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南水北调西线工程的主要特点

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发表于 2011-7-22 10:58:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
  来源: 论文库www.Lwku.com  作者: 谈英武
                          摘要:南水北调西线工程地处青藏高原东南部,规划从长江上游调水170亿m3,经输水隧洞穿越巴颜喀拉山分水岭入黄河上游。阐述包括向干旱、半干旱的西北地区和缺水的黄河调水的必要性;从20世纪50年代到现在历经半个世纪的;以及工程方案技术。  

关键词:跨流域调水规划 主要特点 南水北调西线工程  

  
1 从湿润、半湿润地区向干旱、半干旱地区调水,并向缺水的黄河补水的必要性
1.1 西北地区水资源地理环境的演变概况
  我国是世界上水资源相对紧缺的国家之一。虽然我国多年平均水资源总量为28 100亿m3,排世界第4位,但人口众多,人均水资源量只有2 300 m3,仅为世界人均水平的1/4,而且在时空分布上又极不平衡,南方水多,北方水少。西北地区气候干旱愈来愈严重,在半干旱区降雨量200~400 mm、干旱区降雨量在200 mm以下,由于水文状况的恶化,一些河流逐渐枯竭,湖泊水位下降,面积缩小,植被减少,绿洲衰退,荒漠侵蚀。因此,如何合理配置有限的水资源是中国可持续面临的一个重要课题。跨流域调水工程,是相对水资源系统而言,人为的调配水资源。
  我国西北地区曾是雨量丰沛、森林茂密、水草丰盛、繁荣富庶的地区。有专家认为,在距今100多万年时,开始由湿润向干旱环境变化,其主要原因,是青藏高原不断隆起,阻挡了西南季风北上,降雨量减少,气候干燥。
  距今5 000~2 000年间,甘肃河西走廊地区,气候温暖湿润,河流水量丰沛,物产丰富。汉唐时期兴盛一时的丝绸之路,沿河的敦煌、酒泉、张掖、武威成为丝绸之路上的重要城市和经济文化交流的枢纽点。到了距今七八百年的宋元时期,丝绸之路已趋衰退。从16世纪中叶到20世纪初,石羊河等河流下游干旱沙化日趋严重,河流的尾闾湖全面干涸,大片绿洲、村落相继被废弃。
  历史上的塔里木河流域,曾是一条繁荣的绿色走廊,其终端湖-罗布泊,也曾是浩淼的大湖。在湖西侧有楼兰国(公元330年后废弃)的古绿洲。据推测,200多万年前,罗布泊湖面面积有2万 km2,1942年只有3 006 km2,1962年仅剩660 km2,1972年这个浩瀚大湖在西北大地上消失。
  古时青海湖面积相当大,据推算在全新世以来的一万多年中,青海湖水面缩小2 150 km2,水量减少20多亿m3。1957年湖面积减少到4 635 km2。公元6世纪建于湖西畔的伏俟城(早已废弃),现在,该古城遗址距湖岸10 km。可见,自然环境尤其是水环境的演变,对人类社会的是严重的。但是人类改造自然的能力也随着的进步,社会生产力的发展而提高。当代,人类已经有能力兴建大型调水工程,调整水资源的地区分布,解决干旱地区缺水。
  自古以来,水与地理环境、人类活动息息相关。在干旱地区有水就有绿洲,无水就会变成荒漠。水可以改变一个地区的面貌。国内的引水、调水工程和国外调水工程所发挥的效益,就是有力的证明。因此,水在我国西北地区具有特殊的地位,是西北地区和黄河的关键资源。
1.2 黄河缺水严重,系资源性缺水
  黄河是我国西北、华北的重要水源。随着经济的发展,20世纪90年代年均耗水量307亿m3,比50年代增多185亿m3。入海水量,90年代年均120亿m3,比50年代年均减少360亿m3。黄河缺水严重,属于资源性缺水;造成黄河下游频繁断流,当地水资源的供需矛盾加剧,生态环境恶化,水质污染加重,对河口地区的湿地和生物多样性构成严重威胁,同时导致主河槽淤积增加,平滩过流能力减小,防洪负担加重。
  1999年对黄河干流实行水量统一调度以来,断流现象虽然有所缓解,但水资源短缺问题并未得到解决。据预测,在充分考虑节水的情况下,正常来水年份,黄河上中游地区2010年缺水40亿m3,2030年缺水110亿m3。枯水年份缺水更多。
  解决缺水的根本途径,是实施从长江上游调水,开凿隧洞穿过巴颜喀拉山分水岭,输水入黄河上游的南水北调西线工程。西线调水入黄河后,可利用黄河上游的水库控制工程,为宁蒙河段冲沙减淤,改善生态环境。有一部分水量供给黄河中游水沙调控工程体系,必将对水库塑造理想人工水沙过程产生积极作用,有利于黄河下游河道的减淤冲沙、遏制下游河道泥沙的淤高,并从根本上解决黄河下游的断流问题。
  西线调水入黄河后,将对生态脆弱的西北受水地区增供水资源,促进防沙治沙,为遏制土地沙漠化创造条件;可增加植被覆盖率,恢复和建立新的生态系统,大大提高这一地区的环境容量和环境承载力,有利于人与自然和谐相处;将促进西北地区丰富矿产资源的开发,把资源优势转化为经济优势;为加快城市化进程提供保障,统筹实施水资源的有效合理配置;以水资源的可持续利用,支撑经济社会的可持续发展。
  综上所述,南水北调西线工程,是一项规模宏大地调配并合理配置水资源的工程,从湿润、半湿润地区向干旱、半干旱的西北地区和缺水的黄河调水,从某种意义上说,是一项庞大的生态环境工程。
2 南水北调西线工程规划工作
  早在1952年,具有远见卓识的黄河水利委员会主任王化云等一些专家,就组织了从通天河调水入黄河的线路查勘。这是我国第一次南水北调查勘。同年10月,毛泽东主席第一次视察黄河时,就说:“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的"。
  根据上级指示,黄河水利委员会在中国院配合下,从1958—1961年进行了大规模的西线调水查勘,涉及的河流有怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江等,范围约115万km2。20世纪70年代到80年代初,黄河水利委员会又组织了几次西线调水查勘。1987年原国家计委决定,在“七五 "、“八五"期间开展南水北调西线工程超前期规划研究工作,研究从长江上游通天河,支流雅砻江、大渡河调水入黄河上游的方案。调水工程范围为30万km2。这项工作历时10年,于1996年6月结束。
  1996年7月开始规划阶段的工作,2001年上半年水利部调水局组织专家评审了西线工程的6个规划专题报告,2001年5月27—29日,水利部组织专家审查通过了黄河水利委员会提交的规划报告。水利部张基尧同志在审查会上指出:规划报告的审查通过,在西线工程历程中,具有里程碑的意义。水利部布署了第一期工程及时转入项目建议书阶段的工作。2001年8月,水利部张基尧副部长、高安泽总工、黄河水利委员会李国英主任等领导,考察了西线第一期工程现场。
  从1952年8月至2002年8月,历时整整50年,有5 000多人次在青藏高原查勘,付出了艰辛劳动,有些人受伤、致残,有的献出了生命,取得了地形、地质、地震、水文、气象、社会经济等大量基础资料,完成了数百份工程和研究报告,有些填补了国家空白,从而使西线工程进入了一个新的阶段。
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 楼主| 发表于 2011-7-22 10:58:32 | 显示全部楼层

南水北调西线工程的主要特点

  3 南水北调西线工程的主要技术特点
  南水北调西线工程是一项特大型跨流域调水工程,地处青藏高原东南部,地理位置、气候特征、等都有特殊性,技术上也有其特点。
3.1 调水工程的技术特点
3.1.1 工程方案思路的转换 回顾50年的历程,特别是近20年来,随着国家综合实力的增强,技术的,以及工作的实践和认识,不断地调整工作思路,从而不断地增加或改变工作。
(1)从大范围调水到切合实际的较小范围调水。1958—1961年,黄河水利委员会组织人员在西部地区115万km2范围进行调水查勘。1978—1986年,提出从距离黄河较近、调水量适宜、相对工程规模较小的通天河、雅砻江、大渡河调水,三条河共调水200亿m3。这是工作思路的第一次转换,从115万km2缩小到30万km2的范围。
(2)从明渠为主转变为隧洞为主,从着重研究抽水方式转变为着重研究自流方式。原国家计划委员会、水利部和专家们肯定了缩小研究范围的思路,1987年7月原国家计划委员会决定开展南水北调西线工程10年超前期规划研究工作,此任务于 1996年6月完成。
  根据青藏高原地质条件复杂,地质灾害频繁的特点和开凿隧洞技术的迅速发展,将输水线路最长达6 000 km的明渠转变为以隧洞为主。这期间研究了采用抽水方式和自流方式等若干方案,鉴于青藏高原寒冷缺氧,人烟稀少,不便,调水工程区没有电网,需自建大型电站,经比较,宜采用自流方式。这是工作思路的第二次转换。
(3)从高海拔转为相对较低海拔。1996年7月至2001年6月,开展了5年规划阶段的工作,这是10年超前期规划研究的继续。从1987年到2001年,研究的范围为北到黄河源头(海拔4 500 m左右),南到四川甘孜一带(海拔3 000 m左右),提出了许多引水方案,并比选出12个代表性方案。结合青藏高原的实际,推荐位于海拔3 500 m左右的工程方案,形成从金沙江调水80亿m3,雅砻江调水50亿m3,雅砻江、大渡河间5条支流调水40亿m3,共调水170亿m3的总体布局方案。
  海拔3 500 m地区,环境较好,有森林、农田,适宜于人类活动,有利于工程的建设、运行和管理。此总体布局方案具有“下移、自流、分期、集中、渐进"的特点。本着“由小到大,由近及远,由易到难"的思路,选定雅砻江、大渡河间5条支流调水40亿m3方案为第一期工程,雅砻江调水为第二期工程,金沙江调水为第三期工程。第一期工程先行实施,二、三期工程输水线路都从一期工程近旁集中通过,可以利用一期工程的地质资料和临建设施,加快工程建设。这是工作思路的第三次转换。
  2001年5月在规划报告的审查会上,专家们赞同这个思路,赞同分三期开发,分期实施的方案。水利部汪恕诚部长说:规划思路明确,工程布局方案突出“下移、集中"是正确的。根据水利部的安排,将第一期工程及时转入项目建议书阶段工作。从2001年7月到现在,黄河水利委员会设计院投入大量人力在一期工程现场工作。
3.1.2 深埋长隧洞是关键技术 一期工程由“五坝七洞一渠"组成,5座坝高65~123 m,长244 km的隧洞自然分为7段和一段16 km的明渠。输水隧洞开凿支洞后,最长施工洞段37 km。洞线埋深一般300~600 m,最大埋深1 150 m。从当前施工技术看,37 km长的隧洞,属于常规工程。地质岩性主要有三叠系砂、板岩或砂板岩互层,抗压强度一般为40~100 MPa, 属于中等坚硬岩类。输水线路地震动峰值加速度大部分为0.10 g,部分为0.05 g和0.15 g。初步探查,全线穿越断层22条,大体走向NW-SE。
(1)筑坝技术。我国对各种坝型的建筑技术已趋成熟。20世纪80年代以来,开始重视和推广土石坝类的混凝土面板堆石坝坝型。这种采用当地石料,分层振动碾压堆石的施工,使坝体密实,面板较少出现裂缝,防渗效果也好,具有断面小,安全性好,施工简便,造价低的特点。当前,大型、多功能、高效施工机械的发展大大提高了施工质量,加快了施工进度,更降低了工程造价。1999年,在广西与广州交界处的南盘江建成混凝土面板堆石坝坝高179 m,1999年建成的青海黑泉(海拔2 000 m)面板堆石坝坝高123.5 m,最近才开工建设的湖北清江水布垭混凝土面板堆石坝坝高233 m。这说明,西线工程虽有海拔3 500 m地区的气候寒冻,但当今的筑坝技术方面,完全可以解决。
(2)开凿长隧洞技术。开凿长隧洞技术,20世纪80年代以来发展迅速。开凿短隧洞,一般采用钻爆法。随着开凿长隧洞技术的发展,已采用适用于硬岩的开敞式掘进机施工法,以及适用于软岩、土砂层隧洞施工的盾构掘进机施工法。掘进机技术的特点是:高度机械化、专业化施工,掘进、出渣、衬砌、灌浆等工序一次完成,进度快、质量好,近年来掘进机广泛采用、信息技术,对全部作业进行制导和监控。英吉利海峡隧道,在掘进过程中,安装约200部仪表,工程技术人员每天读取的数据120个,运用机分析掘进机的运转效果,指出机械和电器存在的问题,从而明确机械维修保养的目标,使掘进机的时间利用率提高到90%,整个系统的时间利用率达60%,从而,使掘进过程始终处于最佳状态,其掘进速度一般较钻爆法高好几倍,已广泛用于管道铺设、交通与水工隧洞的开凿。
  从隧洞施工段的长度看,我国已建成甘肃引大入秦30A输水隧洞长11.6 km,成洞洞径5.5 m;西康铁路秦岭隧道长18.4 km,成洞洞径7.6 m;国外已建成的英吉利海峡海底高速铁路两条平行隧道,即欧洲隧道,每条长38 km,成洞洞径7.6 m;正在施工的瑞士圣哥达高速铁路两条平行隧道每条长57 km,成洞洞径9.6 m。这些长隧洞的特点:1)皆采用掘进机开凿。秦岭隧道采用开敞式掘进机,欧洲隧道和引大入秦30A隧洞采用盾构式掘进机。2)埋深大。欧洲隧道在海水面以下平均40 m,最深达130 m;圣哥达隧道上覆山体最厚近3 000 m。3)没有条件开凿人工支洞。仅圣哥达隧道在山体上开凿了一个直径12 m、深800 m的竖井。由此可知,无论是通过山体或水下的长隧洞,也无论硬岩或软岩,从宏观地科学技术水平看,运用掘进机开凿,技术上皆可行。
3.2 受水区的技术特点
3.2.1 江水和黄水难以区分 第一期工程调水40亿m3,在黄河上游海拔3 400 m处注入黄河干流,由于没有专用的输水渠道,调入的江水与黄河水难以区分。如何将西线水配置到受水地点,有两种意见:一是国务院给黄河上中游各省区分配有用水定额,超定额者用的是西线水,就要收取较高的水费;二是认为调入黄河的西线水,融入了黄河水资源,亦可称作黄河的增供水量。与黄河水一起统一配置,统一调度,按省(区)、区域或河段统一水价。
  第一种意见,实际操作困难,不仅在水价上出现了双轨制,弊病很多,而且有关地方部门会表明,从黄河取水,用的当然是黄河水,怎么能说是长江水呢!很难有一个量取的标准和尺度。
  赞成第二种意见,江水调入黄河后,与黄河水一起统一管理,统一配置。统筹的水价,一般也能承受,这就需要相应的体制、机制和政策支持。这是当前就需要着手研究的一个重大课题。
3.2.2 供水对象把生态环境用水放在第一位 西线调水入黄河后把生态环境用水放在第一位,并供给生活和生产用水。地处黄河上中游的青、甘、宁、内蒙古、陕、晋6省区,相当一部分地区属于干旱、半干旱地带,生态环境脆弱,遏制生态环境继续恶化,并予以保护、改善,需要水利条件的支撑。计划供水到条件较好待开发的土地资源区,建设适宜于人类生存的绿地,然后实行生态移民,把山区群众迁移到得到供水以后水利条件较好的绿地,使原来的山坡地,退耕还林退草。这里有个问题,生态环境经济效益如何计算!生态环境效益是社会公益性的,属于社会效益,但作为工程项目的供水效益,需要有经济效益,笔者也采用过几种计算方法,尚需探讨。生态环境用水工作需要进一步研究。
3.2.3 黄河上游有大型水库可以调蓄 调水入黄河后,黄河上游有龙羊峡、刘家峡以及待建的大柳树等水库进行调蓄,居高临下,可以充分发挥调水的作用,既可解决西北地区干旱缺水问题,又为黄河的治理开发提供了水源。南水北调西线工程实施后,在黄河水资源统一调配下,可以从根本上解决黄河下游断流问题,为黄河长治久安创造条件。
4 结语
  南水北调西线工程,地处青藏高原东南部,这是一个寒冷缺氧、人烟稀少的特殊地区,从长江上游调水入黄河上游,在地理环境和工程技术上都有其特点。
  南水北调西线工程,经历了半个世纪,几代治黄人,为这项功在当代、惠及子孙的宏伟工程,艰苦奋斗,前赴后继,取得了今天的成果。加快前期工作步伐,力争一期工程2010年或再提前一些时间开工,以适应西部大开发和黄河对水资源的需求。
Main Characteristics of Western Line of South-North Water Diversion Project
Abstract: Located in the southeast of Qingzang Plateau, the project of Water Diversion from the South to the North is planned to divert 17 billions m3 of water from the Upper Yangtze River, and deliver the water via the tunnels across the watershed ridge of Bayankala Mountain to the Upper Yellow River.  main characteristics include: Explained are the necessaries the divert water to the draught and semi-draught area of Northwest Region of China and to the Yellow River of water shortage. The Researches on the project have been done since the 1950s and the technical schemes of the project of water diversion from the South to the North.
Key words: planning on inter-watershed diversion of water; main characteristics; western route of water diversion from South to North.
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