学的态度认真对待。在缺乏必要的水利水电工程设施的情况下，我们对水资源分布不均的矛盾束手无策，只能听天由命。然而，建设了必要的水利水电设施之后，水资源的矛盾也不会自然而然地得到解决。水利水电设施能否发挥好作用，解决好水资源的供需矛盾，还要取决于我们的管理水平。

20世纪末，我国的小浪底水库建成蓄水之前，由于没有解决好黄河的水资源矛盾，上游各水库无序的用水导致了1997年黄河历史上最长时间的断流。一度对黄河的生态环境造成了严重的伤害。进入21世纪后，在黄河已经建成了小浪底和一系列梯级水库的基础上，水利部加强了黄河水资源的统一科学调度。从那以后黄河不仅再也没有出现断流，而且，还多次利用汛期的洪水进行调水调砂冲淤。有效的缓解了黄河下游河道不断增高的速度，让有限的水资源发挥出了最大的生态环境效益。

然而，也许是由于我国长江和南方各流域河流的水库蓄水能力，还不能达到对全年的水量进行调节控制的水平，目前我们对长江和南方诸河流的水资源管理也还比较的被动。面对今年我国南方严重的干旱和各大小水库都难以蓄满水的尴尬局面，几乎没有人不对去年夏季我们曾千篇一律的放空水库的防洪措施感到惋惜。为此，社会上已有很多有识之士不约而同的发出“管水调水切不可‘重涝轻旱’”的呼吁。

前不久在上海院士中心主办的《长江水资源专题研讨会》上，不仅我们水资源的专家院士纷纷发出“长江可能越来越渴”应该珍惜水资源的警告，就连河口海岸专家陈吉余院士也指出水资源科学调度的问题。院士们认为：防洪抗洪一直是长江减灾的主要目标，然而最近10 a，长江局部地区干旱频繁，且未来有可能加剧，“重涝轻旱”已非科学态度。

那么，为什么会出现各水库同时蓄水的局面呢？因为我们至今还一直沿用过去单个水库防洪的观念。汛前一定要放空水库，在汛限水位低位运行随时准备拦蓄可能出现的洪水。汛后才准许水库开始蓄水。这样梯级电站累积效应能增加防洪能力，但同时必然要加剧蓄水的困难。随着我国越来越多的梯级水库的建设，这种不考虑众多梯级水库累积效应的“重涝轻旱”的静态汛限水位的防洪管理措施，恐怕越来越难以适应水资源日益短缺的现实。

除了梯级水库的叠加防洪作用应该考虑进去之外，科技进步的作用也不容忽视。目前，一周之内的天气预报已经有了较高的准确性，如果能根据各大水库集雨区的天气趋势预报，实施动态的汛限水位管理，我们不仅可以发挥出水库正常的拦蓄洪水的功能，也能避免各梯级水库同时蓄水所造成的尴尬。实施动态的汛限水位防洪，除了可以在防洪的同时充分利用宝贵的水资源之外，还能大幅度的提高梯级水库的发电能力。因为，水库电站的发电能力一般都与水库的蓄水位成正比。汛期水库水位的提高，一定会增加电站的发电量。

以三峡水库为例，如果把汛期的汛限水位提高5 m，整个汛期可以增加三峡的发电30亿kW·h。如果实施最充分的动态的汛限水位管理，三峡水电站可能增加年发电量上百亿。其作用可能不亚于2008年我国全国的风能和太阳能的全部发电。如果全国的各大水库都能实施动态汛限水位管理，那么我们国家几乎可能会得到一个额外的三峡。动态汛限水位的防洪管理，不仅可以提高汛期的水电站发电能力，而且还可以彻底避免梯级水库汛后都蓄不满水的尴尬局面，从而大幅度的提高各个梯级水电站冬季的供电作用。我国今年冬季所出现的供电紧张局面，一方面是电煤供应不足的因素，另一方面很重要的原因是突然遭遇特大干旱，各个主要的水电站普遍蓄水不足，无法正常发挥出水电的作用。

不久前美国《华尔街日报》还曾经预言说：“中国依赖水电的步伐可能会受阻。原因是在全球变暖的年代里，水坝可能会逐渐干涸”。对此，国内一些水电企业和专家学者也有同样的担心。不过，根据去年我们的水库汛期曾大量放水，汛后各水库因无水可蓄而影响了发电的教训，我们发现，如果我们能与时俱进的加强管理、科学调度我们有限的水资源，充分发挥出我国已建的水利水电工程的作用。气候变化所带来的困难并非不能克服。

据悉，国务院已于近日明确，三峡工程将在防洪、发电、航运三大功能上新增抗旱功能，并强调要与防洪功能并列排在首位。这说明发挥已建工程的作用，科学管理水资源的问题，不仅已经引起了我国政府的高度重视，而且已经开始采取行动了。