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江河卫士 | 西江流域不同河段水库的差异

廖厚杰

一、序言

我叫廖厚杰,深圳国际交流学院就读,未来计划就读与环境、自然科学相关的专业,我参加这次绿源组织的探源西江活动的主要目的,是为了在考虑申请专业的过程中细化自己的研究课题方向。出于对自然的亲近和爱好探索的性格,但是还没有对该学科进行系统的学习,所以想要多参与相关的调查,以便更好地了解学科和个人的爱好,也希望能在活动中为自己做环境调查能力得到提升。

选择《西江流域不同河段水库的差异》这个课题的主要原因有两个:第一个是我最近在校内正好学到了河流治理,对这方面的专业知识有一个基本的了解,所以在行程中从这个角度出发的观察更多;第二是本次科考本来参访的水库包括水电站库区相对较多,而且也都有请到专业老师讲解,有比较好的学习氛围跟条件。我在本次行程当中的主要角色是取水员,负责随身携带测水质的仪器包和采取水样。另外就是作为学习者观察各个水库的差异,总结心得。希望我的报告能让更多人了解到河流治理,并且关注发展与环境保护之间的平衡。

二、课题目的

西江是珠江的主要干流,全长 2075km,自西向东流经云南、贵州、广西、广东四省,发源于云南省曲靖市乌蒙山余脉的马雄山东麓。目前西江水资源开发利用率为 1.3%,其中蕴含了丰富的水电资源,并且为沿岸城市提供航运、灌溉和饮用水。

水库:一般的解释为“拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物,可以利用来灌溉、发电、防洪和养鱼”。它是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。

水库有三大件:挡水建筑物,就是固定的大坝也有的用可开启的水闸;泄水建筑物,就是溢洪道和泄洪道,溢洪道是水库水位超过一定高度自动排除多余的水,泄洪道可以人为控制水库水位,例如在洪水到来之前提前放水,腾出一定的库容来装洪水(削减洪峰);输水建筑物,是针对农田灌溉、城市供水和下游河道生态补水,也是人为按照需要控制的,目的是使用水。

本课题通过观察记录西江流域不同河段水库的差异,收集资料,根据观察提出关于河流治理的思考和建议。

  调研路线

深圳公明水库–青狮潭水库–珠江源–天生桥一级水电站–双江口–红水河龙滩水电站–大藤峡水利枢纽–梧州西江–佛山三水(三江汇流)

  调研方式

根据计划,进行田野调查和访谈交流,沿途采取水样快速检测水质。后期资料整理和翻阅文献。

三、调研发现与思考

  1、地形导致的差异

a. 水库规模

丘陵地形很难有天然的蓄水区,不像盆地和峡谷,而公明水库正是在丘陵地形选址。 由于没有天然的容器,公明水库由六条坝将几个山丘连接,人工制造了一个凹槽。相比之下,青狮潭水库建于甘棠江(山区河流),河谷间有小片盆地,河窄流急,源高谷深,集流条件更好。坝址位于峡谷出口,河谷呈不对称U字型,宽100米,深10米,两岸岩基出露,岸坡陡峭,适宜筑坝。并且库区内的七都河部分是一个开阔的河谷地带,地势平坦,覆盖层厚,蓄水条件好。只需在合适的位置拦水,就能以较小的工程成本建设起来。这就是为什么青狮潭水库的规模可以更大 (公明水库: 正常库容1.42 亿 m³;青狮潭水库:有效库容 4.05 亿 m³)

另一角度来看,更大的面积意味着更多的自然资源和可能涉及更多人口迁移(青狮潭水库搬迁安置费 332.40万元), 设置水坝本身会对当地有许多影响,被淹没的区域的生态会遭到毁灭性的打击:如果计划的库区有原住民的话,要考虑搬迁和重新安置;大坝还会阻拦洄游的鱼,即使设置了专门的水道,也很难恢复原本的生物多样性。龙滩水电站规模庞大,位于红水河上游的广西天峨县境内,是国内在建的仅次于长江三峡的特大型水电工程。龙滩水电站就是红水河开发的控制性水库,(上世纪就有研究,2000年前后施工建设,2003年实现截流,2006年蓄水,2007年开始发电,总库容273亿立方米。)

龙滩水电站按290米高程围堰,淹没区涉及天峨县境内10个乡镇、38个行政村、156个自然屯,淹没土地21.32万亩,淹没房屋67.86万平方米,有3573户移民。20个移民安置点的基础设施建设工程、供水工程、供电工程、移民机耕路工程等约80个工程项目。

百色水库,也就是百色水利枢纽工程,位于百色市郁江上游右江河段上,是一座以防洪为主,兼有发电、灌溉、航运、供水等综合利用的大型水利枢纽,在2001年10月开工建设,于2002年10月截流, 到2006年10月竣工,总库容56.6亿立方米。

大化水电站位于珠江水系西江干流红水河中游、广西壮族自治区大化县,工程于1975年10月开工,1983年12月第一台机组发电,1986年底竣工。坝址以上集水面积112200平方公里,总库容9.64亿立方米。

那板水库位于广西上思县城东南约4公里处,左江支流明江的上游,大坝于1959年10月开工,1960年9月完工,1975年10月第一台机组发电,是一座集防洪、灌溉、水力发电、城镇供水等功能于一体的国内大(二)型水库,总库容8.32亿立方米。上思县在十万大山北麓,因为水库库区地处十万大山崇山峻岭之间,所以人们又把水库称之为’ 山中湖’。

左江水电站位于广西崇左市,著名的德天瀑布就在崇左市。水电站主体工程于1992年11月动工,1996年8月土建工程全部完工,1999年5月30日下闸蓄水,工程以发电为主,兼有灌溉、航运、旅游、水产养殖等综合利用效益,总库容7.16亿立方米。

(很遗,因路线与时间问题,这次没有去到百色水库、大化水电站、那板水库、左江水电站资料是后期翻阅文献,所以没纳入规模对比)

b.水库功能:

调查发现天生桥的水电站库区和大藤峡水利枢纽库区,它们同样建于红水河(西江的上游)。上游一般水流较急,河道较窄,落差更大,两岸峡谷陡峭,有巨大的重力势能可以用来发电。所以这两处水库工程的发电量尤其出色。对比青狮潭水库,也有装机发电,但并未作为其主要功能,而且发电量也不大,(基于当时设计)主要是城市供水水源、漓江生态补水水源,过去主要是农业灌溉和发电 (青狮潭:年平均发电 5350 万千瓦时; 天生桥水电站:年发电量 52.26 亿千瓦时)。龙滩水电站的开发和建设,减轻西江和珠江三角洲的洪水灾害,使下游沿江两岸和西、北江三角洲的防洪标准从目前的五至十年一遇提高到四十至五十年一遇。龙滩防洪区涉及广西梧州市等十个县市和广东省包括广州市在内的西、北江三角洲的二十四个县市。按一九九六年末调查统计资料,总计防护人口1201万人,耕地697万亩,工农业总产值3548亿元。同时大藤峡枢纽对控制珠江洪水具有重要作用,是西江防洪不可替代的关键性工程。水库建成后,保护着西江中下游和珠江三角洲786万亩耕地、1518万人口的防洪安全。通过大藤峡水利枢纽与龙滩枢纽联合调度,进一步提高浔江、西江及珠江三角洲的防洪标准,可将梧州及珠江三角洲重点堤防标准由50年一遇提高到100~200年一遇,一般堤围达50~100年一遇,使广州市可有效防御1915年大洪水。同时,大藤峡水利枢纽工程在流域水资源配置方面也具有不可替代的作用,通过与龙滩水库联合调配西江水资源,可以大幅增加西江枯水期流量,对打造“西江亿吨黄金水道”、缓解广西电力紧张局面、解决桂中旱片干旱缺水问题、改善西江下游及三角洲地区水环境和河口压咸补淡等方面将发挥重要作用。

▲ 图:笔者在取水样

 2、所处城市导致的差异:

a.水库的功能:

公明水库在深圳光明区,它的修建目的就是为深圳供水。它和清林径水库由管道连接,共同调配深圳的用水,支撑其密集的城市人口。公明水库不同于此次调研行程中经过的其他水库,它并非拦截河流蓄水,而是由管道收西江水,明确了它“水缸”的作用。另外,它的汛期预留水位也和正常水位差别不大,原因是公明水库的水基本上就是深圳人宝贵的饮用水,一般不会为了调洪而泄水—这不是公明水库的职能。同时,公明水库的水质也相对来说更好,因为它是以饮用水水源地II级标准来保护的。相比之下,青狮潭水库的枢纽距离桂林市30km ,坝下游为大片岩溶溶蚀平原 (岩溶平原是由岩溶盆地不断扩大而形成的,地表覆盖一层红土和散立的孤峰残丘。是一种喀斯特地貌),地形较为平坦,耕地集中,有利于自流灌溉,所以过去建坝初它的主要功能是灌溉。相较之下,桂林人口较少,人均水资源占有比例不像深圳那么缺乏。

▲ 图表:参访水库功能对比列表

3、河段不同导致的差异

为了保证桂林的灌溉和防洪调水,青狮潭水库截断了甘棠江原本66km的可航运水道为 45m 。原先由上游运往桂林的土特产现在由公路运输。反观红水河十个梯级的水电站,除了上游的天生桥一级、二级水电站和平班水库以外,所有的水利工程都有通航的设计。这里的不同,首先可能是因为甘棠江跟红水河就不是同级的河流,甘棠江 (60km)  是西江支流桂江干流漓江段支流,而红水河  (659km) 是西江的主要干流。建在较小河流上的青狮潭水库坝长只有232m,很难再兼顾航运。红水河河道更宽,航运价值也更大。同理红水河的上游末枝(天生桥一、二级水电站) 也没有通航的设计,对于小支流,航运可能在筑坝时会综合考虑节约成本。

▲图:广西壮族自治区最新潮汛限水库分布图

 4、修筑时间导致的差异

a. 公明水库 vs 青狮潭

公明水库:项目(西江引水工程)近 2022 年发起。

青狮潭水库:1958-1987

功能:对比公明水库和青狮潭水库,1958 年左右国家兴建水利工程的主要重心还在 治理洪涝,灌溉农田,以解决温饱为主。所以青狮潭水库的功能主要是灌溉,虽然有安装电机,但是受当时的技术限制,发电量并不出众。

到了近二十年,随着南方快速的城市化和工业化,粤港澳迅速发展,人口爆炸,带动整个珠三角的经济,人们对工业用水和饮用水的需求增加 。随着东江水的使用率 (38.3%)  逼近国际警戒线(40%) ,人们把用水的需求给予西江,发起西江引水工程。公明水库作为深圳的调水点,专门针对供水。

所以在不同的建设背景下,各个水库功能侧重点会截然不同。

b. 青狮潭早期 vs 现在

历史功能主要是农业灌溉和发电,现在功能主要是城市供水水源、漓江生态补水水源、兼顾发电、防洪、灌溉等。青狮潭水库的枢纽距离桂林市 30km,坝下游为大片岩溶溶蚀平原,地形较为平坦,耕地集中,有利于自流灌溉,所以过去建坝初,它的主要功能是灌溉。现在随着桂林的发展变化,农业在经济体中的占比变小,经济主要来自旅游业、电子信息和生物制药,所以如今青狮潭水库的主要功能转为城市供水和生态补水。(并不是说以前没有这样的功能,只是说相对建设初来说,农业需求减少了,供电也被其他水库替代,相比之下我们说它的主要功能有改变)。随着时间改变,一个城市的产业转型,也会让一个水库的主要功能发生改变。

▲ 图:广西主要流域水电站分布情况

四、基于此次调查的一些反思

1、关于河流治理

水库建设应该满足实际需求和条件。例如青狮潭水库和公明水库各自满足当时人们的用水需求,大藤峡水利枢纽库区顺应时代重视环保可持续发展的需要;红水河的电站依靠天然的水能条件发电,青狮潭水库在地理条件合适的地方修建。 建设水利工程是一定要考虑因地制宜。科考过程中经过的一些地区并没有很好地因地制宜,例如都柳江边一处岸边美食街  (黔东南苗族侗族自治州榕江县 河长牌附近),  观察到该食街建在受侵蚀的一侧河岸  (有填石铁笼加固,为加固处有小陡崖(见下图) ,此处开发要先加固河岸,再修建餐厅等设施,比较不经济。

▲ 图:填石铁笼

未来的水利建设应当更加注重生态保护,现代大多水利工程的思路都是先污染后治理,但是很多伤害是不可逆的,特别是水库这种大型水利工程。首先会淹没区域的生态动植物;库区有原住民的话,要考虑搬迁和重新安置;大坝还会阻拦洄游的鱼,即使设置了专门的水道,生物多样性也很难恢复。 所以在开发水资源、治理河流的同时,也应全力平衡发展和保护。

2、关于采集水样

本次调研的水样采集和水质测试并不理想。水质结果不完全或者不准确的原因主要是我作为采水员操作的疏忽。首先,水样采到后应当尽快测水质,否则水温不准,并且微生物活动会一定程度上改变水质。其次,采水地点应尽量远离岸边,可以选择用细绳系在空瓶上抛出或乘船到水体中间—— 因为岸边可能有不明污染源  (落叶,雨水,排污口等)导致局部样本与整体水质误差较大。

3、关于饮水安全

西江作为周围四个省份的主要饮用水,对于水质应该有严格把控,根据实地采样测水,青狮潭水库测得劣 V 类(岸边取水,样本取得与测水质有8小时以上间隔,结果可能有较大误差),天生桥水电站库区测得 V 类(乘船测量,分组取平均,较为准确) 。除此之外,公明水库为 II 类水(现场访问资料),大藤峡水库水样未测量 。综上,样本不全,很难综合对比。

五、参考文献

https://www.mee.gov.cn/ywgz/hjyxpj/jsxmhjyxpj/xmslqk/201605/W02016052214264154 4989.pdf 大藤峡水利枢纽工程 环境影响报告书

https://www.docin.com/p-191430342.html. 红水河十个梯级水电站的介绍

QR:  江河卫士 | 西江流域不同河段水库的差异
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