参天水利资源工程研考会《工作通报》No.99-22
1999年5月27日
________________________________________________________________________
南水北调的大时空调水框架设想
水资源调配与国土整治课题组
一、引言:"高屋"调水,"势"所必然
从非常宏观的角度看问题,我国作为一个国土和人口的"超级大国",在人均、地均水资源严重不足,且其时空分配极不均衡,又与土地、光热、能矿等资源的分布不相匹配等自然条件的约束下, 进行跨流域南水北调几乎是命中注定、迟早要做的事。而我国被西高东低、高差悬殊、层次分明的三级阶地-青藏高原这个世界屋脊为一级阶地(海拔高度4000米以上),黄土高原等为二级阶地(1000~2000米),东部平原等为三级阶地(低于200米)-及其过渡地带的巨地貌特征所塑造,虽然使大跨度调水工程的难度大大增加,但也提供了极其难得、重要得多的诸多优越性。例如:
其一,使我国的主体河流全流域位于境内,为我国全方位治理、开发这些河流提供了方便;而各国际性河流的源头或其上游大多数位于境内,则为其开发提供了主动权。
其二,青藏高原及其向二级阶地过渡的川西、滇西北以其广大、高寒和临近印度洋等特征,为我国保持着约占全国径流总量30%的水资源战略后备, 且其富集区距黄河上游不远。所谓战略后备水源,包含两重意义:首先,其数量巨大且可能远距离调用,足够复盖我国大部分严重缺水区,对我国长远发展举足轻重。其次,此区域不适大量人口生存,不适宜大规模开发高耗水、高耗能产业,从而为我国保留了这块机动性很强的资源。
其三,此区域连同青东南、陇东南在内的高海拔地势,使富集的水资源蕴藏着世界最富集的水能资源,约占世界可开发装机容量的11.7%,我国的70%以上! 这在一方面,当西部调水量扩大至可自流引水数量以上因而必须提水时,可能作为提水动力的主要来源,实现以当地电提当地水和以当地森林保当地发电这两个互补目标;另一方面,使调水等于调电、蓄水等于蓄能,又对改善我国电力工业结构和电网运行效率具有战略意义。
其四,此区域地形及由此发源各江河的走向,可能在上游以至中游规划不太大的工程措施连通数条江河;并易于选择大型调蓄水库坝址,形成总库容庞大的跨流域调蓄体系(包括可能选择在河道之外兼备蓄能与蓄水功能的水库)。 如果此体系的有效调蓄库容足够实现水资源的年际调节和多年周期调节,各水系又能实现一定程度的联防泄洪,则有理由设想,南水北调可能同时实现根治黄、淮、海、长江、等江河水患并化害为利的宏伟目标(当然仍需要其他工程措施)。
不难想见,实施大跨度、大规模南水北调,其基本内容完全可能大大超出"调水"范围,而呈现出通诸水为一体、集水利之大成、圆中华民族治水兴利之大梦的远景宏图。其意义,于水利之外,更涉及我国国土整治和整个21世纪经济发展进程的全局。
我国早在五十年代初就认识到南水北调的必要性,并立即启动了超前期研究工作。这确实是极富前瞻性和远大抱负的举措。到现在,东线调水方案已在省级政府级别上实施,长江水已引至苏北,继之将引至山东。中线调水方案已基本完成前期工作,但考虑到多种因素而未决策建设。启动最早的西线调水设想,已完成超前期规划研究报告,积累了丰富的科研成果 。但工作局限于小西线,未对南水北调的全局乃至全国整体的水利远景规划给出描述。而由上述可知,此项战略举措远非"调水"二字可以概括,若没有一个统揽全局、前瞻百年的大构想,很难安排近期和局部。所谓不谋百年,不足以谋一时也。当然,百年之谋,大局之论,若要对近期和局部起到规划作用,也必须进行足够充分的论证。就南水北调来说,需要调多少水,可能调多少水,可能形成一个什么样的水利大格局,是三个基本问题。本文拟在本课题组以前讨论的基础上,对第三个问题提出我们非常粗略的设想,以期在此宏观层面上起到抛砖引玉的作用。
二、 大时空调水:集水利之大成的百年战略
我们设想的南水北调,是一个大时空尺度的调水战略,和由其联系起来的综合水利体系和国土整治体系。所谓大时空调水,包括空间尺度上的大规模调水和大跨度调水,时间尺度上的水资源年际调节和多年周期调节(如长江7年左右、黄河10年左右的丰枯周期)多重含义。如果需要并可能实现这样的大时空调水战略,则此举措必然在其复盖的广大调水区和受水区控制了几乎全部重要水利规划,并进而控制了此二区域(占国土80%以上,包括云贵高原和珠江上游)国土整治的全局,成为集水利和国土整治之大成的国家大战略。
在大时空尺度上,调水规模是最基的因素。如果南水北调远景(也不过50年)调水规模达到2000亿立方米/年(包括东、中线各方案)上下,则大跨度调水和水资源的多年周期调节即成为题中应有之意,如下课题立即提上规划议程:
首先,对调水区来说:
1. 必须动用我国的战略后备水源即青藏高原各主要国际性河流的水源,并以此水源为调水的主要水源。较多动用长江水源的负面作用太大,机会成本太高。
2. 长江南水北调的即定规划必须重新研究并修正,其东、中、西线等调水方案需要重新定位并进行整体规划。
3. 取云贵高原和桂、粤等水补长江之损失可能成为必要。
4. 整个西南方向水能资源的充分开发立即提上日程。其中中小水力资源的充分开发被纳入全国水、电布局和平衡的大格局中。
5. 整个西南方向充分开发水力资源,需要此区域最大限度地恢复、发育成完整、密闭的原始森林或原始次生林生态体系,以达到充分涵养水源,提高径流发电出力、降低发电成本的目的。
6. 在调水区寻求足够的调蓄能力。在此基础上,调水区各河流的防洪、航运、供水等水利规划势将全方位、大幅度修正。
7. 大规模调水对调水区及其下游的多方面影响,成为重大课题。
其次,对受水区来说:
1. 受水区各河流的全部水利规划和国土整治规划需要重新研究、修正。
2. 我国西进战略的地位将突显出来,成为我国整体发展战略框架中的主导战略之一,其内容需要深入研究、论证。
3. 受水区的能源、电力规划以及推而广之全国的能源、电力规划需要重新制定。
4. 受水区生态环境可能发生的变化成为重大课题。
……
三、"一主两翼"的调水布局
初步设想,我国由南水北调形成的水利体系的基本框架,概而言之,由一主两翼、两个二级结构和多个四位一体的庞大体系构成:
"一主"为一个主干,以大规模调西南诸水经到黄河上游为整个体系的战略总枢纽。
"两翼",即以长江中、东线南水北调配济淮河流域、黄河下游(南岸)为东翼;以西线调水之部分配济新疆(南疆为主)、河西走廊为西翼。
第一个"二级结构"在调水区,在海拔两千米上下高程上沟通藏东南河流、怒江、澜沧江和金沙江,实现三个目标:第一、向长江补充水源;第二、联合防洪;第三、进而大体取原南水北调翁定线路输水配济渭河。
第二个"二级结构"在受水区,由各个再引水(其中主要为引黄体系)构成。
多个"四位一体",即以全国为整体、有关各地区为组成部分,实现水资源调配、水电开发与调配、调蓄水库规划与蓄洪排洪(包括其他防洪排涝等水利体系)、国土整治四位一体的综合规划。
下面我们简略描述一下这个框架的主要部分:
南水北调战略总枢纽
大西线调水线路为南水北调战略总枢纽,自源头沟通青藏高原六江(河),挟高势能一泄而下,补北方双倍水源和水电,控制大半个中国的四位一体规划。
目前,西线调水设想有高、中、低三种线路选择和近、中、远三阶段实施步骤。其中,黄河水利委员会的"小西线",80年代以来,国家立项拨款,已完成规划阶段任务。真正意义上大规模南水北调,由于国家没有立项拨款,多处于设想和思路阶段。但长江水利委员会林一山的方案,经过数次实地考察和多年实际工作经验的积累,是最成熟的思路,值得特别重视。关于线路方案的情况如下:
高海拔即四千米高程上下的设想由中科院综考会陈传友提出(以下简称"陈方案")。我们认为,陈方案更适宜纳入西翼范围。
中海拔方案有多种,引水线路于长江一段大体在3500米高程上下,以实现自流引水。其中,黄委会的近期方案比选了多条线路,推荐了三个段落方案。林一山提出的线路走向,以黑水河为入黄口,比黄委会方案的贾曲高程略低,在怒江、澜沧江一段又与陈方案接近。袁嘉祖、郭开方案的线路走向亦大同小异,特点是全程自流,引水量大(2006亿立方米)。
低海拔方案,即翁定线,最早在大跃进时期由长委会提出,线路位于海拔两千米上下,近3000公里,从甘肃定西附近经祖厉河入黄河。该方案因工程难度太大而被搁置多年,但仍收于1995年出版的《中国自然地理》教科书中。青岛海洋研究所朱效斌设想在金沙江翁水河口处沟通长江与澜、怒二江,既辅助调水,又兼顾向长江补水并兼顾三江联防泄洪,很有可取之处。我们把这个思路纳入大西线战略总枢纽的二级结构中。
中海拔线路是各方面关注和开展工作的焦点,原因有四:
其一,可引水量较大。
其二,施工条件好于高海拔方案,对人、机适应性改进明显,其他很多方面也有不同程度的改善。但是,中海拔方案处于青藏高原一级阶地向二级阶地的过渡地带,地形为山地,比高原面起伏大得多,地震也更强烈。只有以隧洞为引水线路的主要工程,这些问题才得以弱化。
大西线调水的主要优越性之一,是可以非常充分地按照"由近及远、先易后难、滚动扩展"的步骤实施、展开整个战略规划。第一大阶段打通通天河,实现长江上游通天河、雅砻江、大渡河南水北调。第二大阶段,实现怒江、澜沧江南水北调。第三大阶段,实现雅鲁藏布江南水北调。在各大阶段中,又可划分为若干小阶段。譬如,第一大阶段可划分为大渡河引水阶段,雅砻江引水阶段,和通天河引水阶段三个阶段。第二大阶段分为先到澜沧江,再到怒江两个阶段。第三大阶段则可先依次序取雅江几大支流之水,最后取雅江干流之水(但需要提水)。黄委会的近期试验工程方案,甚至把大渡河、雅砻江两阶段工程,又细分为由其数条支流分开的类似施工布置的小段。三个层次的分段法,完全是由取水区地形所决定的。如此分段施工,段段很快见效,不断积累经验,不断改进技术,不断纠正失误,是大多数类似超大型工程不易具备的条件。
其三,全年可引水期较长,封冻问题不太大。
其四,最大限度的全程自流引水,是各方面重视中海拔方案的根本原因。自流量直接决定着提水量的大小;自流引水线路越低,提水的扬程越小。如线路较高,自流量太小,必然使提水耗电量增加很多。尽管提水耗电有蓄能之功(仅对蓄能运用而言,太多也没有用),仍会显著削弱在大西线大规模调水的可行性。反之,自流与提水达到合适的比例,在调水之外,电力的多方面平衡也更易于进行。在此线路上,黄委会远景规划自流引水600亿立方米,我们估计为800亿立方米,据此平衡总引水量最大可达多少,是需要深入论证的大问题。即便取黄委会数据,加上提水,总量达到1000亿立方米以上,大西线调水的战略总枢纽地位仍是不可动摇的。
简而言之,大西线战略总枢纽的地位来自:
1、 居高临下的地形,控制大半个国土。
2、 水、电大规模联调,对全国举足轻重。
3、 沟通四大水系、六条江河,呈现集水利之大成的前景。
4、 广大腹地天然适宜定位于水、电战略输出区,原始生态区。
"西翼"调水线路
黄河源头调头向西,经柴达木盆地出阿尔金山口,绕行塔里木盆地一周,连通四周各条河流,实现供水、供电、防洪、生态四位一体水利体系,奠定南疆棉、果、石油和天然气、西域旅游四大优势产业基础。
西翼的线路方案可有多种选择:
直接提出向西调水的,60年代初就有将通天河北调入柴达木盆地的设想(《中国自然地理》1995)。该设想引水70亿立方米,穿越巴颜喀拉山入格尔木河到柴达木盆地,线路长度不足100公里。此线路如不必高扬程提水,穿巴颜喀拉山有理想路线,当然比提水入黄河源头二湖再进入柴达木盆地合理。
最近张世禧先生提出自雅鲁藏布江上游日喀则附近的谢通门县(海拔3836米)筑高坝,壅水至4200米高程,然后经780公里隧道,穿昆仑山脉的喀拉米兰山口,引水300亿立方米直接进入南疆。这个设想的好处在于,300亿立方米水自流入疆,可以取消或大大减少从黄河源头地区引水济疆的安排;入疆后接通塔里木河的线路也短了不少。是否可行,比较其他方案经济性如何,值得研究。
陈方案以雅鲁藏布江的永达(海拔3670米)为起点取水,经拉藏河、尼羊河、帕隆藏布江、怒江、澜沧江、通天河诸江河源头逐河取水共435亿立方米,在扎、鄂二湖入黄河,并以此二湖为总调蓄水库。线路全长1171公里,隧道累积298公里,沿线须数处提水。为解决提水动力来源,陈方案甩掉二湖下游近1500公里的黄河大拐弯,取直自龙羊峽上游二次入黄,以获得900~1200米集中水头发电。陈方案布设于高原面上,取其较平坦地形而以明渠为主,优缺点都由此而来:
其一,鄂、扎二湖为天然调蓄水库,若能筑坝壅高几十米可增加几百亿库容,成为一个高海拔(4200米以上)的战略调蓄水库。
其二,其取直入黄的发电效益大于沿大拐弯而下各梯级的发电效益,且可省去若干梯级的建设。但从调蓄角度看,二湖太高,按我们设想的调水规模,其下游梯级的调蓄作用似不可替代。
其三,若陈方案可行,可明显减轻中海拔高程(即3500米上下)引水线路的设计规模。否则,此线路要承担1000~1500亿立方米的过水任务,工程断面尺寸或工程布设范围可能过大,给线路选择带来困难。
其四,缺点在于,线路较高,一给施工带来困难,二给引水带来困难。其中高原冬季封冻问题较难解决。如果引水期因此大大缩短,必然要求加大工程设计尺寸,促使单位造价提高,抵消掉明渠提水方案造价低于隧道自流方案的优势。
根据以上讨论,我们设想将陈方案纳入西翼格局之中。
我们设想,西翼方案似可将黄河自扎、鄂二湖出口处截断(可行时筑坝壅高水位),选合适路线引水经柴达木盆地、阿尔金山口入疆。之后一支去接通塔里木河,另一支反向接通党河、疏勒河、北大河等进入河西走廊。直接从通天河引水入柴的设想如果更合理,则可在柴达木盆地汇合从扎、鄂二湖西来之水。依此设想,扎、鄂二湖是源头的天然总调蓄水库。在向西的线路上可能获得两处高水头发电落差,一在进柴达木盆地处,一在出阿尔金山口处。据研究,水电对开发大西北的富集风能有重大意义,突破了风能极不稳定的限制(施嘉炀1996)。在塔里木盆地,引水线路可沿周边山麓平坦地形以明渠先西后北运行,依次接通塔里木河上、中、下游诸支流,最终到达并部分恢复罗布泊。如果能够实现,不仅塔里木河得到充分补充,而且可望一体化调配塔河各支流水资源,并使各支流形成联合防洪的体系(塔河流域洪水灾害也很严重)。盆地周边百年来消失的绿洲和广大的胡杨林等天然生态系统可望恢复。在可预见的时期内,塔克拉玛干大沙漠的面貌不会有根本性改变,完全恢复罗布泊亦未必经济。但是,绿洲生态应大为改善,不仅适宜生产,而且适宜居住。油田等矿产资源开发需要的水源,包括改善职工居住区环境的用水,当然应予保证。
"东翼"调水路线
东、中线引水不过黄,东线保江苏、山东,中线保安徽、河南,两线共保淮河。
在大西线确保黄、海、滦河三流域水需求的情况下,原定东、中线南水北调过黄河配济北京、天津的方案可能没有必要,或变得不大经济。中期北京、天津的需求,似可通过万家寨引黄工程部分满足。
一般认为,中线可全程自流是一大优势,东线提水总扬程也不算大。但问题在于,东线处于我国的集中用电区,提水耗电增加的负荷是个不小的净负担。而中线枢纽丹江口装机能力很大,位置也正处于负荷中心,调丹江口的水,直接减少发电量,等于耗电。丹江口水头约70多米,下游6个梯级又有水头40多米,从丹江口大坝引水100亿立方米,年损失发电量约14亿度。再考虑到工程造价等因素,钱正英院士认为,中线如不过黄,线路可向东摆,出口选在开封附近,可以大幅度减少投资(原线路沿山麓运行,工程量较大)。丹江口年均汛期弃水约50亿立方米,如可大体满足需求,丹江口及其下游梯级的发电量就没有损失。加之,丹江口不必加高大坝,不必大面积淹没土地,造成二十几万移民。多方面算来,东、中线不过黄可节省绝大部分投资;不过黄减少的中线调水量,对汉江通航影响很大,对长江通航和长江出海口的影响,也应比上游调水明显。
四、南水北调的二级结构
南水北调二级战略枢纽
于金沙江两千米高程上下通连藏南之察隅(察隅海拔约2300米)河、怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江五江河,实现以藏水补长江和五江河联合防洪两个目标;可行时继续向东北方向通连大渡河、岷江、嘉陵江(上游白龙江等),实现向渭河输水。必要时,也可向汉江输水。
原翁定线被很多专家强烈怀疑,但我们认为,该方案可能具有特殊的战略价值:
其一,西线引水之高、中两个方案,即使同时采用,其中海拔方案的引水负荷也偏大,似应考虑可能的分流措施。我们设想,一个比较理想化的西线调水模式,应是在工程可行、效益比选前提下的一张有机联系起来的庞大调水网络。引水经多条线路北上、西进而又连为一体。提水集大大小小不计其数水电之合力。调蓄则汇大小各水库之总能,再辅之以广袤密闭的原始森林涵养水源。
其二,即使确定了"以当地水能,提当地水源"的方针,也绝不意味着规划的提水电力建设越多越好。如果确有较低海拔的引水线路,避免了过多提水和过多建设各类电站、水库、提水工程和引水工程,很可能更为理想。
其三,如果把该方案的引水量大幅度削减,如削减至200~300亿立方米,工程难度可能会减少很多。在地形等自然条件和施工技术等条件的约束下,工程规模过大或过小都可能导致单位调水量的投资增加。
其四,把方案的受水区改为渭河流域似更合理。从地形看,若引水至定西,实际已达渭河上游。引水入渭,增加的工程量可能很小,甚或总工程量更小。从需求看,八百里秦川缺水严重,在我国的西进战略中又应是推进城市化、工业化和农业现代化的重点区域。
其五,更值得重视的是,该方案有通三江即怒江,澜沧江和金沙江的可能。扩大些,可向西通连到察隅河,向东北通连到雅砻江。特别是怒、澜、金三江,在2000米高程的直线距离最短,仅70~80公里。加上察隅河,不过150公里。通连起来,工程量可能不会过大。果然如此,则通连此数条江河,实现近距离联合向长江调水和联防长江上游洪水,势必使这个工程体系成为南水北调大格局中,第二个具有战略主导地位的枢纽之一。
调水补长江的必要性,是南水北调可调水量研究中,不可忽视的环节之一。长江枯水期仅有七千多亿立方米,按我们设想的调水方案分配下来,长江负担约800亿立方米,其中上游约3/4,下游约1/4。这个调水比例,在不能实现多年周期调节的情况下,是否会对长江的正常运用发生严重影响,是一个大问题。即便可以承受,向长江补水的效益仍非常明显:
首先、显而易见的是,可以大幅度减少一系列梯级的发电损失。长江上游纳入远景发电量损失计算范围的通天河、金沙江、雅砻江、大渡河、和长江干流所有规划梯级,位于海拔二千米以下各梯级因调水导致的发电损失量占总损失量的54%。这就是说,在此高程补充水源,就减少了相等调水量发电损失的54%。察隅河常年径流量为262亿立方米,怒、澜二江在三千米以上调水后又可在此高程得到200多亿立方米。如果加上藏南邻近察隅的河流,还可能得到一个大数(藏南诸河总水量1380亿立方米)。毛估一下,在此高程可能补充长江至少500亿立方米水,约可减少长江发电损失1598亿度,即相当于大西线调水1500亿立方米时提水耗电量的近三倍。而且,长江已建梯级全在此高程之下。
其次、数江联合防洪若能实现,其效益应相当可观。根据屏山站实测最大洪峰、洪量(相当于百年一遇)推测,金沙江和雅砻江在两千米高程最大洪峰可达10000立方米/秒,60天洪量可达500亿立方米,对长江防洪具有重要意义。
再次,从调水的角度说,长江中下游呈东西走向,有利于选择取水点;但越向下游,大取水量对长江正常运用的不利影响越显著。向长江补水越充分,在中下游调水的规模弹性就越大。再回到上述的翁定线,向长江补水,当然有利于沿此高程向关中平原输水。
从实施步骤看,此战略枢纽具有两大优越性:
其一,连通几江的工程量不太大。而且可以先做沟通工程,后做大坝工程,从而大大节省工程量(王小强1999b)。
其二、可以从近三千公里调水线路的两端施工,逐段向中间推进。西端可从金沙江开始,逐江向西推进。东北端可从渭河上游开始,先向白龙江取水,再逐步向四川推进。这样,两端在推进过程中可实现步步受益,从而在很大程度上化解了工程浩大的弊病,也减少了风险。
云贵高原作为我国南部的二级阶地,连同向一级阶地过渡的西部、北部和向三级阶地过渡的东部,即桂西北,也是我国水和水能资源的富集区,人口相对较少,山区亦不宜迁入人口。这一广大区域提供了我国水资源的二级战略后备。如果将来对南水北调的需求量增加很多,动用这部分后备水源可能成为必要。特别是动用这部分水源补长江的必要性,可能会增大。其中云南省,除有怒江、澜沧江两大国际性河流外,还有多条发源于境内、流入东南亚数国的河流。这些河流大体平行,相距不远,且上游距金沙江或金沙江南岸支流不远,如可调用,当起到重要的补充作用。珠江主要支流西江上游之南盘江、北盘江,桂西北之右江、红水河,似也可纳入规划研究范围。贵州省虽降雨量不小,但限于地形等原因,工程性缺水严重。是否可在南水北调规划中一并给以彻底解决,似是值得研究的问题。如果远景规划确实需要云贵、粤桂之水补长江,而且调水量比较大,则此区域包括广西和珠江防洪等整体水利规划便全部纳入到大时空调水战略中来了。
引黄工程向东、北、西、黄土高原腹地延伸
黄河的引黄工程向东、北、西、黄土高原腹地四个方向延伸,东向覆盖渤海流域。黄河中上游全部绿化,水土流失得到充分控制。下游河水变清,河道缩窄、刷深、稳定,成为地下河。黄河三角洲尾闾稳定下来,河口固定下来,三角州得以全面开发,成为经济发达区,兴起大都市。郑州以下常年通航,通航标准逐步提高。黄河泥沙由故道引向黄海出口,沉积形成又一个三角州。
我们粗略勾画一下这个动人前景的轮廓:
引黄向东配济渤海流域:目前正在施工的万家寨引水工程,目标向三个方向供水,即太原、大同、北京,总供水量15.7亿立方米。与此路线走向类似,曾经有开发"朔天运河"的设想,并做了很多工作,达到一定深度。结合大规模南水北调,由于黄河水源有了保证,自万家寨上下河段某处提水经桑干河到北京,不失为可选择的方案之一。这条线路照顾到晋北、冀北,提水数百米,耗电量巨大,故调多少水,必须斟酌。
中国科学院地理研究所王明远结合黄河治沙的策略研究,1991年,提出黄河大改道的设想,似可纳入南水北调二级结构中加以论证。王明远认为,可以在黄河上游末尾处的关河口或老牛湾处(河道海拔一千米)筑高坝,沿偏关河开挖河道,穿过管涔山打巨大隧道,使黄河借晋北之桑干河(河道海拔约九百米)、冀西北之永定河、最终从海河入海。黄河大改道,撇下中游这段粗沙生成地段,泥沙无水输送进入渭河口以下,一举解决黄河下游河道淤积的病根。
我们设想的南水北调,调水量之大,黄河产沙地段是否需要断流,成为值得进一步推敲的问题。但是,王明远的改道思路仍然很有价值,如果可行,不仅可以减少黄河泥沙,而且可能解决晋北(通过汾河达山西全境)、冀西北和京、津、唐地区的缺水问题,部分解决水电和蓄能电站建设问题,同时缓解黄河中游缺少调蓄水库的问题,可谓一举多得。改道线路所经地区的经济地位无须赘述,从远景看,从黄河取水是必然的选择。京、津、唐地区虽然可以用南水北调中、东线之水,但自永定河而来之水,仍有种种难以替代的优点。
黄河下游可能通航:根据专家们比较一致的结论,黄河泥沙大半由自然因素决定,小半由人为因素造成。通过水土保持和水库拦沙等综合措施,流出小浪底的水变清、甚至完全变清是可能的。问题在于水库所拦的沙要排掉。根据许多专家对高含沙水流持续多年的深入研究和试验,已经有相当把握设想,利用高含沙水流输送巨量泥沙而不淤积的特性,设计人工形成大规模高含沙水流的工程技术措施,修建渠道输送高含沙水流入海。 由于所需渠道尺寸很小,似可选择更有利方向送泥沙入海。原明、清故道运行七百多年,已经在黄海淤积成面积广达五万平方公里以上的海下浅滩,似正是未来黄河泥沙的绝好去处。至少,这样可让黄河尾闾不再摆动,黄河三角州的全面开发便可启动。全面开发黄河三角州,建设成为经济发达地区、城市密集地区,是具有重大战略意义的布局重点,关系到南水北调的整体经济效益。
黄河三角州全面开发的根本条件,是把黄河尾闾稳定下来,黄河河口固定下来。黄河下游河道的通航,也有赖于河口的稳定。以往不少专家认为,黄河尾闾不可能稳定,也不必要稳定,由其摆动可大量造地。曾经担任三角州上东营市党委书记十年的李殿魁,为开发东营,无数次深入黄河河口调查,并进行了试验工作。他提出利用渤海海流的流向,解决河口的泥沙沉积问题,尾闾完全可能稳定下来。他的研究成果富有启发性。
在我们设想的南水北调基本格局中,黄河泥沙问题理应得到解决。在解决泥沙问题的过程中,黄河逐步变清,河道逐步刷深,河道与尾闾、河口稳定下来,是题中应有之义。而且,一旦水变清了,黄河的一系列变化会来得很快,不需要很长时间。50年代,三门峡水库运行之初的几年中,下游河道剧烈下切的经验就是证明。小浪底水库投入使用,已近在咫尺;投入后,马上可以改变黄河的水、沙状态。虽然工程措施带来的变化,还不是根本解决"黄河清"的问题,却给根本解决问题腾出了时间。
大时空调水框架的逻辑
总而言之,我们理解的南水北调,不是具体评价某一个方案或某一条路线的优劣,而是希图根据开发大西部的需要,根据整个国土整治的需要,构造出一个大时空调水的逻辑框架。从这个逻辑框架出发,讨论现有各个方案或思路所处的战略位置和可能发挥的功能。与主要解决北方城市用水的传统视野不同,开发大西部和国土整治,需要调水能力达到上千亿立方米的规模。在这样规模的前提下,讨论现有方案或思路,已经提出的十条思路,虽然工作深度不同,工程上的可行程度不同,但是,都在大时空调水的逻辑框架里,具有不同的位置,可能发挥不同的功能,具有逻辑上的合理性,不再是非此即彼、有你没我、相互替代的关系,而是相辅相成、相得益彰以及取长补短、交叉融合的关系。由于国家还没有立项投资,目前提出的大西线调水方案,多处在设想和思路阶段。随着调查研究和科学考察的深入,每一条设想思路都有可能进一步修改、完善;有些可以互相结合;一些现有思路的尚未满足的调水需要,势必会由更多新思路的提出加以补充。
这里,特别需要强调指出的是,调水本身不是目的,而是实现全面开发大西部和大规模国土整治的必要手段和前提条件。所以,调水框架和体系的设计规划,应当符合"四位一体"的原则,即水资源调配、水电开发与调配、调蓄水库规划与蓄洪排洪、国土整治,四位一体。总之,调水必须服从重整河山、再造中国的大局。
我们这里不想给出一个具体的、无所不包的调水网络,而是试图把我国水利界、工程界、学术界以及社会上各种天才的设想、具有价值的意见、乃至关心南水北调大格局的巨大的热情,联系成一个综合的图景,以为进一步工作的有益参考。爱因斯坦有一句名言:热情是最好的老师。在研究南水北调大格局这个问题上,人人都需要不断地学习、开阔自己的视野和思路,这离不开热情这个老师的指引。海纳百川,不捐细流,所以成其大者,有容也。我们这些和水打交道的人,难道不能从中学得一、二么?!
主要参考文献
[1] 中国科学院、国家计划委员会中国自然资源综合考察委员会:《水资源研究参考资料汇编》1985年。
[2] 刘昌明、何希吾等著:《中国21世纪水问题方略》,科学出版社1996年。
[3] 陈传友、马明:"21世纪中国缺水形势分析及其根本对策 - 藏水北调",《科技导报》1999年第2期。
[4] 黄河水利委员会勘测规划设计研究院:《南水北调西线工程规划研究综合报告及专题报告》1996年。
[5] 施嘉炀:《水资源综合利用》,中国水利水电出版社1996年。
[6] 中国水利年鉴编辑委员会:《中国水利年鉴1997》,中国水利电力出版社1997年。
[7] 中国水利年鉴编辑委员会:《中国水利年鉴1998》,中国水利电力出版社1998年。
[8] 赵济主编:《中国自然地理》,高等教育出版社1995年。
[9] 王明远:"搞一个黄河大改道工程",《中国科学报》1991年2月8日。
[10] 霍有光:"调水济黄方案应精心策划 - 与'南水北调新三线构想'对话",《科技导报》1998年第7期。
[11] 王小强1999a:"朱效斌谈三江贯通与黄河断流对渤海的影响",《参天水利资源工程研考会:工作通报》No.99-15。
[12] 王小强1999b:"罗西北谈南水北调",《参天水利资源工程研考会:工作通报》No.99-13。
[13] 刘增林:"大西北:21世纪水从哪里来?",《民族团结》1998年第12期。
[14] 梁季阳:"《把水从西南调到西北》质疑",《光明日报》1997年9月23日。
[15] 金德生、王明远、叶青超、房金福主编:《朔天运河研究》,地震出版社1994年。
[16] 王犁田:"'人造天河'西藏大隧道",《工商时报》1999年2月7日。
[17] 水利部淮河水利委员会:《南水北调东线工程》,1998年11月。
[18] 谈英武:《从怒江、澜沧江调水入黄的设想》,水利部黄河水利委员会勘测规划设计研究院,1997年11月。
[19] 水利部黄河水利委员会勘测规划设计研究院:"南水北调大西线初步研究",1998年7月26日。
[20] 水利部长江水利委员会:"南水北调中线工程可行性研究报告",1992年10月。
[21] 高善明等著:《黄河三角洲形成和沉积环境》,科学出版社,1989。
[22] 赵文林主编:《黄河泥沙》,黄河水利委员会,1996。
[23] 邹玉川:"中国现代化建设中的土地管理及其问题",《战略与管理》1998年第一期。