南水北調(diào)西線工程的主要特點

南水北調(diào)西線工程的主要特點

摘要：南水北調(diào)西線工程地處青藏高原東南部，規(guī)劃從長江上游調(diào)水170億m3，經(jīng)輸水隧洞穿越巴顏喀拉山分水嶺入黃河上游。闡述包括向干旱、半干旱的西北地區(qū)和缺水的黃河調(diào)水的必要性；從20世紀50年代到現(xiàn)在歷經(jīng)半個世紀的研究；以及工程方案技術(shù)。

關(guān)鍵詞：跨流域調(diào)水規(guī)劃

主要特點

南水北調(diào)西線工程

1

從濕潤、半濕潤地區(qū)向干旱、半干旱地區(qū)調(diào)水，并向缺水的黃河補水的必要性

1.1

西北地區(qū)水資源地理環(huán)境的歷史演變概況

我國是世界上水資源相對緊缺的國家之一。雖然我國多年平均水資源總量為28

100億m3，排世界第4位，但中國人口眾多，人均水資源量只有2

300

m3，僅為世界人均水平的1/4，而且在時空分布上又極不平衡，南方水多，北方水少。西北地區(qū)氣候干旱愈來愈嚴重，在半干旱區(qū)降雨量200～400

mm、干旱區(qū)降雨量在200

mm以下，由于水文狀況的惡化，一些河流逐漸枯竭，湖泊水位下降，面積縮小，植被減少，綠洲衰退，荒漠侵蝕。因此，如何合理配置有限的水資源是中國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展面臨的一個重要課題。跨流域調(diào)水工程，是相對自然水資源系統(tǒng)而言，人為的調(diào)配水資源。

我國西北地區(qū)曾是雨量豐沛、森林茂密、水草豐盛、繁榮富庶的地區(qū)。有專家認為，在距今100多萬年時，開始由濕潤向干旱環(huán)境變化，其主要原因，是青藏高原不斷隆起，阻擋了西南季風(fēng)北上，降雨量減少，氣候干燥。

距今5

000～2

000年間，甘肅河西走廊地區(qū)，氣候溫暖濕潤，河流水量豐沛，物產(chǎn)豐富。漢唐時期興盛一時的絲綢之路，沿河的敦煌、酒泉、張掖、武威成為絲綢之路上的重要城市和經(jīng)濟文化交流的樞紐點。到了距今七八百年的宋元時期，絲綢之路已趨衰退。從16世紀中葉到20世紀初，石羊河等河流下游干旱沙化日趨嚴重，河流的尾閭湖全面干涸，大片綠洲、村落相繼被廢棄。

歷史上的塔里木河流域，曾是一條繁榮的綠色走廊，其終端湖－羅布泊，也曾是浩淼的大湖。在湖西側(cè)有樓蘭國（公元330年后廢棄）的古綠洲。據(jù)推測，200多萬年前，羅布泊湖面面積有2萬

km2，1942年只有3

006

km2，1962年僅剩660

km2，1972年這個浩瀚大湖在西北大地上消失。

古時青海湖面積相當(dāng)大，據(jù)推算在全新世以來的一萬多年中，青海湖水面縮小2

150

km2，水量減少20多億m3。1957年湖面積減少到4

635

km2。公元6世紀建于湖西畔的伏俟城（早已廢棄），現(xiàn)在，該古城遺址距湖岸10

km。可見，自然環(huán)境尤其是水環(huán)境的演變，對人類社會的影響是嚴重的。但是人類改造自然的能力也隨著時代的進步，社會生產(chǎn)力的發(fā)展而提高。當(dāng)代，人類已經(jīng)有能力興建大型調(diào)水工程，調(diào)整水資源的地區(qū)分布，解決干旱地區(qū)缺水問題。

自古以來，水與地理環(huán)境、人類活動息息相關(guān)。在干旱地區(qū)有水就有綠洲，無水就會變成荒漠。水可以改變一個地區(qū)的面貌。國內(nèi)的引水、調(diào)水工程和國外調(diào)水工程所發(fā)揮的效益，就是有力的證明。因此，水在我國西北地區(qū)具有特殊的地位，是西北地區(qū)和黃河的關(guān)鍵資源。

1.2

黃河缺水嚴重，系資源性缺水

黃河是我國西北、華北的重要水源。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，20世紀90年代年均耗水量307億m3，比50年代增多185億m3。入海水量，90年代年均120億m3，比50年代年均減少360億m3。黃河缺水嚴重，屬于資源性缺水；造成黃河下游頻繁斷流，當(dāng)?shù)厮Y源的供需矛盾加劇，生態(tài)環(huán)境惡化，水質(zhì)污染加重，對河口地區(qū)的濕地和生物多樣性構(gòu)成嚴重威脅，同時導(dǎo)致主河槽淤積增加，平灘過流能力減小，防洪負擔(dān)加重。

1999年對黃河干流實行水量統(tǒng)一調(diào)度以來，斷流現(xiàn)象雖然有所緩解，但水資源短缺問題并未得到解決。據(jù)預(yù)測，在充分考慮節(jié)水的情況下，正常來水年份，黃河上中游地區(qū)2010年缺水40億m3，2030年缺水110億m3?？菟攴萑彼唷?/p>

解決缺水的根本途徑，是實施從長江上游調(diào)水，開鑿隧洞穿過巴顏喀拉山分水嶺，輸水入黃河上游的南水北調(diào)西線工程。西線調(diào)水入黃河后，可利用黃河上游的水庫控制工程，為寧蒙河段沖沙減淤，改善生態(tài)環(huán)境。有一部分水量供給黃河中游水沙調(diào)控工程體系，必將對水庫塑造理想人工水沙過程產(chǎn)生積極作用，有利于黃河下游河道的減淤沖沙、遏制下游河道泥沙的淤高，并從根本上解決黃河下游的斷流問題。

西線調(diào)水入黃河后，將對生態(tài)脆弱的西北受水地區(qū)增供水資源，促進防沙治沙，為遏制土地沙漠化創(chuàng)造條件；可增加植被覆蓋率，恢復(fù)和建立新的生態(tài)系統(tǒng)，大大提高這一地區(qū)的環(huán)境容量和環(huán)境承載力，有利于人與自然和諧相處；將促進西北地區(qū)豐富礦產(chǎn)資源的開發(fā)，把資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢；為加快城市化進程提供保障，統(tǒng)籌實施水資源的有效合理配置；以水資源的可持續(xù)利用，支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，南水北調(diào)西線工程，是一項規(guī)模宏大地調(diào)配并合理配置水資源的工程，從濕潤、半濕潤地區(qū)向干旱、半干旱的西北地區(qū)和缺水的黃河調(diào)水，從某種意義上說，是一項龐大的生態(tài)環(huán)境工程。

2

南水北調(diào)西線工程規(guī)劃工作

早在1952年，具有遠見卓識的黃河水利委員會主任王化云等一些專家，就組織了從通天河調(diào)水入黃河的線路查勘。這是我國第一次南水北調(diào)查勘。同年10月，毛澤東主席第一次視察黃河時，就說：“南方水多，北方水少，如有可能，借點水來也是可以的"。

根據(jù)上級指示，黃河水利委員會在中國科學(xué)院配合下，從1958—1961年進行了大規(guī)模的西線調(diào)水查勘，涉及的河流有怒江、瀾滄江、金沙江、雅礱江等，范圍約115萬km2。20世紀70年代到80年代初，黃河水利委員會又組織了幾次西線調(diào)水查勘。1987年原國家計委決定，在“七五

"、“八五"期間開展南水北調(diào)西線工程超前期規(guī)劃研究工作，研究從長江上游通天河，支流雅礱江、大渡河調(diào)水入黃河上游的方案。調(diào)水工程范圍為30萬km2。這項工作歷時10年，于1996年6月結(jié)束。

1996年7月開始規(guī)劃階段的工作，2001年上半年水利部調(diào)水局組織專家評審了西線工程的6個規(guī)劃專題報告，2001年5月27—29日，水利部組織專家審查通過了黃河水利委員會提交的規(guī)劃報告。水利部張基堯同志在審查會上指出：規(guī)劃報告的審查通過，在西線工程歷程中，具有里程碑的意義。水利部布署了第一期工程及時轉(zhuǎn)入項目建議書階段的工作。2001年8月，水利部張基堯副部長、高安澤總工、黃河水利委員會李國英主任等領(lǐng)導(dǎo)，考察了西線第一期工程現(xiàn)場。

從1952年8月至2002年8月，歷時整整50年，有5

000多人次在青藏高原查勘，付出了艱辛勞動，有些人受傷、致殘，有的獻出了生命，取得了地形、地質(zhì)、地震、水文、氣象、社會經(jīng)濟等大量基礎(chǔ)資料，完成了數(shù)百份工程和研究報告，有些填補了國家空白，從而使西線工程進入了一個新的階段。轉(zhuǎn)貼于3南水北調(diào)西線工程的主要技術(shù)特點南水北調(diào)西線工程是一項特大型跨流域調(diào)水工程，地處青藏高原東南部，地理位置、氣候特征、社會經(jīng)濟等都有特殊性，技術(shù)上也有其特點。3.1調(diào)水工程的技術(shù)特點3.1.1工程方案思路的轉(zhuǎn)換回顧50年的歷程，特別是近20年來，隨著國家綜合實力的增強，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及工作的實踐和認識，不斷地調(diào)整工作思路，從而不斷地增加或改變工作內(nèi)容。（1）從大范圍調(diào)水到切合實際的較小范圍調(diào)水。1958—1961年，黃河水利委員會組織人員在西部地區(qū)115萬km2范圍進行調(diào)水查勘。1978—1986年，提出從距離黃河較近、調(diào)水量適宜、相對工程規(guī)模較小的通天河、雅礱江、大渡河調(diào)水，三條河共調(diào)水200億m3。這是工作思路的第一次轉(zhuǎn)換，從研究115萬km2縮小到30萬km2的范圍。（2）從明渠為主轉(zhuǎn)變?yōu)樗矶礊橹?，從著重研究抽水方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹匮芯孔粤鞣绞?。原國家計劃委員會、水利部和專家們肯定了縮小研究范圍的思路，1987年7月原國家計劃委員會決定開展南水北調(diào)西線工程10年超前期規(guī)劃研究工作，此任務(wù)于1996年6月完成。根據(jù)青藏高原地質(zhì)條件復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害頻繁的特點和開鑿隧洞技術(shù)的迅速發(fā)展，將輸水線路最長達6000km的明渠轉(zhuǎn)變?yōu)橐运矶礊橹?。這期間研究了采用抽水方式和自流方式等若干方案，鑒于青藏高原寒冷缺氧，人煙稀少，交通不便，調(diào)水工程區(qū)沒有電網(wǎng)，需自建大型電站，經(jīng)分析比較，目前宜采用自流方式。這是工作思路的第二次轉(zhuǎn)換。（3）從高海拔轉(zhuǎn)為相對較低海拔。1996年7月至2001年6月，開展了5年規(guī)劃階段的工作，這是10年超前期規(guī)劃研究的繼續(xù)。從1987年到2001年，研究的范圍為北到黃河源頭(海拔4500m左右)，南到四川甘孜一帶(海拔3000m左右)，提出了許多引水方案，并比選出12個代表性方案。結(jié)合青藏高原的實際，推薦位于海拔3500m左右的工程方案，形成從金沙江調(diào)水80億m3，雅礱江調(diào)水50億m3，雅礱江、大渡河間5條支流調(diào)水40億m3，共調(diào)水170億m3的總體布局方案。海拔3500m地區(qū)，自然環(huán)境較好，有森林、農(nóng)田，適宜于人類活動，有利于工程的建設(shè)、運行和管理。此總體布局方案具有“下移、自流、分期、集中、漸進"的特點。本著“由小到大，由近及遠，由易到難"的思路，選定雅礱江、大渡河間5條支流調(diào)水40億m3方案為第一期工程，雅礱江調(diào)水為第二期工程，金沙江調(diào)水為第三期工程。第一期工程先行實施，二、三期工程輸水線路都從一期工程近旁集中通過，可以利用一期工程的地質(zhì)資料和臨建設(shè)施，加快工程建設(shè)。這是工作思路的第三次轉(zhuǎn)換。2001年5月在規(guī)劃報告的審查會上，專家們贊同這個思路，贊同分三期開發(fā)，分期實施的方案。水利部汪恕誠部長說：規(guī)劃思路明確，工程布局方案突出“下移、集中"是正確的。根據(jù)水利部的安排，將第一期工程及時轉(zhuǎn)入項目建議書階段工作。從2001年7月到現(xiàn)在，黃河水利委員會設(shè)計院投入大量人力在一期工程現(xiàn)場工作。3.1.2深埋長隧洞是關(guān)鍵技術(shù)一期工程由“五壩七洞一渠"組成，5座壩高65～123m，長244km的隧洞自然分為7段和一段16km的明渠。輸水隧洞開鑿支洞后，最長施工洞段37km。洞線埋深一般300～600m，最大埋深1150m。從當(dāng)前施工技術(shù)看，37km長的隧洞，屬于常規(guī)工程。地質(zhì)巖性主要有三疊系砂、板巖或砂板巖互層，抗壓強度一般為40～100MPa，屬于中等堅硬巖類。輸水線路地震動峰值加速度大部分為0.10g，部分為0.05g和0.15g。初步探查，全線穿越斷層22條，大體走向NW－SE。（1）筑壩技術(shù)。我國對各種壩型的建筑技術(shù)已趨成熟。20世紀80年代以來，開始重視和推廣土石壩類的混凝土面板堆石壩壩型。這種采用當(dāng)?shù)厥希謱诱駝幽雺憾咽氖┕し椒?，使壩體密實，面板較少出現(xiàn)裂縫，防滲效果也好，具有斷面小，安全性好，施工簡便，造價低的特點。當(dāng)前，大型、多功能、高效施工機械的發(fā)展大大提高了施工質(zhì)量，加快了施工進度，更降低了工程造價。1999年，在廣西與廣州交界處的南盤江建成混凝土面板堆石壩壩高179m，1999年建成的青海黑泉(海拔2000m)面板堆石壩壩高123.5m，最近才開工建設(shè)的湖北清江水布埡混凝土面板堆石壩壩高233m。這說明，西線工程雖有海拔3500m地區(qū)的氣候寒凍問題，但當(dāng)今的筑壩技術(shù)方面，完全可以解決。（2）開鑿長隧洞技術(shù)。開鑿長隧洞技術(shù)，20世紀80年代以來發(fā)展迅速。開鑿短隧洞，一般采用鉆爆法。隨著開鑿長隧洞技術(shù)的發(fā)展，已采用適用于硬巖的開敞式掘進機施工法，以及適用于軟巖、土砂層隧洞施工的盾構(gòu)掘進機施工法。掘進機技術(shù)的特點是：高度機械化、專業(yè)化施工，掘進、出渣、襯砌、灌漿等工序一次完成，進度快、質(zhì)量好，近年來掘進機廣泛采用電子、信息技術(shù)，對全部作業(yè)進行制導(dǎo)和監(jiān)控。英吉利海峽隧道，在掘進過程中，安裝約200部儀表，工程技術(shù)人員每天讀取的數(shù)據(jù)120個，運用計算機分析掘進機的運轉(zhuǎn)效果，指出機械和電器存在的問題，從而明確機械維修保養(yǎng)的目標，使掘進機的時間利用率提高到90％，整個系統(tǒng)的時間利用率達60％，從而，使掘進過程始終處于最佳狀態(tài)，其掘進速度一般較鉆爆法高好幾倍，已廣泛用于管道鋪設(shè)、交通與水工隧洞的開鑿。從隧洞施工段的長度看，我國已建成甘肅引大入秦30A輸水隧洞長11.6km，成洞洞徑5.5m；西康鐵路秦嶺隧道長18.4km，成洞洞徑7.6m；國外已建成的英吉利海峽海底高速鐵路兩條平行隧道，即歐洲隧道，每條長38km，成洞洞徑7.6m；正在施工的瑞士圣哥達高速鐵路兩條平行隧道每條長57km，成洞洞徑9.6m。這些長隧洞的特點：1)皆采用掘進機開鑿。秦嶺隧道采用開敞式掘進機，歐洲隧道和引大入秦30A隧洞采用盾構(gòu)式掘進機。2)埋深大。歐洲隧道在海水面以下平均40m，最深達130m;圣哥達隧道上覆山體最厚近3000m。3)沒有條件開鑿人工支洞。僅圣哥達隧道在山體上開鑿了一個直徑12m、深800m的豎井。由此可知，無論是通過山體或水下的長隧洞，也無論硬巖或軟巖，從宏觀地科學(xué)技術(shù)水平看，運用掘進機開鑿，技術(shù)上皆可行。3.2受水區(qū)的技術(shù)特點3.2.1江水和黃水難以區(qū)分第一期工程調(diào)水40億m3，在黃河上游海拔3400m處注入黃河干流，由于沒有專用的輸水渠道，調(diào)入的江水與黃河水難以區(qū)分。如何將西線水配置到受水地點，有兩種意見：一是國務(wù)院給黃河上中游各省區(qū)分配有用水定額，超定額者用的是西線水，就要收取較高的水費；二是認為調(diào)入黃河的西線水，融入了黃河水資源，亦可稱作黃河的增供水量。與黃河水一起統(tǒng)一配置，統(tǒng)一調(diào)度，按?。▍^(qū)）、區(qū)域或河段統(tǒng)一水價。第一種意見，實際操作困難，不僅在水價上出現(xiàn)了雙軌制，弊病很多，而且有關(guān)地方部門會表明，從黃河取水，用的當(dāng)然是黃河水，怎么能說是長江水呢！很難有一個量取的標準和尺度。贊成第二種意見，江水調(diào)入黃河后，與黃河水一起統(tǒng)一管理，統(tǒng)一配置。統(tǒng)籌的水價，一般也能承受，這就需要相應(yīng)的體制、機制和政策支持。這是當(dāng)前就需要著手研究的一個重大課題。3.2.2供水對象把生態(tài)環(huán)境用水放在第一位西線調(diào)水入黃河后把生態(tài)環(huán)境用水放在第一位，并供給生活和生產(chǎn)用水。地處黃河上中游的青、甘、寧、內(nèi)蒙古、陜、晉6省區(qū)，相當(dāng)一部分地區(qū)屬于干旱、半干旱地帶，生態(tài)環(huán)境脆弱，遏制生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化，并予以保護、改善，需要水利條件的支撐。計劃供水到條件較好待開發(fā)的土地資源區(qū)，建設(shè)適宜于人類生存的綠地，然后實行生態(tài)移民，把山區(qū)群眾遷移到得到供水以后水利條件較好的綠地，使原來的山坡地，退耕還林退草。這里有個問題，生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟效益如何計算！生態(tài)環(huán)境效益是社會公益性的，屬于社會效益，但作為工程項目的供水效益，需要有經(jīng)濟效益，筆者也采用過幾種計算方法，尚需探討。生態(tài)環(huán)境用水工作需要進一步研究。3.2.3黃河上游有大型水庫可以調(diào)蓄調(diào)水入黃河后，黃河上游有龍羊峽、劉家峽以及待建的大柳樹等水庫進行調(diào)蓄，居高臨下，可以充分發(fā)揮調(diào)水的作用，既可解決西北地區(qū)干旱缺水問題，又為黃河的治理開發(fā)提供了水源。南水北調(diào)西線工程實施后，在黃河水資源統(tǒng)一調(diào)配下，可以從根本上解決黃河下游斷流問題，為黃河長治久安創(chuàng)造條件。4結(jié)語南水北調(diào)西線工程，地處青藏高原東南部，這是一個寒冷缺氧、人煙稀少的特殊地區(qū)，從長江上游調(diào)水入黃河上游，在地理環(huán)境和工程技術(shù)上都有其特點。南水北調(diào)西線工程，經(jīng)歷了半個世紀，幾代治黃人，為這項功在當(dāng)代、惠及子孫的宏偉工程，艱苦奮斗，前赴后繼，取得了今天的成果。加快前期工作步伐，力爭一期工程2010年或再提前一些時間開工，以適應(yīng)西部大開發(fā)和黃河對水資源的需求。MainCharacteristicsofWesternLineofSouth－NorthWaterDiversionProjectAbstract:LocatedinthesoutheastofQingzangPlateau,t