水利部长该反思了！再论四川盆地木桶效应与干旱的关系

水利部长该反思了！再论四川盆地木桶效应
笔者根据人造地形气候学原理（参阅网络版《人造地形气候学暨中国水资源战略》一书），2000年撰写《横断山脉大峡谷：中国水资源的命脉》等文，2004年撰写《三峡大坝与四川盆地木桶效应》等文，指出水库大坝这种人造地形对大坝上下游的水资源分布会产生不可忽视的影响，可惜均未能促进有关方面认真反思。
令人惊讶和不解的是，2006年夏重庆等地遭遇持续高温干旱、长江及其支流汛期水枯，笔者关于人造地形可以影响气候的学术观点，不但没有得到有关部门的认真对待，反而受到有关方面的曲解和近乎本能的拒绝。如今，重庆、四川的干旱从去年夏天一直在持续着；有鉴于此，笔者认为有必要再次论述人造地形对四川盆地产生木桶效应及其危害。
一 、关于重庆高温干旱与三峡大坝的争论
2006年8月11日，笔者在《三峡大坝与四川盆地木桶效应》一文前补注一段文字：“2006年7月下旬至8月上旬，重庆持续高温（8月10日达到41摄氏度），四川盆地干旱少雨。显然这与大气环流的变化有关，其中不能排除三峡大坝新地形地貌的影响。笔者长期关注人造地形地貌对自然环境的影响问题，并希望有更多的人关注这个问题，特别是国家决策部门，在考虑上马大型人造工程时，首先要认真调查研究人为改变地形地貌对自然环境可能造成的正效应和负效应。而且，对那些已经施工完成的大型工程，也应该建立环境影响追踪档案，以便吸取经验教训。”并以标题《重庆高温41度，应该考虑三峡大坝的风阻效应》重新发表在互联网上，结果一石激起千重浪。
此后不久笔者应邀参加中央电视台“决策者说”节目（9月1日播出），讨论“重庆高温是三峡大坝惹得祸吗”，由于众所周知的原因，笔者的观点并未得到完整的播出（面对如此重大的灾难性事件，其它许多媒体也都未能公正、客观、全面的报道我的观点，有的媒体甚至故意歪曲、贬低我的观点，这是媒体的失职和耻辱）。关于导致重庆异常高温的原因，可参阅笔者《我给重庆高温、长江水浅号脉开方》、《品三峡大坝，论巴蜀气象，王红旗答记者问》（2006年10月16日经济观察报第42版《民间科学家凭什么：王红旗答问》一文的摘要）等文。
如今，重庆、四川的干旱从2006年夏，一直持续到2007年春天。有鉴于此，笔者认为有必要进一步论述四川盆地木桶效应。所谓四川盆地木桶效应，是将四川盆地比喻为一个巨大的木桶，环绕四川盆地的山脉缺口（山口、江河峡谷）就是这个大木桶的一根根相对比较短的木条；这些木条虽然短，但是由于它们处在关键的位置上，是水汽入川的咽喉要道；因此，人为改变这些短木条的高度，例如在江河峡谷修建水库大坝，势必改变四川盆地的盆地结构，不可避免会导致四川盆地的自然气候发生明显的变化。
这里有必要指出的是，全球气候变暖，有助于增加海水蒸发量，从而也会相应增加陆地的降水量。因此，简单的不分青红皂白都用全球气温上升来解释2006年重庆等地持续高温干旱，乃是不负责任的行为，并且严重背离了尊重事实、客观调查研究的科学精神。
此外，我国有些人（多为官员或者官方学者）还以国外某些水库大坝未对当地气候产生严重影响为理由，拒绝考虑四川盆地江河峡谷上的水库大坝对四川盆地水汽流动的作用，这种理由也是不能成立的。这是因为，不同国家有着不同的地形，不能简单的用其它国家水库大坝的情况套用中国水库大坝的情况。进一步说，中国内陆地区处于欧亚大陆的中央，距离四大洋都非常远；中国的四川盆地紧邻地球第三极青藏高原，其江河峡谷对水汽的输送有着独特的作用；而这些因素都是其它国家的水库大坝所不具有的。对此，稍有科学素养的人都知道，出于主观意图把不同情况当成相同情况，属于违背科学的行为。
此外，还有人以四川盆地在历史上也曾发生过严重旱灾为理由，排除三峡大坝对气候的影响，显然这也是不能成立的。首先，四川盆地历史确实发生过严重旱灾，但是发生旱灾的比例非常低，绝大多数年份都是风调雨顺，否则就不会得到天府之国的美誉。第二，历史时期人类活动对气候的影响很小，但是现在人类活动对气候的影响已经很大；因此，面对2006年重庆等地持续高温干旱、长江及其主要支流汛期水枯的巨大灾难，没有任何理由不去考虑人类活动的因素，而是应该像警察破案一样，任何蛛丝马迹都不能放过。
需要说明的是，笔者做为独立学者，目前只能对四川盆地木桶效应进行定性分析，因为定量分析需要国家投入相当数额的科研经费，以及有关部门的配合（提供已有资料，提供实地考察及其数据观测采样的协助），才能够开展。
二 、中国四大盆地对比
众所周知，中国有准格尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地和四川盆地这四大盆地，其中准格尔盆地半是沙漠，塔里木盆地全是沙漠，柴达木盆地是荒漠，唯独四川盆地自古以来就号称天府之国，主要是因为四川盆地的雨水丰沛。
一个地区的降雨量，主要取决于两个条件，第一个条件是水汽资源丰富，第二个条件是冷气资源丰富。山东半岛、海南岛的水汽资源相当丰富，但是却经常闹旱灾，其原因就在于海拔1524米的泰山和海拔1867米的五指山，都不能提供足够的冷气资源。日本也是海岛，却很少有旱灾，因为海拔3776米的富士山提供了充足的冷气资源（海拔每升高1000米，气温下降6摄氏度）。
同理，准格尔盆地在天山以北，大西洋水汽和北冰洋水汽千里迢迢来到这里，虽然所剩无几，但是仍然能够在天山迎风面凝结成为降雨和降雪，并顺坡流下来，因此这里还有一些绿地（如果阿拉山口再宽一些和再低一些，通过的水汽就会更多一些；而且，随着全球变暖，北冰洋和大西洋蒸发的水汽量增加，也会给天山南北送来更多的水汽资源和冷气资源）。塔里木盆地在天山以南，大西洋水汽和北冰洋水汽千里跋涉再翻越天山，绝大部分水汽资源都留在了天山以北，因此塔里木盆地要比准格尔盆地干旱得多，年降水量不到30毫米，土地沙漠。柴达木盆地，位于高海拔的青藏高原北部，尽管这里冷气资源丰富，但是由于距离四大洋都非常遥远，水汽资源严重短缺，因此这里的雨雪稀少，年降水量略多于30毫米，土地荒漠。
对比之下，四川盆地既有海拔三四千米的高山，距离西太平洋（我国东海岸）1600公里，距离南太平洋（我国南海岸）1000公里，距离印度洋（孟加拉湾）1600公里，还都不算太远；这样既有丰富的水汽资源，又有丰富的冷气资源，当然雨水就丰沛，年降水量在950－1150毫米，物产相当富饶（这对全中国都是至关重要的）。
三 、江河峡谷地形风对水汽输送的作用
西太平洋、南太平洋和印度洋水汽向四川盆地输送，主要有两种途径，其一是中高层的大气环流（季风），位于下垫面之上（准确说是宏观地形风）；其二是地形风，位于下垫面之下（准确说是中观和微观地形风）；下垫面分界线的高度与当地地形密切相关，大体在地面以上500－1000米。水汽的上述两种输送途径是互相影响的，大体而言，对于低海拔和沿海地区来说，水汽资源主要由中高层季风提供；对于高海拔和内陆地区来说，水汽资源主要由地形风提供。
所谓地形风，最明显的例子就是穿堂风。建筑物有穿堂风现象，大自然也有穿堂风现象。大自然的穿堂风的风道，一是山脉的缺口（俗称风口），二是峡谷。一般来说，有江河流动的峡谷，比无水的峡谷，穿堂风的效应更显著，因为水面对风的摩擦力更小。有必要指出的是，即使是低矮的地形，也会产生明显的作用。笔者2007年3月31日在北京玉渊潭公园，当时有四五级西北风；玉渊潭有一道二三米高、四五米宽的土堤把潭水分为西潭和东潭，结果西潭被风吹起一尺高的浪，而东潭却是微波荡漾。
具体来说，四川盆地及其周边的江河峡谷，乃是太平洋和印度洋水汽向四川盆地及其周边地区输送的极其重要的天然通道。在这种情况下，如果在四川盆地及其周边的江河峡谷上人为修建起一座座水库大坝（其影响空气流动的高度是大坝高度的四倍以上），无异于是在把这些天然水汽通道一个个都给堵住了（相当于人体动脉血管的粥样硬化），江河峡谷原本具有的天然水汽通道的穿堂风效应也就必然随之大幅度降低。而且，水库大坝越高，大坝所在地的海拔越高，其阻挡水汽流动的副作用也就越大。这是因为，在高海拔地区，由于空气稀薄，水汽比重大，被阳光晒热的水汽，通常都是贴着河道水面逆流而上的；因此，即使是几十米高的水库大坝，也会把逆流而上的水汽完全给阻挡在大坝下游。
需要指出的是，三峡大坝的建造，在减少四川盆地降雨量的同时，却有助于增加三峡大坝下游地区（湖北省）的降雨量；这是因为，被大坝阻挡的水汽，会滞留或者回流到大坝下游一带，遇到冷气就会转化为降水。
此外，水库大坝蓄水发电后，还会对江河水体流动产生一系列作用（参阅《水库大坝的水体气动效应》一文）。例如，三峡水库大坝蓄水发电后，上游来的低温度水，由于比重大，都沉到水库的中下层（深约100米左右）；水库上层表面的水体被太阳加热后，仍然留在水库上游地区；水库发电机组向下游排出的水体，均取自水库中下层的低温水体（有关方面应该测量上述两处的水温差）。因此，三峡大坝下游的宜昌一带，气温应该有所下降；而据宜昌的网民说，三峡大坝建成后，感觉宜昌气温确实比以往凉爽了一些。
但是，对于三峡大坝上游的重庆来说，三峡大坝未建成之前，长江三峡流动的水可以把重庆等地的热量带走；而当三峡大坝建成发电后，长江三峡地区的太阳照射热量，就再也不能被长江三峡的水带走，重庆等地的气温当然会相应提高了，而且还可能引起连锁反应。例如，2007年3月24日“月亮笑园”网站“谈古论今”版发表署名黄英辉“香港《大公报》大旱与三峡大坝有关”一文称：“近年来，三峡大坝库区已经形成了一个长约二百多公里、宽约几公里的无生态区，在那里，没有任何生命存在。其原因不明。相关省政协委员一直在呼吁调查研究这个问题，但因经费问题，至今尚未解决。”
四 、海洋水汽入川通道
1 、西太平洋水汽入川地形风通道。第一是长江三峡，第二是汉江中上游峡谷，第三是黄河三门峡峡谷。其中，长江三峡，山高谷深（高差在1000米），直对东海，是西太平洋水汽入川的主通道；但是，由于三峡大坝横空出世，这条水汽主通道严重受阻。汉江中上游峡谷，位于秦岭与大巴山之间，是东海水汽向四川盆地北部输送的重要通道；但是，由于丹江口水库大坝横腰拦截，而且今天还在加高（为的是向北京调水），以及上游（包括支流）其它水库大坝的出现，这条水汽主通道同样严重受阻，其标志就是嘉陵江水量逐渐萎缩。黄河三门峡峡谷，是黄海水汽向秦岭及其北部黄土高原输送的主要通道，对增加入川水汽有辅助作用；但是，由于三门峡水库大坝和小浪底水库大坝的修建，这条水汽通道早就严重受阻。
2 、南太平洋水汽入川地形风通道。第一是金沙江（包括主要支流雅砻江、大渡河、岷江等）峡谷，第二是澜沧江（湄公河）峡谷，第三是穿越云贵高原的江河峡谷，主要有元江（红水河）峡谷、盘江峡谷和乌江峡谷等。来自南海的水汽可以通过上述峡谷，输送到四川盆地的西部地区和南部地区。由于上述江河峡谷，近年修建了一系列水库大坝，上述入川水汽通道已经严重受阻；其明显标志之一就是岷江上游的大面积湿地逐渐萎缩干涸，当年红军长征过的沼泽草地，早已面目全非了。
3 、印度洋（主要经由孟加拉湾）水汽入川地形风通道。第一是怒江（萨尔温江）及其支流峡谷，第二是雅鲁藏布江（拉马普特拉河）及其支流峡谷。此外，邻近的澜沧江峡谷和金沙江峡谷，也能够获得部分印度洋来的水汽。一般来说，来自印度洋的季风，很难翻越海拔六七千米的喜马拉雅山，即使能够翻越其携带的水汽也所剩无几。因此，印度洋水汽主要是通过上述江河峡谷渗透到青藏高原，在当地转化为雨雪；其中，也有一部分水汽，在青藏高原西风的吹送下，进入四川盆地上空，成为四川盆地水汽资源的重要组成部分。所幸，目前我国尚未在雅鲁藏布江和怒江上修建水库大坝，否则上述水汽通道一旦受阻，青藏高原的生态环境必将遭到近乎毁灭性的破坏。
4 、值得注意的是，全球变暖会增加北冰洋和大西洋的蒸发量，我国西北风的水汽含量也会随之增加；这种富含水汽的西北风，它的冷容量比较多，因此它不仅能够给我国内陆地区（包括四川盆地）增加一定的水汽资源，而且还同时增加了“冷资源”（这是促成降雨的重要因素），从而使内陆地区变得略微凉爽和湿润多雾多雨一些，显然这对中国水资源是一个新增加的好因素，或许罗布泊都有可能重现波光粼粼的景色。有鉴于此，我国有关部门应该密切监测西北风的水汽含量，并将其参数纳入天气预报计算公式里。
五 、人造地形对水汽入川的副作用
由于四川盆地及其周边地区大部分江河峡谷已经修建（包括在建）数以百计的水库大坝，这些水库大坝已经把四川盆地的天然水汽通道统统堵塞，导致四川盆地的木桶效应愈来愈明显，其副作用主要表现在如下方面：
1 、近半个世纪以来，特别是近一二十年，由于中国经济实力的增加、大型建筑物施工技术的提高，在四川盆地的几乎所有的江河峡谷上都修建了水库大坝，有的一条河上甚至修建了数十座梯级水库大坝。这些水库大坝的出现，相当于把四川盆地这个大木桶的一条条短木条加高，使其原本承担的水汽入川功能产生“血管堵塞”病变。
在这种情况下，可以预见到，四川盆地（包括重庆地区）的高温干旱趋势会愈来愈严重，虽然不排除有些年份降水量仍然会比较多，但是总体趋势是每况愈下，年降水量有可能从1000毫米左右下降到600毫米左右（相当于华北平原水平）。有鉴于此，四川省和重庆市有必要未雨绸缪，提前准备将大面积水田改为旱田，由种水稻为主改为种玉米等耐旱作物为主。与此同时，要大力提倡节约用水，耗水产业要准备转产。
2 、由于四川盆地以西以北地区的水汽资源，主要是经由金沙江及其支流岷江、大渡河、雅砻江的峡谷河道输送的，在这些水系上修建的水库大坝势必减少水汽进一步向内陆地区的输送量。据此可以预见，红军当年过的沼泽湿地“草地”（若尔盖沼泽）目前已经干涸，而且将进一步继续干涸（补注：甘肃省的玛曲县与若尔盖沼泽相邻，过去是最肥美的草场；十几年前由于降雨量一年比一年少，草场逐渐退化，甚至沙漠化，仅2007年春天这里就刮了二十多次沙尘暴，当地牧民损失惨重）；祈连山的水汽来源会随之大幅度下降，河西走廊会进一步干旱；西部地区的沙尘暴会愈演愈烈，敦煌月牙泉会干涸；青海湖会进一步萎缩（笔者2005年去青海湖，湖畔已经出现许多沙丘，湖水面积每年减少相当于一个杭州西湖），柴达木盆地将更加荒漠化甚至沙漠化。有鉴于此，上述地区的政府和人民，应该有自然环境将继续恶化甚至是迅速恶化的思想准备。需要说明的是，上述地区的水汽资源亦来源于北冰洋和大西洋，随着全球气温升高，来自北冰洋和大西洋的水汽量也会有相应增加，而这一因素却有助于增加上述地区的降水量。
3 、由于四川盆地木桶效应，以及横断山脉江河峡谷上水库大坝对水汽流动的阻挡，青藏高原水汽来量已经在逐年减少，其标志就是降雪降雨减少，冰川退缩，雪线上升，植被退化。更严峻的是，这种变化属于恶性循环：水汽来量减少＝积雪减少＝反光率下降、荒漠面积增加（沙尘落在积雪、冰川上，吸热能力增加）＝气温上升＝冷气资源下降＝吸引海洋水汽进入青藏高原的能力下降＝水汽来量进一步减少。据此可以预见到，当青藏高原这个地球第三极的冷库（仅次于南极洲和北冰洋），失去对太平洋和印度洋水汽的吸引力时，中国的三江源，以及长江流域和云贵高原，都将面临水资源萎缩的严酷打击，届时没有水，既谈不上经济发展，也谈不上社会和谐。这种生态危机，纠正的越晚，难度越大，付出的代价也就越沉重。
此外，还有必要指出的是，除了四川盆地木桶效应对四川盆地降水量造成负面影响之外，我国沿海城市带的热墙效应，也是造成四川盆地等内陆地区降水量减少的重要因素。这是因为，沿海城市带热墙，对海洋水汽进入内陆形成了新的障碍和阻力。
六 、应对四川盆地木桶效应的对策
综上所述，如果各级政府及其主管部门能够认识到形势的严峻，能够反思水库大坝的利弊得失，能够接受四川盆地木桶效应理论，能够有勇气承认失误，能够有魄力改弦更张。那么，就应该积极制定应对四川盆地木桶效应的对策。这是因为，如果四川盆地从天府之国变成干旱大地，势必将对中国社会和谐安定造成巨大冲击。
1 、可以积极采取补救措施，通过技术手段（这种手段是存在的）减少水库大坝对水汽流动的阻挡作用。对那些没有多大好处的水库大坝，应该予以拆除；特别是，要严格审批新的水库大坝建设项目，尽可能不再建造新的水库大坝。
2 、由于四川盆地江河峡谷上的水库大坝是造成四川盆地降水量减少的重要原因，我国政府应该建立相应的补偿机制，即水库大坝所有者或者使用者应该对大坝上游地区支付生态环境补偿费，沿海城市带的政府应该向内陆地区政府支付生态环境补偿费，其数额可根据降水量减少的数额进行折算。
例如，我们知道1毫米的降水量，在1平方公里的面积上，相当于1000吨水。四川盆地面积20万平方公里，如果年降水量减少100毫米，就相当于每年减少水资源200亿吨。按每吨水直接价值和间接价值各1元计算，共计损失400亿元。有关责任方（四川盆地江河峡谷水库大坝和沿海城市带）对四川盆地生态环境赔偿费至少每年应在400亿元以上。
3 、面对中国水资源战略性短缺，我国政府有必要积极开展水资源领域的高新技术研究，例如空中南水北调项目、人造龙王水汽资源利用项目，等等。
补注：国在山河破，财聚工农穷；歧途需返正，和美靠民雄。中国当前最大的问题就是自然环境遭到严重污染破坏，社会财富和权益分配严重不公，真正要解决上述问题，构建和谐社会、恢复美丽山河，不能靠公仆，只能靠民主，只能靠民意、民声、民权的雄起。
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