水庫
水庫是指人工造出的淡水水體,規模較大的稱為人工湖,而較小的則稱為水塘、塘壩或蓄水池。大多數水庫都修建於內陸,一般的形成方法是在河流的中上流建造堤壩,河水受阻後把河谷淹沒後便形成人造湖泊;不過也有的水庫是建於海上的,例如香港的船灣淡水湖。水壩一般都建於狹窄的谷地,因為兩岸的山坡可以作為水庫的天然圍牆,而水壩的動工長度也可大大縮短。興建之前,將被水淹地帶的民居和古蹟、鐵路公路等設施和建築物需要被移到其他地方。
功能
- 發電:利用水壩上的水力發電機來產生電能。
- 灌溉:利用水庫來水的季節差、年度差,蓄積、抬高水位,保證下游灌區的農業用水。
- 供水:蓄積水量,確保城市飲用水和工業用水。
- 防洪:調節庫容,削峰平谷,在汛期將上流的洪峰水量用緩慢可控的節奏逐步釋放,提高下游地區的防洪能力。
- 航運:提高水深,淹沒險灘及暗礁,有利於庫區與上游的航運。水庫有計劃的調整下泄流量,可控制下游航道的枯水期適航性。
- 養殖:水庫可以用來發展養殖漁業。
- 旅遊:水庫多位於植被茂密的山區,形成人工湖後,成為當地一景,可發展旅遊業。
- 攔蓄泥沙:減輕下遊河道淤積。通過「蓄清排渾」,甚至可用豐水期來水沖刷下遊河道,降低下遊河道標高。
其中蓄水、灌溉、發電、防洪是大多數水庫的主要目的,而養殖及旅遊多為附屬功能,有些水庫為確保水質而不提供養殖及旅遊,例如翡翠水庫。一般水庫建設多著眼於其中部分功能,如三峽水庫主要目的在於發電、防洪及航運,小灣水電站主要目的在於發電、防洪,萬宜水庫則為了提供飲用水源。
水庫造成溫室氣體排放
任何陸上水體都會因為附近的植物掉入水中後發生無氧腐爛產生溫室氣體,其中甲烷比二氧化碳的溫室效應高八倍[1]。水庫因為在建造過程中會淹漫大量之前已存在的陸生植被,因此溫室氣體排放比一般的天然湖嚴重,熱帶地區的水庫又會比溫帶地區排放更多溫室氣體。
全球估計的水體溫室氣體排放量對比如下(毫克/平方公尺/日)[2]:
地點 | 二氧化碳 | 甲烷 |
---|---|---|
湖 | 700 | 9 |
一般區域水庫 | 1500 | 20 |
熱帶區域水庫 | 3000 | 100 |
對人類的影響
水庫會導致下游國家的水量減少。
不良影響
- 破壞和改變流域生態系特有的功能和結構。
- 庫區水質優養化或毒化。
- 改變泥沙的自然輸出,造成河口海灣洪泛平原的縮小以及海岸線遭侵蝕。
- 大壩下遊河道下切、河岸遭侵蝕及河、海口水中鹽分增加。
- 有可能誘發地震及庫區塌方、滑坡。
- 灌溉引起土壤肥力損失、加重鹽鹼化。
- 導致植被或生物種的減少或毀滅。
- 促進外來物種的侵入導致生態危害。
- 淹沒文物古跡或造成原有自然景觀觀賞價值的損失。
- 沖擊當地的傳統文化。
- 誘發與水體有關的若干傳染病。
- 大洪水造成的漫壩從而壩體潰決;或高水位長期浸泡壩體導致管涌、壩體滑坡。1975年8月河南省南部淮河流域特大洪水造成板橋水庫漫壩潰堤後,中國的大中型水庫進行以防禦可能最大降水的保壩工程建設。21世紀以來,水利部主持全國病險水庫排查與加固工程。
水庫死亡
水庫上游的土地開發導致水庫淤泥變多,面臨死亡。
命名
水庫的名字可分為兩部分,如曾文水庫,「曾文」為第一部分,「水庫」為第二部分。
對於第一部分的命名多遵循以下幾個原則:
- 水庫或大壩所在地,一般選擇村鎮類的小地名,如柘林水庫、升鍾水庫、豐滿水電站等。這是最常見的方式。
- 水庫所截流的河流,如新安江水庫、新豐江水庫、沃爾特水庫。
- 大壩所在的峽谷,如龍羊峽水庫、劉家峽水庫。
- 水庫建設的重要日期,如七一水庫。
- 抽象名詞,如共產主義水庫。
- 人名,如歐陽海水庫、胡佛水壩。
對於第二部分,大多數水庫都稱為「水庫」,以發電為主要功能的稱為「水電站」或「電站」,以防洪為主要功能的稱為「水利樞紐工程」,也有稱為「大壩」或「水壩」、「淡水湖」者,但往往根據使用語境相互通用。
分級
水庫類型 | 總庫容 |
小型水庫 - 小(二)型 - 小(一)型 |
10—100萬立方公尺 100—1000萬立方公尺 |
中型水庫 | 1000萬立方公尺-1億立方公尺 |
大型水庫 - 大(二)型 - 大(一)型 |
1—10億立方公尺 大於10億立方公尺 |
水位
由低到高依次為:
- 死水位(設計低水位):在正常運用情況下,允許消落到的最低水位。低於死水位的蓄水無法用於供水。
- 汛限水位(防洪限制水位):水庫在汛期防洪運用時,允許興利蓄水的上限水位。汛限水位以上用於防洪庫容攔蓄洪水,保護水庫下游防洪目標。要兼顧防洪和興利兩方面的需要。汛期內不同時段的洪水特徵有明顯差別時,可考慮分期採用不同的防洪限制水位。常見的有普通汛期防洪限制水位、主汛期防洪限制水位、秋汛期防洪限制水位。
- 正常蓄水位(正常高水位、興利水位、設計蓄水位):水庫在正常運用情況下,為滿足興利要求在開始供水時應蓄到的水位。是允許長期維持的最高蓄水位,也是擋水建築物穩定計算的主要依據。
- 防洪高水位:決定了下游防護對象的設計防洪標準。是水庫用於正常防洪時的水位上限。
- 設計洪水位:水庫遇到大壩的設計洪水時,在壩前達到的最高水位。是水庫在正常運用情況下允許達到的最高洪水位。
- 校核洪水位:水庫遇到大壩的校核洪水時,經水庫調洪後,在壩前達到的最高水位。是水庫在非常運用情況下,允許臨時達到的最高洪水位,是確定大壩頂高及進行大壩安全校核的主要依據。
庫容
- 死庫容(墊底庫容):死水位以下的庫容。
- 汛限庫容:汛限水位以下的庫容。
- 興利庫容:死水位到正常水位之間的庫容,可用於引水、發電等。
- 防洪庫容:汛限水位到防洪高水位之間的庫容,可用於汛期的攔蓄洪水,應對突發洪水等。
- 重疊庫容(共用庫容):汛限水位到正常蓄水位之間的庫容。在汛期,這部分庫容必須騰空,用於應對入庫洪水。
- 攔洪庫容:汛限水位到設計洪水位之間的庫容,用於在大洪水時攔蓄洪峰。
- 調洪庫容:汛限水位到校核洪水位之間的庫容,用於應對非常特大洪水。
- 總庫容:校核洪水位以下的水庫容積。
最大的水庫
就面積而言,世界上的十大水庫:
- 迦納的沃爾特水庫(8482平方公里)
- 俄羅斯的古比雪夫水庫(6450平方公里)
- 加拿大的斯莫爾伍德水庫(5698平方公里)
- 尚比亞的卡里巴水庫(5580平方公里)
- 哈薩克的布赫塔明水庫(5490平方公里)
- 俄羅斯的布拉茨克水庫(5426平方公里)
- 埃及的納賽爾水庫(5248平方公里)
- 俄羅斯的雷賓斯克水庫(4580平方公里)
- 加拿大的卡尼亞皮斯科水庫(4318平方公里)
- 委內瑞拉的古里水庫(4250平方公里)
參考文獻
- ^ Houghton, John. Global warming. Reports on Progress in Physics. 4 May 2005, 68 (6): E2865–74. Bibcode:2005RPPh...68.1343H. doi:10.1088/0034-4885/68/6/R02.
- ^ Reservoir Surfaces as Sources of Greenhouse Gases to the Atmosphere: A Global Estimate (PDF). era.library.ualberta.ca.