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黄河水路大通道工程可行性初步研究

发布时间:2013年02月17日 09:43:00

  黄河航运发展及其建设必要性

  长期以来,人们对水资源利用的关注远胜于对航运的关注,我国西北地区干旱少雨,极度缺水,大片大片的荒漠区域等待着人们能够从事规模性开发,实际上就是等待大量外来水源的调入,因为有了水,荒漠才能变为绿洲,有了绿洲,才能在此基础之上进行规模开发。因此,人们非常关心南水北调工程,对于施工难度很大的西线工程,提出了许多调水量更为诱人的大西线调水方案。人们把握住了水资源这一重要因素,但还缺少另一个重要因素——水路交通运输。长江具有世界内河最好的航运条件,拥有世界上最大的货运量,但航道利用效率却不及世界三大内河航道之一的美国密西西比河和欧洲莱茵河。三峡工程本应是长江航运充分发挥航道效率的最佳机遇,但在当时“发电第一、航运第二”开发原则的指导下,长江航运没能发挥出应有的航运效能。发电是有一定容限的,而航运会随着航道的深入挖掘呈现正比性的成长,经济发展潜力很大。仅就目前航道状况,长江流域仍以45%GDP的经济实力稳稳地雄踞国家一级发展主轴带。如果说生存和生态与水资源紧密相关,那么发展和强盛与航运就更为密切。

  航运特点是装载量大,运输成本低,适合运输能源、矿产、重化工产品、大型装备、粮食和畜牧等大宗货物,而海运表现得最为充分,改革开放以来,东南沿海的快速发展就是拥有航运优势的最好证明。黄河流域以及与之密切相连的大西北地区具有丰厚的能源矿产资源和极具发展潜力的粮食畜牧商品,是水上大宗货物运输的理想区域,其航运发展潜力远大于长江。发展黄河航运,尤其是拥有通江达海、通行万吨级船舶以上的航道,是黄河流域千百年来梦寐以求的奢侈愿望。因此,发展航运,尤其是通江达海超级重载航道的开通,尤为必要,超级重载航道的开发之日就是黄河流域和大西北地区的腾飞之时。

  量的积累必然导致质的飞跃,数量越多,质量越大,质的变化就越大,层次提升得就越高。规模庞大、涉面宽广的黄河水路大通道为质的飞跃创造了条件,大通道所带来的经济社会效益和深远意义,更是无与伦比,难以表述。因此,开通黄河水路大通道对中国经济的持续高速增长、扩大内需、经济社会加快转型和可持续发展,具有及其重大的推动作用和极其深远的战略意义。

  大通道大西线调水工程建设的必要性

  随着人类对水资源利用程度的加大、全球气候变暖趋势的加重,水资源战略的重要性愈加凸显。未来3050年内,可再生能源得到大规模应用之时,对经济社会发展至关重要的能源将逐步让位于既对经济社会发展又对人类生存至关重要的水资源。

  中国水资源总量为2.8万亿立方米,居世界第四位,人均水资源只有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4,居世界121位,是全球人均水资源最贫乏的13个国家之一。中国600多座城市中就有400多座城市缺水,200多座城市严重缺水。不仅如此,中国水资源南北分配极度不均。北方地区人口占全国44.3%,耕地面积占全国59.6%,水资源只有全国总水量的14.5%,人均水资源747立方米,仅为全国平均水平的1/3。其中黄河、淮河、海滦河三大流域更为突出,黄淮海流域人口、粮食产量和国内生产总值都占全国的三成左右,但多年平均水资源量仅占全国的7.2%。水资源的日趋匮乏,导致水质恶化、植被生态退化和土地荒漠化等多重恶果,乃至逐渐演变为今天沙尘暴源头的严峻现实。北方地区长期缺水的状况,已经成为制约经济社会发展的最大障碍之一,严重威胁到国民经济的可持续发展。

  大西线调水工程是黄河航道工程的先决基础工程,没有大西线调水工程就谈不上黄河航道工程,因为黄河每年只有500多亿立方米的水量,生活生产用水已显不足,干旱季节发生断流的可能性很大,不足以支撑航运所需的水量。而黄河航道工程又是大西线调水工程的效能工程,有了后续航道工程就可大大提高用水效率,否则难以消化大西线调水工程的建设成本以及相当长的投资回收期。大西线调水工程打基础,黄河航道工程产效益。两个工程捆绑成了一个工程,二者缺了谁都发挥不出应有的作用。

  除了满足航运用水之需外,还能提供更多的水源,对于极度缺水的西北地区是求之不得的,为此,获取大量水源的西北地区大规模国土整治才能得以进行、沙漠的扩张势头才能得以控制、愈加猖狂的沙尘暴才能得以遏制、全国“生态环境局部改善总体恶化”的趋势才能得以扭转、长期以来西部贫穷落后的状况才能得以改变、愈加严重的贫富差距才能得以缩小、持续萎靡不振的国内消费需求才能得以扩大、难以转变的经济发展方式才能得以加快进行。因此,长距离、跨流域、大规模的大西线调水工程势在必行。

  黄河航道概况

  黄河水路大通道,借助大西线调水工程,利用黄河现有河道,开通从渤海湾到西北地区兰州的水路通道,将现有黄河河道挖掘疏通,从黄河口到兰州直接通行五万吨级船舶,铺就世界上最大的黄金水道。黄河干流航线全长3300千米,从渤海湾黄河口东营至上游兰州,行经山东、河南、陕西、山西、内蒙古、宁夏和甘肃等七省区,可通行五万吨级船舶。黄河支流渭河航线全长388千米,从渭河黄河口潼关至中游咸阳,可通行五万吨级船舶。黄河支流伊洛河航线全长50千米,从伊洛河黄河口至洛阳,可通行五万吨级船舶。黄河支流汾河航线全长600千米,从汾河口河津至上游太原,可通行万吨级船舶。大同航线清水河-大同-通州运河全长1000千米,从黄河中游上端清水河沿桑干河经官厅水库至北京通州,途径大同,与京杭大运河的北端通州贯通,可通行千吨级船舶。黄河下游北侧的卫河、马颊河次航道和黄河下游南侧的贾鲁河、惠济河次航道与京杭大运河交汇贯通,可通行千吨级船舶。京杭大运河全长1700千米,从北京至杭州,可通行万吨级船舶,上达天津出海进入渤海湾,下抵杭州出海进入东海。至此,构成了一张上入渤海、下进东海、内延至西部腹地、覆盖全国半壁河山的超级水网。

  调水工程概况

  大西线调水工程,分别从雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江和大渡河等六大江河调水1500亿立方米,至黄河上游库容达1500亿立方米的黄河玛曲大拐弯巨型水库。调入量的500亿立方米,通过人工渠道,从水库输入到青海柴达木盆地100亿立方米、新疆塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠300亿立方米和罗布泊100亿立方米;调入量的1000亿立方米与黄河原有水量汇合可使该处至兰州段的多个电站全年满负荷运行,并在兰州七里河区分流500亿立方米,通过人工渠道,经河西走廊输入到新疆吐鲁番盆地100亿立方米和准格尔盆地100亿立方米,河西走廊沿途石羊河、黑河等众多奄奄一息的河流均可得到足额水源300亿立方米的补充;保留500亿立方米作为专用水源,与黄河原有水量一起用于航运。

  航道工程施工方案

  航道工程分为二期:一期工程为支流工程、泄流通道工程、支流航道工程、运河工程和用水渠道工程等;二期工程为干流工程、船闸工程、水库工程、京杭大运河拓宽工程和西北渠道工程等。

  支流工程:从流域支流的最上级着手,三级支流及其大、小沟壑的出口处构筑简易坝,排干河水,疏通河道,放平边坡,较为平缓的边坡有利于水土流失的保护,边坡斜度15°为宜。然后是二级支流及其大、小沟壑的出口处构筑简易坝,施工方法与上述方法相同。最后是一级支流及其大、小沟壑,施工方法与上述方法相同。随着河流级数的降低,排出的水量也越来越多,必要时寻找洼地、开挖临时水库,或者通过渠道引入其他河流。

  泄流通道工程:黄河下游北侧的卫河和马颊河出海口构筑简易坝,整个河床梯形断面的槽底宽度至少为100米,深度不低于9米,正常水位6米,边坡斜度15°~20°,河床平均坡降0.04‰以内。黄河南侧的贾鲁河和惠济河淮河支流的出口处构筑简易坝,河床梯形断面及其施工方法与黄河北侧的泄流通道相同。

  北侧的泄流通道出口位于沁河黄河口的出口处,通过人工渠道分别与卫河和马颊河等河流的源头贯通;南侧的泄流出口位于沁河黄河口的对面,通过人工渠道分别与贾鲁河和惠济河等河流的源头贯通。连接泄流通道的人工渠道梯形断面的槽底宽度为150米,深度不低于9米,正常水位6米,边坡斜度15°~20°,河床平均坡降0.04‰以内。

  渭河的泄流通道可以利用现有的洛河,通过人工渠道将渭河黄河口的出河口与洛河的中游贯通,再通过人工渠道将洛河的出口与南侧的人工渠道贯通。人工渠道梯形断面的槽底宽度为20米,深度不低于9米,正常水位6米,边坡斜度40°,无需考虑河床坡降。

  上游兰州的泄流通道自兰州沿黄河西侧经景泰进入河西走廊,在武威注入石羊河,该通道也是输入河西走廊至新疆的部分西北渠道。

  支流航道工程:渭河和伊洛河出河口简易坝的上游侧构筑船闸大坝,咸阳和洛阳上游侧分别构筑底伸水控大坝,河床梯形断面的槽底宽度至少为400米,深度不低于18米,正常水位15米,边坡斜度20°~25°,河床平均坡降0.04‰以内。汾河出河口简易坝的上游侧构筑船闸大坝,太原上游侧构筑底伸水控大坝,河床梯形断面的槽底宽度至少为300米,深度不低于15米,正常水位12米,边坡斜度20°~25°,河床平均坡降0.04‰以内。其他支流的河床断面视各自河流是否通航及通航船舶级别而定。

  运河工程:清水河-大同-通州运河在清水河分流入口处设置船闸大坝,另一船闸大坝位于官厅水库出口,河床梯形断面尺寸及其河床平均坡降与黄河下游南、北泄流通道相同。

  用水渠道工程:兰州上游泄流通道,即西北渠道,其分支为用水渠道,在景泰分流并沿黄河西北侧至呼和浩特。

  一期工程结束后,拆除卫河、马颊河、贾鲁河和惠济河等泄流通道的简易坝。保留所有一级支流出口的简易坝。开通兰州上游泄流通道。在兰州西北渠道分流出口的黄河下游侧构筑简易坝,整个干流分段排水,就地使用,使用不完浇灌沙漠。

  干流工程:在黄河出海口构筑简易坝。在兰州黄河简易坝处的下游侧构筑底伸水控大坝。干流河床梯形断面的槽底宽度至少500米,深度不低于18米,正常水位15米,边坡斜度20°~25°,河床平均坡降为各自航道的平均坡降。黄河上游和中游峡谷河床的地形地貌及其植被均可保留,但航道吃水深度和航道最小宽度应予以保证。

  渭河供水渠道的分流入口位于兰州西北渠道分流出口的对面。

  船闸工程:分别在干流河床的黑山峡、托克托、禹门口设置三座底伸船闸大坝,将干流划分为兰-黑、黑-托、托-禹、禹-东等四段航道。三座船闸大坝布满船闸,包括五万吨级船闸一对、两万吨级船闸一对、万吨级船闸一对、五千吨级船闸两对和千吨级船闸两对,其中五万吨级船闸室的有效尺寸为300×50×12。船闸大坝横跨长度800米左右,纵向宽度1500米左右。

  水库工程:库容达1500亿立方米的水库位于玛曲大拐弯区域内,沿大拐弯内侧构筑堤坝,与开口处的山脉合围构成宽30千米,长90千米,高60米的巨型水库。水库围堰堤坝截面为梯形,堤坝内侧坡面斜度45°,堤坝外侧坡面斜度30°,堤坝全长240千米,基底宽≥184米,顶高60米,顶宽≥20米。水库出口位于玛曲大拐弯的下游侧。堤坝为石笼坝,内侧坡面为石笼复合土工薄膜,堤坝填料为当地土壤。

  京杭大运河拓宽工程:由于黄河下游“悬河”已经落地,并与京杭大运河贯通,京杭大运河原有的船舶通行能力仅为千吨级,与黄河航线的五万吨级不大相配,可将千吨级的通行能力提高到万吨级,并将山东段处的凸出部分降低到与黄河和长江交汇处的高程,全线拉平,拓宽加深原有航道。河床梯形断面的槽底宽度至少为300米,深度不低于15米,正常水位12米,边坡斜度20°~25°,黄河与长江之间的河床平均坡降由两端交汇处的水位决定,如果坡降过大,需要考虑设置船闸。

  东营出海口主航道的疏浚深度不低于25米,海湾港口泊位及其航道的疏浚深度视该泊位水位的要求而定。

  二期工程结束后,拆除所有干、支流的简易坝。用水渠道、渭河和伊洛河的人工渠道弃用,但可以预留。保留黄河下游南、北侧的泄流通道,成为黄河下游南、北次河道。黄河下游段的主河道转为主航道,南、北次河道转为南、北次航道。黄河下游主、次航道和清水河-大同-通州运河与京杭大运河交汇贯通,形成纵横交错的航运网络骨架。

  航道工程中泄流通道的选取,均为黄河故道,大大降低了施工量及其迁移量。黄河上游的泄流通道,部分使用了输入到河西走廊的人工渠道。泄流通道工程所需施工量较小,占用土地不多,搬迁量不大,所需移民不多。

  由于整个航道的河床平均坡降高达0.46‰,航道中有限的水量不能满足过大的河床坡降,如果要使河床平均坡降降至0.06‰以内,需要将每座船闸大坝的高度提高到400多米。如此一来,大坝工程量,施工技术难度,以及航道两岸大堤工程量都将大幅增加,冒出地面数百米的大坝及大堤,形成巨大的障碍物,大坝风险很大。方案中除了部分大坝有一定程度上的地面高度外,主要采取对大坝下游侧向底部延伸的方法,加大大坝两侧水面的高度差,达到降低河床坡降的目的。高达400多米的大坝,大部分是地面向下延伸出来的“高度差”,大坝风险大幅减小,施工技术难度大幅降低,冒出地面的大坝及大堤可以控制在一定的高度范围以内。

  调水工程方案

  从雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江和大渡河等六大江河取水1500亿立方米,调至黄河上游。其中,雅鲁藏布江500亿亿立方米,约为年平均径流量1654亿立方米的30%;怒江240亿立方米,约为年平均径流量700亿立方米的35%;澜沧江260亿立方米,约为年平均径流量740亿立方米的35%;金沙江280亿立方米,约为年平均径流量1430亿立方米的20%;雅砻江120亿立方米,约为年平均径流量604亿立方米的20%;大渡河100亿立方米,约为年平均径流量500亿立方米的20%

  雅鲁藏布江的出水口位于二级支流帕隆臧布和易贡藏布汇入一级支流拉月河的入口处,向东沿川藏公路经密波到八宿,与怒江调水量汇合。两江调水量继续沿川藏公路经夏雅到昌都,与澜沧江调水量汇合。三江调水量沿川藏公路经江达到德格,与金沙江调水量汇合。四江调水量沿川藏公路穿越雀儿山、经玛尼干戈到甘孜,与雅砻江调水量汇合。五江调水量继续沿川藏公路经炉霍到大渡河上游大金川支流两河口,与大渡河调水量汇合后,折向北沿阿坝公路经壤塘、阿坝到达黄河上游,并穿越黄河,注入黄河玛曲大拐弯水库。

  现有大西线调水工程方案,由于考虑到调水的运行成本,大多采用自流方式输水,导致施工技术难度很大,即要面临高坝和深埋长距离隧洞的施工技术。换一种思路,如果不采用自流方式输水,采用管道输水,借助外来电力,就可避开高难度的施工技术,但运行成本大幅上升。如果能够承受高昂的运行成本,上述想法即可成立。大通道工程与其他水利工程不同的就是经济和社会效益太好了,一般大型水利工程的回收期很长,甚至回收不了建设成本,而大通道中的航道工程意义甚大,变河南、山西、陕西、内蒙古、宁夏、甘肃和安徽直接为沿海地区,使青海、新疆和西藏的区位条件大踏步地拉近到了中部地区,相当于黄金海岸线延伸到了西部腹地,为中国拓展出又一条东南沿海。所以大通道既能够承受工程的全部资金,也能够承受工程中所产生的所有损失,还能够承受电力输水造成的高昂成本。因此,该项工程完全可以采用管道输水,轻松避开高坝和深埋长距离隧洞的施工难度。何况利用调水河流雅鲁藏布江大拐弯电站的巨大电力,可以大幅缓解现有电网的供电负担。

  全程输水电力驱动,沿途无需考虑自流所需的海拔高度及平整度,沿河流及公路铺设管道及其施工最为简便。黄河上游巨大的蓄调水库,调水河流不再要求蓄调库容,因此,出水口及提水处能够做到无坝提水。西南地区横断山脉的高山深谷无需建坝,也无需掘长距离深埋隧洞,还可省去大部分运输公路的建设。如此一来,大通道大西线工程的所有技术难题基本消除。无高水坝、无长隧洞,施工难度大为降低,沿公路、河流铺设管道,施工量大为减小,施工成本大为降低。输水管道需要较高的投资成本,电力输水导致昂贵的运行成本,均可通过具有巨额经济和社会效益的航道工程来承担。该电力为季节电力,不利于使用,但用于调水却相得益彰:丰水期既是电站大出力之时,也是调水大用电之时;平水期既是电站正常出力之时,也是调水正常用电之时;枯水期不调水。枯水期电力与丰水期剩余电力调配均衡后,供给西藏。

  雅鲁藏布江大峡谷呈朝向东北方向的“几”字型,水库大坝位于“几”字型左撇腰部派区镇,此处年平均径流量680亿立方米,大坝高度50米,用于发电水量400亿立方米。电站位于“几”字型竖弯钩的竖上墨脱的下游凹进处,装机容量达3500万千瓦,两者之间通过直径30多米、几十千米长的倾斜隧洞贯通,高度差为2200米,年发电量1500亿千瓦小时。

  输水所用电力可以是外来电力,也可利用雅鲁藏布江大拐弯电力,最好能够利用调水河流自身的电能,虽然加大了投资量,增添了施工难度。但即使使用外来电力,大通道航道工程良好的经济效益也能承受由此产生的高昂运行成本。当然,如果大拐弯电站工程施工难度较大,不妨先使用外来电力,待条件成熟后再利用雅鲁藏布江大拐弯的电能,甚至待将来的施工技术水平进步后再转为自流方式输水。

  航道工程关键技术研究

  通过模拟实验确定干流、支流航道、运河航道各自航段流量下的河床坡降,各自船闸大坝的高度,各自船舶级别及其船闸室的结构尺寸和数量。

  一般单级船闸的水头在3035米范围之内,400多米水头需要十多级船闸,以至大坝纵向长度达数千米之长,若以5级船闸为限,则每级船闸水头平均高度近100米,单级船闸的水头限制需要大幅突破。

  通过船闸坝址的地质分析实验,模型设计底伸船闸大坝的结构类型及其百年使用寿命的结构尺寸。

  计算兰州底伸水控大坝所要通过的恒定放水流量,确定该恒定放水流量的闸门启闭机开口大小。根据干流各段航道船闸和兰州底伸水控大坝下游侧的模拟水位,拟定各自航段船闸闸门启闭机实时控制自动调节流量的PLC编程设计方案。

  计算清水河-大同-通州运河船闸大坝所要分流的恒定放水流量,确定该恒定放水流量的闸门启闭机开口大小。根据清水河-大同-通州运河各段船闸大坝下游侧的模拟水位,拟定各自航段船闸闸门启闭机实时控制自动调节流量的PLC编程设计方案。

  计算渭河供水水控大坝所要分流的恒定放水流量,确定该恒定放水流量的闸门启闭机开口大小。

  根据各支流航道底伸水控大坝下游侧的模拟水位,拟定各自航道水控大坝闸门启闭机实时控制自动放水流量的PLC编程设计方案。

  分别计算青海和河西走廊西北渠道所要分流的恒定放水流量,确定各自该恒定放水流量的闸门启闭机开口大小。

  通过库区土壤材料的模拟实验,确定库区当地材料条件下的具有防渗功能的堤坝类型及其断面尺寸。

  调水工程关键技术研究

  根据各调水河流各自出水口及提水处上游侧的断面流量,按各自取水比例拟定各自抽水装置实时控制自动调节泵水流量的PLC编程设计方案。

  根据雅鲁藏布江发电分流上游侧的断面流量,按取水比例拟定闸门启闭机实时分流控制自动调节流量的PLC编程设计方案。

  联通水坝与电机房直径达30多米、距离达40千米长的巨型隧洞。或者管道联通,减小水流损失,更大的资金代价换来更多的电力。

  为便于控制流量和减少能量损耗,每条调水河流在汇入输水主管道之前均拥有各自的输水分管道族,并根据各调水河流的输水量,确定每族输水管道的管径搭配及其数量。同理,根据各分管道陆续汇入的流量,确定主输水管道各调水河流汇入段的管径搭配及其数量。

  所涉问题

  -黑段长290千米,水位差280米,平均坡降0.96‰,要使平均坡降降至0.06‰以内,需要该段航道的水位差减少263米,如果下端坝高出地面150米,上端坝需要向下伸延113米;黑-托段长950千米,水位差250米,平均坡降0.26‰,要使平均坡降降至0.055‰以内,需要该段航道的水位差减少198米,如果下端坝高与地面平齐,上端坝需要向下伸延198米;托-禹段长720千米,水位差610米,平均坡降0.85‰,要使平均坡降降至0.045‰以内,需要该段航道的水位差减少578米,如果下端坝高出地面150米,上端坝需要向下伸延428米;禹-东段长1340千米,水位差380米,平均坡降0.28‰,要使平均坡降降至0.04‰以内,需要该段航道的水位差减少328米,下端水位为海平面,上端坝高需要向下伸延328米。四段航道中大坝船闸最高为478米,5级船闸近100米高的闸门无法整体制造及运输,只能在现场安装时拼装。

  清水河水位已降至500多米,官厅水库水位400多米,水库前段航道平均坡降较小,清水河黄河口可设一座几十米高度差的船闸大坝,水库后段航道平均坡降较大,需设一座400多米高度差的船闸大坝。

  向下“延伸”出来的船闸大坝,导致土方量剧增,相应增大建设投资,但底伸船闸大坝和底伸水控大坝的库区占地面积以及相应的移民量却大为减少。

  船闸大坝向下“延伸”的土方挖掘,至一定的深度,会由土壤转变为岩石,挖掘困难逐渐加大,对此,可专门研制岩石切割设备和跨河缆车吊运装置。

  如果支流汾河的水源不足,可通过大同运河所在桑干河的源头向汾河源头供水,水源从黄河清水河分流,又从汾河的出水口河津汇入。

  -黑段和托-禹段为峡谷航道,如果边坡结构稳定,其植被可以保留,不再拓宽,但航道槽底最小宽度不小于150米。

  渭河供水渠道的输水方式为自流输水,其隧洞长度有可能超过50千米。

  由于四段航道的纵向河床的倾斜与地面交叉,为了躲避数万吨级船舶的航行轨迹,有些跨河建筑物可以直接穿越,有些建筑物需要一定高度的跨越,或者河底穿越。

  寻择有关大型船闸、破冰船、岩石切割设备和跨河缆车吊运装置等供货商,必要时还要参与攻关与研制。

  由于蓄调水库位于黄河上游,且调水河流流量的季节性,输水量主要集中在511月之间,导致泵水装置的额定功率和输水管道负荷增大1倍以上。

  由于具有一定压力的输水管线较长,对于沿线输水泄露问题,需要符合要求的实时泄露监测仪和实时数字通讯设备。对于压力急剧上升的故障威胁,需要符合要求的实时压力监测仪和自动泄压装置,及其泄流线路的配套设施。

  寻择有关输水管道和泵水装置的供货商。

  环境影响

  对于调水地区,由于黄河上游设有大容量调蓄水库,调水河流各出水口及提水处均可无坝取水。雅鲁藏布江大拐弯电站大坝低于50米,工程实体较小,诱发地质灾害的可能性较小,即使发生了地质灾害,不易产生灾害性的后果,且输水管路沿河、公路布置,无一深埋长隧洞,从而避免了由地震造成的致命威胁。

  受输水线路限制,出水口及提水处除雅鲁藏布江外,其余河流大多位于河流上游或者源头,需要从各自的出水口及其下游提水。采用分级提水,在保证水环境较好的前提下,避免长距离管道铺设、提水能量消耗过大。金沙江、雅砻江和大渡河等国内河流的调水量为各自河流出境水量年平均径流量的20%,出水口及提水断面各取水一次,每次提水为总径流量的10%,各出水口及提水断面的50%,生态水量为该断面径流量的50%。怒江和澜沧江国际河流的调水量为各自河流出境水量年平均径流量的35%,一次出水口断面提水,二次提水断面提水,每次提水为总径流量的11.7%,各出水口及提水断面的50%,生态水量为该断面径流量的50%。雅鲁藏布江的调水量为出境水量年平均径流量的30%,发电分流比例和拉月河出水口断面的提水比例均为近60%,生态水量为各自断面径流量的40%多。基本符合普遍认同的生态需水量,对水环境的影响有限。

  将蓄调水库置于黄河上游,避免了调水河流大型水库的建设。大型水库在哪里修建,其施工技术的难度都是一样的,但黄河上游较为开阔的地势和较为通畅的交通条件比横断山脉人烟稀少的高山峻岭好得多,从而能够避开横断山脉地质断裂带的密集区域。

  调水河流除了电站水坝外,既无水坝也无库区,对生物种群生境的破坏程度有限,能够较好地保持原有生态,对生态环境系统的影响已经减至最低限度。

  工程效益

  航运总体效益

  目前,长江流域GDP占全国的45%,黄河流域GDP仅为长江流域的20%,但黄河水路大通道开通后的黄河流域发展空间远大于长江,其丰厚的能源矿产资源、广袤的土地资源、充足的阳光日照、得天独厚的旅游资源、异军突起的邮轮经济等都将在大通道的引领下得以充分释放。以工程竣工的2030年为基准年,黄河流域有工程的GDP平均增长速度第一个10年为14%,第二、第三个10年降低2个百分点,第四、第五个10年降低1.5个百分点;无工程的第一个10年为7%,每10年降低0.5个百分点,按此速度发展50年的二者GDP现值之差的20%为国家税收效益(社会折现率为7%),现值之差的5%为财务效益。

  黄河流域GDP第三、第四、第五、第六、第七个十年分别降低1.5个百分点,长江流域经济增长若以7%计,每10年降低0.5百分点,32年内,黄河流域GDP与长江流域持平,均占全国的30%,即两大流域的经济总量占据全国的大半江山,再有38年,二者比值升至21。即2062年黄河流域与长江流域均占据全国GDP30%2100年黄河流域GDP高于长江流域一倍,约占全国GDP45%,以近半壁江山的经济总量成为全国最大的经济发展主轴带。

  生态效益

  黄河流域原有水量汇集调入水量后约为1050亿立方米,其水源分配如下:为满足支流渭河的航运需要,分流100亿立方米至渭河源头;注入吉兰泰沙漠湖泊50亿立方米;为保证黄土高原的植被建设,分配200亿立方米,其中,100亿立方米的安塞王窑水库,另100亿立方米的毛乌素沙地的浩通音查干淖尔沙漠湖泊和库不齐沙漠的红减淖沙漠湖泊;分配100亿立方米到沿黄区域,其中,50亿立方米到河套地区乌梁素海,30亿立方米到凉城岱海,20亿立方米到察哈尔右翼前旗土贵镇黄旗海;分流50亿立方米到清水河-大同-通州运河;黄河流域的生产和生活用水由原来的300多亿立方米增加到500亿立方米;余留50亿立方米,加上补充渭河航运的100亿立方米,仍有150亿立方米用于黄河口三角洲生态,最终注入渤海。黄河流域生产和生活用水增加200亿立方米,生态用水增加300亿立方米。

  水路大通道不仅只是一条庞大的运输通道,同时还是一条巨大的生态保护带。生态治理工程与黄河航道工程一起规划,并行施工,达到航道工程与生态治理工程的和谐一致,目标是对生态环境的正面影响远大于负面影响。为中部地区增添了一道“坚不可摧”的绿色屏障,构筑“水上万里长城”,全国“生态环境局部改善总体恶化”的趋势得以根本扭转。

  航运水量中的200亿立方米水量用于黄土高原的森林和草原植被的大规模建设,几十年后,又将再现六千年前黄土高原温暖多雨、植物繁茂、分布着大片原始森林的伊甸园。

  调水量中的1000亿立方米水量用于荒漠区域的大规模改造,有效遏制沙尘暴持续扩张的势头,围歼缩小沙暴起源地,变沙漠为绿洲,直至彻底铲除沙尘暴的源头。

  中国生态环境污染和生态破坏造成的损失,上世纪90年代中期的分析结果是占到国内生产总值的8%,而世界银行提出的比例是13%,《中国的环境保护(1995-2005)》白皮书认为占到国内生产总值的10%(据中科院测算,这一损失已占到GDP总值的15%)。以生态环境污染和生态破坏造成的损失占国内生产总值的10%计,并以大通道带来良好生态环境后所减少的损失达1/3计,将产生国内生产总值3.3%的生态效益。按照2010GDP40万亿元计,当年生态效益为1.3万亿元。

  发电效益

  增加电力。调水后,1000亿立方米水量在玛曲至兰州段上的已建、在建、将建电站中所产生的电力。

  减少电力。调水前,因调水分别在怒江、澜沧江和金沙江、雅砻江、大渡河已建、在建、将建电站中分别相应减少35%20%的电力。调水前兰州以下干流航线上已建、在建、将建电站所能够产生的电力。

  2030年为基准年,50年的增加电力收益与减少电力之差的现值的20%为国家税收收益(社会折现率为7%),现值之差的10%的纯利润为财务效益。差值若为负数,发电效益转为发电损失。

  旅游效益

  旅游效益主要来自两个方面:一是黄河流域旅游的增加部分,尤其是异军突起的游轮休闲旅游,二是大西北地区旅游的增加部分,主要表现为旅游增长率上。目前我国旅游增长率为10%,以2030年为基准年,无工程的第一个10年为8%,每10年降低0.5个百分点;有工程的旅游增长率第一个10年为14%,每10年降低1个百分点,按此速度发展50年的二者GDP现值之差的20%为国家税收收益(社会折现率为7%),现值之差的8%的纯利润为财务效益。

  相关问题探讨

  根据工程项目及所涉区域的城镇规划,提出征地、拆迁、移民等解决方案,以及航运旅游、沿线生态建设、黄河流域和大西北地区后续开发等方面的建议。

  泄流通道多半利用的是黄河故道,占用土地较少,拆迁量不大,移民不多。这些移民的安置和迁移均不会构成问题,农民可以继续从事工程带来的大规模农业种植,成为现代农业工人,其他专业人员均可随着工程开通后黄河流域和大西北地区的大规模开发建设新增的各种大量就业岗位所容纳。

  西北地区大片荒漠区域,在大量外来水源的支持下,为青藏高原的三江源水源涵养区、诺尔盖水源涵养区和横断山生物多样性保护区等调水区域的整体生态移民创造了良好条件。

  大西线调水工程涉及的雅鲁藏布江、怒江和澜沧江等三条国际河流,对国际河流的开发利用存在着与其他国家有关的环境影响问题。由于这几条河流汛期出境水量较大,下游流域国家经常发生水灾,何况,调水是在水量较多时进行,枯水期不调水,减少的水量有利于下游国家汛期时的防洪,而枯水期时的用水量并没有受到任何影响。实际上,河流季节流量的不均衡性,导致发电与调水对下游产生不同的效果。如果流量均衡,无论发电还是调水,下游流量均保持恒定,不会发生变化,只是调水后的流量小于发电后的流量;如果流量不均,汛期电站大坝蓄拦到一定的水位时就要开闸放水,下游出现洪涝灾害无法避免,旱季电站大坝需要蓄拦一定的水量发电,与下游干旱需水产生矛盾。而调水却不会产生任何矛盾,水量大时多调水,减小下游流量,恰好避免发生涝灾;水量少时不调水,下游是否发生旱灾与调水无关。这种不均衡性越大,发电与调水对下游产生的不同效果也越大。对于洪涝灾害频次较多的下游国家,调水非但不会造成旱季缺水的矛盾,还会带来缓解甚至免除洪涝灾害威胁的好处。

  受水河流黄河获得的生态环境改善远大于调水河流长江遭受的损失和环境破坏。根据边际效用递减原理:在一定时间内,其他条件不变下,当开始增加使用量时,边际效用会增加,即总效用增加幅度大,但累积到相当用量后,随用量增加而边际效用会逐渐减少。拥有水资源近10000亿立方米的长江,增加500亿立方米水资源时的总效用增加幅度不大,或减少500亿立方米水资源的总效用损失幅度不大,而仅拥有500多亿立方米的黄河,增加500亿立方米水资源时的总效用增加幅度却很大。何况,长江环境由于“分级提水”等创新措施的采用,受到的影响和遭到的破坏十分有限,二者总效用之差远不止一个数量级。


发布时间:2013年02月17日 09:43:00
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