贊比西河流域發展問題探究

連霄宇 袁成人

摘 要：贊比西河全長2574千米，流域面積139萬平方千米，是非洲第四大盆地，有諸多河流匯集，河流水力的總蘊能量，為附近的國家地區帶來了巨大的經濟效益。有利的同時，也存在著危險。本文通過系統的實驗數據對贊比西河流域的長期發展進行了分析，并得到了較為準確的結論，以期對贊比西河流域的長期發展起到借鑒作用，使贊比西河流域的人類生活更加穩定幸福。

關鍵詞：贊比西河流域；問題研究；分析探究

前言

2014年10月3日，BBC報道：卡里巴大壩處于危險狀態。在過去的50年里，來自泄洪道的急流侵蝕了基巖，形成了一個巨大的隕石坑，侵蝕了大壩的地基。工程師們現在警告說，如果不進行緊急維修，整個大壩就會坍塌。如果發生這樣的情況，一堵像海嘯一樣的水墻將會穿過贊比西河流域，在8小時內到達莫桑比克邊境。洪水將淹沒莫桑比克的卡霍拉巴沙大壩，摧毀南非40%的水力發電能力。隨著山谷中野生動物的破壞，贊比西河管理局（ZRA）估計，350萬人的生命處于危險之中。

一、贊比西河流域情況分析

贊比西河由于河道過長，統計數據較難，我們對其流域進行了相應的劃分。以維多利亞瀑布為節點，其下游是我們考慮的重點。從維多利亞瀑布到卡里巴大壩之間沒有流量大的支流流入，所以我們維多利亞瀑布的輸出流量作為研究贊比西河的干流流入量。

由于贊比西河位于盆地之間，匯集河流眾多，無法逐一統計，根據資料顯示，我們把徑流量50m3/s的支流忽略。因此，我們從維多利亞瀑布一下考慮：Kafue River，Luangwa River，Shire River， Tete River.其中Tete River指的是，Tete city周圍的河流匯入贊比西河的徑流量

根據探究的要求，考慮到當地人口和氣候，我們把當地人用水量和水蒸發量與水流量連續方程結合，得到贊比西河干流量模型。

由于河流流域廣，地形、人口密集程度復雜，我們結合實際地形和經濟約束，以及水庫河道容量，進一步優化贊比西河干流模型，得到多重水壩系統模型。以上分析是由相應的數據得到的。結合Kariba Lake和Lago de Cahora Bassa和現有的壩址加上多重水壩系統模型，選擇了10個建造壩址在贊比西河沿岸。我們在一個叫做NOAA的網站上統計了贊比西河近五年的徑流量，以及歷史中的最大洪澇（1978）以及最大干旱（1996），再結合一下幾點：①地表水的蒸發量②灌溉需求量③城市需求量④水電需求量，得到水管理策略。我們選取最大洪水（1978）4月到6月的平均流量來檢驗模型，通過Matlab得到流量隨河道變化關系圖。明顯的超出我們的模型可以調節范圍。

二、模型探究的優點和缺點

（1）優點

①以維多利亞瀑布、卡里巴大壩、C壩作為我們模型建立的分界點，將贊比西河分成三個河段，這樣使得我們可以針對不同的河段進行壩的選址，同時對于各河段的數據統計也帶來一定的便利。

②對于數據的處理，我們從NOAA網站上搜索到贊比西河各個監測站點年數據統計，對于這些數據我們進行相應的處理得到我們想要的結果，使得我們的模型的成立有更好的依據。

③我們考慮了影響模型的主要因素，比較全面的為模型的做出了假設。

④我們的策略是將每個年份分成，旱、澇、正常三種不同的情況來確定的，能夠較為全面的預防各種情況。

⑤在檢測模型的過程中，我們通過極端的例子來判斷模型的可行性，結果表明，我們的模型具有比較普遍的實用性。

（二）缺點

①我們在對贊比西河進行徑流量統計時，忽略了較小的支流，這種假設可能造成對于壩的選址有一定的影響。

②在進行數據統計時，部分距離數據是通過衛星地圖測量的，這樣的數據可能造成一定的測量誤差。

③由于數據庫的問題，我們只統計了2011以后和1978及1996年監測站在贊比西河流域的監測數據，這對于長期預測是有一定影響的。

三、總結

總的來說，我們利用題目給出的條件將贊比西河的進行分段選擇，能夠比較直觀的展示我們的對于模型推導的思路。另外，運用液體運動學的基礎來推導模型，符合一般規律。同時考慮了主要影響因素，使得我們的模型更有說服力。我們在贊比西河中游和下游的位置選擇建立了10個小型的水壩來代替卡里巴大壩，這一新的大壩系統應該與現有的卡里巴大壩一樣擁有同樣的綜合水資源管理能力。與現有的大壩相比，新系統具有較高的保護和水管理能力。為了檢測我們的策略是否能夠達到所期望的要求，我們選擇來自維多利亞瀑布高達5400m3/s的水流量測試，即1978年洪澇，測試表明我們的模型符合要求。

最后我們將我們所得出的結果進行展示，并且通過后文的三種方案對成本和收益簡要的評估，可以看出方案三是最長久、最經濟的方法，對于贊比西流域人類生活和地區發展是最有益的。