三峽水庫水量損失估算

孫志禹 李 翀 劉曉志

（1中國三峽集團科技與環境保護部；2中國水利水電科研院水電可持續發展研究中心）

引 言

水庫修建后水庫水量損失的途徑有兩種方式：一是水庫庫區水面增加導致的蒸發損失，另一種是水庫的滲漏損失。近年來，隨著全球氣溫的逐漸升高，大氣環流運動受到人類的影響越來越大，導致區域內降水年際年內的分布不均加劇，南方部分地區出現枯水時段延長供需矛盾緊張局面，人們對南方枯水時段水資源的消耗過程關注增加，尤其對于像三峽工程這樣的發電型水庫，是否因水庫蒸發耗水，更是社會關注的焦點。近年來相應的研究成果也逐漸增多[1～4]。三峽水庫作為長江上游重要的調節控制工程，其防汛、航運和發電功能突出，研究三峽庫區成庫后水量損失，對于水庫水資源管理具有重要意義。

本文依據實測水文和氣象數據，結合三峽水庫的運用估算了水庫蓄水后的水面蒸發年損失水量并依據三峽大壩的滲流監測資料成果，估算了三峽水庫175m蓄水后的滲漏損失。將二者疊加，估算了三峽庫區成庫后水量損失量。

1 三峽水庫的蒸發損失

水庫的蒸發損失是指水庫成庫前后，因水面積變化導致蒸發水量的差額。在相同的氣象條件下，水庫的蒸發損失水量，為水庫相對于原天然河道增加水面面積的水面蒸發量，扣除對應部分陸面蒸發量[5～6]。計算公式為：

W建庫后水——建庫后庫區水面蒸發量；

W建庫前陸——建庫后淹沒面積的陸面蒸發量；

W建庫前河道——原有河道對應水面蒸發量。

其中，水庫修建前原有河道對應水面蒸發量W建庫前河道由河道所占面積乘以相對時期的水面蒸發能力得到；陸面蒸發量W建庫前陸由建庫后各時期水庫的水面面積與原有的河道所占面積相減得出淹沒面積，與相應的陸面蒸發能力相乘得到的。陸面蒸發能力本文采用宜昌站以上控制面積的多年平均降水量與相應多年平均徑流深相減得出，約為394.4mm。

本文基于湖北省巴東站（N 110.3°，E 31.0°，Z 334m）1961年～2011年的日觀測氣溫、降水、相對濕度、蒸發等觀測數據，選取水面蒸發能力乘以對應的水面面積作為水面蒸發量。

根據三峽水庫自2003年6月運行調度以來的實測資料，按照公式（1）計算了2003年后各年庫區水面蒸發各要素(見表1)。自2003年蓄水運行來，隨著水庫水位的逐漸升高，淹沒陸地面積、水面面積逐年增大，由于陸面變水面而新增蒸發損失水量由2003年的0.93億m3增加到2011年的3.35億m3。三峽水庫175m實驗性蓄水運行的兩年（2010年、2011年），水面蒸發損失水量分別為3.34億m3和3.35億m3。

表1 三峽水庫2003年蓄水運行后各年庫區水面、淹沒陸地、河道蒸發計算成果表

2 三峽水庫的滲漏損失

大壩的滲漏損失主要有3種方式：（1）經過能透水的壩身（如土壩、堆石壩等，以及閘門、水輪機等的滲漏；（2）壩基及繞壩滲漏；（3）向較低的透水層或庫外的滲漏[7]。

三峽工程所處大地構造部位屬揚子準地臺。壩址所在地塊是一個相對穩定的剛性地塊。大壩地區地震基本烈度定為VI度。三峽水庫封閉條件良好,庫岸大部有隔水巖層阻截，分水嶺地帶高程200m以上有豐富的地表徑流和大型巖溶泉，表明地下水位遠高于庫水位，不會發生水庫滲漏[8]。因此，向較低的透水層或庫外的滲漏損失量可以認為為零。

對于大壩的監測表明，大壩自2003年6月水庫135.0m蓄水以來，壩基滲流壓力、滲流量變化符合一般規律，水庫滲流工作性態正常。三峽大壩左岸（縱向圍堰壩段及其以左各壩段）壩基滲漏量主要集中在泄洪壩段。壩基滲流量從2003年7月蓄水后的約1100L/min減少至2010年12月的約243L/min。右岸壩基滲漏量在2008年12月時最大，約400L/min，之后有所減少，至2010年12月減少為307L/min[9]。目前壩基總滲流量為629.84L/min，比設計允許值20000L/min小得多[10]。茅坪溪防護壩的水庫滲漏水量約在1850L/min左右[9]。因此，壩身、壩基及繞壩滲漏損失水量大致在2480L/min左右，若考慮左右岸均為最大壩基滲流量，則滲漏損失水量3350L/min，折合年水量損失為0.018億m3。

3 三峽水庫的水量損失

忽略其它的水量損失，例如水工建筑物的漏水和操作所損失的水量，三峽水庫175m正常蓄水的水量損失為：3.37億m3。大壩的滲漏損失水量所占比例不足1%，可以認為三峽水庫的水量損失主要來自庫區水面增加帶來的蒸發損失。若考慮到三峽水庫蓄水后，理論分析、模擬計算并為實測監測結果所證實，庫區局地降雨增加約1mm，折成水量約0.2億多m3，三峽工程的水量損失大致在3億m3左右。從年內分布來看，水庫水量損失水量以4月至9月為大，其中最大為6、7月份。

4 結論

三峽水庫建設及運用帶來的蒸發耗水量多年平均約為3億m3，相對于三峽壩址處的長江多年平均徑流量4500億m3，庫區損失水量僅占比例0.07%；相比三峽水庫的總庫容390億m3，庫區損失水量占比例0.8%，可稱之為微乎其微。

水資源利用中要重視蒸發耗水量的計算，例如南水北調、抽水蓄能電站上下水庫的蒸發水量，都將影響工程費用、電價和老百姓使用成本。三峽水庫的水量損失相對而言是比較小的，對于枯水時段的水資源影響較微，對于三峽電站的發電影響很小，對于庫區微氣候影響不大，盡可使國人放心。但是，還是要關注水庫的水量損失問題，采取技術手段減小蒸發、滲漏耗水量，節省資源造福人民。

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