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对各种调水方案的点评

已有 3334 次阅读 2017-12-25 00:12 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记| 分析, 点评, 藏南, 调水方案

对各种调水方案的点评

中国目前存在二十多种调水计划,而且许多计划是专家提出的但是由于各种原因,或者地理原因,或者技术问题,或者时代制约,这些方案都多多少少存在一些问题。现在,我就以我的观点来点评一下。

首先,这些方案有些是在高海拔地区运行,有些是在低海拔地区运行。中国科学院,水利勘察设计院的早期方案基本上都在高海拔地区运行,例如黄委会的“一江两河”调水方案,中科院综考会调水方案,贵阳水电设计院自流为主的中线方案,长委会的自流与扬水相结合的低线方案,朔天运河方案,胡长顺“南水西调”方案等。但是高原调水有三个缺点,第一个高原冻融问题比较难以解决,冬季不能调水;第二个调水量比较小,因为这些方案都不在丰水区以内;第三,需要大量的电提升水头,尽管有“以当地水能提当地水源,水电互动,借水发电”这个科学思想,但是依然并不理想。所以最近提出的调水路线基本向下游,低海拔地区寻找。

第二,调水方案随着时代的进步,技术的大发展有了根本性改变,向着实用性、科学性、便利性、精细化的方向发展。例如,近十年以来,中国的桥梁隧道技术逐渐成熟,大量的隧道成功修建,所以人们逐渐把引水思路向着长隧道,低海拔方向发展,以弥补以前的调水方案的高成本,施工难,维护难得缺点。例如,梁书民“藏木-洮河调水”方案,刘里远博士藏水入疆隧道方案。还有我国目前已经有多个300米以上的超高水坝,水坝技术也在高歌猛进,所以使得调水相对简单了。我国三峡大坝的修建成功每年发电收入接近五百亿,南水北调工程通水三年,这些成就和技术鼓舞了全国人民。在此情况下,黄委会和中科院等也在把调水方案向低海拔地区移动。

第三,有些人企图建立大连通,多水域互联的大水网,我以为这种观点有可取之处,但是是错误的。这个很显然是不科学,不经济的。这种方案往往是民间人士提出,而不是科学院等专业机构或者专业技术人员提出。例如朔天运河和新大西线等。这些方案不符合经济节省原则实施起来需要大量资金,完工以后会有大量闲置浪费。有人提出许多隧道,企图用隧道水渠把各个河流联通起来,有这个必要吗?

第四,过去的许多方案都企图一揽子解决三北干旱问题。例如有好几个方案既想把水调到新疆,又想把水调到甘南,还向把水调到内蒙古中西部沙漠的地带。这个可能吗?我认为不可能。原因是什么?调水的水量有多少?那么大面积,只有这么一点水,杯水车薪能解决什么问题?我们已经通过计算塔里木盆地的天然径流量,发现塔里木盆地每年有500亿立方水从河流流到沙漠上蒸发了,你调那么一点点水,哪个地方都想给一点,每个地方都不够用。所以,很明显,一揽子解决方案是很错误的。

第五,大家对调水很踊跃,但是对调水的目的很模糊。不仅民间人士很模糊,就是水利大专家都很模糊。这个首先表现在调水需求量的计算上面。有人说300亿立方就够了,有的说1000亿立方就够了,而且就一点点水,还企图搞水的配额,这里100亿立方,那里50亿立方,形同恩赐。到底调多少水就够了?这是一个复杂的科学问题。几乎所有人会说“调水解决三北地区干旱问题,解决工业、农业和生活用水问题”。那么,解决到什么程度呢?是不管农业,只管工业用水和生活用水吗?如果是生活用水这个标准,调水量就不大,三北地区大约1.5亿人,每人每年消费水20立方,也许30亿就够了,兼顾工业用水300亿立方就够了。是兼顾农业用水吗?农业用水需求量可是非常大的。截至2015年我国有96.8亿亩农业用地,每年需要用水3826亿立方水,平均每亩用水大约40立方水。如果使用节水技术每亩也需要20立方左右。新疆农业用地9.46亿亩,内蒙古农业用地1.07亿亩,甘肃农业用地3.8亿亩,青海农业用地0.16亿亩,四省合计14.5亿亩农业用地每年需水量为300亿立方,这个是农业最少用水量,不包括园林用水,畜牧用水和森林用水。如果按照普通用水量,那农业用水需要600亿立方。这个不包括新开垦的土地用水,不包括治理沙漠用水。调水量还有一个标准,就是达到水热平衡的时候需要的用水量,我用400毫米降水量和面积的乘积计算,这个数量很大的,雅鲁藏布江的水不能满足需求。其实,达到地区性水热平衡才是我们调水的最终目的。水热平衡是哪一种情况?例如伊犁河谷,例如青海湖畔,例如若尔盖草原,都是水热平衡的实例。其实,在这个问题上,大专家也会有迷糊的时候,例如水利部在反对朔天运河方案的时候说:“对黄土高原来说,不是没有水,而是没有办法用水,不少土地在高坡上,用水靠抽水机从河边抽水,这样抽水费就比较贵,当地不少农民用不起这样的水”。大家都知道,民间有一句民谚“山有多高,水有多高”,这种现象不仅在江南,就是秦岭、大兴安岭、祁连山都是这样的。秦岭山顶的降雨量是渭河谷地降雨量的二倍,横断山区和江南有大量的山地水田,这些都说明在水热平衡以后,水可以通过水汽带到高山。黄土高原为什么还需要抽水,还不是缺水的原因嘛。所以,许多水利专家用一点点水量企图灌溉所有西北干旱地的想法无疑是错误的。

第六,有些高海拔工程需要大幅度提升水头,但是这种方案我估计连提出方案的人心里也不踏实。例如陈传友和黄委会的都需要提升水头,而且是几十亿立方。当然,我也是支持提升水头这个做法的,但是我认为只有唯一的选择的时候才可以使用,有第二种选择就不要选择提升水头。例如海水西调方案,如果不使用提升水头措施,水上不了内蒙古高原啊,所以必须提升水头。或者在风电光电水电非常充足的情况下也可以提升水头,恰巧内蒙古高原上风电光电很充足,所以我很赞成。但是,陈传友企图把怒江澜沧江的水也提升到鄂陵湖,那就完全没有必要,因为我们有多种选择啊。

第七,利用地图明显不够准确。例如朔天运河的引水点在一个叫朔玛滩的地方,但是在谷歌地图很难找到朔玛滩,据说郭开在构思“朔天运河”的时候使用的是五万分之一军事地图,这个东西很显然远远没有目前的谷歌地图准确和细致。据说朔玛滩在桑日县(北纬29°1922″,东经92°01′01″海拔3570)和加查县(北纬29°0828″,东经92°35′33″海拔3212米)之间的加查峡谷,而这个峡谷的河道海拔高度和他说的3588米海拔也不相符,而且从这里引水,只有海拔优势,既没有天然河道可以利用,又没有丰富的径流量,还需要提升水头,即便是打通隧道也不经济。又例如好几个方案按照行政地图或者地形图规划,上面的地名很陌生,既不是县城名字,又没有具体经纬度坐标,让人很难查阅。

第八,有几个调水方案有明显的路线错误。例如有人提出从鄂陵湖打通隧道到格尔米。这个隧道落差大,投资大,有没有必要呢?实际上从鄂陵湖(北纬34°5425″,东经97°4300″海拔4272米)到柴达木盆地有一条天然的明渠,花钱不多就可以贯通。鄂陵湖的北面有一个山,名字叫布青山,布青山中有一个湖叫冬给措纳湖,冬给措纳湖(北纬35°1718″,东经98°3214″海拔4086米)是柴达木河的上游,而从鄂陵湖冬给措纳湖只有90公里,这90公里的落差不到100米,完全可以修明渠,而且恰好鄂陵湖比冬给措纳湖海拔高出100多米,可以发电。而且从鄂陵湖引水到冬给措纳湖西以后,水会沿着柴达木河自流到柴达木盆地内部,落差一千米,完全可以修建几个梯级水电站。陈传友提出把怒江澜沧江的水通过提升引到鄂陵湖,然后从鄂陵湖钻隧道到龙羊峡水库(北纬35°55′00″,东经100°37′48″海拔2573米),从鄂陵湖到龙羊峡水库直线距离290公里,获得1700米落差。我认为这样是不可取的。首先,从怒江澜沧江的水通过提升引到鄂陵湖是多此一举,没有必要性,而且要浪费巨大的电能。第二,从鄂陵湖钻隧道到龙羊峡水库避开了黄河天然水道,是违反自然法则的行为,因为我们认为,正是通过黄河在这一带的蜿蜒曲折,才造成了这一带水汽比较充足,农牧业比较发达,人口比较稠密的现状。第三,只有290公里距离落差居然达到1700米,基本上不好利用。第四,这种落差完全可以通过修建梯级水库替代,而隧道费用可以节省。当然,类似的错误还有很多。

第九,规划不够细致周到。这些方案有的还没有做到规划的程度,只是一个设想,非常粗燥,有的做到了规划的层次,但是每一个规划的设施还没有达到设计的层次。例如,在哪儿修隧洞,在哪儿建水坝,在哪儿建渡槽,哪儿需要搬迁等,搬迁多少人口,水坝要求多高等规划问题都很少涉及,所以还不能做好预算,距离实施还有很大距离。当然,一般专家和研究院的方案达到了规划程度,甚至到了设计层次。

第十,许多方案没有利用现有的河床或者现成的低洼地,造成成本增加。实际上,在几千万年的板块挤压过程中,青藏高原和内蒙古高原经过了多次变化,也有过湿润多雨的时期,所以青藏高原和内蒙古高原存在许许多多的古代河床遗迹,存在许许多多的冰川滑动遗迹,利用这些天然的低洼地,平缓地就能够调水,这样能够节省大量资金,节省大量线路勘查资金。例如,许多人把朔玛滩(北纬29°15′14″,东经92°12′34″海拔3580米)作为引水起点,就没有天然河道可以利用。但是我们发现如果从林芝所在的尼洋河逆流而上,或者沿着帕龙藏布江逆流而上,一直到林芝市正北130公里之外的一个叫“玉贡股村”(北纬30°43′15″,东经94°21′31″海拔3787米)的地方,这个地方距离怒江上游一个名字叫“郭玉村”(北纬31°04′13″,东经94°42′18″海拔3542米)的直线距离只有50公里,落差230米,“玉贡股村”距离怒江上游边坝县县城(北纬30°56′02″,东经94°42′19″海拔3655米)只有40公里。而且还可以沿着山谷钻隧洞。所以,如果从林芝修建梯级水库,只需要三个高度在250米左右的水库,两条长度为40公里的隧道,一条从尼洋河上游到帕龙藏布江上游,一条从帕龙藏布江上游“玉贡股村”距离怒江上游边坝县县城,就可以把水引到怒江,自流到云南,节省大量的资金。所以利用天然河谷能够节省资金,降低技术难度。实际上,这样的河谷很多,但是每一个人的视野不一样,想法不一样,最后的结果也不一样。但是这些设计总是只有一个最合理。

第十一,很多人忽略了一个大问题,那就是这么多的调水量,按照他们的路线,刘家峡水库和兰州城市安全吗?很显然是很不安全的。诸位知道,刘家峡水库大坝下面就是永靖县城,而一百公里之外就是兰州市区。所以巨量调水必然淹没这两个大城市,损失巨大。所以,通过若尔盖黄河大拐弯调水的方案是有危险的。相反,我以为从横断山区调水到渭河上游进入定西市,走祖厉河进入黄河比较安全。走洮河依然会经过兰州市,所以不安全。而且走祖厉河可以灌溉大片的陇西高原土地。

第十二,从经济优化的角度考虑。这些藏水北调方案中刘里远博士藏水入疆隧道方案最为经济。原因在哪儿?建设费用低,因为不用架桥、渠道、水坝等,虽然开凿费用高,但是其他费用大量节省;营运费用低,全程自流,隧道基本不需要维护。另外王光谦院士提出的利用现有青藏铁路线的费用也低,因为这一条线是经过无数人优选过的先,沿线也有大量基础设施,但是这一条线运营成本并不低,需要提升水头,水量也少。胡长顺提出的方案也很经济科学,但是调水量少。

第十三,研究院和专家提出的方案一般比较专业,他们往往把细节也考虑了进去,但是研究院和专家提出的方案一般来说并不是最佳方案。调水实际上是一个选优过程,民间人士由于数量多,视野开阔,从大尺度看问题,所以他们往往会选出最优方案,当然专家们在设计方面远远超过民间人士。例如黄委会和中科院的方案都有一个缺点,调水量有限。但是郭开提出的方案调水量很大,而且可以利用怒江、澜沧江、金沙江等河流及其支流的3200—3500段,能够实现水的自流,这个方案到现在依然有一定的现实意义。

第十四,其实选择方案就是在技术难度,投资成本,运行成本,预期收益、生态社会效益这几个中优选。有时候侧重于生态效益。例如我提出一个调水方案,从雅鲁藏布江上的日喀则市附近调水,沿着203省道提升水头1200米到达青藏高原,调水量也不大,方案需要提升水头不算是经济的,但是如果仅仅是为了改善青藏高原内部的水资源环境,那么是完全可以的,因为它投资少,落差小,可以利用现有河床,设施简单。实际上技术、投资、效益、生态四大因素都有否决权,一个不合适都得暂停。对于以上四个因子综合分析,往往最后会把问题集中在一个难度较大的技术问题上面。例如海水西调把问题集中在大规模海水淡化上;藏水北调把问题集中在提升水头上,而提升水头这个拦路虎最后把技术转化为超高水坝和隧道技术上面。幸运的是,我国已经在隧道技术上进入成熟阶段,中铁隧道总工程师洪开荣2017年10月22日,在央视“开讲啦”的节目中说:中国隧道总长4万公里,等于绕地球一圈;我们在挖掘隧道的过程中,遇到所有难题都解决了。除了火山,所有地方都可挖掘隧道。这个消息无疑给了调水一个强心剂。

第十五,通过反复比较权衡,我认为做调水规划,首先应该做调水区间规划,不能一点点水恩赐到新疆,也恩赐到河北,距离太大,面积太广,成本会大幅度提高,而效益却越来越低。所以我还是和别人的意见不同,我认为由于藏南水资源并不是很充足,所以藏南的水只需要解决青藏高原、柴达木盆地和塔里木盆地的问题即可,不必要费时费事把藏水调到横断山区。而横断山区的水经过低海拔短距离调到甘南洮河和定西一带,然后从宁夏中卫进入腾格里沙漠。而河套平原以东则使用海水来灌溉。

当然,各种各样的方案问题很多,不是一次能够找到,也不是一次就能解决的。




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1 赵建民

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