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中国南水北调工程简介
一、中国水资源的基本特点
  中国多年平均水资源总量为28,124亿m3,占世界总量的5.8 %左右,仅次于巴西、原苏联、加拿大、美国和印度尼西亚、居世界第六位。但中国是世界上第一人口大国,人均水资源占有量仅2,163m3,为世界平均水平的四分之一,在世界银行1998年统计的153个国家中只居第88位。因此,水资源是中国十分珍贵的自然资源。在研究开发利用我国水资源时,要看到中国水资源总量虽较丰富,但人均水资源相当贫乏的这一基本特点。
  中国水资源分布的另一个基本特点是南方水多、北方水少,空间分布很不平衡。河川径流主要来自降水,影响中国大部分地区降水的是来自西太平洋的东南季风和印度洋、孟加拉湾的西南季风。东南沿海山丘区,台湾,海南东部山区年降水量超过2000毫米,西南部分地区、平原地区约1600~1800毫米,长江中下游地区大部分超过1000毫米,淮河流域为800~1000毫米,华北平原下降为500~600毫米,大西北沙漠区,降水量不足25毫米。
  中国水资源分布的第三个基本特点是年内或年际变化大,随着季风出现的次数、强弱和水汽量多少,降雨和径流量年际间、年内的分布也极不均匀,经常出现连续多水时段和连续少水时段或连续干旱年和连续丰水年,尤其是连续干旱年的出现,对水资源本已短缺地区来说,严重制约了国民经济的发展并引起生态环境恶化。
  以上三个基本特点,也是开发利用水资源、保障国民经济持续健康发展必须解决的三个主要问题,南水北调就是借助于先进的工程技术手段优化配置中国水资源的一项宏伟工程。
  二、黄、淮、海流域是中国当前最缺水地区
  黄河是中国西北、华北地区的重要水源,全流域多年平均降水量为452mm,多年平均河川径流量580亿m3,可开采的地下水资源量110亿m3,水资源总量占全国的2.5%,2000年人均水资源占有量为633 m3。淮河流域(包括胶东地区)多年平均降水量854mm,水资源总量为961亿m3,占全国水资源总量的3.4%,2000年人均水资源占有量为478 m3。其中胶东地区2000年人均水资源占有量仅为330m3,水资源开发程度已高达86%,遇大旱年份,水资源供需矛盾十分突出。海河流域多年平均降水量539mm,多年平均水资源总量372亿m3,占全国的1.3%。2000年人均水资源占有量仅为292m3,不足全国人均水资源占有量的1/7,比全国人均年用水量还低138 m3,缺水十分严重。
  根据1993年国际人口会议提出并经1996年国际自然资源会议认可的标准,当一个地区水资源利用率达到25~50%而人均水资源量仅为500~1000m3,则该地区属于缺水地区;当一个地区水资源利用率大于50%而人均水资源量小于500m3时,属于严重缺水地区。按此定义,2000年黄河流域人均633m3、但开发率已达67 %,淮河流域人均478m3、开发率达59 %,海河流域人均292m3 、开发率达94 % ,均属于严重缺水地区。
  近10年来,黄河源区干旱趋势加重,中小型湖、塘干涸,草场大面积退化和荒漠化,多年冻土层出现萎缩。下游从1972~1999的28年中有22年断流,1997年利津站断流226天,断流河段上延到开封附近。1999年后虽未断流,由于采取封堵口门和控制抽水泵站等措施对两岸生产、生活影响很大。海河流域平原河道长期干涸,地下水严重超采,现状平均每年超采地下水65亿m3,其中浅层地下水35亿m3,超采面积达4.4万Km2,深层地下水30亿m3,超采面积达5.6万Km2, 20多年来已累计超采900多亿m3。造成地下水位埋深大面积持续下降,京广铁路、津浦铁路沿线城市附近地下水漏斗不断加深和扩大,现在已基本连成一片,局部地区地下水资源已接近枯竭。水资源过量开发,导致河湖干涸、河口淤积、湿地减少、土地沙化以及地面沉陷等生态环境问题日趋严重。
  近20年来面对长期严重缺水的局面,许多地区都加强了节约用水、污水处理再利用、调整供水与用水结构、限制高耗水工业发展等方面的工作,并取得了较为明显的成效。随着节水力度的加大,节水成本也在不断增加,预计到2010年单方水的节水成本将在9元以上。
  据多方预测,到2010年和2030年,在考虑充分节水的情况下,黄淮海流域生活、生产和生态需水量将分别为1,636亿m3和1,819亿m3,比现状水平年新增131亿m3和314亿m3。
  供需分析结果表明:黄淮海流域现状(2000年)缺水量145~210亿m3;到2010年,缺水210~280亿m3;到2030年缺水320~395亿m3。其中,海河流域缺水程度最严重,在考虑继续加大节水力度和挖掘当地水资源潜力的情况下,2010年仍缺水100~120亿m3,难以支撑其经济社会的可持续发展。
  三、长江流域的水资源优势
  长江是中国最大的河流,干流全长6300余公里.流域面积180万平方公里,多年平均径流量约9,600亿m3,特枯年有7,600亿m3。
  据1956~1980年资料分析测算,长江人海水量只占天然径流量的94 %以上。即实际消耗水量不到6 %。尽管流域内工业及生活用水量较大且增长较快.但大多可以回归。从全国社会经济发展需要考虑,长江流域能够调出部分水资源,支撑北方干旱缺水地区社会经济发展。
  此外,从地势上看,长江正好自西向东流经大半中国,上游靠近西北干早地区,中下游与最缺水的华北平原相邻.地理条件也非常有利于兴建从长江引水到北方的跨流域调水工程。
  中线一期工程水源地汉江是长江最大支流,汉江流域年均径流量566亿m3,水资源总量582亿m3,与黄河水资源量相近。现状耗水量仅占天然径流量的7%,说明流域水资源量较丰富,有余水可供北调。
  四、东、中、西三线调水
  南水北调研究自五十年代开始,总体布局被设计为三条调水线路,即西线工程、中线工程和东线工程,分别从长江上、中、下游调水,以适应西北、华北各地发展需要。
  通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系,逐步构成以“四横三纵”为主体的中国大水网。这样的总体布局,有利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局,对协调北方地区东部、中部和西部可持续发展对水资源的需求,具有重大的战略意义。
  这个总体布局也能很好地适应中国大陆三个地势上的梯级。西线位于最高一级青藏高原,地形上能控制整个西北和华北,但由于长江上游的水量有限,仅能为黄河上中游的西北地区补水。中线工程从第三个梯级西部通过,从长江中游及其支流汉江引水,可自流供水给黄淮海平原的大部分地区。东线工程位于第三个阶梯东部,由于地势低需抽水北送。
  东线工程从长江下游引水,水源丰沛,可利用现有泵站和河道,工程较简单,投资较小,易于分期建设。
  东线工程是在现有的江苏省江水北调工程、京杭运河工程、淮河现有工程和其它相关工程基础上建设的,包括输水系统和蓄水工程。输水工程主要包括输水河道工程、泵站工程、穿黄工程。有两个引水口,分别是淮河入长江的三江营和京杭运河入长江的高港。从长江到天津输水河道总长1156公里。黄河地势最高,引水口处比黄河地面处低36~37米,从长江引水到黄河南岸需建设13级泵站,总扬程65米。穿过黄河将自流到天津。东线泵站特性是低扬程(2~6 m) ,大流量(每台15~40 m3/s),长运行时间(5000 小时/年)。
  穿黄河工程选定在山东东平县与东阿县之间黄河底下打隧洞方案。根据长时间地质勘探和勘探试验洞开挖,查明了河底基岩构造和岩溶发育情况,并成功解决了河底隧洞堵漏开挖的施工难题。穿黄工程从东平湖出口到黄河北岸出口全长7.87 km,包括585.38 m倒虹隧洞,直径9.3 m,在黄河河床下70米处。
  长距离输水需要蓄水工程,沿东线黄河南岸有洪泽湖、骆马湖, 南四湖, 东平湖,略加修整加固,总计调节库容可达48.9亿方,不需要新增蓄水工程。黄河北有五处平原水库总调节库容14.9亿方。
  目前,沿线水质污染严重,尤其是南四湖和东平湖周边地区污染特别严重,处理难度较大,这是实施东线工程的难点。
  中线工程地理位置优越,可基本自流输水,工程投资较大;水源水质好,规划输水干线与现有河道全部立交,水质易于保护;输水渠线所处位置地势较高,可解决京、津、冀、豫4省(直辖市)京广铁路沿线的城市供水问题,还有利于改善生态环境。
  供水范围主要包括唐白河平原和黄淮海平原的中西部,供水区总面积约15.5万平方米,因为汉江引水量有限,不能满足规划供水区的需水量要求,只能提供京、津、冀、豫、鄂五省市的城市生活和工业用水为主,兼顾部分地区的农业及其它用水。
  近期,南水北调中线工程将从长江支流汉江的丹江口水库,通过沿伏牛、太行山的干渠引水至北京。该工程的优点主要在于提供优质水、能覆盖大的供水面、能自流输水等。是解决华北水资源危机的一项重大基础设施。
  中线工程将由两个主要部分组成,水源区工程和输水系统。水源区工程为丹江口大坝续建和汉江中、下游补偿工程。后者包括从汉江输水主干渠和天津干渠。
  如果丹江口水库扩建完成,正常蓄水位170米时,总库容到290.5亿立方米。比初期增加库容116亿立方米,增加有效调节库容88亿立方米,增加防洪库容33亿立方米。水库年平均可调水量将为120~140亿立方米,枯水年(95%保证率)为62亿立方米。
  为避免对汉江中下游的工业、农业及航运用水可能的不利影响,需兴建汉江兴隆枢纽、引江济汉工程,改扩建沿岸部分引水闸站,整治局部航道等四项工程,以保证调出区工农业发展、航运及环境用水。
  黄河以南总干渠线路受已建渠首位置、江淮分水岭的方城垭口和穿黄的范围限制,走向明确。总干渠开始于陶岔渠首,沿已建8公里渠道延伸,沿伏牛山南麓向东北,经南阳过白河跨方城垭口分水岭,经宝丰、禹州、新郑西部,于河南省省会郑州市西北部李村穿过黄河,在太行山东麓与京广线之间沿华北平原延伸,过唐县进入丘陵区,穿过北拒马河进入首都北京,穿永定河进入北京市区,终点团城湖,总长1273.72公里。总干渠渠首设计水位147.38米,终点48.57米,能沿全线自流。
  天津主渠总长154km,从河北省徐水县西黑山北部分水口到天津西河闸。
  总干渠在河南省郑州附近过黄河,穿黄工程规模大,问题复杂,投资多,是总干渠关键的建筑物,经多方案综合研究比较认为,渡槽和隧洞倒虹两种型式技术上均可行。由于隧洞方案可避免与黄河河势、黄河规划的矛盾,盾构法施工技术国内外都有成功经验可借鉴,因此结合两岸渠线布置,推荐采用李村隧洞方案。一期穿黄隧洞加大设计输水能力320m3/s,采用两条直径7.0米隧道。
  西线工程从长江上游引水入黄河,是解决我国西北地区和华北部分地区干旱缺水的战略性工程。
  近十年,集中研究从通天河, 雅砻江, 大渡河三条河的引水方案,据初步研究结果,从这三条河最大的引水量约170亿,其中包括通天河80亿,雅砻江、大渡河干流50亿,雅砻江、大渡河支流40亿,供水范围为青海, 甘肃, 陕西,山西、宁夏、内蒙六省市。
  黄河与长江之间有巴颜喀拉山相隔,黄河河床高于长江相应河床80~450米。调水工程需筑高坝壅水或水泵提水,并开挖长隧洞穿过巴颜喀拉山。引水方式考虑自流和提水两种。无论采取那种引水方式,都要修建高200米左右的高坝和开挖100公里以上的长隧洞。该工程引水的水源点多,调水区的水质好,但因地处长江上游,水量相对有限。西线工程位于青藏高原东南部,属高寒缺氧地区,自然环境较为恶劣,交通不便,且处于褶皱强烈、活动断裂较为发育的强地震带,地质条件较为复杂,工程技术难点相对较多,工程投资大。
  五、调水与生态环境影响
  保护生态环境是实施南水北调工程的基本前提和重要目标。针对东线工程的输水水质安全、中线工程对汉江中下游的生态环境影响、西线工程对调水区生态环境影响以及南水北调工程对长江口盐水入侵的影响等进行了研究和论证。总的结论是:对受水区和输水区生态环境的有利影响是主要的,通过工程的建设可以促进受水区和输水区的环境治理和改善,为修复受水区生态环境创造条件;对调水区生态环境的不利影响,可采取工程措施和非工程措施予以缓解或消除,不存在制约兴建南水北调工程的环境因素。
  为确保东线工程全线输水水质达到国家地表水环境质量Ⅲ类标准,使长江水保质、安全地输送至天津,南水北调将实施节水为本,治污为先,配套截污导流、污水资源化和流域综合整治工程,形成“治理、截污、导流、回用、整治”一体化的治污工程体系。东线治污工程安排建设城市污水处理工程、截污导流工程、工业结构调整工程、工业综合治理工程及流域综合整治工程等项。为保证中线水源地丹江口水库水质安全及运行安全,国务院有关部门正在组织编制《丹江口库区及上游水污染防制和水土保持规划》,并将纳入中线总体方案一并实施。
  为避免中线工程对汉江中下游可能造成的影响,南水北调将兴建兴隆水利枢纽、引江济汉、改建部分闸站、整治局部航道等4项汉江中下游治理工程。此外,通过丹江口水库的运行调度,控制下泄流量将沿江两岸的供水保证率将较调水前有所提高。采取这些措施后可基本消除中线工程调水对汉江中下游的不利影响。
  从生态环境的角度来看,西线工程不仅仅是一项跨流域调水工程,而且还是一项规模宏大的生态环境工程。调水对生态环境产生的不利影响主要集中在调水区,有利影响集中在干旱缺水的受水区。西线工程三条调水线路从通天河、雅砻江、大渡河多年平均年调水总量为170亿m3,将使引水枢纽下游局部河段径流量明显减少。但在坝下游距引水枢纽4~10km距离内一般都有支流汇入,河川径流又明显增加。根据对当地所做的实地调查研究,由于地理位置和地形的原因,维系地表植被、生物种群等生态系统的水分主要靠天然降水补给。因此,径流量及水位的变化不会对当地生态系统产生重大不利影响。
  关于南水北调工程对长江口生态环境的影响,长江口盐水入侵问题是因潮汐活动所致的、长期存在的自然现象,也受到人类活动的影响,与长江入海水量关系较大,多发生于12月至翌年4月长江的枯水期。包括上海市在内的长江三角洲,是中国重要的经济发达地区,长江又是上海市和沿江两岸主要的供水水源。因此,要高度重视长江口的盐水入侵问题。从三条调水线路的情况分析,西线、中线工程由于三峡工程、洞庭湖、鄱阳湖等一系列水库和湖泊的调节作用,对长江口基本没有影响,会产生一定影响的主要是相对距长江口较近的南水北调东线工程。由于东线第一期工程调水规模仅增加抽引长江水100 m3/s,年调水量仅占长江最枯月流量的1.3% 和长江多年平均入海水量的0.4%,对长江口盐水入侵基本无影响。当2030年抽江规模达到800 m3/s时,调水量占长江多年平均入海水量的1.6%,影响也不大。规划提出当长江大通水文站流量小于10,000m3/s时,采取“避让”措施,减少抽江水量。由于东线工程沿线有湖泊调蓄,不会对城市供水产生影响。采取“避让”措施后,可基本消除调水对长江口盐水入侵的可能影响。另外,长江三峡工程已投入运行,可使1~4月大通站流量增加1,000~2,000m3/s,在较大程度上缓解枯水期沿江抽水对长江口的影响。长江入海水量是影响长江口盐水入侵的重要因素之一。目前大通站以下长江沿岸有数百个引水口和抽水站,引水流量超过3,000 m3/s,需要加强水资源的统一管理。今后要通过对各取水口引水量的有效控制和三峡下泄量的合理调度,减轻或避免沿江取水对长江口盐水入侵的影响。
  此外,对于“调水对北方灌区土壤次生盐碱化的影响”、“调水能否使血吸虫病流行区北移”、“调水对长江口及其附近海域、输水干线湖泊水生生物的影响”等东线工程可能涉及的问题,也都作过系统的专题研究,结论分别是:黄淮海平源已经形成比较完善的排水系统,北方灌区次生盐碱化能够预防和控制;如果钉螺移至北纬33015'以北地区,繁殖是非常困难的,形成新的孽生地基本上是不可能的;对长江口及其附近海域水生生物不会有明显影响,对输水沿线湖泊的水生生物是有利的。
  六、南水北调是中国发展的必然选择
  从50年代开始,国家有关部门组织各方面专家对南水北调进行了近50年的勘察、调研和可行性研究,并在科学论证的基础上进行了民主决策,可以说,南水北调工程,凝聚了新中国上上下下几代人的心血和智慧。2003年12月27日,南水北调工程正式开工,标志着南水北调这一跨世纪的构想从此开始变为现实。
  在新世纪,水资源短缺已成为我国经济社会可持续发展的主要制约因素。要使我国有限的水资源,通过合理开发、全面节约、有效保护和优化配置,实现经济、社会和环境效益的最大化,以水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展,就必须对水资源进行优化配置。
  南水北调工程与上个世纪中国的北煤南运、本世纪初正在进行的西气东输、西电东送工程一样,都是一种资源配置工作,纵观世界上其它国家,在资源利用和资源在国土上的分布不可能完全一致的情况下,随着国家社会经济发展,就必须对资源进行相应的优化配置。从这个道理上讲,南水北调是中国社会经济发展的必然选择。
  南水北调工程是当今世界上最大的远距离、跨流域、跨省市调水工程,它的建设如同万里长城、京杭运河一样是中国五千年历史上的伟大工程,它将成为人类充分利用地理、地形特点优化配置国土资源的又一个伟大范例。(作者:汪易森 杨元月 原载《人民长江》2005年第7期)

 
 来源:中国南水北调网     时间:2007-11-08 12:02:25      浏览人次

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