参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2000-7
2000年4月7日
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关于我国南水北调中线方案延伸的构想
云南省水利水电厅原总工程师 邓德仁
我国发源于青藏高原的怒江、澜沧江和金沙江等河流都是源远流长，其上游处于降水量丰富的湿润带，水资源量丰富，而人口密度很小，耕地少且分散，工农业不发达，当地水资源供需平衡的富裕度较大，河流的地势高，是我国调出水量潜力较大的地区之一。拟议中的南水北调中线方案的受水区 - 黄准海平原，人口稠密、耕地集中、工农业发达、特大城市、大中城市棋布。当地水资源贫乏，而工农业及城市需水量又大。供需不平衡，缺水量大。中线方案的调出区 - 汉江中游的丹江口水利枢纽控制径流面积9.52万平方公里，一期工程水库正常高水位157米，最高洪水位161.3米，总库容209.7亿立方米，坝顶高程162米。要调水入黄准海平原，需增加坝高，原拟的二期工程，坝高增加13米，坝顶高程为175米，总库容330亿立方米，为了增加可调水量，长江水利委员会编制的《南水北调中线工程可行性研究报告》提出的加坝后的坝顶高程为176.6米，较原设计二期工程的坝高相差不多。丹江口水利枢纽扩建工程增加淹没面积370平方公里，其中耕地23.5万亩，迁移人口20余万人。加坝后丹江口水利枢纽可调出水量：多年平均年水量141亿立方米，一般枯水年调出水量仅110亿立方米，调出水量有限。远期调水范围拟延伸到长江三峡水利枢纽，引水道长约300公里。如调出区再往西南延伸，则可利用怒江、澜沧江、金沙江在西藏、云南交界地区的"三江并流"河段调水，即将怒江和澜沧江上游来水并流入金沙江，再沿江而下入三峡库区。下面提出一种"三江"并流调水的构想，以期引起讨论研究。
一、怒江、澜沧江和金沙江中上游概况
在相同纬度线上看"三江"河床高程呈东高西低，即金沙江高于澜沧江，澜沧江高于怒江，因而在平面上，自流引水线路不在一条直线上。"三江"源头以下一般河流的径流深较小，高线引水的可调水量不多，而在藏滇交界区雨量则很大，在云南被称为滇西北多雨区，年降水量在1300~1600毫米间，水资源丰富。怒江在中国境内干流河道长2013公里，流域面积12.48万平方公里，多年平均径流量702亿立方米，其中云南境内河长621公里，流域面积2.15平方公里，可开发水能资源总量为1030万千瓦。上段由西藏入境处，径流面积10.28万平方公里，多年平均径流量409亿立方米。澜沧江在中国境内干流河长2153公里，流域面积16.74万平方公里，多年平均年径流量772亿立方米，其中云南境内干流长1227公里，流域面积8.87万平方公里，多年平均径流量514亿立方米，可开发水能资源总量1968万千瓦。上段由西藏流入处，控制径流面积7.58万平方公里，多年平均径流量238亿立方米。金沙江系长江的上游，干流河长2316公里，宜宾以上控制径流面积47.3万平方公里，多年平均径流量1456亿立方米，接近黄河平均年水量的三倍。干流落差3280米，可开发水能资源总量7500万千瓦，是我国第一大水电基地。干流自奔子栏入云南境内，控制径流面积37万平方公里，多年平均年径流量1080亿立方米。"三江"滇藏交界地区大致呈由北向南，平行并流，相距在100公里内，三条大河距离如此之近，在世界上属罕见，是贯通后调水的难得地点。
二、怒江 - 澜沦江 - 金沙江调水方案构想
自流引水方案
1、引水线路走向
在怒江上游玉曲江与干流交汇处下游三公里处修建270米高坝，使水位抬升到2190米，在玉曲江上打隧洞，长27公里，于尼西崩顶处进入澜沧江梯级溜筒江电站水库库区，正常蓄水位2174米，隧洞进口高程2145米，出口高程2130米。于溜筒江水库大坝处取水，取水高程2130米，沿澜沧江修建长为106公里，底坡为1/1500的引水道，到达多果落附近。打隧洞36公里，进入金沙江梯级电站 - 虎跳峡水库库区（正常蓄水位1950米），隧洞进口高程2055米，出口高程2020米，实现从怒江 - 澜沧江调水进入金沙江任务。
2、引水道沿线工程地质简况
怒江引水枢纽坝址可选在怒江与玉曲江交汇处下游河段。（1）引水枢纽坝址地质：下部为石炭系石英片岩、云母石英岩夹结晶灰岩、白云质灰岩及石膏，上部左岸为石炭系绢云母微晶片岩夹石英岩及少量石墨微晶片岩，右岸上部为同期石英云母片岩夹石英岩。岩层走向N30°~40°W，倾角NE32°，倾向上游偏左岸。枢纽区无较大断裂构造通过。（2）玉曲江左岸至尼西崩顶引水隧洞地质：隧洞通过地层，自进口起1.8公里内，岩性为石炭系板岩、结晶灰岩及白云质灰岩，中有断层，走向NNW；以下1.4公里，为石英片岩、云母石英岩夹结晶灰岩和白云质灰岩；以下1.5公里为绢云母微晶片岩夹石英岩；以下2.3公里为燕山期花岗岩，有断层通过，走向NNW；以下6.2公里为石炭系扳岩、砂岩、灰岩及少量钙铁质板岩；以下3.6公里为石炭系板岩夹砂岩、结晶灰岩，有燕山期石英闪长岩侵入体及断层分布；以下4.2公里为白垩系砂岩、页岩及粉砂岩互层；以下1.l公里为侏罗系页岩、砂岩及泥质灰岩；以下4.l公里为三迭系板岩、砂岩、砾岩；出口段为二迭系砂、页岩及侏罗系页岩及粉砂岩，中有NNW向断层通过，岩性破碎，但隧洞两侧未发现平行洞轴线的较大断层，隧洞轴线与岩层走向和断层走向交角均较大，对洞体稳定有利。（3）澜沧江溜筒江梯级电站坝址地质：右岸下部为二迭、侏罗系砂岩、页岩夹基 - 酸性火山岩、灰岩及少量硅质岩；上部为二迭系砂岩、页岩夹泥质灰岩及英安岩。澜沧江断裂沿江右岸顺河床通过，断层为两地层之接触界面走向N30°W，倾向SW，倾角45°。左岸地层为二迭、侏罗系砂岩、页岩夹基 - 酸性火山岩、灰岩及少量硅质岩，产状N30°W，倾向NE，倾角50°，高程2760米以上连续分布三条平行的顺河向断层。（4）澜沧江左岸沿江引水渠 - 傍山隧洞地质情况：前段56公里主要通过二迭、侏罗系砂岩、页岩夹基 - 酸性火山岩、灰岩及少量硅质岩；以下12公里为二迭系砂岩、页岩夹少量泥灰岩及英安岩，与前段中间有顺河向澜沧江断裂通过；以下八公里为二迭系千枚岩夹微晶片岩、英安岩及砾石，以下九公里为二迭系板岩夹灰岩、英安岩；以下0.6公里为株罗系粉砂绢云板岩夹长石砂岩；以下14公里为二迭系千枚岩夹微晶片岩、英安岩及砾岩；末段七公里为喜山期花岗班岩、三迭系黑云绢云片岩夹千枚岩、板岩、灰岩。（5）多果落至虎跳峡电站水库库区引水隧洞地质：隧洞通过地层自进水口始1.3公里为三迭系黑云绢云片岩夹千枚岩、板岩、灰岩，后有SN向断层，与洞轴线近直交；以下2.9公里为三迭系砂岩、泥岩夹灰岩，后有SN向断层通过；以下2.9公里为三迭系片理化流纹岩、蚀变流纹岩夹砾岩、板岩，其后为不整合面、断层，走向NNE~NNW，倾向SE、NE，倾角40°，与岩层走向近平行；以下五公里为三迭系砂岩、泥岩夹灰岩，其后为断层，走向同前；以下7.6公里为三迭系、石炭系粉砂岩、泥岩、凝灰岩、蚀变流纹岩夹玄武岩、灰岩；以下1.9公里为印支期斜长花岗岩，其后有NNE~NNW向断层通过；以下7.3公里为石炭系结晶灰岩、微晶片岩、变基性火山岩、石英岩、玄武岩、砂岩及板岩等，其后有断层，走向同前，末段3.8公里为三迭系砾岩夹泥岩、灰岩和泥盆系千枚岩、片岩夹结晶灰岩、白云岩等，出口段未发现不利地质构造。
3、初拟调水水量及对"三江"动能指标的影响估计
怒江干流水能规划目前尚在修改过程中，对引水枢纽的规划工作还有待进行。怒江中上游规划的梯级电站水库多数是库容较小，调节性能较差；而澜沧江有几座高坝大水库，水资源利用率怒江较澜沧江为低，因而设想怒江的水多调，澜沧江少调，以减少调水后对中下游的影响。设想怒江多年平均年调水250亿立方米，澜沧江多年平均调水50亿立方米。调水的中转水库 - 澜沧江在云南境内的最上一级溜筒江电站水库，控制径流面积8.3万平方公里，规划正常高水位2174米，总库容五亿立方米，其中调节库容1.7亿立方米，调节性能较差，因此，怒江引水枢纽的库容应尽可能大一些，方能保证枯季引水量。金沙江虎跳峡电站水库控制径流面积21.84万平方公里，规划水库正常高水位1950米，总库容179.5亿立方米，调节库容129.5亿立方米，调节能力较大，有利于调蓄调入水量，但由于要调入300亿立方米的水量，该枢纽的水库规划亦需相应调整，以适应调水需要。
调水后"三江"各梯级电站总的发电量变化估算：（1）怒江调水口以下梯级电站总的利用水头为912米，由于调节性能较差，水量利用系数取0.85，调出250亿立方米，减少年电量430亿度；澜沧江调水口以下梯级电站总利用水头为1780米，有大型水库，调节性较好，水量利用系数取0.90，调出50亿立方米水量所减少发电量为178亿度；（3）金沙江入水口 - 虎跳峡电站水库以下梯级电站利用水头为1748米，水量利用系数按0.90计，300亿立方米水量所增加的电量为1049亿度，扣除调出区减少的年电量608亿度，年净增电量441亿度，效益显著。
提水引水方案
在怒江梯级电站鹿马登水库（正常蓄水位1299米）库区打屋底处修建提水泵站两级，扬程560米，使引水高程抬高为1830米，打隧洞18公里进入澜沧江梯级电站托巴水库（正常蓄水位1820m），隧洞进口高程1830米，出口高程1820米，多年平均年调水量250亿立方米，从怒江调水进入澜沧江，抽水站装机容量750万千瓦。
在澜沧江梯级电站托巴水库的库区上康洛村附近修提水泵站一级，扬程200米，使引水高程抬高为1970米，打隧洞40公里，进入金沙江梯级电站虎跳峡库区（正常蓄水位1950米），隧洞进口高程1970米，出口高程1950米，多年平均两江调水总量300亿立方米，从澜沧江调水进入金沙江，抽水站装机容量330万千瓦。两座抽水站总装机容量1080万千瓦，年耗电量估计达781亿度，扣除调水入金沙江增加的电量，抽水净耗电量为340亿度，电能消耗量较大，不经济。
怒江调水的起点为鹿马登电站水库，控制径流面积10.6万平方公里，正常高水位1299米，总库容9.6亿立方米，调节库容3.95亿立方米，调节性能较差，要引出250亿立方米水量还需在其上游建设调节性能较好的龙头水库。怒江调水入澜沧江后的中转水库为托巴电站水库，总库容51.5亿立方米，调节库容34亿立方米，调节性能相对较好。
怒江 - 澜沧江 - 金沙江调水的提水方案引水线路总长约60公里，线路短，地质条件无特殊不利地质问题，其不利条件是扬程高、能耗大，不经济。
三、云南滇中调水初步方案
云南地处低纬热带、副热带季风气候区域。冬春受西风环流南支控制，干暖少雨；同期还受北方干冷气流和东南回归气流影响，多有小雨或小雪。夏秋季盛行西南和东南暖湿气流，水汽充沛，能形成较强的降雨，当副热带干暖的大陆气团北移时，在雨季可能出现插花性干旱天气。云南省跨十个经度，九个纬度，地形复杂，降雨量地区变化较大，全省多年平均降水量力1258毫米。全省大致分为三个少雨区和四个多雨区，其中，大理州东部、楚雄州北部，年降水量500~700毫米，昆明市的滇池流域年降雨量在800毫米左右，是云南雨季开始最迟、结束又早的连片干旱地区。该区有22个县区市，总人口700万人，耕地500余万亩（统计面积，标准面积约900万亩），城市化的水平较高、工业集中、需水量大，其中昆明市为全国严重缺水城市之一。滇中调水线路起于金沙江虎跳峡，取水口高程为2010米，经鹤庆、洱源、大理、祥云、楚雄、禄丰至昆明，全长410公里。引水流量130~140立方米／秒，多年平均年调水量25~30亿立方米，虎跳峡电站水库规划的正常高水位为1950米，同引水口要求的高程相差60米，滇中调水要求虎跳电站水库需提高水库正常水位达2000米，最低工作水位1950米，从库内取水还需建15万千瓦抽水站一座，抽水扬程10~60米。而从怒江 - 澜沧江调水入虎跳峡电站水库，其高程则较容易满足滇中调水的要求（引水入虎跳峡隧洞出口高程2020米），实现自流引水，降低运行费用。滇中从金沙江调水，改为怒江 - 澜沧江换水，可能是一种较为理想的方案。
四、结语
21世纪，人类面临日益严重的粮食、能源和水资源危机。我国由于人口众多，耕地有限，水资源时空分布不均，北方缺水，城市缺水形势更为严峻。《中国21世纪议程》 - 中国21世纪人口、环境与发展白皮书，提出的21世纪水资源保护与可持续利用的总体目标是："积极开发利用水资源和实行全面节约用水，以缓解目前存在的城市和农村严重缺水危机，使水资源开发利用获得最大的经济、社会和环境效益，满足社会、经济发展对水量和水质的日益增长的需求，同时在维护水资源的水文、生物和化学等方面的自然功能以及维护和改善生态环境的前提下，合理、充分地利用水资源，使得经济建设与水资源保护同步发展。"21世纪中国渴望水资源可持续利用。水资源学是一门多学科交叉的综合性很强的学科，其主要任务是研究水资源的存在、运移和转化的基本规律，水资源的涵养、开发和管理。现代水资源开发利用经历过单目标开发、多目标开发等单纯的经济开发阶段，走向多目标综合开发、全流域系统开发，综合满足国家经济发展，维护、发展良好环境，开发地区经济和全面发展社会效果为目标的系统开发，它是以水资源系统分析为其理论、方法和技术基础，是复杂的系统工程。按照水资源系统综合开发的要求，前面提出的"三江"并流调水，是多流域联合调水的复杂系统，涉及很多问题，是否有足够的可行性，还需做大量的工作，目前只能说是一种思路。
