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造福子孙的南水北调

[日期:2003-07-21] 来源:中国水资讯网:  作者: [字体: ]
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中国的南水北调是以长江水北调为主要目标,解决华北和西北缺水为重点,实现江、淮、黄、海四流域统一的长远规划。它对加速北方特别是黄淮海平原国民经济的发展,促进社会繁荣和文化进步都是十分必要的;它是我国社会主义现代化建设的一项重大战略措施。

1.南水北调的提出与规划过程

我国众多的河川按其径流的循环形式,可分为注入海洋的外流河和不注入海洋的内流河两大区域。我国东部和西南部属外流区,其面积约占全国土地面积的64%,而年径流量占全国年径流量的95.45%;西北部属内陆区,其流域面积占全国面积的36%,而年径流量却只占全国的4.55%。在外流流域中,又以长江流域及其以南地区更为集中,约占全国径流总量的83.46%,而该地区耕地面积仅占全国耕地面积的30%左右;长江以北,包括华北和西北等地区,径流量只占全国的10%,而耕地却占全国耕地的50%以上。从长江和黄河的水量来看,长江水量约占全国径流总量的37.83%,而黄河水量仅有长江水量的5%,在全国径流总量中还不到2%。从多年平均年雨量看,长江流域在1100毫米以上,而华北平原只有500毫米。由此可见,南方水多,北方除东北东部地区外,其余广大地区缺水现象相当普遍,尤以华北平原最为严重。为了解决这个问题,需要将南方多余的水调到北方,对天然水资源进行再分配,以满足北方的用水需求。

上述情况早已引起人们的关注,建国初期中央领导同志提出“如有可能借一点”的大胆设想以后,就开始组织有关部门人员开展勘测调查和规划研究,从而提出了南水北调规划问题。从1953年到1958年,主要是为南水北调工程广泛地寻找可能的引水路线和估计需要和可能的调水量。这个时期很少考虑工程技术的艰巨和复杂的因素,故提出的方案和设想虽具有丰富的想像力和广阔的思路,但却缺乏现实可能性。1958年,中共中央《关于水利工作的指示》中提出:“全国范围较长远的水利规划,首先是以南水(主要是长江水系)北调为主要目的,即将江、淮、河、汉、海河各流域联系为统一的水利系统的规划和将松辽各流域联系为统一的水利系统的规划,应即加速编制”。后经较长时间的研究,于1977年3月正式提出了南水北调近期工程规划报告(初稿)。同年10月由水电、交通、农林、一机部联合提出了《关于组织审查南水北调近期工程和发展京杭运河航运规划的报告》,并将上述规划报告报请国务院组织现场审查。1978年5—7月,根据国务院关于审查南水北调工程规划方案的批复和中央领导同志的指示,由水电部牵头,召开了南水北调规划现场初审会议,提出了审查意见,认为:京杭运河线方案比三峡引水方案现实可行;两线各有其供水范围;近期规划方案基本合理,但尚需抓紧进行规划的修订和补充。嗣后,1978年7月,中国科学院在石家庄召开了“南水北调及其对自然环境的影响”科研规划落实会;1978年9月水电部召开了南水北调灌区规划座谈会;1979年3月,中国水利学会在天津召开了南水北调规划学术讨论会;1980年4—5月,为研究部署南水北调中线规划工作,由水利部率头,组织对中线的引汉线路进行了查勘,并在查勘后召开了讨论会;1982年2月又召开了“南水北调中线规划科研规划”落实会;1978年及1980年,黄河水利委员会又进一步查勘了长江上游的通天河、雅砻江及大渡河引水到黄河上游的线路,提出了查勘报告。1980年10—11月,联合国派遣的9位专家和中国专家共同对南水北调沿线地区进行了科学考察,并就调水对自然环境影响问题举行了学术讨论会。会议集中讨论了南水北调的必要性、可能性和南水北调对自然环境影响两个问题。1982年6月在济南召开的黄淮海平原农业发展学术讨论会上,对如何解决华北地区水荒问题,一些专家认为丰富的长江水量是解决华北缺水的可靠水源。考虑到解决华北缺水问题的迫切要求及目前国家的财力,专家们提出了一个在经济上现实可行的南水北调东线第一期工程方案。1983年国务院批准兴建东线第一期工程,标志着这项宏伟的跨流域调水工程已进入实施阶段。东线第一期工程的实施,仅仅是小规模的南水北调,今后还将逐步实现调水过黄河,以及中、西线调水方案,完成我国水利建设史上这一改造自然的伟大创举。

2.南水北调的线路(图9—2)

 

 

中国的南水北调是一项规模空前、影响深远的重大工程措施,现初步规划有三条引水线路。

1)西线——长江上游线。它是由长江上游调水到西北地区各种线路方案的总称。根据50年代的初步踏勘,主要线路有三条:一是通柴线,从通天河引水70亿立方米,穿过巴颜喀拉山入格尔木河到柴达木盆地,引水路线约100公里;二是玉积线,在玉树附近长江上游通天河上筑高坝,引水经色达阿坝,在积石山前入黄河,引水线路长约500公里,可引水250亿立方米;三是翁定线,从金沙江的翁水河口引水穿过横断山脉,跨越雅砻江、大渡河、岷江、白龙江到甘肃中部定西地区,然后由祖历河进入黄河,全线长约3000多公里,年引水量约1000亿立方米。西线工程建成后,将解决我国西北内陆地区干旱缺水问题,亦是根治黄河的根本途径。西线工程主要都在青海省南部和四川北部地区,此线人烟稀少,进行调水工程淹没损失小,移民搬迁简单。但输水线路穿过青藏高原或高原的东缘,自然条件极其复杂,高寒、荒凉,施工难度大,造价高,近期难以实现。

2)中线——长江中游线。它从长江中游及支流汉江上游引水,沿我国地形第二级阶梯的东部边缘,黄淮海西侧向北输水,于郑州附近穿过黄河直抵北京。远景设想是从三峡水库引水,穿过神农架,经丹江水库往北京输水。其经济效益,除为沿途的北京、石家庄、邯郸等大中城市以及这一地区760万亩农田提供充足水源外,还可使淮河、海河水系诸河流保持一定流量。它近期规划从长江的支流汉江上游的丹江口水库引水,输水干线沿南阳盆地北部边缘经南阳市至方城缺口,越过汉江流域与淮河流域的分水岭,沿伏牛山东部山前平原经鲁山、宝丰、禹县、新郑至郑州西北牛口峪穿过黄河,然后再循太行山东麓、京广线西侧,经安阳、邯郸、邢台、石家庄、唐县等地一直输水到北京(图9—3)。此线可控制整个黄淮平原,支渠引水灌溉十分方便。

 

为了节省工程量和投资以便早日发挥效益,初期引汉工程的输水渠线从邯郸附近的西槐树转入滏阳河,然后利用原有河渠经曲周、献县、任丘等地入白洋淀。自陶岔的引汉总干渠渠首至白洋淀线长1137.9公里,全部自流。从白洋淀向北分七级提出经杨庄子跨越永定河到北京至玉渊潭,白洋淀至北京段长144.7公里。初步设想,从渠首至北京全部工程八年建成。

引汉和初期引汉工程的主要指标对比如表9—1。

中线线路全长约1000公里,年引水量约300亿立方米。此线所经地区大部在我国第二级地形阶梯边缘隆起带东侧的山前平原上,地表起伏不大,施工比较方便,地势南高北低,可实现自流输水,引水量也大,不仅能从根本上解决华北平原水资源的供需矛盾,而且还可利用渠道落差兴建水力发电站。但输水干渠要全部新开,修建蓄水工程要占用大量耕地,移民数量较多。全面实现中线引水的关键是长江三峡工程的修建,以及引水穿越神农架和黄河的隧道工程。

3)东线——长江下游线。从三江营引水,经扬州附近的江都抽水站,大致沿京杭大运河北送,流经洪泽湖、骆马湖、南四湖(即山东省西南部的南阳湖、独山湖、昭阳湖、微山湖)、东平湖,在山东梁山县附近与黄河立体交叉,穿过黄河引水隧洞进入河北,抵达天津(图9—4)。整个输水干线长1150公里,淮河流域为枯水年时抽江水300亿立方米。此线可借用京杭大运河作输水渠,不需开挖新干渠,只需将原有大运河加深加宽就可利用,而且沿途还有许多天然湖泊可资调蓄水量。因此,工程量小,投资少,见效快,方便而切实可行。其关键问题是黄河沿岸地势高于引水口的长江水面40米,需建13个梯级,26个大型电力抽水机站,才能逐级提水,把水送到黄河边,另外还需在黄河底部打通穿黄隧道,才能把长江水送到天津。此工程首先可保证输水沿线大中城市的工业和城市用水;其次可解决华北平原农田灌溉水源问题;此外还可改变京杭大运河的运输环境,使1000吨级船队一年四季可以通航。

整个东线工程拟按两期工程实施。1983年国务院批准实施的南水北调东线第一期工程,是从长江下游江都抽水站抽水,大致沿大运河北送,经洪泽湖、南四湖至东平湖,输水干线长646公里(图9—4)。工程完成后,可提供苏北、皖北、鲁西南工农业用水,还可为


 


航运与水产的养殖提供水流。第二期工程,将在第一期工程的基础上,再增加抽水能力400m3/s。第二期工程的关键是穿越黄河,初步设想是开挖巨型输水隧洞,使江水从黄河底部穿过。黄河以北,由于地势南高北低,可以自流引水到天津。

3.南水北调对中国亚热带地区自然环境的影响

南水北调是一项大规模的跨流域调水工程,它对水量输出区、输水通过区和水量输入区的自然环境都会带来深刻影响。这里仅着重分析南水北调对地处亚热带的长江流域(即水量输出区)自然环境的影响。

长江全长6300公里,流域面积180余万平方公里,约占我国总面积的20%。长江支流众多,构成庞大的水系。由于长江流域面积广大,而且又处于我国亚热带季风区,降水丰沛,所以水量十分充足。年平均入海径流总量9794亿立方米,约占全国河流径流总量的37.7%,相当于黄河实际径流总量的20倍。长江的水量主要来自上游和中游,占总径流量的90%以上(其中上游占46.4%,中游占47.3%),下游水量仅占6.3%。长江水量的时间分配为:4—10月径流量占年平均径流量80%,其中主汛期6—8月占60%左右,枯水期11月一次年3月仅占20%。南水北调对长江流域的影响,从空间范围看,主要发生在引水口附近及其下游河段,中线调水主要影响丹江口水库及水库以下江、汉河段,东线调水主要影响长江下游三江营至河口一带。对长江流域其它广大地区,特别是主要来水区的上游和中游南岸各支流的水资源和生态环境不会产生什么影响。从时间上看,调水只对枯水期特别是少水年的枯水期有所影响,对汛期各月影响很小,而在主汛期引水还将减轻长江洪水压力,起着积极作用。

1)南水北调对汉江中下游的影响

南水北调中线引水方案在三峡水库未建成以前,只能从汉江丹江口引水,这样会影响丹江口下泄流量,这对汉江中下游的发电、灌溉、航运及河道演变将带来一系列影响。

①对江、汉中下游水量的影响

中线引水口丹江口水库建成前,汉江枯水期(11月—次年3月)平均流量约为440秒立方米。建库后对汉江枯水径流有一定调节作用,枯水期平均下泄流量有所增加,约为580秒立方米,中线调水后下泄流量减为200秒立方米,比建库后减少380秒立方米。比建库前减少240秒立方米,约占汉口站枯季平均流量的2%,大通站枯季平均流量的1.5%左右,因而中线调水对长江中下游水量影响很小。就汉江流域来说,径流总量的确超过该区域的需水总量,有水可以调出,但因降水时程分配不均和水利工程的限制也同时存在缺水现象,因此随着引汉调水量的增加,将有可能加剧汉江中下游流域的缺水状况。

②对丹江口水电站的发电影响

调水势必导致发电量大幅度减少。丹江口水电站装机6台,总容量90万千瓦,保证出力24万千瓦,多年平均发电量42.1亿度;若调水量达100亿立方米,电站的保证力将由24万千瓦降低到12万千瓦,年发电量减少13.1亿度。在这种情况下,该电站就难以承担鄂、豫两省的调峰任务了,并将影响华中电网的正常运行。但据分析,到2000年将有大量新电源投入电网,不但可以满足鄂、豫、华中电网的需要,而且还要向华中送电,丹江口电站的任务将从发电为主转为调峰为主。届时对电站保证出力要求不高,只要在丹江口以下兴建王浦洲反调节梯级满足中下游航运需要即可。因此发电所受影响无需专门措施,可以在电力系统内统筹解决。

③对灌溉用水的影响

汉江中下游干流供水的灌区约735万亩,沙洋以上和泽口以下的灌区大多为以分散的提灌为主,受影响不大;沙洋——泽口河段,有五处大型自流引水灌区,总面积469万亩,这些灌区渠首闸的进水能力与汉江水位关系密切,枯水期将直接受到调水的影响,进水量减少。采用27年的水利系列资料计算得出,多年平均五处灌区的需水量共23亿立方米,现状供水差值3.7亿立方米,若引汉调水量增至100亿立方米时,供水差值会加大到6.1亿立方米,减少供水量2.4亿立方米,并将使流量大幅度减少,从而给汉江干流供水区的农田灌溉造成严重困难。也有认为仅减少汉江中下游灌溉面积50多万亩,影响并不大。

④对江汉泥沙沉积和航运的影响

丹江口水库建成后,汉江上游来沙大量淤积于库内,下泄清水对汉江下游河床产生冲刷作用,这种作用一直可达汉江口。调水后下泄流量减少,河床冲刷作用相对减弱,而江水倒灌和回水顶托的机遇将会增加,从而可能增强两江汇合处泥沙的淤积,给武汉港和汉江下游航道带来不利。调水对航运的影响较为明显。据湖北省航道总段多年观测资料分析计算,引汉调水量由现状15亿立方米,逐渐增加到40亿、100亿立方米的相应流量下,汉江中下游河段流量将随之减少,水位下降,浅滩点增多,浅滩长度增长,航道变窄,曲率半径缩小,航道自然状况恶化,通航吨级及通航保证率将严重下降。

⑤诱发库区地震的可能性

丹江口水库自蓄水以来,地震频繁发生,据多年观测,平均每年发生30多次,震级最大的为4.7级。目前水库坝顶海拔高程162米,正常蓄水位157米,总库容210亿立方米。若实施南水北调工程,后期水库坝顶高程将增加到175米,正常蓄水位170米,总库容增加为330亿立方米。这样大的蓄水量,诱发地震的次数和强度有可能进一步增加,这个问题需更加重视和深入研究。

2)南水北调对长江口的影响

南水北调东线方案预期的调水量为1000m3/s,约占长江多年平均流量的3%,最枯流量的20%。工程实施调水后,对长江口淤积、河床演变和盐水入侵均将发生一定的影响。

①对长江口淤积的影响


 


长江自江苏江阴以下进入河口段。江阴附近江面宽1.4公里,至徐六泾江宽5公里,然后向东南迅速扩展,至长江口北端的苏北嘴与南端的南汇嘴之间,江面宽达91公里。整个长江河口段呈喇叭形,全长200公里左右。长江河口由崇明岛分为南北两支汊道(图9—5)。在径流减弱和潮流加强的作用下,苏北沿海向南而来的海流携带大量泥沙进入河口的北支,这在枯水期更为显著。近一、二十年来,已出现北支的水、沙和盐水倒灌到南支的现象,平均每年倒灌进入的泥沙约为4360万吨。此外,潮流顶托和盐淡水相遇,水的动力作用将减到最小并加速细粒泥沙的沉降和长江口拦门沙滩的发展。枯水期东线调水使河口段径流量减少,可能加重泥沙的倒灌和淤积。

②对长江口盐水入侵的影响

河口盐水入侵与径流量的大小、潮汐强弱、河道深浅、海上的含盐度以及风浪等因素有关。现有资料表明,长江口盐水入侵程度主要由长江径流控制(洪季盐水入侵影响不大,枯季盐水入侵较为严重)。长江水量虽然丰富,但枯季(12月—次年3月)的径流量并不大,一般只占年径流总量的15%左右。频率为50%的平水年,大通站枯季各月平均流量均在15000m3/s以下;频率为75%的一般少水年,1、2月份的月平均流量不足10000m3/s。因此,在枯季特别是1、2月份,长江口盐水入侵严重,随之直接增加了黄浦江氯化物的含量。河口盐度变化随上游来水多少而异,大通站流量在10000m3/s时河口盐度变化敏感,流量再减少河口盐度将急剧增加,便会严重污染河口和黄浦江水质,影响上海市和河口地区的工农业和城市生活用水。目前,长江枯季盐水入侵已使黄浦江中、下游的水质受到影响,如果再加上南水北调这个因素,将增加盐水入侵长度,使长江口水质进一步恶化,因此枯季调水需持慎重态度。洪季长江径流量大,调走1000m3/s流量,占长江径流量的百分比小,对长江口盐水入侵的影响可以忽略不计。

据研究,北支高盐水体向南支倒灌是造成长江口枯季盐水入侵较为严重的主要因素之一。如果堵塞北支,小汛时可以集中上游淡水流量抵御盐水入侵;大汛时可以减少北支倒灌到南支的盐水量。假如南水北调和堵塞北支两工程同时实施,堵北支减少的盐水入侵可以抵销南水北调所产生的盐水入侵的影响。即使不堵北支,随着北支的自然衰亡,江口盐水入侵程度也会趋向减弱。南水北调对长江口盐水入侵的影响,可以采用堵北支一类工程措施加以克服。有研究提出在三峡水库建成前,大通站流量少于11000m3/s时,不宜调水。也有研究认为,为使长江上海江的水质得以改善,并达到一定的防污标准,在三峡水库建成之前,同时在长江防污措施尚不能落实情况下,当大通站流量小于13000m3/s时东线不宜调水。显然,究竟在什么情况下不调或少调,应对长江水量和水质变化、调水输出区和输入区各种利弊关系及防污技术措施的改善等几方面进行综合分析的基础上加以确定。

3)南水北调对调水沿线水生生物的影响

调水沿线的天然湖泊和洼淀,由于水量的不断调入、调出,改变了原来水生生物的生长、生活条件,从而对水生生物产生影响。像南水北调东线工程纵向联通高邮湖、白马湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖等,联通湖泊跨亚热带和温带地域,其牵联的水生生物系统较为复杂。有人以南四湖为例讨论了其正、负效益,认为调水后湖泊水位增加和稳定,会使一些水生植物产量下降,特别是芦苇,在它生长敏感期(4月份),若湖水长期淹没枝头,影响植物呼吸,从而影响产量。而另一方面,由于水量增加,库容加大,若加强人工饲养,渔业产量就会增加。这种情况在亚热带调水沿线的湖泊也将呈现。

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