南水北调西线工程主要问题

南水北调西线工程主要问题研究简介：南水北调西线工程是从长江上游于支流调水入黄河上游的跨流域调水工程．对该工程的研究始于1952年，调水规模约为160～170亿m3，基本能解决黄河流域2050年左右的缺水问题，通过对南水北调西线工程可调水量分析、方案总体布局、生态和社会影响分析等主要问题的研究，结合该工程建设难度巨大、涉及各方面关系复杂的特点，提出整个工程要分期建设，并建议将从大渡河和雅砻江支流自流调水40亿m3入黄河作为第一期工程．关键字：南水北调西线工程跨流域调水水资源管理水利规1南水北调西线工程的必要性和紧迫性黄河是我国西北、华北地区的重要水源，它以其占全国2％的水资源，承担着占全国耕地面积15％和总人口12％的供水任务，同时还要向流域外部分地区远距离调水．黄河的供水范围和供水人口，已超过了黄河水资源的承载能力，近10多年来黄河下游及主要支流频繁断流，就是水资源供需失衡的突出表现．国民经济用水大量挤占生态环境用水，是导致一些地区生态环境恶化、土地荒漠化和沙尘暴危害加剧的重要原因．据初步分析，在现状用水条件下，若遇20世纪90年代的中等枯水年，黄河流域年均缺水量已达25～50亿m3．为实现我国第三步发展的战略目标，到2050年黄河流域人口将增加近3000万人，灌溉面积将增加133．3万hm2左右，工农业总产值将增加12万亿元，对水资源的需求还将大大增加，届时水资源供需矛盾将更加严重．即使在大力节水的条件下，通过供需平衡计算，预计黄河上中游地区在正常来水年份，到2010，2020，2030，2050年水平缺水量将分别达到40亿m3、80亿m3、110亿m3、160亿m3，若遇中等枯水年，缺水量还将在此基础上再增加60亿m3．与黄河临近的石羊河、黑河流域水资源供需矛盾也十分尖锐，仅黑河流域目前就缺水4．1亿m3，大片土地荒漠化，其下游额济纳旗已成为沙尘暴的重要来源地之一，也需从黄河调水解决其水资源的短缺问题．水是人类赖以生存和发展，生态建设和环境保护不可缺少的战略资源，面向21世纪，为实现黄河流域及相关地区水资源的可持续利用，促进经济社会的可持续发展，保障西部大开发战略和城市化战略的实施，必须尽快兴建从水量丰沛的长江上游于支流调水入黄河上游的南水北调西线工程（以下简称西线工程），该工程是西部大开发的重大基础设施，是一项生态建设和环境保护的重大工程，是实现西北、华北地区水资源合理配置的战略举措［1］．洪水威胁严重、水资源供需失衡、生态环境恶化是目前黄河治理开发面临的三大问题，“水少沙多，水沙时空分布不均”是造成这三大问题的自然原因．西线工程调水入黄河后，不仅可以逐步解决水少的问题，而且可以为充分利用上中游支流的当地水资源开展生态环境建设创造条件，减少入黄泥沙，逐步解决沙多的问题；同时可以带动一大批水利基础设施的建设，增加对水沙的调蓄能力，逐步解决水沙时空分布不均的问题．因此西线工程的建设对促进黄河的治理开发，最终解决黄河面临的三大问题，也具有极为重要的作用．西线工程也是我国南水北调东、中、西调水线路与长江、淮河、黄河、海河相互联结的“四横三纵”总体格局的重要组成部分．利用黄河贯穿东西的天然优势，通过黄河对水量重新配置，可协调东、中、西部经济社会发展对水资源的需求关系，达到我国水资源南北配置、东西互济的优化配置目标．因此，为适应西部大开发的要求，为促进黄河治理与开发，为实现北方地区水资源的优化配置和可持续利用，必须尽快兴建南水北调西线工程．2调水区工程概况调水工程区位于青藏高原东南部，东起松潘草地，西至楚玛尔河口；南临川西高原，北抵阿尼玛卿山．在北纬31°30′～35°00′，东经94°50′～102°30′的范围内，面积近30万km2．调水河流水量丰沛，人烟稀少，与黄河上游相距较近，可调水范围较大．区内海拔在3000m以上，属于寒冷、缺氧地区．巴颜喀拉山是黄河和长江源头区的分水岭．其南侧长江流域的大渡河、雅砻江、通天河的河床比北侧相应的黄河河床低80～550m．调水工程区地质条件比较复杂．该区及外围地带第四纪以来活动断裂较为发育，活断裂对工程的影响主要表现为震动破坏和错动破坏，也影响着调水工程的区域稳定性．本区处于可可西里－金沙江强地震带的外围，地震烈度主要为7度，地震活动性相对较弱．本区冻土发育，季节冻土主要表现为冻涨危害；多年冻土主要表现为融沉危害．冻土对深理长隧洞影响甚微，对地面建筑物的影响可以通过防冻工程措施予以处理．自流引水需采用长隧洞穿越分水岭，隧洞埋深大，线路长，穿越不同的地质单元，且无法避开活断层的影响，高地温、高压涌水、高地应力及岩爆等地质问题均可能出现．加之工程为自流引水，还需修建高坝以抬高水位和调蓄径流，因此还存在产生构造型水库地震的可能，水库岸坡变形也有可能对工程造成危害．3可调水量分析在现有实测资料的基础上，对调水河流产流汇流特性进行全面深入分析，采用了不同的方法计算各引水枢纽的设计年径流量及代表系列的年月径流过程．为维持引水枢纽下游的生态和环境需水的要求，结合当地人烟稀少，经济落后，且坝下10km范围内就有较多水量加入的实际情况，现阶段考虑坝址下泄流量不小于调水前最小月平均流量．经计算，通天河侧仿坝址下泄70m3/s，雅砻江阿达坝址下泄40m3／s，雅砻江和大渡河其它支流引水枢纽除克柯坝址下泄2m3／s外，均下泄5m3／s．将引水枢纽处水量扣除枢纽上游各行业用水量、蒸发渗漏损失水量和坝下要求的下泄水量后，剩余的水量均作为坝址可供调水量．在此基础上，再通过对引水水库进行长系列的调蓄计算，得出多年平均调水量，即可调水量．分析结果表明，通天河不同引水枢纽可调水量为75～80亿m3，雅砻江不同引水枢纽可调水量为45～50亿m3，雅砻江、大渡河5个引水枢纽可调水40亿m3，总可调水量为160～170亿m3，可调水量占引水枢纽多年平均径流量的48％～71％．4工程总体布局调水有自流和抽水两种方式，它们各有优缺利弊．自流方式一次性投资大，但易于管理，运行费用低；抽水方式一次性投资小，但管理难度大，运行费用高．根据目前的认识，西线工程各种工程方案均采用自流方式．随着工程的进展，不排除后期工程再考虑进行抽水方式比选．通过对3条河引水河段上的20多座引水枢纽和工程区内30多条输水线路的分析比较，提出了西线工程自流方式的两种总体布局方案（见图1）．第一种方案是从通天河上的同加引水枢纽引水75亿m3，经过158．3km的引水建筑物进入雅砻江，再通过雅砻江上的仁青里引水枢纽抬高水位，连同雅砻江上的45亿m3水量（共计120亿m3水量），经过248．7km的引水建筑物进入黄河支流章安曲入黄；另从雅砻江两条支流和大渡河3条支流上的5个引水枢纽引水40亿m3，经260．3km的引水建筑物进入黄河支流贾曲入黄；3条河共引水160亿m3．第二种方案是从通天河侧仿引水枢纽引水80亿m3，经过204km的引水建筑物入雅砻江，再通过雅砻江上的阿达引水枢纽抬高水位，连同雅砻江上的50亿m3水量（共计130亿m3水量），经由304km的引水建筑物进入黄河支流贾曲入黄；雅砻江、大渡河5条支流引水40亿m3的布局与第一种方案相同；3条河共引水170亿m3．比较两种总体布局方案，第一种方案的优点是输水隧洞总长小，但是最大的缺点是大部分引水枢纽和输水隧洞都位于海拔4000m左右的高寒山区，施工条件极其艰苦，而且要穿过8度地震区，活动断裂也相对较为发育，勘测、施工、运行和管理都将遇到很大困难．同时输水线路较为分散，这也大大增加了勘测、设计的工作量．第二种方案虽然工程量规模较大，但大部分工程都位于海拔3500m左右的地区，地质条件相对较好，施工区相对适宜于人类活动．附近有玉树、甘孜、班玛、阿坝等县城作为后勤基地，这对勘测、设计、施工、运行和管理都较为有利．由于工程较为集中，在一期工程实施后，后期工程可充分利用一期工程的地质资料和施工经验，可以节省大量的勘测、设计费用．同时这一总体布局方案也能与远景后续水源（从澜沧江、怒江调水160～2000亿m3）的调水线路较好地衔接．经综合比较，第二种总体布局方案较好地体现了“下移、集中”的原则，整个工程建设能够做到由小到大、由易到难、由近及远、分步实施，因此推荐第二种总体布局方案，总调水170亿m3．堡效图吧1芳理西线工程代表裤性方案示意图池西线工程位是特大型跨流获域调水工程，近也是一个庞大消的工程体系，垒鉴于工程所处冻的地理位置和概建设条件、调箭水河流地区与门受水区的关系液、工程建设的若投资等因素，鸣决定了工程的有复杂性、艰巨远性和长期性，葱因此必须分期央实施．本着由炎低海拔到高海毯拔，由小到大猎，由近及远，容由易到难的思梯路，推荐由雅涝砻江、大渡河奔上纪的供5门条支流引印水纵4抚0敞亿收m眠3夹到黄河支流贾遇曲入黄的达膜曲透—旱贾曲自流线路盲为第一期工程独，一期工程可君以根据实际情农况分步实施、绢分步见效．推丧荐由雅砻江干腾流引娇水贡5慰0努亿碎m拜3怖的阿曾达施—盏贾曲自流线路戴为第二期工程军．推荐侧那仿剑—丹雅砻扔江捡—计黄河自流线路疾调肾水座8简0热亿闪m弯3瓶为第三期工程都．克第一期工跃程从大渡河的皱阿柯河、麻尔妄曲、杜柯河，各雅砻江支流泥喊曲、达曲调水析．拍由丰“起五坝七洞一涉渠蹲”取串联而成，坝葡高拌6丝3尸～险123打m硬，输水线路总迅长撞26天0躲．轧3km倾，其中隧洞肚长后24帅4骑．姓1km愉，明袋渠睛1短6孕．俭1km换，渡免槽洗0牺．笼12km钢．枯“斑五壶坝双”溪即引水河流上序的爆5骑座引水枢纽，胁沿该期工程引膜水源头到出水图口方向，依次服为达曲的阿安手、泥曲的仁达禽、杜柯河的上压杜柯、麻尔曲蛋的亚尔堂、阿垫柯河上的克柯取引水枢纽，水趟库坝高分别为贝115m胞，木108m宗，捏104m狗，继123m钳，皮63m散，调水量分别谱为攀7年亿档m霜3屡、叉8渣亿幻m鸭3民、皮1邻1荣．针5沈亿你m贴3得、秧1些1扰．前5绸亿译m眨3尾、棵2泻亿扫m俘3备．讯“匹七裤洞妄”浮即利用线路通浙过的支流，使养隧洞自然分冠为渔7必段，顺流而下悟，摊7略段长度分别茄为燃1拦3防．燃6km哀，庆73km魔，志3锁3椒．争2km锈，极3km脉，服5斑5蜜．售4km柄，街1挖5员．葱5km荒，邻5敬0朗．您4km滋，最长洞段穿传越雅砻江和大瓣渡河的分水岭堂，长达振73km洪．澡“基一诱渠非”屡即隧洞出口后踏进入黄河流域抚贾曲贺的疗1倦6恋．蜘1km始的明渠．露箱仙5烧迹施工技术研究粒第一期工蓝程江的斜5宫座引水枢纽大匹坝坝高雄为金6绘3偷～皆123腊m亲，为当地材料宣坝，除由于高驼海拔、缺氧而跪要求采用特殊侵的施工机具，挑或常规施工机脏具机械效率降孕低外，属常规遭施工．愁西线工程简施工的难点在蹦于长隧洞施工箩．据不完全统化计，国外已建逮成卸10km丙以上的长隧洞址不少辅于亮9剂5下条，瑞典建成犹80km燥长的输水隧洞早；芬兰赫尔辛规基供水隧洞长蝴120km作；秘鲁在海拔假4000m沸的地区建成长杆95km涨的马赫斯输水锯隧洞；瑞士穿恭过阿尔卑斯山次的交通隧洞长祖57km芝，是当今最长秒的单洞施工洞掀段．国内已建谦成引大入秦输鲁水隧洞总长丝75km倍，正在建设的缺万家寨供水工于程隧洞总长传有弟20延0作多半k谨m算．根据已有的衡隧洞施工经验妇，一期工程的酸施工共安吼排臭1药5取个工作面，采蚀用掘进机同时喂掘进，设计最品长施工洞段长列为散1秒9毁．因3km坛左右，平均开妈挖进尺按弓400m破/赞月计邪，绢24做4责．利1km新隧洞开挖时间拾为哑4尊9隆个月．劲西线工程骨长隧洞最大埋三深达唉1300m常，施工中会遇我到断层、涌水轰、高地温和岩援爆等情况，如腹不采取预防措海施，可能造成夹掘进机损坏、雅隧洞塌方、埋离机等事故的发详生．因此除选临择合适的掘进劣机外，还要进劲行不良地质条得件预报．在遇借不良地质条件板时，需根据具及体情况，进行丸预处理．如遇慰断层带，需要观进行超前支护露和预固结处理斧；遇涌水时，秋除设置充足的梢备用水泵外，拖要根据现场情拣况采用堵水、画排水和排堵结左合等方法处理卡；遇岩爆时，坡采用超前钻孔愧法、注水法、道超前应力解除蝶法等；遇高地涨温时，要采取习综合降温措施乔．至根据气象软资料分析并结野合寒冷地区其咬它工程的施工羽经验，露天施府工时间按每捧年歼8顷个月考虑，洞屋内施工受气候姓条件影响较小据，按全年施工竭考虑．在尽量汽采用先进的施掘工工艺，根据诚工程的特殊施呢工条件合理考答虑寒冷地区对到人体健康和劳词动能力以及施恨工机械效率的说影响的前提下歇，拟定一期工糕程总工期为蝶7a富，其中施工准敢备期写为耽4疤2径个月，主体工防程施工期心为遮4异3案个月．蜓第二期工满程除枢纽的施嘉工难度要增加桶外，隧洞的施即工难度与第一中期工程相当；测第三期工程有裤高坝大库和施蔬工难度更大的琴超长隧洞施工议，需要继续在扇工程实践中不教断摸索研究．腥扬江6我法供水范围及水笛量配置高西线工程吼主要解决西北竹地区缺水问题捡，基本满足黄泽河上中游六省丹（区）和邻近坚地区未饿来搞5泪0叛年的用水需求饭，同时促进黄映河的治理开发病，在必要时相咐机向黄河下游姑供水，缓解下或游断流等生态旬和环境问题．曾根据需水预测搜，供水以工业季、生活和生态魔环境用水为主撇，兼顾农业灌镜溉用水．刃西线工程奶总调经水菜17折0坑亿色m它3长，估计相于震205探0肉年前生效，届谎时黄河干流骨另干水利枢纽已模全部生效，对抵黄河水量和西损线调水量有足姥够的调节能力信，供水的配套瓶工程业已建成罩或完善，黄河芒流域的缺水将侵主要表现为资朗源性缺水．根竹据研究，预计疗向龙羊矮峡博—器兰州河段、兰恐州勿—厉河口镇河段、席河口幼镇滩—述龙门河段、龙企门色—则三门峡河段的树两岸地区分别矛供射水抢2朱5牌亿般m齐3帐、彼3帜5悔亿艇m青3梨、灰1之0搂亿蒸m饱3例、席5护0窄亿能m穴3俊；向黄河干流葬补瘦水述3评0控亿杠m侦3傲；向流域外的昂黑河、石羊河己等地补此水岛2差0诵亿涉m庭3骤．北第一期工株程可增加调水产量浊4裕0朗亿聪m枯3僵，生效时间约娱为蒜202顿0流年．由社于凡202强0笔年水平缺水量息达攻8桨0词亿图m局3派，增加的供水掉量不能满足需携水要求，因此符优先供给生活阻、工业和生态辣需水．增供水适量的配置以各椅河段缺水情况估和供水工程情盏况为主要依据禁，向兰尸州扔—醒河口镇区间的演甘肃、宁夏、丑内蒙古和陕西距北部地区供请水端2动0册亿肢m咳3凯，并向龙堡门屈—隙三门峡河段的恩关中地区和汾党涑河地区供稻水眨1淋0白亿酒m年3竖，向黄河干流滔供季水敌1昏0叮亿煮m吴3旧．聚民牌7雀辟效益及生态环锦境影响分析谎喊填7喉．狭1主刑效益分析钱西线工程错将型于害205顶0杆年以前向黄河郊调齐水书17美0后亿导m御3脆，可基本满足赞黄河流域上中局游及相邻内陆坟河广大地区生牵活、生产和生且态用水的需求侮，必要时还可涝相机向下游供顺水．受水区大月都地处我国北琴方生态环境脆奏弱的地区，在真长期人类活动略的影响下，生尿态和环境遭到辣了严重的破坏娘，荒漠化加剧昂，水土流失严迷重，沙尘暴频六繁，环境污染戒就是突出的表沾现，有些地方旬已丧失了人类愿生存的基本条惩件，严重制约进了当地经济的蜂发展．西线工大程完成后，为晴西北地区的生吐态建设和环境尽保护，拓展人触类的生存空间遮开辟新的水源律，为水资源的锋合理配置和可弯持续利用创造猜条件．为西部宜大开发的宏观沉规划提供水资袋源保障，有巨尚大的生态和环回境效益．同时广西线调水入黄勾河后，可保障昌受水区城市化虾进程的生活和剃工业用水，并必兼顾农业用水卷，对调整生产醒力布局和经济弄结构，对保障偷粮食安全，对心缩小东西部差亚距，对促进区拘域经济的可持春续发展，都有怎十分重要的作尤用，也有很大脊的经济效益．鸟抄喷7添．豪2军尾对自然生态的翠影响分析悔郑更3雕条河调杨水叠17某0殃亿轮m珍3引，占所在河流屠河川径流量传的幻5钞％食～第1域4介％，占引水枢夕纽处河川径流偶量收的枯4拘8伐％秒～听7玻1辽％．为减少调寺水对生态环境远的影响，设计摧引水枢纽下泄鸡流量不小于或驼接近调水前最随小月平均流量雕．赌3假条河调水地区请河流纵横，水射系发育，两岸驴支流汇入较多仁，年径流量沿过程增加较快．犯雅砻江、通天曾河干流调水后挺的径流量，水娃量减少较大的善仅为引水枢纽堆以下的邻近河惩段．在距离引以水枢莲纽织4触～水10k学m征即开始有支流牛汇入，年径流聋量增煌加炮2骑～食4蚁亿派m微3阴，在距离引水患枢腿纽企1拌4惹～伸50k界m誉河段，年径流谜量增积加渴1咏4蓝～周1敬6阳亿倒m眠3淹．调水后，能遗维持河川径流逃量在自然生态尘可承受的变化烘范围内，枢纽团下游河道水量朴的减少不会导顺致下游生态环蜘境的恶化．识调水后，与会引起调水枢避纽以下局部河挨段河道水位下局降．由于这些顶河段两侧为陡腐峻的石质边坡部，河谷为地下胜水径流最终汇闷集地带，因此予调水后河道水莲位的下降不会吨改变地下水向略河水补给的格赛局，不会引起季引水枢纽近距施离河段地下水桥位的明显变化唤．膝引水枢纽撇下游河段水量慢的减少，将使餐水体对污染物吼的稀释能力下苦降，从而对水吃质造成一定程早度的影响．但定由于枢纽以下最河费道眨1甩0炭～坚50k蛙m惹以内两岸人烟纷稀少，区间内差无城镇点源污姐染的汇入，因圣此枢纽以下邻举近河段水质级忆别不会因径流禾量的大幅度减妄少而受到明显估的影响．经研卖究，远离枢纽赢河段的局部河料段，在枯水期搁的水质有从搅Ⅰ塌类降到除Ⅱ状类，但大多数梦河段的水质没牲有变化．给筐倒3制条河引水枢纽瞒下吐游祸1宽0赴～渐50k荷m言以内河道径流岛明显减少，水漏深变浅，但水无面宽度变化较寿小，水面面积西无明显变化，委因此蒸发量变穷化不显著，对困枢纽下游临近缴地区的气温、族湿度和内源水缺气变化的影响犁也不显著；由摇于水面较少引夜起地面气流糙暂率增大和水面换吹程缩短不显吓著，即对风向帆和风速也不会远有大的影响．口可以预测，调广水对引水枢纽窗下游临近地区鬼的局地气候不昌会产生明显的辩影响，也不会际加剧对下游干旦旱河谷的危害妄．运而呜3修条河上兴建的严大型水库，库弱水面的蒸发水火汽可被主导气盟流输送到数十巡千米的下风地饲区形成一定的速降雨．因此调诞水对陆生动植闪物的影响甚微赔，但对局部河丽段的水生生物估有影响．采取双适当的措施（杀如修建滚水坝虑等）可以将产谅生的不利影响互降低到最小的幸程度．储挡肝7廉．喊3块对社会环境诚的影响分析千纵杜3饲条河两岸居民演点稀少，农业常以畜牧业为主桃，干流引提水腔工程很少，工槐农业用水仅占崭各断面内的裁0嚼．踩9绝％姐～和8钟．魂2籍％．调水后蚁，疏3迅条河仍有