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我为什么青睐藏青超长隧道

已有 4155 次阅读 2018-3-25 21:54 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记| 藏南, 水资源, 藏青隧洞, 引水, 好处

 

我为什么青睐藏青超长隧道

有人说,好话只说一遍,但是我觉得对于重大的工程项目,说得越多,研究得越仔细就越好,越能防患于未然,越能够提高信心,越能够把握技术。所以,我想再说一说藏青隧道。

我们发现,如果设计一条河流,企图一篮子解决北方干旱问题存在这样两个不可克服的问题:第一个问题是水量过于庞大,人工水渠隧洞几乎无法容纳的问题,这个问题的关键后果是整体漏水。第二个问题是这样大的调水量,相当于一条黄河的调水量引起的土壤侵蚀问题无法解决,无论是土壤从水渠傍边侵蚀流走,水渠立刻坍塌漏水,还是水中带来大量泥沙给河道产生淤积,都是灾难性的。黄河每年的土壤含沙量十年前是每年16亿吨,给河南和山东带来的是地上河,那红旗河呢?这两个问题互相联系,但是几乎无法克服。使用工程方法基本不可能克服。在治理黄河的含沙量这个问题上,水利界的专家和水保界的专家打了30年的嘴皮子官司,最后证明我们水保措施是最适当的措施。

所以,从以上分析我认为,使用分散分段调水,分散使用的方针是正确的。本来水资源也是分布在青藏高原的各个地方,只是汇流成为几个大江,从大江中取水集中调配到北方,我们是从汇流地区径流,向北方调水,然后分散供应用水。那么我们的主要工作就抓主干,从主干河道调取一定量的水修成主干渠道,当主干渠道到达目的地以后,根据市场需求分配水量。这样一来,“春风河”“红延河”和“漠北河”等就不一定存在了,哪里市场需求大就调往哪里。例如陕西、山西、河北,北京需求大,则可以开挖从甘南经过陇东,到达鄂尔多斯,经大同、张家口到北京的水渠,全长1200公里,可以解决固原、平凉、庆阳、呼和浩特、榆林、朔州、大同、乌兰察布、张家口、北京等多个大中等城市的供水问题,全程自流。当然,该路线最大的缺点是需要横穿黄河,如果调水量在50亿立方以下,可以使用渡槽,或者在平缓地区使用渡水堤坝+钢管方式(在包头市到托克托县之间)。

当我们考虑到巨量水引起的土壤侵蚀和水渠不稳定的时候,我首先想到了巨量引水其实最好的方案是隧洞。因为隧洞中四季是恒温的,没有太阳暴晒,也没有风吹雨淋,也没有其他物质进入,也没有冻融张裂,因此隧洞中的侵蚀因子很少,土壤侵蚀很小;而且由于我们在设计隧洞的时候,是沿着直线均匀地下降,所以水流在隧洞中是恒定的速度,在我们设计的规范内,又加上隧洞一般都是岩石构造,不会轻易发生侵蚀,所以隧洞是很理想的防止土壤侵蚀的水渠。隧洞中一旦出现侵蚀会怎样?隧洞中一部分会坍塌,但是另外一部分会淤积,所以它会始终保持隧洞的水底是平坦平稳的,只有顶层和侧壁会出现一定的变形。

隧洞再侵蚀它还是隧洞,假如把一个隧洞比喻为一个水管,那么这个水管的壁厚就是无限大的。这样的隧洞它始终很难漏水。那么会不会漏水呢?也有可能漏水,一种是进入地下,形成超高压超深水层,一种是向四周流淌最终进入其它河流。当然,这种情况需要监测,需要明确它到了哪里。如果通过缝隙自流到了北方也是好事。所以,隧洞可以有效解决以上两个问题,即土壤侵蚀和水渠漏水问题。

隧洞引水还可以解决以下几个问题:第一个是环境环保问题。隧洞不在地面,因此不受地面干扰,没有污染源进入,没有泥沙进入,没有各种奇怪的生物,也不占用地方,不给各地带来生态灾害。但是明渠则不,一个地方排污必然影响其它地区。第二是节省了大量土木工程。超长隧道不需要渡槽,不需要桥梁,不需要渠道维护,不需要穿越河流,不需要穿过雪山,不需要提升水头,不需要修水渠的护壁,不需要搬迁人口,不需要拐弯,经济节俭能够长期使用,虽然修建费用大,但是运行成本很低。相比较而言,只要能够打通,技术粗糙一些也无所谓。第三是水质优良,品质如一,不受人类干扰。一般来说,隧洞经过的地区不会有高浓度的盐碱地域,尤其是青藏高原的年龄小,没有沉积时期,在岩石中含有少量的钠、钾、钙、镁等溶解性元素,即便是有这些元素,由于隧洞内恒温,水流恒速,所以其溶解速度也是恒定的。这些微量元素对水质只有好处,没有坏处;隧洞中常温的温度、黑暗的光线对于水生物也是一种限制,所以不会大量生长植物,对水质不会产生负面影响;隧洞中恒温、恒速、黑暗的环境有利于物质的沉积,反而有利于不干净的河水的净化。所以,超长隧洞中出来的水一定是优质水。第四点,使用隧道引水还有一个很大的优点是利用它保温性能,达到常年引水的目的。地层有保温能力,一般来说地下十几米就是恒温层,一年四季温度不变,而地层中一般都有地热,所以使用隧道引水可以避免冬季结冰的烦恼。但是如果是明渠,就不可避免地要面对冬季结冰,春季消融的问题,这种冻融不仅对水体有冻融影响,而且对于水渠有胀裂影响,对水渠是一种严重的损坏。

总体来说,隧洞引水的初始修建费用很高,但是维护费用很低,而总体成本也很低。初始修建费用很高,一般地每公里需要3亿元,所以该工程仅仅隧洞一项就需要2100亿元。但是隧洞由于路线最短,不需要拐来拐去,不需要搬迁移民,不需要渡槽水库等复杂设置却节省了大量资金,例如红旗河的总预算高达四万亿。基本是隧洞工程资金的二十倍。而且隧洞基本上不需要维护,几年进去清理掉落的岩石,密封一下漏水的岩层就可以,但是水渠却需要大量的维护费用,其维护费用量基本上可以和修建费比美。得不偿失。

隧洞本身的特点只是我青睐藏青隧洞工程的一个原因。柴达木盆地和林芝地区的地形特点是我青睐藏青隧洞工程的另外一个原因。

如果我们用隧洞来调水,首先想到的是距离最短。那么只有柴达木的距离最短,我们自然而然就想到了在柴达木盆地中寻找合适的海拔地区。寻遍柴达木盆地,发现这里的最低凹地区就是古代湖泊遗留的盐泽地,这里的海拔普遍在2700左右。我们调水需要一定地域容纳水,因此水域的高度可以设定为100米,这样调水的控制高程就设定为2800米。而格尔木由于有青藏铁路和青藏公路的因素,是柴达木盆地的首要供水城市,而恰恰格尔木周围的海拔都是2800米左右。因此我们选定格尔木的海拔2800的点为调水出水口,这种出水口在格尔木有若干个,以格尔木为中心。这样我们就选定了引水的位置和高程控制点。那么进水口就选择距离格尔木最近的雅鲁藏布江上的点,同时海拔要求高于2800米,最好水能够自流,水能够自流不倒灌就需要一定高差,700多公里给100米高差即可。那么处于雅鲁藏布江上海拔在2900米左右的河段有100公里多长,从米林县县城(北纬29°1316″,东经94°1241″海拔2940米)到派镇以东(北纬29°3414″,东经94°5353″海拔2922米)都合适。要说距离最近,那当然是派镇以东距离格尔木最近。这里水源丰沛,汇聚了来自雅鲁藏布江和尼洋河的河水,还有附近的雪山融水。但是从派镇以东距离格尔木需要两次穿越易贡藏布江及其支流。而易贡藏布江河床下切厉害,河床的海拔和2900米的落差要求太大。只在浪屿村附近(北纬30°2318″,东经94°2051″海拔2808米)找到“过水水库”的坝址,如果修建120米水坝,则这个坝址可以,如果修建150米水坝,可以把坝址向下游移动4公里。而要避开易贡藏布江支流的谷底,则要把引水点向派镇上游移动。而尼洋河和雅鲁藏布江的交汇处格则(北纬29°2554″,东经94°2829″海拔2920米)被我们看中。这里集中了两个河流的水源,这一带又比较平缓,有大片的平地。格则以东两公里都是隧洞的理想入口。为了聚集大量的水,可以在派镇以东(北纬29°3414″,东经94°5353″海拔2922米)修建一座50100米高的水库。以便形成向易贡藏布江调水的高差。

从这里可以看出,由于在《天赐水源为何不用?》《藏水入疆比较理想的隧道路径》等文章中忽略了易贡藏布江的河床高差问题,在以前提出的工程设想中修建的水坝可能太高。当然,我设想的多卡水库的坝高更高,高得吓人。为了弥补这个设想中坝高问题,我最终认同在尼洋河和雅鲁藏布江交汇处修建隧道入口。这样一来还有一个很大的好处是隧洞的输水量和两河的来水量互相匹配,不再不足和浪费。尼洋河平均流量538立方米每秒,年径流量220亿立方米,雅鲁藏布江中游径流量大约是800亿立方米,两者相加为1020亿立方,那么取其三分之一恰好是300亿立方。隧洞的直径一般为14米,以每秒5米的速度计算,一年0.32亿秒的流量为0.32*3.14*7*7*5=246亿立方,如果隧道直径为8米,则一年的径流量为0.32*3.14*8*8*5=321亿立方。所以刚好调水量在250320亿立方之间,符合调水量占来水量30%的要求。可以在这里选择多个隧洞进水口,也可以在帕隆藏布江上多个海拔在2800米附近的河道上寻找多个入口,例如选择帕隆藏布江东支流波密县城以西的河流交叉口卡达村(北纬29°5324″,东经95°3601″海拔2680米),在此修建一座高200米的大坝,提升水头到2880米,然后在柴达木附近选择2800左右的出水口,就可以引水。这里每年的水量随着季节变化非常大,夏季可能超过250亿立方,冬季可能不足50亿立方。如果300亿立方水柴达木盆地和塔里木盆地不够用,可以在出水口的格尔木附近,在帕隆藏布江的其它地方选择海拔和主干道都重合的地方选择恰当的入水口。所以,我青睐藏青隧洞的一个原因是其引水的进水口和出水口都有多个选择余地,而且可以调取不同的水量,有较大地域的空间。

我青睐藏青隧洞调水还有一个原因是水到了柴达木盆地以后会形成盆地效应。我在博文《盆地的气象特点》中已经总结了盆地效应产生的原因是在盆地存在一个局地大气环流,檀成龙研究得出结论,一次调水有可能形成5次—10次局地降雨,这个我也比较认同。实际上,300亿立方水调到柴达木盆地以后,如果不再修建其它水利设施,它会形成大面积的湖泊,柴达木的南面是布尔汗布达山,西南至昆仑山脉,东面是青海南山,西北是祁连山脉,西面是阿尔金山。四面被山脉环绕,柴达木盆地的面积25万平方公里,按照胡焕庸线标准需要900亿立方水才能完全变为半湿润草原农田地貌,但是由于有盆地的增雨效应,所以调取的300立方水就可以有较多次数的降雨形成热量循环释放,而水在大地和大气之间也形成局地循环,从而增加各地的湿度。可以预见,如果水不调出柴达木盆地,可以形成长度大约450公里,深度大约130米的一个巨大的串珠状湖泊,湖泊总面积将超过6万平方公里。由于有盆地效应,每年盆地的水都有增加(除过蒸发以外),所以湖泊会逐渐增长,最后会有比较充足的水调往塔里木盆地。这个增长是逐年增长的,是因为每年都会产生水热平衡。这种情况类似于现在的青海湖,或者青海的门源自治县。由于,调往柴达木盆地的水有很强烈的盆地效应,调一方水相当于向其它地区调几个立方水,所以我坚持藏青隧洞是正确的。为什么说调往柴达木盆地的水有很强烈的盆地效应?因为柴达木盆地除过四面是山以外,它的外围更是广大的中国大陆,柴达木的山之外还是山,南面东面是茫茫的青藏高原,北面是连绵的祁连山,祁连山之外是茫茫的蒙古高原,而西北面阿尔金山之外是巨大的塔里木盆地,柴达木湖泊的存在只可能给这些地方带来水汽,带来降雨机会,而且是多次降雨机会。

当然,我强烈主张藏青隧洞调水还有一个原因是是从柴达木修筑水渠到塔里木很容易,而且塔里木盆地总体来说南高北低,水可以形成自流和自己渗透,所以不需要很大的工程量,不需要很长的水渠,远远比红旗河节省资金。柴达木盆地的西北角有一个古代湖泊的遗迹,谷歌地球显示,这里的海拔只有2759米(北纬38°4754″,东经92°1940″海拔2759米),从这里到格尔木共350公里,不需要修建任何水渠,水可以自流到这里。从这里穿过阿尔金山的同一海拔地区,只需要30公里长的浅埋隧洞,然后修建水渠,水渠向东可以自流到酒泉市,向西可以注入叶尔羌河。水渠全程可以不足2000公里。水到了各地以后都有天然的河流可以利用:调水到了酒泉市以后会把尾水注入黑河,黑河可以一直向北流入苏泊卓尔,调水向西可以把尾水注入塔里木河和叶尔羌河,然后这些河流基本可以灌注塔里木全部沙漠,最后汇水到达罗布泊。因此藏青隧洞可以保证使用更多的藏水,几条隧洞才能满足需求。

总结起来,我主张藏青调水的原因有以下几点:第一,藏南有丰富的水资源,同时在帕隆藏布江上有多个适合的隧洞入口。第二点,柴达木盆地的许多地区都是合适的出水口,海拔在2800米的地方很多。第三点,隧洞引水水质优良,运行成本小,管护成本小。第四点,水到了柴达木盆地会形成很强烈的盆地效应(根据已有的理论和大量古代近代湖泊遗址推断)。第五点,从柴达木盆地到塔里木盆地引水容易,工程量小,海拔合适。第六点,从叶尔羌河到甘肃黑河,只需要人工水渠不到2000公里。第七点,水到了各地以后都有天然的河流可以利用,调水的尾水在各个地区都可以注入大的河流,流淌更远,滋润更多的地方,而这个路程沿途不穿越的大河,也不需要穿越打的城市,所以工程量小,资金需求少,假如隧道按照每公里3亿元计算,水渠按照每公里1亿元计算,整个工程不足4200亿元。第八,这条路线可以容纳更多的调水,而不会产生更大的土壤侵蚀,原因很简单,柴达木盆地可以调节水量,水到了塔里木盆地就分为东西两支,各取一半水,水量大减。第九,总工程路线很短,不足2700公里,但是收益城市很多,调水效果很好。

所以,我青睐藏青隧洞工程。

 




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