2022年夏季的长江旱情,比以往时候来得更早,规模更大,抗旱形势也更严峻。长江流域的干旱和高温不同寻常,鉴于保水抗旱能力,堪当重任的就是中国第一大人工水库:三峡水库。
三峡工程是国之重器,按照千年一遇的洪水频率设计,可应对9.8万m³/s的洪水流量;按万年一遇的洪水频率增加10%的校核,可应对12.4万m³/s的洪水流量。而在每年汛期,常规流量还不到7万m³/s,今年的情况更加特殊,旱情的发展导致洪水期一再推迟,出现了“汛期缺水”的情况。
根据长江水文网的数据,8月17日8:00,三峡水库的入库流量只有1.19万m³/s,出库流量超过10000m³/s。结合汛期的水量判断,2022年长江流域的旱情颇为罕见。
高温和干旱作用:长江流域究竟有多缺水?长江流域有多缺水?我们先看实际状况,再看高温和干旱的发展形势。
2022年8月以来,长江流域多条支流出现断流,附属湖泊(洞庭湖和洞庭湖)水位持续下降,均达到了有实测记录以来的同期最低。自2003年以来,鄱阳湖就存在枯水期提前的趋势,而今年直接在8月6日就进入了枯水期,“草进水退”的现象十分明显。
位于长江腹地的湖北省,旱情也已经火烧眉毛。8月16日,全省参与抗旱的总人数达到了100万人次,启用了2.8万座抗旱泵站、22.7万套机动抗旱设备。四川、重庆、江西、安徽等省市也都出现了旱情,长江6省市的受旱耕地已超过64万公顷,灌溉、生活用水需求增加。
从范围上看,今年7月以来,长江流域的旱情覆盖了上游、中游以及下游,已演变成流域性旱情。从时间上看,本轮旱情已持续40天左右,而根据国家气候中心的预测,未来一周旱情仍将持续,中下游出现“夏秋连旱”的可能性较大。
长江出现旱情,直接原因就是高温。根据高温落区预报,长江流域仍然是全国高温的热点区域。
在8月16日,重庆北碚的最高气温达到了44℃,璧山、江津、潼南也均在43℃以上;四川的渠县、合江、东兴区均在42℃以上。以川渝为首,长江流域在16日共有28个站点的气温突破了历史极值!
再根据全国平均气温的距平分布图,8月12~16日,川渝一带的平均气温比同期偏高了6℃以上,在地图上呈现出大规模的“胭脂红”。在长江流域,大部分地区比同期偏高了4~6℃,全国总体上也偏高了2~4℃,逼近40℃的区域高温逐渐成为常态。
最后根据8月16日的全国干旱综合监测图来看,长江流域还是干旱的重灾区域,基本都达到了“中旱”的级别,四川、江西、湖北等地达到了“重旱”乃至“特旱”的程度,西藏也发展出了大面积的干旱区域。
以江西省为例:据监测,江西省的重旱区域已达到19站,特旱区域达到了31站,涉及58个以上的县市区,形势颇为严峻。
反常!长江流域已进入主汛期,为何还会发生旱情?正常情况下,长江在每年的5~10月进入汛期。据统计,长江汛期集中了全年70%的径流量,水流量最大的4个月占比可达60%以上。因此,长江的水文节律具有明显的季节性规律,大洪水只出现在少数几个月,重点就是7月和8月。
这么一比较,今年的情况确实反常!在2022年3月,三峡水库就已经进入全面腾库模式,提前为防洪做了准备,但长江洪水完全不按套路出牌,不仅大洪水没有出现,就连降水的苗头也不乐观。
结合长江雨洪的分布和大气环流的资料,研究人员发现了长江汛期的特点:在长江宜昌站,洪水的出现和西太副高的季节性移动相关,洪水发生的频率与副高的纬度变化高度匹配。
长江宜昌站年最大洪峰出现次数与副高位置
据水科院专家介绍,今年长江旱情的主要原因也是大气环流出现了异常,副热带高压迟迟不消退,稳定且强势地控制了长江流域的气候,导致降水量偏少,进一步加剧了长江旱情。
从降水量的分布来看,长江流域确实普遍存在缺雨的问题。全国降水距平分布图显示,从7月18日~8月16日,长江流域大部分地区降雨偏少20%~50%,局部地区偏少50%~80%。最突出的省份是台湾省,降雨量竟偏少了80%~100%。
与之形成对比的是,黄河流域的降雨量则更加充沛,黄河上游的内蒙古、陕西、甘肃以及中游的山西等省份,降雨量普遍偏多了50%~100%,局部地区甚至偏高了200%。所以,全国存在“北涝南旱”的现象,降水分布不均,这也是副热带高压控制下的典型气候表现。
湖泊蓄水状态:三峡水库蓄水量充足湖泊和水库都是抗旱利器,但由于高温的持续作用,南方水库、湖泊的蓄水量与往年同期相比整体偏少。
例如:在湖北的五大湖泊中,蓄水量目前维持在18亿m³左右,较历史同期偏少了28%。而作为我国最大的水库,三峡水库的蓄水量又是如何呢?
实时在线数据显示,三峡水库目前(8月17日)的水位维持在147.21m左右。考虑到下游的旱情,从8月16日开始,长委发布调度令并加大了水库的下泄流量,出库与入库的速度相差不大。
根据《三峡水库优化调度方案》的规定,汛期防洪限制水位被设定为145m,原则上这是水位控制的底线,但实际的调度更加灵活:根据上游来水情况的不同,可设置–0.1~ 1.5m的浮动范围。具体来说,实际的控制水位应在144.9m~146.5m的范围内。
我们按照最低水位144.9m来计算,目前水位为147.2m,理论上最大可提供2.3m的调度空间,对应的水量较为充足,调水能力较强。
可以做如下粗略推算:在175m的正常水位下,三峡水库的总库容达393亿m³;而在145m的限制水位下,相应库容为171.5亿m³,中间腾出的库容为221.5亿m³。按照2.3m的水位空间计算,腾出的库容可达16.98亿m³。
实际的水量远小于这一数字,原因何在?
首先,三峡水库的形状比较特殊,全长600多公里,包含了支流的汇入。库型属于峡谷型水库,剖面自下而上呈“V”字形,水面逐渐变宽。随着单位水位的消落,减少的库容会越来越少,例如:从171~175m,平均每米对应库容为9.8亿m³;从145~155m,每米库容则降为5.65亿m³。
其次,三峡水库的调度需考虑各方需求,不大可能出现144.9m的超低水位。根据长委的调度指令:未来5天,三峡水库将为中下游补充约5亿m³的水量。到8月21日,水库水位按照不低于146m的标准控制,也就是说,本次调度的水位空间只有1m左右。
值得一提的是,现阶段的水位虽在不断逼近汛限水位,但并不会遏制三峡电站的运行。因为只要水位在135m以上,三峡两岸的发电机就不会停止运转。当然,由于水头不断降低,发电的势能减小,效益自然也会受到一定的影响。
三峡水库:为何要放水又要保水?作为我国的世界级工程,三峡水库真正做到了“一库多用”,发挥了防洪、发电、航运、供水、生态等多项效益。但在当下最紧迫的供水方面,三峡水库还不能放开下泄。
三峡大坝在湖北宜昌将长江分为坝前与坝后两片水域,在调度时需要兼顾两者的用水需求,目的是达到供水平衡。划定145m的控制水位,其实就是综合考量后的平衡结果。
因此,即便三峡水库库容充足,也不能长期敞泄,一方面要兼顾发电效率(水位不能过低),另一方面要考虑上游航运、供水的保证率。前文已提到,本次的长江旱情属于流域性的旱灾,除了中下游以外,上游的四川、重庆也有用水的需求,因此放水的同时也要“保水”。
总之,目前三峡水库蓄水情况良好,出库流量正处于有序的调度之中,未来的形势还需要进一步观察,我们拭目以待。
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