解析气候变化对大型水利工程的影响

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  摘要:近年来,全球气候变化通过改变全球水循环现状,对水资源供需、自然生态环境和经济社会体系都造成了不同程度的影响。我国随着工业化进程加快的同时,大型水利工程的建设越来越重要,气候的变化对我国水利工程的影响也成为有关部门要积极研究的内容。本文通过对气候变化的分析,阐述一下气候变化对大型水利工程有哪些影响和如何应对这种变化。
  关键词:气候变化,大型水利工程,影响,对策
  全球变暖的趋势已经呈现出来,它将导致海平面上升,也会增加暴雨、洪水和干旱等灾害的发生频率,直接影响到水利工程的设计标准的确定、运行管理的措施和安全性保障。
  一、气候变化与大型水利工程之间的关系
  气候变化与大型水利工程的设计、运行和管理都有着紧密的关系。气候变化不但影响着水利工程的安全,也影响着水利工程的功能的发挥,同时,水利工程的建设对气候也产生着一定的反馈,对区域气候的温度、湿度都有一定的调节作用。本文从以下几个方面来阐述一下气候变化与大型水利工程之间的关系。
  1、 气候变化与水利工程设计的关系。
  气候的变化会影响工程设计的标准,比如,降雨和径流变化决定了水利工程要考虑防洪的设计标准是否合理;气候干旱的程度也是大型水利工程要考虑的因素,因为它需要保证工程的供水率;暴雨可能引发的地质灾害可能会影响水利工程的使用年限;剧烈的气候变化会增加极端水文气候事件的概率,水利工程的设计必须考虑大强度和高频次的洪水对工程造成的冲击。
  2、 气候变化与水利工程管理之间的关系。
  在大型水利工程建成运行之后的管理阶段,也应该充分考虑与气候变化之间的关系。比如,极端气候条件下,如果灾害发生的强度增大,水利工程管理部门就要做好水情信息的检测和预警工作,制定防洪抗旱的应急方案,以备不时之需;大型水利工程还应该在运行过程中,根据气候的变化对生态环境造成的变化做出相应的调整,根据生态和自然环境的要求,对水资源进行保护,保障水资源的再生和利用。
  3、 水利工程与气候变化相互作用。
  大型水利工程对区域性气候有一定的影响。从温度上,平均气温会有所升高,与海洋气候对气温的调节作用相似;在湿度上,由于当地水区面积增加,必然使当地空气的湿度增加,日温差和年温差也缩小,对湿度的调节与湖泊的作用相似。但大型水利工程的规模毕竟有限,只对区域性气候变化产生微小的影响,是否会对整个生态环境和全球气候产生显著影响,还未得出严谨的结论。
  二、气候变化在我国对大型水利工程的影响实例
  1、气候变化对三峡工程的影响。
  三峡水电站大坝高185米,蓄水高175米,水库长600余公里,安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组,是全世界最大的(装机容量)水力发电站。三峡工程水库总库容近4亿m3,可调节防洪库容221.5亿m3,能有效拦截宜昌以上来的洪水,很大程度上削弱洪峰流量。除防洪功能,它还兼有发电、航运功能。三峡蓄水后,水域面积大幅扩大,水的蒸发量上升,必然会造成附近地区日夜温差缩小,改变库区的气候环境。专家研究结果表明,气候的变化也可能三峡工程会造成一定的影响。首先,在未来三四十年的时间,长江流域的温度将增高,由于气候模式的不同,对三峡水库在季节和位置上的影响都不尽相同,比如,降水在夏季将增加,而冬季则减少。但从大的趋势上来看,还是有共同点的,比如,气候变化减缓了长江流域上游地区的干旱情况,但同时,这些影响可能会增加长江流域在枯水期的干旱概率和在汛期的洪涝概率。
  研究结果显示,气候变化对三峡水库在一定条件下可能造成很大的影响。比如,在二氧化碳加倍时,三峡水库春冬两季降水量明显增多,而夏秋季降水量则有降低的趋势。五月到七月,三峡地区要增加对大坝防洪防涝安全的措施,而到了降水不稳定的月份,极端天气比如干旱可能发生的几率会增加。此外,这些气候变化对蓄水、发电等效益的发挥有不利影响。目前抵御气候变化对三峡工程影响最有效的方法就是将水库与上游干支流和下游分蓄洪区统一起来进行调度,同时提高对长江中上游洪涝灾害天气的预报能力和预报准确率,可以提高一定的抗风险能力。
  2、气候变化对南水北调工程的影响。
  南水北调工程分为东线、中线和西线三条调水线路。通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河,构成以“四横三纵”为主体的总体布局,它是缓解中国北方水资源严重短缺局面的重大战略性工程。通过跨流域的水资源合理配置,大大缓解我国北方水资源严重短缺问题,促进南北方经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。
  气候变化在南水北调工程中,对华北地区水资源的影响比较明显,体现在影响水资源的调出量和调入量,改变调水系统功能和结构的稳定性上。资料显示,在未来气温升高、水蒸发量大的基础上,径流的增加不明显。而人口增长和经济发展导致用水量增加,未来径流量的增长也不足以抵消其需水量,北方缺水问题仍会存在,宁夏、陕西、甘肃等省径流量将减少。气候变化不足以有效解决我国南北水资源不协调的形势。
  气候变化将增加长江中下游汛期径流量,但在每个时期分配有所不同。当三峡水库 和南水北调同时进行时,要考虑枯水期制约下游生态环境的影响,和径流的削减引起的风暴灾害。同时,气温增高在枯水年对水质的影响是不容轻视的。
  三、如何应对气候变化对大型水利工程的影响
  气候变化对大型水利工程的影响是显而易见的,特别是暴雨这类的极端天气,给水利工程库区带来了洪涝、泥石流、山体滑坡等灾害,提高了水利工程修建的难度,也显示出我国在水利工程建设方面还存在很多不周全的地方。首先,在设计阶段,缺乏系统的前期规划工作,对兴建水利工程后的环境影响考虑欠缺;其次,在水利工程建成后对治理和维护工作不够重视,把工作重心都放在了工程的效益上,而忽略了后期管理工作。
  随着工业进程化的发展和人口骤增,水利工程库区沿岸的城市规模也逐渐扩大,老套落后的治理方法不能满足对工程库区管理的需求。水利工程库区的治理,应建立一套具有科学性和长期性的发展规划,对工程在日后发挥出应有的功能是非常必要的。比如,在规划过程中,应注意保护生态环境平衡,顺应自然发展规律,尽可能的不改变河道自然特性,发挥天然河道的作用。同时,在前期要做好调查工作,充分研究工程建设所涉及的各种因素,对多种方案进行严谨的比较,最终制定出科学的实施方案,发挥出工程的最佳效果。
  在水利工程的管理方面,管理者应该在水利工程运行管理上灵活机动,提高应对气候变化的适应能力。一方面根据季节对年际的气候预测成果进行调节,依据现有的水文条件、气候预报和可能的径流情景,采用适应性管理方法的水库运行方法,以适应观测到的气候条件。另一方面,加强水利工程设施建设,及时维护、改造和升级,确保应对一系列潜在气候波动的适应性。
  气候作为自然生态环境中一个重要部分,对人类的生活起着重要的作用。大型水利工程的建设是关乎国计民生的大事,充分考虑大型水利工程与气候变化的相互关系,是保证人民生活质量、保障国家平稳发展的大事。为了应对气候变化,大型水利工程必须加强重大生态系统的管理和调度,确保整个流域生态系统的协调。
  参考文献:
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