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朔天运河计划大批判

已有 12223 次阅读 2017-7-12 21:52 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记| 调水, 疑问, 朔天运河

朔天运河计划大批判

中国的三北地区缺不缺水?这个答案几乎是千篇一律的,缺水是不争的事实。那么向三北地区调水有没有必要。这个问题却是有巨大分歧的。不同意调水的人认为只要节水,或者增高水价就可以解决问题,或者从干旱区向湿润区移民即可以解决问题。这些回答都是简单武断的解决方案。如果移民,如果提高水价,那么你们想吃哈密瓜吗?你们想吃葡萄干吗?你们想喝青稞酒吗?你们想用藏红花吗?你们想用冬虫夏草吗?门都没有了,怎么用?更何况民族和地域密切关联,生活风俗和地域密切相连,那些抬高水价、强迫搬迁的想法都是不切实际的。相反,切合实际的就是尊重民族习惯,尊重生活风俗,但是必须设法改变边远地区人民的条件。何况三北地区有接近三分之一的国土面积,无可逃避,只能改造。所以,毋庸置疑,调水是必须的。

所以,我并不反对调水,但是在如何调水方面却和许多人有巨大的分歧。我首先认为郭开等人提出的朔天运河计划不可能全部实施,只有部分科学性和合理性,他的国际运河计划基本上没有必要。

第一个反对理由是杯水车薪,引雅鲁藏布江的水不可能彻底解决三北地区的干旱问题。人们必须明白一个道理,水从哪里来?水从长江来?水从雅鲁藏布江来?水从黄河来?那长江、黄河、雅鲁藏布江的水又从哪里来?归根结底,水从天上来。水通过海洋、天空、河流形成了一个水的热力循环,水从江河湖海蒸发到空气中,然后空气中的水汽在遇到合适的温度和浓度以后,达到露点和冰点,并且通过降雨或者在大地上凝结变成水流,水流汇集成为径流,径流组合成为河流,河流中的水如果是内陆河就一边流淌,一边蒸发,最后到了湖泊,在湖泊中蒸发殆尽;如果是外流河就一边流淌,一边蒸发,最后到了海洋。所以,一条河流必然有一个汇水面积,这个汇水面积叫作流域。也就是说,一个河流的水流量受到了其流域面积的制约,其水量是有限的。而且一般来说,河流的径流量和它的流域面积成正比,和它距离海洋的距离成反比,和空气中的湿度成正比。

现在,我们用以上理论来分析郭开的计划。雅鲁藏布江的径流量一般来说截止国境线年径流总量为1,100亿立方米,仅仅是长江的八分之一(长江水资源总量9616亿立方米,约占全国河流径流总量的36%)。雅鲁藏布江全长2840公里(包含支流全长3848公里),流域面积约93.5万平方公里。只有93.5万平方公里的流域面积,即便是用一平方公里滋润三北地区的土地一平方公里,一比一的滋润,依然有200万平方公里的土地处在干旱状态。何况,雅鲁藏布江的大多数地区也是处在干旱地区。

所以,利用雅鲁藏布江的径流量来浇灌黄河流域是不可能彻底解决干旱问题的。

第二个反对理由是:将来工程建好了,无水可调。郭开在设计的时候为了达到水的自流利用了一系列二级河流,他在这些二级河流的上游某处开口,然后把水引到另外一个流域,一共横跨了雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、雅砻江、金沙江等五六个大的流域,形成了七拐八拐的河流,但是一旦某一个坝或者河流因为干旱而径流量不足,那么其坝面的储水位就不可能达到他设计的引水位,从而出现无水可调的尴尬。甚至可能出现水的倒流现象。

我们知道,青藏高原的降水具有鲜明的季节性,冬季的降水量不到夏季的十分之一(包括藏南地区),这样郭开的朔天运河的运行情况必然是这样:冬季没有水,春季有一个缓慢的储水过程,直到5月份以后才能调水,夏季和秋季可以调用一部分水,但是秋季以后继续没有水。试想,春季是北方最需要水的季节,但是却无水,那么它对农业的贡献能有多大呢?这个系统的大部分水都会在储存和下流过程中消耗,能够调到黄河的水量很有限。

第三个反对理由是这个引水系统存在很大的安全隐患,存在高昂的维护费。郭开所设计的引水系统,共需建大型水库19座,总库容2888亿m3,凿6条隧洞,建四座水电站,总装机2120kW600km引水渠道,6个倒虹吸工程。这些工程都有风险,一旦某一个出现问题,全线就会瘫痪。如果这么多环节中间某一个位置由于崩塌、地震、淤积、改道、裂缝等情况出现意外漏水,那么也不可能再次调水。他设计的250米以上的大坝就超过六个,这些水库的设计维修都存在风险,这些水库出现地震和裂缝的可能性极大。

另外,这个系统没有考虑到三个严重的问题。第一个地质灾害问题。郭开设计的这个系统横穿横断山脉,人们都知道,横断山脉是一个地质灾害多发地带。如何有效防止这些地质灾害他并没有办法。第二个雪山问题,郭开提出的方案,水基本都运行在34003700米海拔地区,但是这些地区大部分都是雪山地区,具有常年的冻融现象,也就是说,在这些地区修建的大坝和水渠冻裂的概率是百分之百。所以,这个系统必然无法运行。第三个问题是淤积问题,在朔天运河中,在水前进了1800公里之后,其落差仅仅300米,每6公里才落差1米,基本和静止水没有区别。试想,如果把2000亿立方水通过这个系统来调运,那它的水流速度得多快?这些水产生的内压有多大?内压足以摧毁运河。如此小的落差,不仅水流速度极其缓慢,而且非常容易淤积泥沙。水库淤积泥沙必然影响提水,必然影响水流速度,河道里面淤积了泥沙还能不能流水?所以他这个系统每年疏通的费用估计比修建一座水库的费用还要高。天长日久,必然荒废。

第四个反对理由这个工程耗资巨大,得不偿失。大型水库19座,凿6条隧洞,建四座水电站,600km引水渠道,6个倒虹吸工程,这些工程的总投资估计远远不止郭开预算的580亿元,估计十倍不止。这些工程技术难度大,经过的地区环境恶劣,交通不便,土方量巨大。例如就海拔来说,在这些河流的中下游,海拔落差大小不一,很难整合到一个系统中,有很大难度。

第五个反对的理由是这个工程实际上没有充分利用丰水地区。实际上这个计划所经过34003700海拔的地区都是河流的上游,而雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、雅砻江、金沙江等流域的丰水河段都在中下游,这些丰水地区的海拔都在2000米以下。所以这个工程实际上调不到多少水。

第六个反对的理由是调水违背了近距离原则。新疆如此干旱,青藏高原降雨量也不大,青藏高原上裸露岩石占总面积的一半以上,为什么不向这些地方调水,却要向外流河调水?有好多人把眼睛投向了雅鲁藏布江的水,但是这些水使用到哪里却是各有意见。很显然,青藏高原也很需要调水,把有限的水资源调到远处,而不能就近利用实际上得不偿失。俗话说“把石头往山里运送”,没有必要。我倒是非常赞成我的通过雅鲁藏布江修建梯级水库,逆流从日喀则到阿其克库勒湖的调水计划。这个计划不需要修建大型水库,不需要修建暗渠,不需要迁移人口,而且提升需要的电能在下降的过程中能够有效补充,经过地区的风能和太阳能资源充足。

老实说,朔天计划的设计者缺乏气象学的有关知识。正如开篇所说,既然所有的内陆河流的水都是由水蒸气凝结而来,那么完全可以从水汽中获得水,而且获得大量的水。中国的山西/陕西/河北/河南/山东一带缺不缺水?要我说根本不缺水。这些地方的天空中存在大量的水,足够这些地区使用。但是,为什么这些年显得这么缺水呢?试想一下,黄河每年的径流量达到了接近600亿立方,但是只有很少一部分流回到了海洋,那么这些水哪里去了?答案是蒸发了呗。又例如,胡焕庸线以东地区的年降雨量都在400毫米以上,但是依然不见水,水去了哪里?蒸发了呗。再试想,从太平洋和印度洋每年输送到大陆的大量的水汽哪里去了?这三方面的总结概括起来就是胡焕庸线以东,秦岭以北的地区的天空中存在大量的水汽,但是这些水汽为什么不会凝结成雨呢?其实不是不凝结成雨,而是最近二十年这些地区的降水变率急剧增大,有的地方一天的降雨量可以超过100毫米,但是许多地方却并不下雨。究其原因是天空中虽然有大量的水汽,但是他们往往达不到饱和状态。为什么达不到饱和状态,一个原因是水汽的量依然不足,二一个原因是近地层对流层的温度偏高。近地层对流层的温度偏高是完全的人为因素,第一个是使用大量的钢筋水泥,使得热比容减小,下垫面温度升高,水汽难以达到饱和,第二个是最近三十年人们大量使用机械/汽车,这些汽车放出的热量炙烤下垫面,放出的二氧化碳加热近地层,所以虽然这些地区的天空中虽然存在大量水汽,却不能生成降雨条件。另外一个原因是天空中水汽的量依然绝对不足,而这些不足不是绝对不足,而是相对不足。最近几十年,人们把陆地上,尤其是北方陆地上的所有湖泊开发种地,结果水的蒸发面积大幅度减少。最后的结果是北方地区的地面和近地层热量多余,但是能够储存热量的介质大幅度减少,热量就像没有灵魂的孤魂野鬼一样到处游荡,造成水热的极度不平衡,显示热量极多,而储存热量的水量严重不足。所以不能形成降雨。也就是说,水热不平衡才是北方东部地区缺水的真正罪魁祸首。在这种情况下,即便是从南方调去更多地水也于事无补。

如何克服这种状态呢?当然是增加湖泊数量,让多余的空气热量有一个储存库。具体的方法是把雨季的多余的水使用水库/湖泊/水窖储存起来,由于水的汽化热很大,这些水库就能够把天空中多余的热量(空气能)储存起来,不再让这些热能施虐,这样空气温度就能够有效下降,也就能够达到降雨要求,雨量自然增加。我估计在太行山东面开挖一个面积超过一万平方公里的湖泊,其引来的水量可以与黄河年径流量相比。

同样的,为什么新疆地区从雪山上每年融化几亿吨水,但是罗布泊却依然没有水?因为这些水都蒸发了。因为这些水蒸发所吸收的热量远远不能吸收全部新疆地区的空气能。向新疆的调水量必须满足这个公式:水量**凝结热(汽化热)大于整个塔里木盆地近地层500米以内从零度到四十度之间的总热量,这时候多余的调水才不会继续蒸发,从而形成湖泊。这个调水量是多少呢?完全可以计算出来。水量(吨)=53万平方千米*1.004kJ/(kg K)*40*500/2500.9(kJ/Kg )/1000

我们说胡焕庸线以东秦岭以北的地区实际上不缺水。但是胡焕庸线以西,青藏高原以北地区非常缺水,空气中基本没有水,所以从雅鲁藏布江向柴达木盆地,向塔里木盆地调水,向河西走两调水是完全必要的。

我第七个反对向黄河调水的理由是技术的进步使得从海洋向内陆调水的可能性急剧增大,海水西调是必由之路。海水和大陆水比较是不会产生落差,水量无穷无尽。随着光伏发电技术的进步,随着风能发电技术的进步,随着海水淡化技术的进步,海水西调不仅可能,而且调水量会越来越大。那么从西南部向东北部调水岂不是多余的了。相信,即便是郭开的计划修建成功,用不了多久,这个系统就不再具有使用价值。当前,人们普遍担心海水淡化技术不过关。那么我倒要问一问:为什么沿海地区的土地并不都是盐碱地?因为土壤本身具有吸附和过滤作用嘛。土壤中的粘土粒子的吸附能力是其自身重量的几万倍,木炭的吸附能力是其自身重量的几十万倍,而且它们对带电或者电离粒子有特别的爱好。所以,海水淡化不是问题。自然界就存在淡化机理。

总而言之,郭开的朔天运河计划问题很多,而且很不经济。但是作为一个大胆的计划不失是一个划时代的创举。而且其从怒江向黄河调水的路线具有可操作性,这一点我是积极肯定的。



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