范晓︱长江中下游干旱为何与三峡工程有关?
本文内容出自笔者为《中国国家地理》2011年7月号所写的《通江湖泊的旱与涝，水坝之过?》一文中关于长江中下游干旱的一节，以及2012年4月笔者出席美国加州大学伯克利分校 “长江三峡大坝研讨会”所作的演讲。
笔者为《中国国家地理》2011年7月号所写文章的压题照片。
长江自湖北宜昌以上为上游，宜昌以下至江西湖口为中游，江西湖口以下至长江口为下游。作为截断长江并且处在长江上游与中下游地形大转折附近的巨型工程，三峡工程对长江的影响是极其深远的。对长江中下游来说，清水下泄导致河床掏深，加上汛后蓄水导致下泄流量减少，是长江及其通江湖泊水位连年走低、干旱频现的重要原因。这是三峡工程建成后，长江中下游不得不面临的水资源与水环境的严峻挑战。Liu Shusong摄影
2012年4月，美国加州大学伯克利分校“长江三峡大坝研讨会”的海报。“After 3 Gorgers dam, what have we learned? (三峡建坝以后,我们学到了什么?)”
长江中下游干旱为何与三峡工程有关?
撰文/范晓
排浑蓄清，汛后拦水，长江中下游水位走低
水库为了防洪和自身的安全，不可能在洪水期蓄满水。而且，为了减轻库区泥沙淤积，也需要在来沙最多的洪水期，保持较低水位和不断泄洪，以利冲砂。而要实现发电的最大效益，就只能在汛期以后把水库蓄满到正常高水位，这就是“排浑蓄清”。
对于三峡工程来说，就是要在每年的9月至11月蓄水至175米。为了满足水位抬升到175米，必然要让下泄流量小于入库流量。以最主要的蓄水时段10月份为例，长江上游进入三峡水库的流量在12000立方米/秒～16000立方米/秒之间，而出库流量一般在6000立方米/秒～9000立方米/秒之间，即下泄流量仅为河流正常流量的一半左右。
对所有的电站水库来说，也都是要在这个时候蓄水。这就意味着，在天然河流流量较小的这一枯水时段，水库下泄流量将会低于天然河流的正常流量，从而引发干旱。自2003年以来，三峡水库在每年的蓄水过程中，都使长江中下游下游出现罕见低水位，形成连年干旱。
2011年5月，长江中下游旱情极为严重之时，三峡工程加大下泄流量被认为是抗旱补水之举，但其实这是在6月份汛期到来以前，水库必须将水位降至汛期限制水位的必然过程。在水库蓄水期导致或加重的干旱，并不会因此时的加大泄流得到真正补偿。
另外值得注意的是，三峡水库蓄水后，长江中下游干流的年径流量有减少的迹象，据中国科学院、世界自然基金会《长江保护与发展报告 2009》公布的数据，三峡水库蓄水后的2003年至2007年，长江中下游干流各水文控制站的年平均径流量比蓄水前的多年平均值普遍低6～10%。
江湖相通，牵一脉而动全域
长江出三峡入江汉平原，即所谓“山随平野尽，江入大荒流”。因地势平缓，泥沙淤积，水泄不畅，多成水沼湖泽，历史上曾形成气吞万里、浩淼如海的“云梦大泽”。
后来因环境变迁，湖泊缩小分离，但长江与众多湖泊之间仍然是江湖相通、水势相连、盈亏与共的关系。以洞庭湖、鄱阳湖为代表的这些通江湖泊，下连长江干流，上接长江支流，或纳洪蓄流、或出水补枯，与长江互为调节。江湖相通，还构成了鱼类洄游、繁殖、索饵、育肥、越冬的生命通道。
正因为江湖相通，当三峡水库蓄水时，一方面入湖流量减少，另一方面，长江水位降低后，也使湖泊水位被下拉，加快了湖水外泄。
2006年9月至10月，三峡水库首次蓄水到156米期间，洞庭湖总入湖水量仅为15.3亿立方米，比同期多年平均情况减少93%。历史上干旱严重的1972年10月，长江平均入湖流量为2114立方米/秒，而2006年10月入湖平均流量只有当时的1/4（据《长江保护与发展报告 2009》）。
洞庭湖水位下降，湖底裸露，洲滩面积大量增加，导致东方田鼠过量繁殖。2007年汛期水位上升，又迫使大量东方田鼠向防洪堤垸内的农田迁移，从而爆发大规模鼠灾。当年东方田鼠灾害发生面积约33000公顷，造成农作物直接经济损失4000万元以上（据湖南省及大通湖区植保植检站专家发表的数据）。
尽管三峡工程蓄水前洞庭湖也常有鼠害，但1978年以前仅为小片局部危害，1978年以后虽也有多次爆发，但2007年的鼠灾规模前所未有。实际上，三峡工程蓄水以前，中国科学院长沙农业所邹邵林等专家曾经预测：三峡工程建成后湖区各月水位将不断降低，所有高程的滩地出露天数总体上将逐渐增加，东方田鼠种群在洞庭湖区将有面积更大的栖息地，其危害将更加严重，在东洞庭湖区则更为突出。这些预测均不幸言中。
三峡水库蓄水后，鄱阳湖也出现连续枯水年。分析计算表明，若不考虑河道冲刷，三峡水库175米蓄水期与三峡水库运行前同期比较，九江站水位平均降低1.27米，最大下降2.54米。
三峡水库运行初期，鄱阳湖出流增加，平水年多流出湖水量约23亿立方米；三峡水库运行30年后，在三峡蓄水、干流河道冲刷、鄱阳湖可补水量减小的共同作用下，汛后鄱阳湖蓄水量平均减少35亿立方米，相当于鄱阳湖枯水季节提前了1个月，加剧了湖区用水困难。现在，因鄱阳湖每年枯期出现罕见低水位，湖滩大面积裸露，以致流传“到鄱阳湖看草原”的说法。
饥饿的水，同流量水位下降
三峡水库蓄水以后，一个重大变化是大量泥沙被拦截在水库里，下泄的水流变成了泥沙含量很少的清水。据《长江保护与发展报告 2009》，三峡水库蓄水前，位于三峡水库之下的宜昌水文站观测的年平均输沙量为4.92亿吨，蓄水以后，宜昌站观测到的年输沙量仅为0.667亿吨，减少了86%。
在没有水库时，河流要携带来自上游的大量泥沙堆积在长江中下游平原，这片广袤富饶的鱼米之乡以及长江三角洲的不断生长，均得益于这种洪泛沉积的自然过程。
泥沙很少的清水，被专家形象地称为“饥饿的水”。因为“饱餐泥沙”的水，由急流峡江进入江汉平原后，河道展宽，流速减缓，它会把吃进去的泥沙“吐出来”，淤地造陆；而“饥饿的水”恰恰相反，它有很强的侵蚀冲刷能力，对于平原的土地，不是要奉献，而是要夺取，它会不断冲掏加深长江中下游的河床，把原先沉积的大量泥沙带走。
河床加深将会导致取水困难，并直接威胁到河堤及沿岸建筑物的稳固与安全。这在世界上已有许多前车之鉴。美国科罗拉多河上的胡佛水坝，蓄水后9年内，“饥饿的水”在大坝以下长145千米的河谷冲走了1.1亿立方米的泥沙，降低河床达4米多，使无数个用水的取水口荒废，并破坏了沿岸的路基和防洪堤。
三峡工程论证时，曾对下游河道可能产生的冲刷进行过计算，据林秉南《工程泥沙》一书中公布的结果：三峡水库运行后，葛洲坝以下河床的下切范围可远至黄石和武穴一带（距葛洲坝约759～829千米）；下切深度最大的河段是下荆江藕池口至城陵矶（距葛洲坝约225～400千米），可达5.1～7.0米；三峡工程运行到50年时，城陵矶至螺山河段冲刷达到最大值，下切平均深度约为5米，三峡工程运行到100年时，宜昌以下各河段仍不能回淤到天然状态。
据《长江保护与发展报告 2009》公布的实际情况，2003年10月至2007年10月，三峡水库蓄水运行的头四年，长江宜昌至湖口段的冲刷总量约为5.5亿立方米，其中荆江河段近岸河床最大冲刷深度已达13米。
如果把河槽也看成是天然的水库，那么“饥饿的水”不断掏深河床，就好象使“河槽水库”不断扩容，其结果就是在流量不变的情况下，河流以及通江湖泊的水位也会下降，专家们称之为“同流量水位下降”，如果再加上三峡水库蓄水造成的下泄流量减少，那么长江中下游干流以及通江湖泊的水位下降就会更加严重。
长江与通江湖泊的水位关系以及“同流量水位下降”示意图 范晓绘图
上图. 三峡工程建成以前，长江河床未经强烈下切，江水可以充分补给通江湖泊。
下图. 三峡工程建成后，因清水下泻导致长江河床强烈下切，加上汛后蓄水流量减小，导致长江水位下降，入湖流量减少，使湖水加速外泄，湖泊洲滩出露
2011年5月，湖北洪湖的渔民因湖泊水位不断降低，不得不自建截流设施，以阻止湖水过快流失。这形象地说明，一旦河槽加深，水位下降，通江湖泊的水位就象遇到落水洞一样，也被“吸”了下去。
这种影响还波及到与洞庭湖、鄱阳湖相通的长江支流。以湘江为例，自2003年以来，湘江连续出现超低水位，不断突破历史记录。
据长江科学院陈进等专家的研究，湘江出现超低水位的时间，都在三峡水库蓄水后期，与三峡汛后蓄水存在关联。洞庭湖水位降低，加大了湘江下游河段与湖面的落差，使湘江加速出流。近几年，在枯水期流量并未达到历史最小的情况下，湘江水位多次突破历史最低。
长江中下游的这种干旱与降水量无关
上述这种因水库蓄水和河床刷深，导致河流、湖泊水位下降形成的干旱，和降雨量没有关系。即使降雨量没有减少，也会出现湖泊见底、河床变枯的干旱现象。
的确有专家把近年来长江中下游的这种干旱现象，归究于气候变化导致的降水减少。但是，从长江源区来看，根据《长江保护与发展报告 2011》，在过去50多年的时间，长江源区的气温在逐步升高，降水呈现波动变化，而自2000年以来，属于一个降雨丰沛期；
从长江全流域来看，根据《长江保护与发展报告 2009》，从1961年至2005年，降水量呈微弱增加，年际变化趋势并不显著，而在长江源头和长江中下游，降水量呈增加趋势。
与近年来长江中下游秋季至次年春季的干旱比较 ，并未有这个时段出现大区域降水量对应减少的气象观测证据。《长江保护与发展报告 2009》还预测2001年至2050年，长江流域降水量变化率在-4.78%～2.79%之间波动，变化趋势也不是很明显。
火上浇油，层层截堵的湖南四水与江西五河
三峡工程作为长江干流上的“巨无霸”，对中下游的影响无疑最大，但影响不仅仅来自于三峡工程。洞庭湖上游的湖南四水：湘江、资水、沅江、澧水，鄱阳湖上游的江西五河：赣江、抚河、信江、饶河、修水，近年来梯级水电开发如火如荼，兴建了许多大中型电站水库，它们都要在汛期后蓄水，使下泄流量减少，而且也会产生清水下泻、河床掏深的现象。因此，对这些河流的下游以及洞庭湖、鄱阳湖的水位下降和干旱，无疑是火上浇油、雪上加霜。
在湖南的湘江干流，永州东安至长沙是首尾相接的10座梯级电航枢纽；湘江支流洣水、耒水、舂陵水、潇水、涟水等几乎都实现了梯级开发。目前湘江流域仅大型水库的调节库容就达64.81亿立方米，已占湘江流域水资源总量的8.2％，占汛后蓄水期径流量的比例更高。这些水库在汛期后的集中蓄水，也是近年来湘江下游水位屡破历史最低的重要原因。
为保障下游航运和长（沙）株（洲）（湘）潭城市群的供水，湘江防汛抗旱指挥部也多次要求上游水库在汛后蓄水期加大泄流，甚至放弃蓄水。但大型水库及航电枢纽为了发电调度，不可能把水放到死水位，用于补水的总水量有限。
长江科学院陈进等专家认为，除了流域降雨偏少、洞庭湖水位低和河道采砂等因素外，湘江航电工程的运行，也使坝下河道冲刷明显。上世纪90年代以来，湘江的湘潭断面最大冲刷接近2米。由于湘江干流河床下切，与上世纪90年代平均水平相比，在流量同样为500立方米/每秒的情况下，湘潭站水位降低1.1米以上。据报道，2010年11月，当湘江水位再次逼近历史最低时，搁浅船只达700多艘。
湖南的资水仅干流就规划了22个梯级电站水库，其中双江口以下的13个梯级大部分已建成；沅江干流梯级电站水库9座；澧水干流梯级电站水库17个，澧水支流溇水、渫水的梯级电站水库库容和装机容量甚至超过了干流。
在江西的赣江、抚河、信江、饶河、修水等流域，情况也大同小异。鄱阳湖经湖口入长江的年均径流量约1470亿立方米，但10月至次年3月的枯期仅约470亿立方米，而目前江西五河等水系的大中型水库总库容已超过234亿立方米。
拦与不拦，通江湖泊的命运
历史上，长江中下游的绝大多数湖泊均为自由吞吐的通江湖泊，虽因自然演变，也有一些湖泊与长江分离，成为阻隔湖泊，但这一自然过程是缓慢渐进的。
自上世纪50年代以来，由于围垦、筑堤、建闸等人为原因，导致绝大多数湖泊成为阻隔湖泊，仅剩洞庭湖、鄱阳湖、石臼湖自然通江。
长江中下游仅存的自然通江湖泊：洞庭湖、鄱阳湖、石臼湖。其它湖泊均与长江形成阻隔，同时有大量湖泊已经消亡。重构江湖联通、恢复江湖生态，已成为长江中下游可持续发展的重要课题。
17世纪至20世纪70年代，洞庭湖水面逐渐缩小的示意图。三峡水库蓄水后，洞庭湖的干涸更加严重。
由于洞庭湖、鄱阳湖等通江湖泊在枯水期水量剧减，干旱频现，在洞庭湖与鄱阳湖的湖口建闸坝拦水的计划也被提了出来。
长江由松滋、太平、藕池、调弦等四口入洞庭湖，由城陵矶出洞庭湖。调弦口已建闸，现仅存“三口一矶”为自然通道。按“三口”建闸的设想，主要是通过深水闸在枯期引长江水入洞庭湖缓解水荒，解决因河道下切，长江入湖门槛逐年提高的问题；在汛期通过闸口控制实现长江与湘资沅澧四水的错峰调洪。
洞庭湖三口建闸的难题在于，三口在鄂，而受益主要在湘，枯期要从长江加大分水，而汛期因闸口控制可能增加荆江防洪压力，至于长江与湖南四水的错峰调洪，操作起来更加复杂、困难。
洞庭湖与长江之间的连通关系 范晓绘图
松滋河、虎渡河、藕池河、调弦河，都是历史上长江荆江段向南决口形成的河道，也是经长期演变后，长江入洞庭湖的现存通道。由于调弦口已建闸受堵，所以长江与洞庭湖之间自然通道仅有松滋口、太平口（虎渡口）、藕池口以及城陵矶。
因鄱阳湖仅靠湖口与长江互为调节，因此湖口建闸主要是在枯期减少出湖流量，抬高鄱阳湖水位，解决湖滨水资源短缺；洪水期则闸门全开，供鄱阳湖泄洪或长江分洪。但专家认为，修建闸坝后，即使闸门全开，也会因泄洪不畅导致湖区水位壅高，对堤防稳定和圩区排涝不利。
专家们也指出，长江中下游仅存的这两个大型通江湖泊被阻隔后，对生态与环境的影响是更严重的问题：鱼类的江湖交流减少，洄游通道受阻，生物种群衰退；湖滩草洲和水禽栖息地被大大改变，随长江的生态节律而脉动的河湖涨落区不复存在，湿地生态系统和生物多样性将受到极大破坏。
《长江保护与发展报告 2007》称，1949年以来，长江中下游通江湖泊面积已减少10593平方千米，损失湖泊容积567亿立方米，相当于三峡防洪库容的2.5倍。1998年大洪水，洪峰流量、洪水总量均小于1954年，但水位却普遍高于1954年，也正是与江湖阻隔、分洪蓄洪能力大大减弱有关。
当下，人们正在反思长江中下游江湖阻隔的弊端，在许多阻隔湖泊正在开展恢复江湖连通、闸口生态调度、鱼苗汛期开闸灌江纳苗的行动。此时，对于洞庭湖三口、鄱阳湖湖口的闸坝修建，应当更加审慎。
清代学者魏源在《湖广水利论》中，分析了长江沿岸“告灾不缀”的原因，提出了“欲导水性，必掘水障”，“欲修水利，先除水弊……除其夺水，夺利之人”的主张。这一观点在今天仍然振聋发聩。
当人们越来越依赖各种工程，对江河湖泊进行自以为是的改造和掌控时，也发现越来越多的时候事与愿违。甘地说过，“地球能够满足人类的需要，但满足不了人类的贪欲。”但愿人们能在与自然的相处中，变得更聪明，而不是更愚蠢。
2012年4月13日，美国加州大学伯克利分校“长江三峡大坝研讨会”会场。范晓摄影
2012年4月13日，美国加州大学伯克利分校“长江三峡大坝研讨会”的部分与会者合影。前排左起：李南央（原中国水利电力部副部长、毛泽东兼职秘书李锐的女儿）、加拿大探索国际负责人Patricia Adams、曾参与三峡工程生态影响论证的中国科学院成都分院研究员陈国阶、曾编著《长江 长江》一书的作家戴晴、地质学者范晓。
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