淺談阿斯旺高壩

1、淺談阿斯旺高壩07水利 王迪迪 20072003027摘要：阿斯旺高壩是一個(gè)集防洪、灌溉、航運(yùn)、發(fā)電為一體的綜合性水利工程，為埃及的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)但同時(shí)也帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。本文從阿斯旺水壩的建設(shè)背景，阿斯旺水壩在埃及發(fā)揮的作用，以及阿斯旺水壩引起的生態(tài)問(wèn)題幾個(gè)方面淺談阿斯旺大壩。關(guān)鍵詞：阿斯旺水壩 尼羅河 埃及引言自1971年水壩建成至今的38年間，阿斯旺水壩曾立下許多汗馬功勞，發(fā)揮著巨大的積極作用促進(jìn)了埃及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。但是，由于生態(tài)環(huán)境的一些變化尼羅河水連年減少，使得阿斯旺水壩的功能減弱【5】，因此而建成的水庫(kù)納賽爾湖，為農(nóng)業(yè)、市政、娛樂(lè)及野生保護(hù)提供了水源【1】，同時(shí)也帶來(lái)了

2、許多生態(tài)問(wèn)題，甚至對(duì)埃及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形成威脅，從而引起了各國(guó)學(xué)者的關(guān)注【5】。1. 阿斯旺高壩修建的歷史背景1.1阿斯旺老壩1898年，阿斯旺老壩工程莫基，開(kāi)始施工。這項(xiàng)工程的壩址和設(shè)計(jì)方案是經(jīng)過(guò)7O多年的爭(zhēng)論才被確定的。壩址選定在尼羅河流出蘇丹國(guó)界進(jìn)入埃及不遠(yuǎn)的。第一瀑布處，北距阿斯旺鎮(zhèn)6公里，河谷寬2公里經(jīng)過(guò)4年建設(shè)，阿斯旺老壩于1902年建成工程費(fèi)用為300萬(wàn)埃鎊。該壩為閘式圬工重力壩，蓄水水位高2O米。太壩分為兩段，一段為泄水壩段，長(zhǎng)1400米，設(shè)有180個(gè)閘孔。另一段為擋水壩，長(zhǎng)550米。庫(kù)容為1o億米 ，用于將埃及上游4o萬(wàn)費(fèi)丹(每費(fèi)丹約等于68畝)土地變?yōu)槿旯喔?，以進(jìn)行集約耕種。

3、后來(lái)，由于不斷增長(zhǎng)的需水要求，阿斯旺老壩又經(jīng)過(guò)兩次加高增容【2】。第一次加高在1908年-1912年 大壩增高后，水位提高7米，庫(kù)容增長(zhǎng)到25億米 ，在埃及下游新增灌溉面積40萬(wàn)費(fèi)丹。工程費(fèi)用為200萬(wàn)埃鎊。第二次加高是在1929-1933年（圖2）。由于第一次加壩使水庫(kù)效益大增，1913年的枯水期，水庫(kù)使農(nóng)業(yè)損失減少12% 以上，促使政府下決心繼續(xù)增加其蓄水量。第二次加壩費(fèi)用增加到450萬(wàn)埃鎊，使太壩加高8米，庫(kù)容相應(yīng)增加25億m3 ，達(dá)到50億m3。新增灌溉面積2O萬(wàn)費(fèi)丹，還使另外20萬(wàn)費(fèi)丹土地的灌溉得到改善，轉(zhuǎn)為全年可灌。阿斯旺老壩的發(fā)電工程，從水壩始建即進(jìn)行調(diào)查和討論。直到1960年，

4、阿斯旺1號(hào)水電站才建成投運(yùn)，最大水頭(冬季)為32米。阿斯旺2號(hào)水電站建于19811985年，設(shè)計(jì)水頭為1824米。該電站裝機(jī)為4臺(tái)卡普蘭式水輪機(jī)，單機(jī)最大出力765萬(wàn)千瓦。當(dāng)前，1號(hào)電站裝機(jī)為345萬(wàn)千瓦，2號(hào)電站裝機(jī)30萬(wàn)千瓦.【2】1.2阿斯旺高壩方案提出及實(shí)施的社會(huì)背景為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用尼羅河的水資源，尼羅河流域各國(guó)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，曾提出以在上、中游干支流分散建庫(kù)蓄水為主的“世紀(jì)計(jì)劃”，即一個(gè)長(zhǎng)期奮斗才能夠?qū)崿F(xiàn)的計(jì)劃。“世紀(jì)計(jì)劃”要經(jīng)過(guò)沿岸各國(guó)的長(zhǎng)期協(xié)商。即使可能實(shí)現(xiàn)，也不一定符合埃及的要求。于是，埃及工程師們?cè)?0世紀(jì)50年代初就提出了在尼羅河干流下游埃及境內(nèi)修建有多年調(diào)節(jié)能力的阿斯旺

5、高壩方案?！?】1953年，納賽爾在推翻埃及王朝的革命成功后，立即批準(zhǔn)進(jìn)行高壩方案的研究。19531955年，西德和英國(guó)參與了可行性研究和技術(shù)咨詢(xún)。1955年4月，世界銀行對(duì)工程進(jìn)行評(píng)估，但1956年侵埃戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，美、英兩國(guó)撤消了對(duì)修建高壩的資助。以后蘇聯(lián)接收了工程的援建任務(wù)，工程于1960年1月9日開(kāi)始施工，1967年大壩基本建成，1970年全部竣工?！?】施工時(shí)的背景很復(fù)雜，可以說(shuō)埃及是頂著內(nèi)外壓力進(jìn)行的。一方面是當(dāng)時(shí)埃及的國(guó)內(nèi)很弱，國(guó)民生產(chǎn)總值僅36億美元，而高壩投資高達(dá)10億美元；另一方面國(guó)內(nèi)外對(duì)高壩的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題議論紛紛，有的甚至預(yù)言會(huì)產(chǎn)生很大的不利影響，反對(duì)興建?！?】2. 工程簡(jiǎn)

6、介阿斯旺水壩工程由主壩、溢洪道和發(fā)電站三部分組成，是一項(xiàng)集防洪、灌溉、航運(yùn)、發(fā)電為一體的綜合性水利工程。主壩為粘土心墻堆石壩全長(zhǎng)3600米，壩基寬980米，壩頂寬lO米，壩高111米。使用建筑材料約4300萬(wàn)立方米，其體積相當(dāng)于開(kāi)羅西郊胡夫大金字塔的l7倍，堪稱(chēng)世界七大水利工程之一【3】。3. 為埃及帶來(lái)的效益3.1阿斯旺高壩是尼羅河防洪體系的重要組成部分自1971年建成至今，阿斯旺水庫(kù)發(fā)揮多年調(diào)節(jié)作用，使埃及戰(zhàn)勝了1964年及1975年的特大洪水以及1972年特大干旱。1979年后非洲連續(xù)7年大旱，埃及鄰國(guó)(埃塞俄比亞、蘇丹)均災(zāi)情嚴(yán)重，餓殍遍野，埃及依賴(lài)阿斯旺湖而獲免。1972年大旱中，高

7、壩工程的效益就達(dá)6億美元。汛期流量得到完全控制，。以壩下Gaafra 站為例,先前最大流量近10 000 m3/ s ,建高壩后降至2500 m3/ s (見(jiàn)圖3)?！?0】3.2經(jīng)濟(jì)效益由于高壩的建成，埃及每年可以穩(wěn)定地得到550億立方米水故大量耕地改為長(zhǎng)年灌溉，一年兩熟或三熟，因高壩建設(shè)產(chǎn)生的縱(復(fù)種指數(shù)和產(chǎn)量提高)橫(耕地?cái)U(kuò)大)兩方面效益，解決了埃及人口增長(zhǎng)與耕地、雨量稀少的矛盾。目前，埃及實(shí)際相當(dāng)于耕地比1961年(約3760萬(wàn)畝)翻了一番，糧食生產(chǎn)增加了25成，已成為大米輸出國(guó)。周恩來(lái)總理曾高度贊揚(yáng)說(shuō)：“阿斯旺水壩宏偉的建設(shè)工程，體現(xiàn)了埃及人民改造大自然、變沙漠為良田的雄心壯志?！?

8、33工程發(fā)電產(chǎn)生的效益是毫無(wú)疑義的裝機(jī)容量達(dá)210萬(wàn)千瓦的阿斯旺水力發(fā)電站的發(fā)電量幾乎占埃及全國(guó)總發(fā)電量的15。1 97l1991年的21年中，阿斯旺水電站共發(fā)電約1500億千瓦時(shí)。巨大而廉價(jià)的電能使埃及全國(guó)的4000個(gè)村莊相繼實(shí)現(xiàn)了電氣化，不僅改善了人民生活，而且解決了埃及能源的極大困難。阿斯旺至開(kāi)羅的500千伏輸電線(xiàn)路，將埃及全國(guó)的電網(wǎng)連成一體，水電、火電相濟(jì)，開(kāi)創(chuàng)了埃及電力工業(yè)的新局面。如今，阿斯旺水電站每年發(fā)電約80億千瓦時(shí)，巳經(jīng)成為埃及的電力基礎(chǔ)。圖3 壩下Gaafra 站各年洪峰流量3.4其他效益阿斯旺水壩還帶來(lái)其他方面的效益，如水壩形成的納賽爾湖水面遼闊，對(duì)發(fā)展?jié)O業(yè)生產(chǎn)極為有利，

9、理所當(dāng)然地成為埃及重要的漁業(yè)基地；通過(guò)水庫(kù)對(duì)尼羅河的多年調(diào)節(jié)，創(chuàng)造了尼羅河全年通航的條件，航道吃水探度也由過(guò)去的1.215米增加到151.8米【4】。阿斯旺水壩使埃及的面貌迅速改變，它對(duì)埃及的作用將與日俱增。阿斯旺地區(qū)如今已成為新興的工業(yè)基地，埃及民族工業(yè)的發(fā)展，也進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)期?！?】4. 阿斯旺水壩引起的生態(tài)環(huán)境變化尼羅河流域被認(rèn)為是自成一體化的生態(tài)系統(tǒng)。在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，水、空氣、土地利用和人類(lèi)的相互作用不僅影響著水濱國(guó)家和生活在其中的人民，也影響著流域中其他地方的國(guó)家和人民?！?】19601969。一是汛期年阿斯旺高壩建設(shè)形成水庫(kù)攔截了壩上游幾乎全部來(lái)沙。以壩下Gaafra 站為例,

10、先前峰值含沙量為3. 8kg/ m3 ,1964 年(部分截流) 勻減至0. 6kg/ m3 ,1965年截流后小于0. 1kg/ m3 (見(jiàn)圖4 及圖5) 。為適應(yīng)新的水沙條件,河勢(shì)趨向于減小能耗,減小比降。途徑不外以下二者(之一或兼具) : (1) 沖刷壩下近處河床,挾沙輸往遠(yuǎn)處落淤; (2) 河槽蜿蜒擺動(dòng),使水流途徑增長(zhǎng)而比降相應(yīng)減小。前者影響水位變低,床面泥沙粒徑變粗;后者導(dǎo)致一岸沖蝕而對(duì)岸淤長(zhǎng)沙灘。河床下切量取決于水流條件的變化和河床泥沙粒徑及組成?？晒懒克髟诖裁娴募羟袘?yīng)力來(lái)分析泥沙粒徑對(duì)床面沖刷量的影響。在老阿斯旺壩與Esna 攔河閘之間167km 的壩下第1 區(qū)段內(nèi),據(jù)Gaba

11、l El Silsila 處鉆孔資料,取建高壩前河床D 50 為0. 3mm ,區(qū)段內(nèi)典型過(guò)水?dāng)嗝媪髁繛? 600m3/ s 時(shí)的水力半徑為78m ,坡降為0. 000 050. 000 06 。剪切應(yīng)力為3. 54. 8 Pa。Shields 公式相應(yīng)的臨界沖刷剪切應(yīng)力為1. 6Pa ,因而河床發(fā)生沖刷;要中值粒徑達(dá)到3. 6 mm 才足以阻止沖刷發(fā)生?！?0】因此，高壩的建設(shè)引發(fā)了日下的生態(tài)問(wèn)題。圖4 建阿斯旺高壩前后下泄水流的懸移質(zhì)含沙量變化圖5 壩下懸沙年輸移量變化4.1庫(kù)容減小阿斯旺水庫(kù)面積很大，加以氣候炎熱，庫(kù)水面蒸發(fā)量很大，估計(jì)每年庫(kù)水面蒸發(fā)的損失量高達(dá)100億m3。到1988年

12、，庫(kù)水位已降至155m以下，接近最低限度（紅線(xiàn)）。目前與蘇丹協(xié)商，要求蘇丹減少用水，確保水庫(kù)水位不低于150m，使電場(chǎng)能在低水頭運(yùn)行，同時(shí)農(nóng)業(yè)部要求農(nóng)民將水稻面積從前幾年的175萬(wàn)費(fèi)丹（一費(fèi)丹合6.3畝）減少到50.9萬(wàn)費(fèi)丹。4.2泥沙淤積在19641979年期間，庫(kù)內(nèi)總淤積量為15.255億t，而出庫(kù)僅6400萬(wàn)t，僅占進(jìn)庫(kù)量的4%，泥沙在350400km處淤積最多，大致相當(dāng)于回水變動(dòng)區(qū)，都在蘇丹境內(nèi)。最嚴(yán)重的河段比原河床高出40m，隨著時(shí)間增長(zhǎng)，淤積量定將加大，礙航問(wèn)題將更為嚴(yán)重。過(guò)去，數(shù)十艘豪華游船可載各國(guó)游客從開(kāi)羅溯尼羅河而上，行程8000多km，經(jīng)盧克索直達(dá)阿斯旺。而今，由于水量減少

13、，從開(kāi)羅至盧克索約600km的河段水位很淺，游船早已停駛。在開(kāi)羅，尼羅河畔的一些水上餐廳和夜總會(huì)，因河水不斷退縮，已大都擱淺在岸邊的淤泥里。4.3 海岸侵蝕大壩興建后急劇改變了尼羅河水流系統(tǒng)的平衡，使尼羅河口三角洲的海岸線(xiàn)受到地中海海流的直接侵蝕，三角洲的某些部位每年后退幾米。4.4 土地鹽堿化水壩建成后改變了尼羅河的鹽分循環(huán)過(guò)程，使中上游鹽分增高，導(dǎo)致幾百萬(wàn)畝土地荒蕪。4.5 河床下切大壩向下游放水速度過(guò)快，猛烈侵蝕河床兩岸。這種沖刷作用破壞了三處攔河大壩與500余座橋梁?！?，11-14】5.結(jié)語(yǔ)阿斯旺高壩為埃及的發(fā)展所做的貢獻(xiàn)是不可磨滅的，但是同時(shí)我們也要正事它所帶來(lái)的問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題解決

14、問(wèn)題，使它更好的為埃及人民服務(wù)。參考文獻(xiàn)：【1】20世紀(jì)全球10大建筑成就【2】余音，阿斯旺水壩的建設(shè)與管理淺述，譯自Water Power and Dam ConstructionVol 46， NO 1， Jan l994【3】吳凡，爭(zhēng)論不休的阿斯旺水壩，四川水利，2001，No.1【4】程曉冰，20世紀(jì)的“金字塔”埃及阿斯旺水壩工程概況，三峽工程的論證與決策【5】于麗萍，爭(zhēng)論不休的阿斯旺水壩，四川水力發(fā)電，第20卷第4期，2001年12月【6】鄒光華，從埃及之行談環(huán)境物探工作，地質(zhì)與勘探，第40卷 增刊，2004年10月【7】趙廣和主編，中國(guó)水利百科全書(shū) 綜合分冊(cè)，中國(guó)水利水電出版社【8】Seifieldin H. Abdalla, 尼羅河流域規(guī)劃：一種區(qū)域性方法， 第三屆黃河國(guó)際論壇論文集第一冊(cè)，黃河水利出版社【9】陸德福主編，世界江河防洪與治理（下冊(cè)），黃河水利出版社【10】陳濟(jì)深，阿斯旺高