今年我国南方地区普遍多雨,尤其是江淮等地洪涝灾害较为严重,包括长江、淮河、鄱阳湖、太湖、巢湖等众多河流湖泊的水位一度超过了1998年的历史极值。

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而且由于汛情严峻,受上游嘉陵江流域和三峡水库区间强降雨的影响,为了调整水库水位腾出防洪库容,发挥三峡水库拦洪削峰的作用,按长江防总调度,7月22日三峡大坝今年首次开启两个泄洪深孔泄洪,使得江水通过泄洪深孔快速下泄。

然而由于当时仍属于长江中下游地区抗洪比较吃紧的时候泄洪,一时间类似于“三峡大坝为什么要在汛期泄洪”这类话题被推上了热搜,甚至有人质疑三峡大坝的作用。

毋庸置疑,三峡工程是集防洪、发电、航运、灌溉等综合效益于一体的超级工程,其中防洪功能被认为是三峡工程最核心的效益,也就是说在防洪面前,发电、航运这些统统都得靠边站,而今年三峡大坝之所以要在汛期泄洪实属无奈之举,之所以这样说,这其实与三峡水库的总库容有关。

关于三峡水库

众所周知,三峡大坝是是世界上规模最大的水电站——三峡水电站的主体工程,它全长约3335米、坝顶高程达185米。三峡大坝建成并开始蓄水至175米高程后,在大坝以上江段形成全长600余公里、平均宽1.8公里、总面积达1084平方公里且总库容为393亿立方米的人工湖泊,是我国北京密云水库的约10倍和最大的淡水湖鄱阳湖的约1.5倍,相当可以一次拦下长江年径流量(约9600亿立方米)的约4.1‰,能抵御百年一遇的特大洪水。

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上文中讲到,三峡工程是集防洪、发电、航运、灌溉、旅游等于一体的超级工程,其最核心的任务是防洪,在防洪面前,发电、航运这些统统都得靠边站,三峡大坝通过“削峰”来缓解长江中下游地区的防洪压力,从而保障人民群众生命和财产安全。

讲到这里,可能有些人就不明白,长江的年径流量是我国最大、世界第三大的河流,河口处年平均流量约为3.05万立方米/秒,按此计算,若不考虑上游汇水的情况下要放完三峡水库393亿立方米的的水,需要128.9万秒(一天有86400秒),也就是差不多要15天,为什么三峡大坝却能抵御百年一遇的特大洪水呢。实际上并非我们想象的这么简单。

我们都知道,长江流域流域面积达180万平方公里,且绝大部分处在我国季风气候区,具有雨热同期、降雨量大等特点,约有2/3的降雨主要集中在6~8月份,每年的梅雨季节我国的江淮地区都会出现“大河涨水小河满”的情况,几乎所有河流湖泊都会出现超警或逼近警戒水位的现象。

三峡大坝如何拦洪削峰?

由于不同季节的降雨量存在差异,因此对于河流来说一年之中流量就有大有小,以长江为例每年入汛以后属于丰水期,流量会接连达到峰值也就是“洪峰”,而秋冬季节降雨较少,也就是枯水期。

为了实现防洪功能,三峡大坝三峡大坝正常蓄水至175米时的最大库容为393亿立方米,且此时水位落差最大重力势能大,属于水电站的最佳运行水位,而在汛期到来前则需要腾出库容使水位降至145米的防洪限制水位,水位降30米能腾出约221.5亿立方米的防洪库容,打时间差巧妙地运用防洪库容周转这才是防洪的关键之所在,毕竟降雨总有停歇或减小的时候。

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三峡大坝一共有22个溢流表孔(宽8米高至坝顶)、23个泄洪深孔(7米*9米)、7个排沙底孔(7米*20米)、26个电站进口等泄洪孔洞。一般非汛期,三峡水库里的水是经过水力发电机组出库的,并产生清洁的电能。而到了汛期即便是26个机组全开最大下泄流量还不到每秒4万立方米,达不到一周之内腾出最大防洪库容的目的,因此必须打开泄洪深孔加大泄洪。

放完三峡水库里的水需要多久?

关于三峡大坝库容量相信很多读过小学的朋友都做过这样两道题:已知水塘中有900立方米的水,每小时抽50立方米,求一共要耗时多久;已知水塘中有900立方米的水,上游每小时汇水30立方米,每小时抽水50立方米,求需要多久才能将水塘里的水抽干。

实际上,三峡水库就是在长江上游干流向中游干流过渡地带所形成的“高峡平湖”,相当于一个容量为900立方米的水塘放大了4367万倍,其上游控制流域面积约100万平方公里,冬半年平均入库流量约为10000立方米/秒,下半年平均入库流量约为30000立方米/秒,而为了兼顾防洪、发电、航运等综合效益,三峡大坝在国家防总和水利部长江委的领导下决定是蓄洪还是泄洪,如果要把三峡水库里的水全部放完,需要耗费多长时间呢?

例如今年入汛以来,长江流域接连遭受了强降雨的袭击,尤其是前不久四川盆地一带普降大到暴雨,三峡水库也迎来了建库以来每秒7.5万立方米的最大入库流量,为了腾出库容有效拦洪削峰,根据长江委的调度令三峡大坝首次开启了11个泄洪深孔泄洪,将三峡水库的出库流量提升到了每秒4.9万立方米。

如果先不考虑三峡水库的入库流量,仅仅只是以4.9万立方米/秒的最大出库量来计算,三峡水库393亿立方米的水需要80.2万秒才能放完,换算成天就是9.28天。

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值得一提的是,三峡水库的实际蓄水量是受多种因素的影响而动态变化的,其入库流量和出库流量并不都是定值,因此想要简单的计算出三峡水库里的水放完需要用多长时间其实没有多大现实意义,毕竟理论数值小学生都会。

总结

三峡水库是三峡大坝建成并投入使用后在长江干流上形成的一个总面积达1084平方公里、总库容达393亿立方米的人工湖。且当正常蓄水位到175米由于水的重力势能较大,因此能实现发电效益的最大化,而当汛期到来前需调整水位腾出库容,使水位降至145米的防洪限定水位,能够腾出防洪库容221.5亿立方米。

若按今年三峡水库最大入库流量为7.5万立方米计算,需要3.42天天才能将221.5亿立方米的有效防洪库容注满,而按照4.9万立方米每秒的出库流量计算,腾出有效防洪库容需5.23天。若入库流量大于出库量,那么三峡水库里的水是永远都放不完的,反之则是一个简单的数学题而已。

三峡工程自1994年正式动工兴建,于2009年全部完工,作为我国的一项跨世纪的超级工程,总投资(静态投资和动态投资)逾2000亿元人民币。该工程自投入使用后将原来长江中下游地区的防洪等级由10年一遇提高到了百年,有效地减轻了长江中下游地区的防洪压力,有力地保障了长江中下游地区人民群众的生命和财产安全。