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尼罗河上的新大坝:埃塞俄比亚的复兴大坝水电站
发布时间:2022-08-30       

  埃塞俄比亚大约只有一半的公民可以用上电,这个比例低于大多数其他非洲国家,也远远低于全世界大多数其他国家。为了解决这个问题,埃塞俄比亚政府于2011年开始在青尼罗河上建造一座大坝,该大坝在2023年完工后将成为非洲最大的水电大坝。

  这个混凝土结构有三个泄洪道和13个涡轮机,将上升145米,并建立一个覆盖1874平方公里土地的水库,大小相当于得克萨斯州的休斯顿。它被称为埃塞俄比亚复兴大坝水电站(GERD),预计将使埃塞俄比亚的电力输出增加一倍以上。

  如果它按计划运行,GERD将迎来一个新时代,并有助于照亮埃塞俄比亚夜间图像中出现的大部分黑暗景观。(在上面的Suomi-NPP卫星合成图中,请注意埃塞俄比亚的黑暗与埃及尼罗河沿岸明亮的光影之间的对比,世界银行的数据显示,埃及100%的人口都能用上电)。除了发电之外,GERD还可以缓解苏丹的破坏性季节性洪水,通过提供可靠的灌溉用水来增加埃塞俄比亚的粮食供应,并通过截留泥沙来延长尼罗河下游其他水坝的寿命。

  然而,通过改变河流的水文状况,该大坝可能会对下游埃及和苏丹部分地区生活和耕作并使用尼罗河水的数百万人产生影响。下面显示的尼罗河Great Bend的自然色图片强调了埃及人民对尼罗河的依赖程度:埃及95%的农田都在河岸附近的狭窄区域内。

  经过10年的建设,GERD几乎已经完成。2020年,水资源管理者开始为水库蓄水,这个过程可能需要几年到十年的时间,这取决于天气条件和大坝管理者对青尼罗河流量的控制程度。埃塞俄比亚有动力迅速填满水库,以开始发电并开始支付50亿美元的项目。然而,快速蓄水可能会大大减少下游的水,因为青尼罗河提供的水占流入尼罗河的60%。

  美国宇航局喷气推进实验室的科学家Essam Heggy说:“虽然大坝在防洪和水力发电方面肯定会有积极的影响,但关于水库应该以多快的速度填满,以及如何长期管理,还有一些重要的问题没有得到解答,”他最近与人合著了一项研究,分析以不同速度为大坝蓄水的潜在水文和经济后果。

  Heggy说:“太快为水库蓄水--不到7年--可能会导致下游可测量的水短缺,影响粮食生产,特别是如果最初的蓄水是在干旱条件下进行的。”他的研究表明,快速为水库蓄水可能导致严重的经济损失,尽管他指出,扩大地下水开采,调整埃及阿斯旺水坝的运行,以及种植需要较少水的作物,可以帮助抵消一些影响。

  埃及、埃塞俄比亚和苏丹还没有就水库蓄水的时间表或如何管理大坝的计划达成一致。同时,遥感科学家利用卫星帮助跟踪GERD的发展。卫星提供了监测事态发展的最佳方式之一,因为数据是免费的、透明的,而且所有人都可以使用。

  截至2022年2月,由弗吉尼亚大学研究人员领导的一个小组根据卫星观测结果估计,GERD水库的水量不足15%。“通过将欧洲航天局哨兵一号卫星的穿云雷达观测数据与美国宇航局的数字地形高程模型相结合,我们能够估计出水库中水量的变化,”发表在《遥感》上的一项研究的主要作者Prakrut Kansara解释说,该研究详细介绍了他们的技术。

  水库在2021年9月,即雨季结束时,蓄水量占正常库容的23%,但后来由于蒸发和放水,水位下降了一些,查普曼大学的地球科学家和该研究的共同作者之一Hesham El-Askary解释说。“在头两年里,我们看到每年大约11%的蓄水率,这意味着以这种速度完全蓄满需要不到九年的时间。”

  该团队还使用了来自美国宇航局GRACE和GPM卫星的数据,以及来自美国宇航局一个名为全球土地数据同化系统的模型的结果,来分析自2002年以来该地区的降水、总径流和总储水量(包括地表、地下水和地下水)的季节性变化。

  “我们的研究强调,尼罗河流域经历了与厄尔尼诺和拉尼娜周期相关的干湿期,”该研究的另一位共同作者、弗吉尼亚大学工程系教授Venkataraman Lakshmi说。“重要的是,我们要考虑到这些周期,并将其纳入规划过程。我们真的需要让科学家、工程师和外交官在同一个房间里互相讨论如何蓄水和管理水库的问题。”

  第三个蓄水阶段可能会在2022年7月开始,预计会比前两个蓄水阶段捕获更大的水量。“2020年的第一个蓄水阶段蓄积了约49亿立方米的水,第二阶段又增加了60亿立方米。如果埃塞俄比亚在五年内继续为GERD蓄水,第四和第五次蓄积的水量可能各超过250亿立方米,”Heggy解释说。

  无论蓄水的速度如何,在未来几年里,从地面和高空都会有很多变化需要监测。Heggy说:“阿斯旺水坝和GERD一起能够保留尼罗河年流量的280%以上。这条世界上最长的河流将主要由两座大坝的运行而不是由自然过程驱动。”

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