气候异常下的河南水库

三联生活周刊：近些年气候异常、极端天气频繁出现，对水库有哪些影响？

林凯荣：气候异常和极端天气通过加剧水文循环，进而影响大型水利工程的设计、运行和水工建筑材料特性。全球变暖的背景下，由于暴雨、干旱极端事件的增加，水利工程的设计标准有待进一步提高，持续性干旱对水利工程的安全运行影响显著，持续性高温、低温等极端天气事件也将使大坝的安全系数降低。比如，持续性温度升高将导致大坝的应力持续恶化，进而使坝体出现趋势性变形；由于低温引起冻融等破坏，也将使大坝的安全系数降低。

跨流域调水及多水库的联合调度是应对不利气候条件的重要途径，比如2020年7月21日～22日，河南省淮河支流小洪河上游出现强降雨天气，最大点雨量251毫米，为特大暴雨。小洪河上游石漫滩水库最大入库流量为890立方米/秒，田岗水库最大入库流量为1070立方米/秒。按照正常调度方案，田岗水库需下泄1070立方米/秒，其上游石漫滩水库如果下泄将会更大。叠加下游桂李站以上区间降雨，老王坡蓄滞洪区将超过分洪水位，如果开闸分洪，将影响区内5.25万人、16.42万亩耕地。

为尽力避免老王坡蓄滞洪区分洪，经过综合会商研判实时天气、降雨、水库入库流量、蓄水情况和水库大坝工程安全状况，在确保水库安全的前提下，对石漫滩水库、田岗水库实施联合调度。在石漫滩水库水位快速上涨的情况下，果断决定不开闸下泄洪水，田岗水库控泄流量至200立方米/秒。当田岗水库入库流量减少，水位降至接近汛限水位时，调度石漫滩水库开闸泄洪。本次调度过程，石漫滩水库最高蓄水位上涨至107.39米，较汛限水位高0.89米；田岗水库最高蓄水位上涨至87.26米，距设计水位仅0.09米。通过对石漫滩、田岗两座水库的联合调度，最大限度地发挥了水库拦蓄洪水、削峰、错峰的作用，实现了水库上游群众和耕地不受淹、大坝工程确保安全，有效避免了老王坡蓄滞洪区的开闸分洪。

三联生活周刊：1949年后，河南地区的气候变化可以分为几个阶段？各个阶段有哪些特点？

林凯荣：河南地处我国地势第二阶梯向第三阶梯的过渡带，西部山地绵延起伏，海拔高千米以上，东部为平原，海拔在百米之下，属半湿润半干旱气候。据文献资料，1949年后，河南省年降水量呈不显著的减少趋势，但波动巨大，呈现出明显的年际和年代际变化。从季节上看，河南省四季降水量变化特点各异，春季和秋季降水量呈减少趋势，夏季和冬季呈相反趋势，其中夏季降水量变化较其他季节更显著。

在上世纪50年代至本世纪初，平均年降雨量为771.1毫米。大部分年份的年降水量在平均降水量上下波动，但上世纪60年代、80年代和90年代末到本世纪初，年降水量波动较大。比如，1964年的年降水量达到1119.9毫米，而1965年至1968年则不到700毫米，1966年甚至只有479毫米；2000年的年降雨量将近1000毫米，2001年时又低至不足500毫米。近十多年来，河南省年均降水量为782.4毫米，比多年均值偏多1.5%，呈现年际变化较大的特点。

降雨量多寡与气温息息相关。1949年后，平均气温、平均最高（低）气温在年尺度上显著上升，每10年年平均气温上涨0.1摄氏度。年平均气温存在一个显著的突变点，自1997年之后全省平均气温突变上升。而极端高温日数从上世纪60年代到80年代中期波动下降，有多个波峰和波谷，之后波动上升，如今仍处在上升状态。

全球气候变暖是主要原因，全球水循环过程加快，平均降水量增加，由此导致洪涝灾害更为频繁。近年来，河南省极端气候事件的发生频率和强度明显增加。整体来看，河南的极端强降水量在60年代初波动较大，60年代中期到80年代中期有缓慢上升趋势，到80年代中期达到峰值，80年代末到90年代初下降，并降至波谷，90年代中期至今呈显著上升趋势。

而在河南省内，东部地区和中部地区的气温上升趋势最大，年降水量呈东部增加、西部减少的趋势。西华、商丘、驻马店一带降水量增加速率大于10毫米/10年（每10年增加10毫米），西华的降水量增加速率最大，达到28.6毫米/10年。极端强降水量增加趋势较大的地区和极端强降水日数增加趋势显著的区域也都主要集中在河南东部，其中西华、商丘等地的极端强降雨天数达到了每10年增加0.3天，而西华的极端强降水增加趋势最明显，达到每10年增加31.77毫米。

三联生活周刊：与降水相应，在这样气候变化的条件下，自1949年以来，河南省的水文特征有哪些变化？

林凯荣：虽然因全球变暖，近十几年来，河南省年际降水量多于多年均值，但在全省6至9月的汛期，地表水资源量占全年的70%～80%，且往往集中在几次大的暴雨洪水过程中。年内分配不均，时间上过分集中，造成大量水资源无法利用。1949年以来，河南省水资源总量仍呈减少趋势，减少速率为每10年减少10.85亿立方米。受地形、地貌影响，河南省内的地表水资源量的地区分布呈现南多北少、山区多平原少的特点，其中海河、黄河、长江流域大部分地区水资源量呈减少趋势，而占据河南全境一半流域的淮河流域有部分地区水资源量呈增加趋势。

与此相应，河南的干旱面积呈增加趋势，洪涝面积呈减少趋势，这与年降水量的变化趋势基本一致。上世纪90年代虽然出现了1996年、1998年和2000年的洪涝年，但主要是以干旱为主，如1991～1995年、1997和1999年。1990年旱灾面积最大，洪涝面积有所下降，为70年代以来最小。

50余年来，河南的洪涝面积及频率均小于干旱。受灾面积大于200万公顷的严重洪涝约6～7年一遇，受灾面积大于333.3万公顷的特大洪涝约15～20年一遇。受灾最为严重的是1975年8月，驻马店地区出现了历史罕见的特大暴雨，位于暴雨中心的板桥、石漫滩两座大型水库溃坝，给下游地区造成了极其惨重的毁灭性灾害。

干旱、暴雨夹击下的土石坝

三联生活周刊：河南省有多少水库？面对全年总体趋于干旱，但又频发洪涝灾害的情况，水库的功能是什么？水库有何特点？

林凯荣：截至2010年底，河南省内已建成各类水库2361座，其中大型水库24座、中型水库108座、小型水库2229座，总控制流域面积4.3万平方公里，总库容352亿立方米，保护耕地75.3万公顷，直接保护人口1000余万人。据统计，仅位于县城以上等重要城镇的大坝就有550余座，大多数的水库大坝下游有村庄，有居住人口，这些水库在抗御洪旱灾害及发电、供水、保障人民生命财产安全等方面发挥了重要作用。

新中国成立后，河南省进入水库大坝建设大发展时期，先后建成了一大批水库大坝工程。1951年建设的石漫滩水库被称为“淮河第一坝”；1957年建设的三门峡水库大坝是新中国成立后在黄河上开工建设的第一个大型水利工程。1991年在河南省开工建设的黄河小浪底大坝是目前中国已建的最高土质心墙堆石坝，坝高160米。

大型水利工程建设对于区域防汛抗旱、水力发电、航运等方面具有巨大的综合效益。小型水库距离村镇较近，主要有提供饮用水、灌溉等功能，一座小型水库可灌溉数百甚至上千亩农田，和附近群众的生产生活关系密切。

河南省的大坝坝型多为土石坝，共有2227座，大多数中小型水库均是这种坝型。土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。这种坝就地取材、结构简单、施工工序少，坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。

不过，土石坝的坝身需定期维护，增加了运行管理费用。坝身也不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便。黏性土料的填筑受气候等条件影响较大，影响工期。

三联生活周刊：河南省内淮河流域的驻马店地区，在1975年8月遭遇特大洪水，曾引发62座水库溃坝，造成1000多万人受灾，数万人丧生的巨大损失。在那之后，河南地区的水库及相关的水库预警，包括水利系统内部有过哪些改正、预防的措施？

林凯荣：1975年8月，从太平洋而来的台风“尼娜”来到中原腹地，和南下的冷空气对峙，热低压从海洋携带的大量水汽，遭遇强冷空气，并在伏牛山脉与桐柏山脉之间的大弧形地带停滞。受到桐柏山、伏牛山组成的“喇叭口”地形的抬升，南来气流在这里发生剧烈的垂直运动，造成历史罕见的特大暴雨，继而引发洪水。

1975年的特大洪水后，水电部组织豫、皖、苏、鲁四省水利局、治淮规划小组办公室、水电部十一工程局、黄委等单位共60余人组成水库、河道两个调查组，调查“75·8”大水的情况，编写了《雨情、水情资料（初步成果）》及两个附件，初步调查、核算了暴雨、洪水资料，总结吸取“75·8”抗洪斗争中水文测报的经验教训，新建了200多处雨量站，恢复重建水毁测站共30多处，修订了河南省主要河流测站的洪水预报图表。

继1975年的特大洪水后，从1976年至1985年，全国有65座大型水库进行除险加固。而在河南省，已建有水文站149处、水位站27处、雨量站866处、地下水位站1700多处，中小型水库工程管理部门开展水文观测，能进行资料整编的有48处，基本上建成了由国家基本站和专用站相结合、地面水和地下水相结合、定点观测和面上观测相结合的水文观测站网。

在那之后，河南省也加强了水库洪水预警和管理等工作，比如汛前、汛后及暴风、暴雨、特大洪水或强烈地震等自然灾害和其他险情发生后，无论大坝还是小型水库，管理单位都应进行检查、鉴定；汛期的调度运用必须服从上级防汛指挥部的统一指挥；有垮坝危险时，应采取一切措施向预计的垮坝淹没地区发出警报，做好转移工作等。

三联生活周刊：自2010年以来，全国的小型水库陆续进行除险加固的工作，河南地区的中小水库除险加固的情况如何？主要做过哪些改进？

林凯荣：河南省水库大坝安全监测工作始于上世纪50年代初期，当时修建的工程观测设备相对齐全，基本上都开展了原型观测。“文革”“大跃进”期间上马的工程，由于受资金不足、设计变更和施工停滞等因素影响，多数观测设施安装不完备。

80年代，随着对大坝安全监测工作认识的提高，全省开始重视水库安全监测工作，重点进行了设备更新改造。90年代，河南省开始引进较先进的遥测监测设施。到上世纪末，水库安全监测设施等综合监测系统日趋完善，完成了一批大型水库的自动化遥测系统建设，做到了实时、自动采集雨水情信息，建立了远程监控等综合监测系统。近年来，经过设备的更新改造及计算机技术的普及，测量资料的整编分析工作加快，观测成果逐步得到合理应用，安全监测工作已经有了质的飞跃，监测工作管理水平也有了较大的提高。

然而，河南省水库绝大多数建于上世纪70年代以前，水库建成后维护资金跟不上，工程老化失修严重，病险水库数量多。这些水库普遍存在大坝单薄、施工质量差、坝顶裂缝、渗漏严重、防洪标准低等问题。河南省按照规划，目前仍在全面实施中小水库大坝的加固、改建扩建泄洪设施等措施。

三联生活周刊：在气候变化的大背景下，河南地区的中小型水库面临的哪些问题会成为常态？你认为最亟须解决的问题是什么？

林凯荣：在气候变化的大背景下，河南地区的中小型水库面临和应对极端天气所引发的灾害链成为常态，吸取河南“75·8”特大洪水和此次洪水的教训，最亟须解决的问题是水库大坝的安全监测问题。

河南省属于人均占有水资源严重贫乏的省份之一，随着经济的飞速发展，工农业生产及人民生活对于水利工程的依赖程度越来越高，水库在防洪中的骨干作用也越来越大，经济和社会效益越来越显著。正因为水库地位如此之重要，所以要求水库必须在保证安全的前提下充分发挥其综合效能。因此，完善大坝的安全监测设施，加强对水库大坝的安全监测工作不仅重要，而且十分必要。

这需要拨出专项经费对老化损坏的设备进行修复、改造，并对大型水库及重点中型水库增加必要的观测设备，配备和引进一批现代化的观测仪器。根据河南省部分市（区）工程数量的实际情况，因地制宜，明确由市一级统一组织，恢复巡回观测队伍，采取多种综合有效手段，切实加大大坝安全监测工作力度，提高监测工作水平。 降水量河南经济暴雨