張博庭：科學(xué)的水電開發(fā)有利于防災(zāi)減災(zāi)

記者 / 李顏岐 編輯 / 吳冠宇

張博庭：科學(xué)的水電開發(fā)有利于防災(zāi)減災(zāi)

記者 / 李顏岐 編輯 / 吳冠宇

人們應(yīng)該在各種聲音和意見的洪流中，找到一個(gè)理性、客觀、中立的立場(chǎng)，認(rèn)識(shí)到任何一座水壩都會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生一定影響，如何興利避害，如何將不利因素降至最低、最小，既是水利人的任務(wù)，同時(shí)也是全社會(huì)的目標(biāo)。

中國(guó)三峽：為解決水資源天然的時(shí)空分布不均，人們從千百年前就開始筑堤建壩，以滿足防洪、灌溉、航運(yùn)等生產(chǎn)生活需要。當(dāng)今社會(huì)，隨著生態(tài)文明意識(shí)和環(huán)境保護(hù)觀念日益深入人心，如何平衡水庫大壩建設(shè)與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系仍存在有不少爭(zhēng)議。在您看來，這些爭(zhēng)議產(chǎn)生的緣由是什么？

張博庭：從根本來看，這一問題的產(chǎn)生，與全球范圍內(nèi)人們逐漸開始對(duì)科學(xué)進(jìn)行的反思有關(guān)。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，對(duì)人類的生產(chǎn)生活起到了巨大作用。人們運(yùn)用科學(xué)技術(shù)的同時(shí)，也對(duì)自然環(huán)境造成了一些影響，其中不乏消極的影響。當(dāng)人們開始正視這些對(duì)人類和整個(gè)地球未來可持續(xù)發(fā)展造成威脅的消極影響時(shí)，一種對(duì)科學(xué)的反思就產(chǎn)生了。思想是自由的。有的人認(rèn)為科學(xué)是真理的化身，也有人認(rèn)為科學(xué)是少數(shù)人的霸權(quán)，甚或是破壞和毀滅的元兇。

對(duì)水庫大壩作用的評(píng)價(jià)和產(chǎn)生的爭(zhēng)議中，也隱藏著這種人類對(duì)自身與自然關(guān)系認(rèn)識(shí)不斷發(fā)展、對(duì)科學(xué)不斷反思的精神脈絡(luò)。

人類文明的產(chǎn)生發(fā)展與治水分不開。修筑水庫大壩的動(dòng)機(jī)來自于人類保護(hù)家園、發(fā)展自身的愿望。從中國(guó)的都江堰引水灌溉到古羅馬的城市供水系統(tǒng)，控制洪水和利用水資源早已成為人類文明的一部分。隨著人口的增加，城市的擴(kuò)大和工業(yè)的快速發(fā)展，人類的生產(chǎn)生活更加離不開水庫大壩。誠(chéng)然，伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與工業(yè)文明的發(fā)展，人類的生存環(huán)境不斷改變，遭遇了一些破壞，對(duì)科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行反思是必要的。但真理往往具有兩面性，人們應(yīng)該在各種聲音和意見的洪流中，找到一個(gè)理性、客觀、中立的立場(chǎng)，認(rèn)識(shí)到任何一座水壩都會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生一定影響，如何興利避害，如何將不利因素降至最低、最小，既是水利人的任務(wù)，同時(shí)也是全社會(huì)的目標(biāo)。

中國(guó)三峽：在我國(guó)，以三峽工程為代表的大型水利水電工程開發(fā)很容易引起公眾的關(guān)注，也時(shí)常引發(fā)討論和爭(zhēng)議。在您看來，應(yīng)該如何科學(xué)理性地認(rèn)識(shí)大型水利水電工程在生態(tài)環(huán)保方面的影響？

張博庭：這確實(shí)是現(xiàn)在一種普遍存在的狀況。國(guó)際社會(huì)對(duì)大型水庫大壩的批評(píng)主要起源于埃及的阿斯旺大壩。尼羅河是世界第二大河，也是埃及的母親河和唯一的淡水來源。從蘇丹流入埃及后，尼羅河在開羅分成兩條支流，形成了尼羅河三角洲。這片區(qū)域孕育了古老的埃及文明。直到現(xiàn)在，埃及全國(guó)95%的人口仍生活在尼羅河三角洲。尼羅河也是一條自然年徑流量變化很大的河流，大水年常常帶來洪災(zāi)，小水年經(jīng)常引發(fā)旱災(zāi)，這種變化使得兩岸難以維持正常的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，埃及和蘇丹都相繼規(guī)劃和建設(shè)了一系列水工建筑，治理并充分利用尼羅河的水資源。

阿斯旺大壩于1960年開建，1967年工程正式完工，到1970年，發(fā)電機(jī)組全部投入運(yùn)行。大壩水庫的巨大容量不僅調(diào)節(jié)了下游流量，防止了洪水泛濫，還利用蓄積的水量擴(kuò)大了灌溉面積。受惠于此，近100萬公頃的沙漠得以開墾成可耕地。阿斯旺大壩電站每年發(fā)電80億千瓦時(shí)，解決了埃及的能源短缺問題?？梢哉f，埃及政府修建阿斯旺大壩的預(yù)期目標(biāo)都一一實(shí)現(xiàn)了。然而，由于人們認(rèn)識(shí)的局限和工程修建時(shí)對(duì)其影響的估計(jì)不足，阿斯旺大壩在運(yùn)行中逐漸引發(fā)了一些生態(tài)問題，例如泥沙淤積、依靠淤灌的可耕地土壤肥力下降、土壤鹽堿化、庫區(qū)和下游水質(zhì)惡化、河床侵蝕、沙丁魚繁殖減少等，由此引來人們的批評(píng)和反思。

這些不利的生態(tài)影響都是客觀存在的，批評(píng)也都是合理的?？墒?，這種合理的反思與批評(píng)后來逐漸蔓延成對(duì)水庫大壩一些盲目指責(zé)。阿斯旺大壩之后，三峽大壩以及后續(xù)規(guī)劃建設(shè)的許多大型水利工程都引起了較大的爭(zhēng)議。這些爭(zhēng)議的不理性之處一是忽略了對(duì)每個(gè)大壩的情況進(jìn)行具體分析，二是沒有從以人為本的角度出發(fā)，來看待水庫大壩的建設(shè)與生態(tài)保護(hù)。

以三峽工程為例。盡管有著漫長(zhǎng)、深入的勘探與論證，有著幾十年來對(duì)珍稀動(dòng)植物孜孜不倦的保護(hù)，有著巨大的調(diào)節(jié)水資源天然分布不均和防洪抗旱、興利減災(zāi)的作用，但依然有人因?yàn)槠涔こ腆w量的巨大而對(duì)其時(shí)有詬病，對(duì)其發(fā)揮的巨大綜合效益“視而不見”。例如2012年7月，三峽大壩遭遇了建成以來最大的洪峰，入庫流量高達(dá)每秒71200立方米。通過科學(xué)調(diào)度，三峽工程從容應(yīng)對(duì)了這一洪峰，攔蓄4次峰值每秒50000立方米以上的洪水，控制下游河段未超保證水位，有力保證了長(zhǎng)江中下游的防洪安全。

除此之外，三峽工程從2011年起，每年都會(huì)實(shí)施生態(tài)調(diào)度，通過人工創(chuàng)造適合魚類繁殖所需的水文、水力學(xué)的洪峰條件，對(duì)宜昌至宜都江段四大家魚的繁殖產(chǎn)生了積極作用。對(duì)中華鱘這一珍稀魚類的保護(hù)也取得了顯著的成果，實(shí)現(xiàn)了全人工繁殖子二代中華鱘，等等。這些都是這個(gè)大型水利水電工程不斷實(shí)踐人類對(duì)河流的科學(xué)治理、不斷發(fā)展并在發(fā)展中保護(hù)生態(tài)的實(shí)際舉動(dòng)。公眾應(yīng)該先知曉三峽工程在這些方面的貢獻(xiàn)，然后再來作出綜合評(píng)價(jià)。

因此，樹立科學(xué)理性的生態(tài)保護(hù)觀念，從以人為本的角度來認(rèn)識(shí)水庫大壩，這才是我們希望公眾在看待大型水利水電工程時(shí)應(yīng)該秉持的觀念。

人們對(duì)水資源綜合利用程度的不斷提高，開發(fā)治理過程中觀念與技術(shù)的不斷進(jìn)步，都直接反映了一個(gè)國(guó)家的發(fā)展和進(jìn)步，與之相關(guān)的水電開發(fā)自然也就可以說是一個(gè)國(guó)家和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的必然選擇了。

中國(guó)三峽：縱觀世界水電開發(fā)歷程，往往經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展程度越高的國(guó)家，水電資源的開發(fā)利用水平也越高，發(fā)展水電的歷史也越久。您覺得這些發(fā)達(dá)國(guó)家的水利水電工程建設(shè)和水資源綜合利用的經(jīng)驗(yàn)，能給我們國(guó)家?guī)硎裁磫⑹荆?/p>

張博庭：可以說，水利水電工程的建設(shè)和水資源科學(xué)高效的綜合利用，是國(guó)家謀求經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一種必然選擇。有聯(lián)合國(guó)發(fā)布的幾個(gè)指數(shù)和相關(guān)調(diào)查可以較好地說明這個(gè)問題。

聯(lián)合國(guó)定義了一個(gè)人類發(fā)展指數(shù)，用以綜合反映各國(guó)人均的GDP、壽命和教育水平。把各國(guó)人類發(fā)展指數(shù)與人均水庫庫容進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)絕大多數(shù)國(guó)家而言，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的水庫大壩發(fā)展水平與該國(guó)家人類發(fā)展水平呈較強(qiáng)的正相關(guān)。人類發(fā)展指數(shù)大于0.9的國(guó)家，人均庫容擁有量平均為3184立方米；人類發(fā)展指數(shù)介于0.7～0.8的國(guó)家，人均庫容擁有量平均為541立方米；人類發(fā)展指數(shù)介于0.5～0.6的國(guó)家，人均庫容擁有量?jī)H為125立方米。聯(lián)合國(guó)發(fā)布的《2015人類發(fā)展報(bào)告》顯示，中國(guó)2014年人類發(fā)展指數(shù)為0.727，在188個(gè)國(guó)家中列第90位，人均庫容擁有量約為631立方米，是人類發(fā)展報(bào)告所定義的“高人類發(fā)展水平”國(guó)家。這與聯(lián)合國(guó)人類發(fā)展報(bào)告中所指出的“全球水基礎(chǔ)設(shè)施的分布與全球水風(fēng)險(xiǎn)的分布呈反比關(guān)系”也是一致的。

我們當(dāng)然應(yīng)該承認(rèn)，和任何人類文明活動(dòng)一樣，水庫大壩對(duì)自然河流生態(tài)環(huán)境的影響是客觀存在的。不過，隨著科技的進(jìn)步和人們環(huán)保意識(shí)的提高，人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響也正在降低，綜合治理和保護(hù)的工程、環(huán)境、生態(tài)措施在不斷增加。人們對(duì)水資源綜合利用程度的不斷提高，開發(fā)治理過程中觀念與技術(shù)的不斷進(jìn)步，都直接反映了一個(gè)國(guó)家的發(fā)展和進(jìn)步，與之相關(guān)的水電開發(fā)自然也就可以說是一個(gè)國(guó)家和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的必然選擇了。

2016年11月27日，湖北宜昌，長(zhǎng)江西陵峽畔的冬日迷人景色。 攝影/周建平/視覺中國(guó)

白鶴灘水電站的生態(tài)效益主要體現(xiàn)在其建成后對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)方面。

中國(guó)三峽：今年，三峽集團(tuán)在金沙江下游規(guī)劃開發(fā)的白鶴灘電站即將核準(zhǔn)開工。白鶴灘電站是世界第二大水電站，在您看來，它的開發(fā)建設(shè)將帶來哪些效益？在生態(tài)環(huán)保方面預(yù)計(jì)會(huì)有什么影響和作用？

張博庭：應(yīng)該說，白鶴灘水電站的生態(tài)效益主要體現(xiàn)在其建成后對(duì)節(jié)能減排的貢獻(xiàn)方面。

2014年，APEC會(huì)議在北京召開，中美達(dá)成溫室氣體減排協(xié)議。中國(guó)承諾到2030年前停止增加二氧化碳排放；2015年，聯(lián)合國(guó)氣候變化巴黎大會(huì)上，中國(guó)進(jìn)一步作出承諾，表示將于2030年左右使二氧化碳排放達(dá)到峰值并爭(zhēng)取盡早實(shí)現(xiàn)，2030年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右；今年杭州G20峰會(huì)期間，中國(guó)正式交存《巴黎協(xié)定》批準(zhǔn)文書，推動(dòng)了這一協(xié)定在今年11月的生效。這些舉動(dòng)都表明了我們國(guó)家對(duì)于全球氣候治理和人類可持續(xù)發(fā)展的重視和積極的努力，與此同時(shí)，也給國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來巨大轉(zhuǎn)型壓力。

作為節(jié)能減排效益顯著的清潔能源，水電的發(fā)展對(duì)于實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)具有重要意義。白鶴灘水電站裝機(jī)容量1600萬千瓦，多年平均發(fā)電量625億千瓦時(shí)，可替代火電年均發(fā)電量627億千瓦時(shí)，每年可節(jié)約原煤約2800多萬噸，減少二氧化碳排放約4179萬噸、一氧化碳排放約0.6萬噸、碳?xì)浠衔锱欧偶s0.26萬噸、氮氧化合物排放約25.5萬噸、二氧化硫排放約37.7萬噸?？梢哉f，建設(shè)白鶴灘水電站是減少大氣污染物排放，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)的重要舉措。

河床不斷沖刷下切是西南區(qū)域形成崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的根本原因，而減災(zāi)的核心是消能。水力發(fā)電的作用就是通過驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)把水能轉(zhuǎn)化為電能，從而起到消能減災(zāi)的作用。

中國(guó)三峽：您在今年10月召開的國(guó)際水庫大壩研討會(huì)上作了有關(guān)水庫大壩生態(tài)環(huán)保作用的發(fā)言。其中提到，根據(jù)和清華大學(xué)合作的關(guān)于消能減災(zāi)的調(diào)查研究，水電站建成之后，將會(huì)從根本上治理和減少地質(zhì)災(zāi)害。能否就這一消能減災(zāi)的原理做一下簡(jiǎn)單闡釋？

張博庭：為弄清水電建設(shè)對(duì)消能減災(zāi)的作用，清華大學(xué)的王兆印教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)從事了多年的專項(xiàng)研究，取得了很多科學(xué)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過這項(xiàng)研究，我們可以總結(jié)出幾點(diǎn)水利水電工程建設(shè)在減少和治理地質(zhì)災(zāi)害方面的作用，也希望有關(guān)研究團(tuán)隊(duì)繼續(xù)驗(yàn)證和推廣。

眾所周知，青藏高原的持續(xù)抬升，是導(dǎo)致西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的主要原因，由此而導(dǎo)致的河床不斷沖刷下切，則是這一區(qū)域形成崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害的根本原因。因此，地質(zhì)減災(zāi)的核心是消能。發(fā)育良好的天然階梯深潭結(jié)構(gòu)，能夠自然地消能、穩(wěn)定河床、避免地質(zhì)災(zāi)害。而水力發(fā)電的作用，則是通過驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)把水能轉(zhuǎn)化為電能，同樣也能起到消能減災(zāi)的作用。目前，高效率的水輪發(fā)電機(jī)可以把96%以上的河水能量轉(zhuǎn)化為電能，消能效率是非常高的。

不過，洪水期水庫泄洪時(shí)，河水不能通過水輪機(jī)被轉(zhuǎn)化為電能，而是需要通過大壩上的特殊結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)消能。除此之外，水庫建成蓄水后，一般都會(huì)有一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害的集中釋放期。一些不穩(wěn)定的地質(zhì)滑坡體，一旦在蓄水期被釋放之后，今后再遭遇到暴雨或地震，都很難再發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。在水庫蓄水初期，通過嚴(yán)密的監(jiān)測(cè)，讓潛在的滑坡體在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都釋放出來，也是一種減災(zāi)方式，可以被看成是水電建設(shè)的減災(zāi)“免疫”。

中國(guó)三峽：白鶴灘水電站所在的金沙江下游也是我國(guó)地質(zhì)脆弱的地區(qū)，在您看來，金沙江流域的水電開發(fā)是否也能起到這樣的消能減災(zāi)作用？

張博庭：就金沙江流域來看，水庫大壩群的建設(shè)是有利于流域生態(tài)保護(hù)的。王兆印教授曾指出，西南地區(qū)的河流下切帶來的河床不斷演變和滑坡崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，已經(jīng)成為約束生態(tài)最重要的因素。對(duì)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行生態(tài)保護(hù)，最重要的是保護(hù)棲息地的穩(wěn)定。建設(shè)大壩會(huì)影響一些洄游魚類，但其創(chuàng)造的棲息地適合于更多的物種生存，對(duì)于生物多樣性有明顯的提高作用。

金沙江流域有一些地質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的河段，但總體來看，仍然不是非常穩(wěn)定的物種棲息地。觀察當(dāng)?shù)氐牡缆非闆r就能發(fā)現(xiàn)，由于金沙江下切，岸坡崩塌，公路邊緣部分已經(jīng)懸空。河流凹岸每年都在沖刷，發(fā)生很多小規(guī)模的崩塌。金沙江下游已經(jīng)建成和正在建設(shè)的一系列大壩，全部建成之后會(huì)形成一個(gè)壩群，壩頭庫尾相接，從而不會(huì)造成局部下切。壩群形成的棲息地是穩(wěn)定、多流速、多樣性的，有利于涵養(yǎng)生態(tài)。雖然在建壩初期特別是建壩期間會(huì)對(duì)生態(tài)造成一定的影響，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，二十年之后，這一區(qū)域的生態(tài)狀況應(yīng)該會(huì)大大改善。

金沙江是長(zhǎng)江的上游，長(zhǎng)江江源水系匯成通天河后，到青海玉樹縣境內(nèi)進(jìn)入橫斷山區(qū)，開始稱為金沙江。 攝影/趙思希/東方IC

張博庭

中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)，教授、高級(jí)工程師，國(guó)內(nèi)知名能源問題專家。長(zhǎng)期從事水利問題研究，水利科普工作。