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三峡工程致命伤:泥沙

作者:王维洛 来源:中国报道周刊 本网发布日期:2010/3/2 23:12:00

      长江水量大,含沙量小。长江中的泥沙量没有呈增长趋势。这是三峡工程可行性论证报告的结论,也是三峡工程决策的最重要基础之一。本文就这个结论进行探讨。

  在1998年的洪水灾害后,许多人对长江流域,特别是中上游地区的森林遭毁灭性的破坏,引起严重水土流失,使长江中的泥沙量增加的现象,深表忧虑。政协主席李瑞环1998年8月21日到沙市视察洪水情况,他走到长江边俯身捧起长江水说∶“长江水本来没有这么浑,含沙量很大啊!”。长江水变浑了,长江中的泥沙量是增多了,这是绝大多数中国人的共识。如果照此下去,长江要在我们的手中变成为第二条黄河!这是绝大多数中国人的呼唤。

  ⊙ 可疑的数据、论证

  可是在1992年被批准三峡工程的可行性论证报告中,却有长江的泥沙量少,长江中的泥沙量没有增加的结论。

  赞成三峡工程的人,认为建设三峡工程是“功在当代,利在千秋”。这就需要论证三峡水库的经济使用期,最少要在千年以上,而不被泥沙所淤死。所以,“长江水量大,含沙量小”这个结论,就成为三峡水库能长期利用的最重要前提(长江水利委员会主编∶长江三峡工程技术丛书∶三峡工程泥沙研究,国家九五重点图书出版项目,武汉,1997年,第76页)。

  事实上,在世界十四条主要河流中,海河和黄河的泥沙含量名列前矛,然后是恒河和印度河,长江名列第五(参见PETERH·GLEICK∶WATERIN CRISIS,NEWYORK,1993,P·159)。长江的泥沙含量是非洲尼罗河的6倍多,是欧洲的莱茵河的30倍。

  中国科学院南京地理和湖泊研究所孙顺才和中国科学院大气物理研究所蔡则怡认为∶近几十年来,由于长江流域水土流失,大量泥沙被携带到中下游,沿着江湖堆积,使江、湖对洪水的蓄、泄功能下降,直接影响和加剧了中下游地区的洪涝灾害。根据宜昌站资料,在50年代以前,每年携带到长江中下游的泥沙量为五点二二亿吨,但是到了80年代,增加到六点三四亿吨,增加了21%。(孙顺才,蔡则怡《长江中下游及三角洲地区洪涝灾害极其原因与减灾对策研究》,收入中国科学院地理学部《中国自然灾害灾情分析与减灾对策》,1990,第203页)。

  作为三峡工程论证的基础资料以及之后的补充资料,得到的结论却是,长江中的泥沙量不但没有增加,反而在1981年到1994年间有所下降,根据宜昌水文站径流量和泥沙量的统计,1950年到1980年期间,平均年径流量为4511亿立方米,平均年输沙量5·15亿吨,其中1954年洪水期间,最大流量达到66800立方米/秒,年输沙量为7·54亿吨。到了1981年至1994年间,泥沙反而减少了,81年发生四川洪水时,最大流量70800立方米/秒,这年的输沙量则为7·28亿吨,少于1954年的7·54亿吨(数据摘自长江水利委员会主编《长江三峡工程技术丛书·三峡工程泥沙研究》,1997年,第1页)。

  对比这两个阶段,第二阶段的年平均泥沙量,比第一个阶段减少了百分之四,照此,长江水不应该比过去浑浊,而是应该比过去更清澈。

  然而,更真实的不是数据。作家徐钢在《沉沦的国土》一书中写到,(金沙江一带滥伐林木)森林既倒,江水横流,浊浪奔泄,更有谁能阻挡?穿过云南二十二个县的金沙江河谷,两岸荒芜,顽石累累,已经到了百里不见一棵树的地步(徐钢∶《沉沦的国土》,第14页)。另一位记者和作社,在长江发源地的徒步旅行中报导,地处长江源头的巴塘县,多年来实行木头财政,县财政收入的一半来自伐木,现在金沙江已是千里不见一棵树;过去能与苏杭比美的巴塘县,现在是泥石流过,满目疮痍(和作社∶中国三峡工程报,1998年2月20日)。记者李晖报导,四川省的水土流失面积为56166平方公里,年侵蚀量达23104·86万吨。每年雨季,暴雨集中,泥沙俱下,上冲下淤。山上石化,山下砂化,河水成泥浆(李晖∶南方周末,1998·8·21)。山坡被开垦,植被被破坏,水土流失加重。美国环境生态学家KEITH CLAYTON指出,森林全部被砍伐后的土地的水土流失量是森林地的1000倍或更高。

  ⊙ 严重水土流失,长江将成为地上河

  早在80年代中期,在三峡工程的争论中,水利专家方宗岱指出,长江中的泥沙量呈增长趋势,特别是1981年和1984年,年径流总量接近多年平均值,但年输沙量却超过多年平均数的百分之70和30。方宗岱认为,必须加强水土保持工作,控制水土流失,否则三峡工程的泥沙问题将越来越严重。

  根据1957年的统计调查,长江流域水土流失面积为36·38万平方公里,占流域面积20·2%,当时的森林覆盖率为22%。到了1986年,水土流失面积增加到73·94万平方公里,约占长江流域总面积的41%,水土流失面积增加了一倍。而森林覆盖率却下降到10%。人们现在使用的数据,长江流域地表侵蚀量为22·4亿吨,一直还是五十年代的数据(刘洲伟∶《长江,我为你哭泣》,1998·8·14,南方周末)。随着水土流失面积的增加,必然引起长江中泥沙量的增加。中国科学院南京土壤研究所史德明等指出,长江上游土壤侵蚀总量从13亿吨增加到15·68亿吨,泥沙淤积仍然是未来三峡工程的一大隐患(史德明、唐克丽、钟祥浩∶《黄河与长江流域水土流失灾害分析及减灾战略》,收在中国科学院地理学部《中国自然灾害灾情分析与减灾对策》,武汉,1990,第369页)。史德明等还指出,仅四川一省,由于水土流失泥沙淤积,平均每年损失水库库容1亿立方米,相当于一个大型水库。

  四川省1981年7月的暴雨,受冲刷的坡地约为667万公顷,平均冲走表土3·5厘米,最高达20厘米。以冲刷厚度3·5厘米,667万公顷坡地的总侵蚀量为23亿立方米,相当于毁坏土层50厘米厚近46·7万公顷的土地。乐至县在这次水土流失灾害中,全县有159·8公顷坡地被冲成基岩裸露的光板山(同上注,第373页)。现在四川省和重庆的水土流失面积就相当于50年代长江全流域的水土流失总面积。

  1998年荆江沙市处的洪水流量没有超过1954年的66800立方米/秒,而洪水水位却远远超过1954年的海拔44·67米,高达海拔45·22米。原因之一就在于荆江河床由于泥沙淤积逐年被抬高。

  孙顺才和蔡则怡早在1990年就指出,宜昌至城陵矶的荆江河段全长410公里,是长江干流泥沙淤积最严重的两个地段之一。平均每年在这里淤积泥沙量达1·64亿吨,平均每公里淤积40万吨泥沙。(上引孙蔡合著,第203页)。也就是说,荆江河床以平均每年1至2厘米的速度淤高。从1954年到1998年,一共44年,荆江河床淤高了约70至80厘米。目前洪水时荆江河道水位高出两岸10余米。按这个速度淤积,长江很快会和黄河一样,成为一条地上河。

  按照三峡工程建设总公司总经理陆佑楣的估计,如果三峡工程已经建成,可在1998年洪水过程中削减10000立方米/秒的洪峰,使汉口的洪水位下降1米。按照荆江河床淤高的发展来看,60年时间,河床淤高一米,在相同的流量下,最高洪水位起码也增加1米。这就说明,三峡工程的防洪效益正好与60年的泥沙淤积抵销。90年代,中国可以建设一个三峡工程,那么60年后,100年后,是否可以再建第二个第三个三峡工程呢?必须指明的是,三峡工程的建设,不可能解决长江的水土流失和泥沙淤积问题这个根本问题,它最多只能把荆江河床淤高,洞庭湖湖底淤高的问题向后推移。等到数十年后,三峡工程达到所谓的冲淤平衡,长江中的泥沙该是多少还是多少。况且,三峡工程自身的泥沙问题是否能解决,还是个大问题。

  ⊙ 工程目标也没有论证清楚

  三峡工程论证报告拿出很大的篇章,来论证长江中的泥沙量并没有增加。三峡工程论证的主要结论是(参见∶国务院副总理邹家华在全国人民代表大会上关于提请审议建设长江三峡工程的议案的说明;技术总负责人潘家铮在1990年7月6日的国务院召开的汇报会上的报告;长江水利委员会∶三峡工程泥沙研究;三峡工程论证泥沙组组长林秉南:《工程泥沙》一书)∶

  1·专家组对三峡以上长江干流历年来沙情况变化作了分析,根据累计年径流量和累计年输沙量的回归曲线,得出的结果是,30多年来以及今后一段时间内宜昌等主要控制站输沙量没有明显的增加趋势,多年平均值相对稳定,历年输沙量围绕长系列均值波动。

  2·长江上游水土流失面积35·2万平方公里,约占长江上游流域总面积的35%,地表侵蚀量为15·68亿吨,但进入长江的泥沙量为5·3亿吨(长江上游地区出口站宜昌的多年平均输沙量),说明只有三分之一的地表侵蚀量进入长江。影响流域产沙的因素有自然因素,也有人为因素。自然因素是引起地表侵蚀改造发生、发展的潜在条件,而人为因素可以加速或减缓侵蚀作用。在引起流域产沙的众多因素中,气候因子最为重要。径流是降雨的直接反映,是引起地表侵蚀的主要动力,反映出水丰沙多,水枯沙少的规律。

  3·长江上游已经建设了大中小水库11926座,总库容为188·9亿立方米,控制流域面积18万平方公里,已建水库和塘堰现状年拦沙量2·3亿吨,约占宜昌处长江平均输沙量的43%。今后在长江上游还要继续大力兴建水库群和塘堰群,特别是在重点产沙区的金沙江和乌江上计划建设多座大型水库,20年后可以再减少三峡以上长江干流中的泥沙16·2%。

  三峡工程论证特别强调,长江上游建设的11926座水库,年拦沙量2·3亿吨,有效地减少了长江干流宜昌处的输沙量。为了减少三峡水库的泥沙量,在三峡水库的建设同时,还必须在上游再建多座大型水库,为三峡水库拦沙。人们不禁要问,建设水库的目的是什么?难道建设水库的目的就是为了拦沙吗。长江上游的11926座水库,库容为188·9亿立方米,每年淤积1亿多立方米的库容,100多年后,这些水库的全部库容就会被淤满,这11926座水库将变成名符其实的沙库。到那时又该怎么办?难道这些工程还能“利在千秋”吗?

  其实,三峡工程论证中,就是三峡工程的目标没有论证清楚(参见王维洛∶《福兮祸兮》,台北,1993,第34—49页)。三峡工程的三个主要目标防洪,发电和航运与“蓄清排浑”的方案是互相矛盾。据说建设三峡工程的主要依据就是三峡下游的荆江河段的防洪能力弱(防洪),而三峡工程之所以可以实行“蓄清排浑”的方案是因为三峡下游的防洪能力强;实施“蓄清排浑”,就是要利用洪水的力量,把淤积在水库中的泥沙冲到下游去,根本没有防洪效益可言;长江在宜昌至重庆的600多公里的河段中,在自然条件下,在汛期,是淤积量大于冲刷量,只是每年汛期结束后(一般在10月份),长江流量还比较大,但含沙量少,这时河床的冲刷量采大于淤积量(民间称为自然走沙),这样才达到全年冲淤平衡。在建设了大坝之后,就是在汛期利用全部洪水来冲沙,也不可能达到在自然状况下的冲淤比例,就是说,淤积量超过冲刷量的数量要大大增加。而恰恰是在自然走沙的10月份,三峡水库必须开始蓄水,抬高水位,以保证枯水期的航运和发电要求。三峡工程论证中,泥沙组希望将蓄水时间推倒11月分,以保证自然走沙。但是泥沙组没考虑到,从11月分起,为了发电,三峡水库的出库水量大于入库水量,水库的水位只会降低,不会升高,这样,就是半年通行万吨级船队的目标也要落空。

  三峡工程论证中说,三峡工程由于实施“蓄清排浑”的方案,泥沙淤积问题基本可以解决。三峡工程论证又说,“蓄清排浑”的方案是个行之有效的方案,这在黄河三门峡工程改建过程中得到证实。在工程可行性论证中,“某某问题基本可以解决”的表述方式,并不表明这个问题可以解决,而只是说,在一般的情况下,这个问题可以解决,但在特殊的情况下,这个问题还不知道如何解决,有许多例外(同上引,第75—77页)。三峡工程就是一个典型的特殊情况。黄河三门峡工程改建后之所以可以实施“蓄清排浑”的方案,是因为这个工程在改建时已经放弃了当初制定的工程目标,黄河三门峡工程不再承担保证下游几亿人民的生命财产安全的防洪任务,就连发电机组的装机容量也只有设计的五分之一,采取能发多少是多少的方案。“蓄清排浑”的方案在三峡工程也可实施,但是必须放弃或修改三峡工程的目标。只有把蓄清排浑作为三峡工程的最主要目标,这个水库防淤的方案才是可行的。

  ⊙ 泥沙模拟的虚假性

  长江的泥沙量少,长江中的泥沙量没有增加,这个结论显然是不符合客观事实的。但是三峡工程可行性论证报告为什么一定要坚持这样的结论呢?

  这是因为论证报告根本没有提出一个在实现工程目标前提下,切实可行的解决泥沙淤积的方案。

  仅仅依赖工程措施,是不可能解决泥沙淤积的。长江中的泥沙量越多,解决问题的难度就越大,长江中泥沙量呈增加趋势,解决问题的可能性就越小。三峡工程可行性论证中引用了丹江口水库和葛洲坝水库的预测泥沙发展的模型(长江水利委员会主编∶长江三峡工程技术丛书∶三峡工程泥沙研究,国家九五重点图书出版项目,武汉,1997年,第16页,19页)。丹江口水库淤积量(体积)的模型,计算结果与实际测量值相差23·3%,丹江口水库淤积量模型的数据为26年,在最初几年,计算结果与实际测量两条曲线间的差距不是很大,但是随着时间延长,计算结果与实际测量间的差距越来越大,模型计算结果远远小于实际测量值。而三峡工程论证,就是运用这个模型来预测三峡水库的未来100多年的泥沙淤积量。这显然是个方法上的错误。因为这样使用数学模型所得到的结果,与未来的发展相去很远。如果丹江口水库的模型模拟过去26年的结果的误差已经达到23·3%,那么用这个模型去预测未来三峡水库的100多年泥沙淤积的发展,误差就可能大到不可信的程度。

  再看葛洲坝水库的泥沙冲淤模型,对比模型模拟1981年到1987年的发展结果和实际测量值,实际泥沙淤积总量要比模型预测的大44%,在模拟的七年中,结果截然相反的有两年,误差大于百分之百的有一年,误差在45%到55%之间的两年,结果相符的有两年。模型的可信度很低,从中可见,人类对泥沙发展规律的认识,还停留在初级的阶段。在没有认识到泥沙淤积规律之前,怎么可能找到解决的办法呢?美国科学院院士,美国加州贝克莱分校地质教授里阿普德教授认为,中国是拿三峡工程来作泥沙淤积的实验,而实验的结果如何,根本不得而知(里阿普德∶三峡大坝工程的淤积问题,当代中国研究,1998年第2期,154—159页以及里阿普德与作者在1997年3月的讨论)。

  ⊙ 淤高库尾:三门峡悲剧重演

  三峡工程泥沙淤积问题,是个全局的问题。长江泥沙淤积加重,将使三峡工程的库容迅速减少,这样也就减少了三峡工程的防洪效益,减少了三峡工程的发电能力,增加航运困难。长江泥沙淤积加重,将使三峡工程的有效经济使用寿命减少。这些都必然影响到三峡工程的经济效益,改变工程效益和工程成本的关系,使工程经济不可行。

  长江河水挟带大量泥沙水进入库区,随着水断面逐渐扩大,流速和挟沙能力沿程递减,水流带来的泥沙在库尾段淤积。淤积体一面向下游延伸,淤积层面也有相应的抬升,回水将向上游延伸,在有些情况下,淤积上延有可能达到很远的距离。随着淤积体的下延和上升,使水库的库容减小,减短了水库的使用寿命。在多泥沙的河流上修建水库,这个问题更为突出,如黄河上的青铜峡水库,使用11年后,泥沙淤积使库容损失达78%,又如长江支流上的乌江渡水库,水库运行仅四年,坝前的淤沙厚度已达30米,达到原设计50年才达到的淤积程度(孙保罗∶流失与保持较量十年,1998·8·21,南方周末)。

  清华大学黄万里教授认为,三峡工程的泥沙淤积问题,特别是推移质物质的淤积主要发生在水库末段,里阿普德教授也认为三峡工程严重的泥沙淤积将在库尾地区发生。泥沙淤积将导致库尾水位的上升,增加水库实际淹没范围,增大淹没损失,增加移民人数,同时也增加工程的造价和对生态环境的破坏,从而也改变工程效益和工程成本的关系,使工程经济不可行。

  长江泥沙淤积加重,首先受害的是重庆市。根据三峡工程论证,二十年后,重庆港口码头出现边滩,“码头作业发生困难”。三峡水库长达600多公里,就是三峡水库在洪水期把水位控制在海拔145米,就是三峡水库利用洪水冲沙,也不可能把距离大坝600公里处的重庆港口码头中淤积的泥沙冲到下游去,也不可能解决码头作业困难的问题。重庆港码头作业困难,无非只是重庆港码头淤积严重的另一种表述形式,重庆港淤积严重就标志着重庆港的没落。重庆港淤积的上延,将在嘉陵江入长江口处形成拦门沙,迫使嘉陵江水位上升,影响四川盆地。这就和当年黄河三门峡工程的泥沙淤积一样,在渭河口形成拦门沙,抬高渭河水位,直接影响西安市,最后导致黄河三门峡工程的失败将是一样的。

  长江的泥沙量是多还是少,长江中的泥沙量是呈增长趋势还是在80、90年代有所减少,本是个十分明显的事。如果长江上游的树木成片被砍伐,植被被破坏,水土流失增加,而长江中的泥沙量没有增加,那么中央政府下决心停止砍伐原始森林,加强水土保持的措施就是南辕北辙。如果长江上游的生态破坏导致了长江泥沙量的增长,那么,三峡工程的关于长江的泥沙量少和长江中泥沙量没有增加的结论就是错误的。如果三峡工程中关于泥沙淤积的结论是错误的的话,三峡工程技术经济可行的结论也是错误的,那么决定三峡工程上马的决策还会是正确的吗?

  ⊙ 体制性谬误:论证与验收是同一批人

  为什么三峡工程论证中会出现如此严重的错误呢?为什么有这么严重错误的论证报告还能通过技术审查和行政验收呢?令许多人难以置信。

  其实,这个问题并不难以回答。这里不妨从另一个角度去看这个问题。中国古代有科举制度,现在有高考,科举中、高考中有回避制度,家中有人参加高考,其亲人不得参加批卷和评分,也不能参加招生。为的是避免作弊。要是有人作弊,会受到法律制裁。要是有个人,他即参加了考试,而后又参加了批卷和评分,还亲自参加了招生,那他一定会被清华大学或北京大学录取。但是谁也不会相信会有这种事情发生。但是三峡工程就是这么一个自作,自检,自鉴,自决的过程。

  下面就是参加国家科委组织的三峡工程泥沙问题研究的专家组和报告审查组以及报告验收组的名单(中华人民共和国国家科学技术委员会,中华人民共和国水利部,中华人民共和国能源部∶《长江三峡工程重大科学技术研究课题研究报告集》,“七五”国家重点科学技术攻关编号75—16,水利电力出版社,1992年):

  泥沙专家组

  林秉南,窦国仁,谢鉴衡,丁联臻,王作高,华国祥,刘健民,周耀庭,荣天富,张仁,张启舜,唐日长,戴定忠

  航运专家组

  张奇,董士镛,王作高,冉毅泉,刘书伦,邹觉新,荣天富,须清华,涂启明,曾庆华,喻献焕,蔡志长

  泥沙航运课题鉴定委员会

  主任委员∶林秉南,张奇

  副主任委员∶张德洪,董士镛

  委员∶戴定忠,华国祥,周耀庭,张启舜,刘书伦,邹觉新,梁应辰,储传英,须清华,蔡志长,唐日长

  泥沙航运课题验收组

  组长∶张奇

  副组长∶戴定忠

  成员∶孙德江,魏金石,严恺,石衡,林秉南,王作高,储传英,唐日长,喻献焕,荣天富,张定邦,张启舜,李生田

  参加研究的专家25人,主持课题鉴定的15人,负责课题验收的15人,一共应该为55人。实际参加这三项工作的32人。在这张表内,一些人的名字是多次重复出现。

  其中

  林秉南∶泥沙组专家,鉴定委员会主任委员,验收组成员,一人三职

  张奇∶航运组专家,鉴定委员会主任委员,验收组组长,一人三职

  戴定忠∶泥沙组专家,鉴定委员会委员,验收组副组长,一人三职

  唐日长∶泥沙组专家,鉴定委员会委员,验收组成员,一人三职

  王作高∶泥沙组专家,航运组专家,验收组成员,一人三职

  荣天富∶泥沙组专家,航运组专家,验收组成员,一人三职

  张启舜∶泥沙组专家,鉴定委员会委员,验收组成员,一人三职

  董士镛∶航运组专家,鉴定委员会副主任委员,一人二职

  华国祥∶泥沙组专家,鉴定委员会委员,一人二职

  周耀庭∶泥沙组专家,鉴定委员会委员,一人二职

  刘书伦∶航运组专家,鉴定委员会委员,一人二职

  邹觉新∶航运组专家,鉴定委员会委员,一人二职

  须清华∶航运组专家,鉴定委员会委员,一人二职

  喻献焕∶航运组专家,验收组成员,一人二职

  蔡志长∶航运组专家,鉴定委员会委员,一人二职

  储传英∶鉴定委员会委员,验收组成员,一人二职

  又其中,张奇,林秉南等七人,一人兼三职,即当考生,又批卷,又招生;即当运动员,又当裁判。董士镛等九人,一人兼二职。在这样的结构下,谁会说长江的泥沙量少,长江中的泥沙没有增长的结论是错误的呢?

  1998年洪水之后,中國政府采取了一系列的措施,其中一些措施如禁止在长江上游地区砍伐原始森林,变砍树人为植树人,恢复植被,禁止开垦坡地,退耕还林,退耕还牧,加强水土保持。这些都是减少长江泥沙增加的有效的措施。就是说,中國政府看到了长江泥沙量增加的事实,看到了长江泥沙量增加的危害。同样,三峡工程是中央政府批准的工程,但这工程的可行性却是建立在长江的泥沙量少,长江中的泥沙量没有增加的结论上的。中央政府必须有勇气来修改三峡工程论证和决策的错误。



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