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杨树清:长江经济带的顶层设计不能死守岸上不下水

 水利天下 2023-11-22 发布于福建


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文章全文





长江经济带的顶层设计不能死守岸上不下水
杨树清

提要:通过调研长江中上游如四川,湖南,湖北和江西,我们发现长江的确病得不轻。我们提出必须在岸上和湖泊当中共同实行水污染治理、水生态修复、水资源保护“三水共治”。在已有的源头治理措施上,将治理措施推进到湖泊当中。利用SPP技术治理洞庭湖/鄱阳湖/太湖,可以实现:1)污水向湖心的零排放,解决严峻的湖泊水污染问题;2)6-9月洪水期保护优质洪水资源,从而实现“蓄洪减灾”,解决洪灾问题;3)9-11月向长江补水,修复三峡蓄水造成的水生态损害,恢复天然径流过程。

一、长江问题的根源及出路
针对长江过度开发引起的诸多生态环境问题, 要“推动长江经济带发展必须从中华民族长远利益考虑,把修复长江生态环境摆在压倒性位置,共抓大保护、不搞大开发。”
水利工作者必须深刻反思为什么长江会“病得不轻”,要对“共抓大保护、不搞大开发”有一个完整的准确的认识。我们认为长江经济带的核心就是水,没有水就没有长江和长江经济带。长江的水多/水少/水脏/水浑都可以让长江病得不轻。建国以后长江的水利建设集中在上游山区的水库建设,主要解决洪水问题(水多),泥沙问题(水浑)。但是任何事物都有两面性,红得过度就会变黑,过度的大坝建设也同样。
目前水少/水脏成为主要矛盾。长江流域5万多座水库在9月以后的集中蓄水导致了“长江病得不轻”,两湖干枯了,水质不佳了。我们不能继续建设9月以后蓄水的任何大型水库,不能继续对枯季水资源进行大开发,这类型的开发已经走入历史。所以“长江不搞大开发”针对的是9月以后枯季抢水大战,但是“不搞大开发”并不意味着无所作为,而是要有所为、有所不为。6-9月洪水期的优质洪水也应该适度开发,达到“蓄洪减灾”的目的。
总书记同时指明了长江经济带的出路----“共抓大保护”。保护的是什么?可以说就是保护清洁水资源,即洪水资源。清洁淡水必须保护,必须实现五类/劣五类向清洁水源地的零排放。
“修复长江生态”修复的是什么?就是水生态。针对的就是洞庭湖/鄱阳湖年年干枯见底,水生物/水生态遭到灭顶之灾。修复的就是三峡9月蓄水以后造成的生态问题,就需要对三峡进行反调节,就是9月以后要向长江补水,恢复长江中下游流量过程。总书记特别强调修复的方式是“生态优先、绿色发展”。一旦鄱阳湖/洞庭湖实现“以丰补枯”,三峡就可以多发电,实现水电的“绿色发展”。从这个意义上来说,“不搞大开发”正是为打破旧有的发展模式和思路,而是以创新思路,把长江经济带建成为水旱无忧,生态优美的天府之国。    
二、什么是SPP方法?
为了解决任意体系的矛盾,首先需要选择最重要的参数,进行单因素分析。而且在时间/空间上对这一因素一分为二 (Seporation); 对于其中一部分在时间/空间上进行保护(Protection); 对于另一部分进行改造和引导。防止两部分合二为一(Prevention)。没有SPP的工作方法就是头发胡子一把抓的方法。SPP方法被广泛运用到生活的方方面面,如城市环线设计(按车牌区分,保护本地车辆畅通,引导外地车辆在环线上快速通行);“非典”治理(按人体体温分,保护市区低温人群,实现高危人群对健康市民的零污染)。我们考察发现大禹是最早运用SPP治理洪水的,在四川白沫江至今留有大禹“一江三分”的遗迹 (按流量分,低流量走两岸,高流量走主流中间),大禹的黄金堰至今在为四川的水旱无忧发挥作用,这既是昨天的中国智慧,也是成功先例,更是今天的生态优先、绿色发展模板。
按SPP方法设计的洞庭湖治理概化图如下,在洞庭湖平行现有岸线作堤和“黄金堰”(鱼类可通行的梯级滚水坝),滚水坝是一种橡胶坝,通过充气/充水而鼓涨成为坝,泄气/泄水来降低坝高。SPP按流量分水,灾害洪水(也是优质淡水)进入湖心并加以保护,安全洪水(一般是劣质水)由导洪(沙)渠进入长江。严防劣质洪水占据湖心,成为死库容。调度方式如下:春季(3-6月)滚水坝基本敞泄,以恢复自然状态下两湖水深为目标;夏季6月15号以后湖心封闭,湖心保持低水位(26米),滚水坝抬高,空湖待蓄。一旦长江出现灾害洪水,向湖心泄洪减灾,长江水回落至安全水平以后,又继续封闭湖心,直到下一波洪峰抵达。如此,逐步提高湖心水位;秋季(9月以后)三峡开始蓄水,长江水位最枯时期,洞庭湖蓄积的洪水开始向长江补水,与三峡形成反调节。修复三峡带来的水生态影响,恢复提高长江水位至天然状态。冬季三峡加大下泄流量,洞庭湖又开始敞泄,以三峡建坝以前的洞庭湖水深为目标进行调节,保证鱼类,鸟类安全越冬。
        
对于鄱阳湖,也可以同样运用SPP解决类似问题。对于太湖,则可以按入湖水质,一分为二。优质淡水(一至四类)允许进入湖心,五类及劣五类水则由周边环湖导污渠导出湖泊,实现污水向湖泊的零排放。
三、SPP如何为中华民族带来长远利益
 要推动长江经济带发展必须从中华民族长远利益考虑。要统筹岸上水上,正确处理防洪、通航、发电的矛盾。
长期以来,长江治理思路重在岸上,轻在水上,缺乏岸上水上统筹的措施。重大工程集中在源头,缺乏末端治理。岸上水上一手硬一手软的结果导致长江双肾“鄱阳湖”和”洞庭湖”年年干枯见底,五类/劣五类水体的生态环境形势严峻。SPP方案将治理措施推进到水上,一改长江流域5万多座水库9月以后集中蓄水为6-9月洪水期蓄水,9月以后向长江补水,与三峡进行反调节。将9月以后的长江抢水大战改为蓄洪补枯,解决长江流域的干旱缺水问题。9月枯季补水消除上海青草沙海洋水库取水难的问题,助力长江三角洲的发展。SPP使三峡调度简单化,安全化,无需主汛期中冒险抢蓄洪水,也无需改变设计调度,在9月以后可以迅速提高水位,加大发电量。因为两湖可以向长江补水,长江9月以后仍然保持高水位,三峡蓄水不再影响通航。9月以后洞庭湖是满满一湖清水,彻底结束两湖干枯见底的局面。由于鄱阳湖/洞庭湖都具有三峡一样大的容积,采用SPP等于建成3个三峡,将使得98/54年型洪水不再成灾,相当于把滞蓄洪区变淹没陆地改为淹没湖心,解决长期以来两湖附近的滞蓄洪区建设问题。    
不难看出,岸上水上统筹的SPP方法的的确确可以为中华民族带来巨大的长远利益---水旱无忧的天府之国,是长江经济带总体谋划中的重点突破,是战略统筹中的发展新理念。
四、SPP如何修复严重受损的长江水生态
 要把实施重大生态修复工程作为推动长江经济带发展项目的优先选项。要用改革创新的办法抓长江生态保护。当前和今后相当长一个时期,要把修复长江生态环境摆在压倒性位置。
长江缺水就是包括湖区人民在内的最大生态危机,保清洁淡水(也是灾害洪水)就是保护护水生态,保护湿地,就是长江大保护的主要内涵和核心内容。这是SPP的主要生态修复功能。
春季是动植物生长/繁衍的最重要时期,在这个时期,两湖和长江处于中低水位,SPP无灾害洪水可蓄,图一中的滚水坝降低至最低高程,江湖相通,长江鱼类可以畅通地洄游至两湖任何部位产卵,繁衍。春季SPP对于水生物的影响几乎为零。
夏季虽然江湖隔断,第一波洪峰抵达是开始向湖心蓄水,湖心水位开始从死水位抬升。第二波洪峰抵达,又开始蓄水,湖心水位逐步抬升。这一缓慢逐步抬升的过程有利于沉水植物的生长,比天然水位陡涨更加有利于水生植物。鱼类可以越过滚水坝进入湖心。所以,SPP在这一时期对于水生态具有一定影响,但是影响不大。
秋季SPP开始向长江补水,鱼类可以自由越坝,进出江湖。所以SPP对于水生物的影响几乎为零,而逐步降低的湖水位有利于水生植物,甚至比没有SPP的天然状态还要好。三峡蓄水,长江拉空沿线所有湖泊,导致整个流域缺水,同时引起河岸崩塌。但两湖向长江补水,将澭高长江水位,减缓河道冲刷,消除“拉空”效应。所以,这一时期就是“长江病得不轻”的最严重发病期,SPP方法的优势体现在既有效治理“长江之病”,又只有轻微的“副作用”。
冬季SPP 又开始敞泄,为了帮助鸟类越冬,还可以调节湖心水位至最佳。所以,SPP产生正面作用。
结论:长江经济带的顶层设计不能死守岸上不下水,也不能只抓源头,而应该源头末端一起抓,岸上水上一齐发力,工程措施和非工程措施相结合。长江经济带应该优化开发和重点开发的是6-9月洪水资源,应该限制开发和禁止开发的是9-10月间的枯季水资源。“中华民族向来尊重自然、热爱自然”擅长与自然和谐相处之道,继承大禹 “一水三分”思想的SPP可以将长江经济带打造成为水旱无忧的天府之国。长江经济带的山林田草湖是一个生命共同体,而长江是这个生命体的大动脉,水就是这个生命体的血液。通过SPP的造血功能—“蓄洪补枯”,完全有可能治好失血严重,“病得不轻”的长江。初步分析表明:一旦长江枯季缺水问题得到解决,就具有了抓大保护和生态优先的本钱和底气,绿色发展和黄金带具有了可能。  
附图一,大禹治水在四川成都附近乐平镇留下的“一水三分”,成为SPP的原型和实景
          
图二,SPP运用在洞庭湖的所需工程:大堤(粗红线)及滚水坝(对立的红色三角),河流流线(黄色),细红线为现有大堤,蓝色为每年九月大洪水过后的蓄水水体,细红线为水边线

图三,98洪水水位过程线及SPP湖心水库调度方案
  
作者著于2019年,供稿于2023.11.21



附:作者简介





作者杨树清老师

【作者简介】杨树清教授1981-1985就读武汉水利电力学院治河系。国际海洋水库学会秘书长。现任澳洲卧龙岗大学海洋水库研究中心主任,武汉大学珞珈讲座教授。曾任华南理工大学特聘教授,天津大学特邀教授,韩国海洋大学教授。曾游学新加坡南洋理工大学(博士学位)、美国新奥尔良大学(博士后)。在南京水利科学研究院、新加坡国立大学、香港科技大,加拿大温莎大学,印度理工学院IIT-Guwahati等工作和访问过。杨教授主要从事水力学/流体力学/泥沙运动/水资源等方面的研究。在国际权威学术期刊J. Fluid Mech., Physics of Fluids, J. Geophysical Research, ASCE Journal of Hydraulic Eng., J. Hydraulic Research, Water Resources Research等发表论文近百余篇,取得一系列突破性进展。如明确提出:建设海洋水库“蓄洪于海”,解决沿海地区缺水问题。大家可以就相关领域特别是海洋水库建设、研究等方面与杨教授多多交流探讨。
本期【百家论水】专栏系列就到这里了大家有需要交流探讨的,欢迎在评论区留言或转发、分享,期待各位下期再见。
编辑:薛国强
审定:杨树清

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