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2、蓝线:
与南水北调调水线配套的输水干渠。
除向毛乌素沙地和浑善达克沙漠为提水灌渠外,其余全部为自流干渠。
3、沿线有大中型水库和水电站,图中不便标出。
4、藏水北调(即南水北调大西线),分别有高、中、低三种海拔线路方案。
输水目的地主要是四大沙漠和两大沙地。
全部调水干线和输水渠网的工程总造价在6万亿以上。
三条调水线路及配套输水渠网的建设工期,如分先后依次实施,从2050年算起历时约30年。
以下主要介绍大西线的三条调水线路及其配套的“输水主干渠网”:
二、大西线三条线路详解:
①高海拔调水线(张世禧隧道):
即藏西高原引水隧道。
隧道入口在西藏雅鲁藏布江谢通门大坝,海拔高4350米,隧道出口位于喀拉米兰山口,海拔约4000米,出入口有效落差350米。
隧道出口水电站装机330万千瓦。
全线每隔40公里打竖井一座,竖井深在350米至400米之间,20座竖井各自向两边反向开挖。
全线并行三条隧道,第一条随道的每段打通后,可横向开挖并转移设备,紧接着同时开挖另外两条隧道。
全线总长约780公里年、调水总量300亿立方米。
从隧道出口下到盆地,有效落差约应不低于2700米(实际落差应有2750米以上),可利用隧道出口下游的输水河渠,建几座大型梯级水电站,总装机2500万千万(加出口电站共2800多万千瓦)。
河渠大坝、发电站、调水隧道线同步施工,总工期8年,总投资4000亿元人民币。
该工程年发电不少于2000亿度、年电费总收入约700多亿元,仅靠电费收入,约7年即可收回全部投资。
②中海拔调水线(袁嘉祖郭开线):
在雅江桑日处(朔马滩?
海拔3490米)筑坝(海拔3588米)引水,经怒江、谰沧江、通天河、雅砻江等江河上游,沿途筑10座高坝截水,在海拔约3300米处出隧道而入黄河(原意是在贾曲河口3340米处入黄河,本文改为:
隧道加长,使出口在黄河下游3300处);
此线调水全程约1800公里(直线距离约800公里),开挖隧道7座(含桃河分流隧道),隧道长度共70~100公里。
总调水量近1200亿立方米、全程自流。
沿线可利用有效落差280米,建7~8座大中型水电站、总装机不少于2000万千瓦(不含各江河壅水坝下泄水流的发电)。
再在黄河干流海拔3300米以下、龙羊峡水库(坝顶高程2600米)以上,建3~5座大型梯级水库电站,装机1100万千瓦。
另在3300米高程以下的第一座梯级水库(水位高程约3280米)内、在海拔3200~3250米的河岸边坡处,向东西两个方向各打分流隧道(西向分流700亿立方米输入柴达木盆地,在此不提),东向分流入桃河,隧道出口处高程2700米,水头落差近600米;
再下泄到入黄口处的刘家峡水库大坝(坝顶高程1735米),还有落差近1000米。
在分流线路上,总的有效落差不低于1500米,可同时建造几座大型梯级水库,共装机1400万千瓦。
全部电站总共装机4500万千瓦、年发电量(不含下游已建电站加力部分)3000多亿度、年电费收入1000多亿。
全部工程坝、站、洞线同步建设,总工期8年,总投资6000亿。
主要靠电费收入(不含龙羊峡、拉西瓦、李家峡等电站因水量增加而增收的部分)约7年就收回全部投资。
③低海拔调水线:
即翁定线加西沿线——从雅江大拐弯处(河床海拔2880米)筑坝(坝顶高程海拔3000米以上)引水过怒谰两江后(海拔2500米)入金沙江,接翁定线。
翁定线,即翁水河口(海拔2300米)沿等高线附近(逐渐有所倾斜)、过川西诸河流,到甘肃定西(海拔约1400米)入黄河。
进定西前,还有一支线入渭河济关中。
低海拔调水全线3600多公里,沿线年截调水量约2000亿立方米,建10座大型壅水坝,利用沿线约1500多米的有效落差,建大中型水电站10余座,共装机3000万千瓦以上(不含各江河壅水坝下泻水流的发电),年发电量不少于2000亿度,年电费收入不少于700个亿。
在雅江大拐弯上游的派乡河段,其与墨脱背崩处(海拔630米)之间的有效落差不低于2300米(直线距离40公里),可打洞引水发电,总装机4000万千瓦(也可分两个梯级建设、相当于两个三峡电站装机容量,但发电量不如)。
如下泄水流(即非调水流)按年600亿立方算(雅江大拐处常年径流量1600多亿立方米),年发电量可达3200亿度、年电费收入不少于1000亿。
全部工程坝、站、洞线同步建设,总工期8~10年,总投资约10000个亿。
仅靠电费收入7年可收回全部投资。
大西线调水难以实现的若干问题分析
大西线调水工程是郭开先生在“朔天运河方案”中提出的。
据称:
计划从雅鲁藏布江上的朔玛滩水库(水位海拔3588米)开始调水,千年跋涉流入黄河(水位3366米),落差222米。
全程由高向低(由南向北)自流,经一系列的高坝水库、输水渠、隧洞、倒虹吸,串联“五江一河”(雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河与黄河),每年拟将2006亿立方米的“藏水”引到黄河中。
因为可以利用“西藏之水救中国”,所以“具有十分可观的社会、经济和生态效益”,“引起了各界的广泛重视”。
一、大西线工程方案的基本内容与有关数据
大西线从雅鲁藏布江到黄河,地图直线距离760公里,实际长度大约为1239公里。
第一期工程是调“藏水”入黄。
该方案已有多次修改,大致项目包括19座高坝水库(总库容2888亿立方米,设计总引水量为2006亿立方米)、8条隧洞(总长240公里,最长的隧洞60公里,短的6公里)、9座水电工程(总装机容量2120万千瓦)、600公里引水集水渠(其中集水渠200公里,渠库89座)、6个倒虹吸工程(10个汇水池)。
第二期工程从拉加峡水库沿3338~3218米等高线引水入青海湖。
青海湖水面将升高24米,水面海拔高度将达到3218米,水面面积将增至1万平方公里,总蓄水量将达到3689亿立方米。
然后,以青海湖为调节库,向新疆、内蒙、河北等地调水,利用落差建立一系列规模宏大的发电工程。
第一期工程拟调水1680亿立方米,投资1250亿元(2004年价),工期5年。
第二期工程投资1000亿元,沿途平行增添调水渠道与隧道,工期5年,通过扩容改造,达到每年调水2006亿立方米的规模。
据《西藏之水救中国》说:
“这段线路两岸皆是人烟稀少的山区,河水全部自流,可实行定向爆破,施工容易,不怕地震。
”“专家报告认为,这里多数为‘V’型峡谷,采用筑坝引水,原料充足,很适合定向爆破筑坝,造价低廉。
”
由此可知,大西线工程19座高坝水库是采用“定向爆破筑坝”(定向爆破堆石坝)技术修建的,那么这种技术的内容与特点是什么呢?
定向爆破堆石坝是在地形、地质条件适当的河谷的一岸或两岸布置炸药室,使爆破产生的岩快,大部分抛掷到预定的位置堆积成坝,拦截河道。
爆破抛射出的石块,下落时以高速填入堆石体,孔隙率可在28%以下。
抛填的堆石坝,坝体的密实度较低,建成后有较大的沉陷,容易造成防渗体破坏而引起坝体漏水。
此外,爆破对山体的破坏作用较大,使两岸岩体内的裂缝加宽,有时可形成绕坝渗流通道,并可使隧洞、溢洪道周围的地质条件以及岸坡的稳定条件恶化。
因此,爆破后填平补齐、整修清理、防渗堵漏的工作量仍然很大,坝基处理与防渗体施工均有一定困难。
这种坝型主要适用于山高、坡陡、窄河谷以及地质条件良好的中、小型工程。
二、大西线调水方案难以实现的若干关键因素分析
大西线第一期工程的全线调水高度在海拔3588~3366米之间。
要在如此高度的高海拔地区,实现所谓的自流调水,主要是通过建立高坝,形成长距离的回水,尽量利用天然河道,减少人工开挖工程;
回水的高度,决定了超长隧道进水口的施工高度,通过一系列超长隧道(以及明渠、倒虹吸),把19座水库串联起来。
其中:
易贡藏布(八盖)、朔瓦巴、金沙江、两河口、拉加峡等5座水库的大坝高度为356~389米,10个大坝的高度为218~298米。
这些大坝,要建在水流湍急的“V”字形峡谷里,由于采用定向爆破堆石坝技术,不是在预先清理和加固地基的基础上,由下而上进行精心施工。
在堆石坝的最大孔隙率可接近28%的不利因素制约下,这种缺少坚实根基、堆石仅仅虚压于河床之上的大坝,要实现所谓的调水功能,显然是靠不住的。
(1)高坝的安全性问题。
诸如356~389米的高坝,缺少宽度、厚度、地基稳定性等数据。
需要定向爆破并削平多大的山体?
是否会造成或拓展两岸岩体与地层内的裂缝、断层?
众所周知,长江三峡大坝是巨型的钢筋混凝土重力坝,混凝土浇筑总量2794万立方米,钢筋46.30万吨,总浇筑时间为3080天,坝顶高程185米,总库容393亿立方米。
大西线朔瓦巴水库的库容为1000~1188亿立方米,金沙江、百巴(尼洋河)水库与拉加峡水库分别要达到200~488亿立方米,它们大坝的高度是三峡大坝高度的2倍,而大坝的安全性远远低于三峡大坝,且库容要比三峡水库大。
巨大的库容(水压),将对缺失根基的堆石坝产生强大的压力,如果造成垮坝,后果将不堪设想。
(2)堆石坝漏水问题。
堆石坝爆破物主要是大小不等、形态各异的岩块,坝体必然存在一定的孔隙;
两岸岩体和地层中,也可能存在天然的裂缝、解理、断层与层理,甚至隐藏喀斯特构造。
靠爆破形成高度为218~389米的15座堆石坝体,不知打算采取什么技术来防止库水渗漏?
这么高的坝体,目前未闻有可靠的防漏技术,不同高度渗出的水流,将形成数百米高的瀑布或水帘景观。
两岸岩体内的裂缝、解理、断层与层理,造成的渗透水通道,也可导致绕坝渗流。
(3)能否达到蓄水水位和隧道进水口的水位问题。
堆石坝通过壅高水位,造成长距离回水,经由隧道流入下一个水库。
已知百巴水库,回水流程148公里;
易贡藏布(八盖)水库,回水流程50公里;
朔瓦巴水库,回水流程256公里;
扎曲水库,回水流程100公里;
金沙江联合大水库,回水流程136公里;
甘孜水库,回水流程118公里;
两河口水库,回水流程86公里;
拉加峡水库,回水300公里到贾曲口。
如果19座水库中,有一个或若干个高坝出现漏水,回水(壅水)水位无法达到隧道入口的引水高度,那么整个调水链条就会出现一处或多处中断,调水将无法进行。
估计最可能的发生情形是,由于高坝无法阻止漏水,结果营造出一系列深度不等的湖泊,壅水水位比预期隧道进水口的高度低,调水成为泡影。
(4)引水渠、集水渠以及隧道的宽度、深度问题。
拟调水1000~2006亿立方米,引水渠、集水渠以及隧道的口径需要多大?
14~25米的孔径,每年能通过1000~2006亿立方米的流量吗?
如果受冬季严寒的影响,无法实现全年不间断调水,是不是还要拓宽引水渠、集水渠以及隧道的口径?
(5)倒虹吸的跨度与口径问题。
倒虹吸是一种类似英文“U”字形的连通管,虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。
由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,连通管内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。
倒虹吸最常见问题是漏水。
为了确保产生压力差,连通管必须具备很好的密封性。
可是,受施工技术的限制,倒虹吸(连通管)难以有很长的跨度与口径。
大西线拟上马6个倒虹吸工程,过水流量1000~2006亿立方米,那么倒虹吸输水管的跨度(长度与规模)有多大?
需要多大的口径?
如此大的调水量,可能倒虹吸是无法胜任的。
(6)入黄前,沿途水电站的建设问题。
一般来说,水库与电站是相互配套的一体化工程。
大西线“采用在最佳的垭口中开凿短程隧洞的办法……可利用落差发电”,“大朔天运河工程的水电装机能力在1.76亿千瓦以上”。
遗憾的是,诱人的前景背后缺少严肃的科学论证,入黄前诸水电站的选址在哪里?
能够采用堆石坝技术建水电站吗?
已知从朔玛滩水库(海拔3588米)至黄河支流(3366米),全长1239公里,总高差222米,平均每10公里只有1.8米的落差。
除长距离自流调水,必须维持一定的落差外,从隧洞出口跌入水库的流水落差,其实将所剩无几,请问有多少落差可供9座(隧道出口)水电站来发电?
9座水电站工程(总装机容量2120万千瓦)用5年时间能够同时建成吗?
(7)冻土地带施工、高原地震以及冬季调水问题。
处于青藏高原海拔3588~3366米高程的、长达1239公里的调水渠道,高寒冻土地带对施工及建成后的渠道有何影响?
青藏高原地震带对渠道会不会产生影响?
在严寒的冬季(通常夏季晚上的气温也常在零度以下)是否能够调水?
对调水的数量是否有影响?
(8)泥石流与季节性来水问题。
在多雨的v字型峡谷地区调水,山体滑坡、泥石流对引水渠、集水渠、倒虹吸有何影响?
试图通过引水渠、集水渠,拦集密如蛛网般的小支流,但是区内河流来水量,不是均量的(冬季高原冰川停止消融,夏季消融多),汛期来水多、非汛期来水少,那么输水渠道的口径,要按多大来设计?
漫长的引水渠道可否抗御汛期洪水(泥石流)的袭击?
季节性来水对水库一年四季的水位(回水)高程以及隧道进水口高程有何影响?
对受季节性制约的引水渠道,如何来保证调水能力与防洪能力?
值得注意的是,如果大西线明显受调水季节的制约,当夏季大西线来水量超大时,恰恰也是长江、黄河步入防汛期,如何处理调水应该有一定的时间差问题?
如果要靠大西线建立的19座大型堆石坝水库来调节,是不是还要大大地加高堆石坝的高度?
(9)渠道的口径与调水的效率问题。
如果试图通过(6~9月多雨的)夏季多调一些水,是不是还要加大引水渠、集水渠、隧道、倒虹吸的口径?
当冬季河流出现冻结时,会不会闲置调水线路并影响调水的效率?
(10)至今尚未见到一张稍微详细的调水工程路线图。
目前调水区的技术基础工作非常薄弱。
如水文站网布设得密度不够,某些国际河流没有整体的流域规划,缺少较系统的气象资料与地震观测资料,缺乏统一的较高精度的大比例尺地形图、地质图、断裂构造图、水文图等。
(11)入黄后的发电效益有限。
中国地形由南向北,有起、伏交替(凸、凹交替)的地势特点(凸起的地形有昆仑山、秦岭、天山、祁连山、六盘山、阴山、燕山等)。
大西线方案过黄后,向新疆、内蒙、河北调水,鼓吹有数千米的落差,可产生巨大的发电效益,确有夸大之嫌。
譬如,青海湖位于青海湖盆地的盆底,海拔3194米,四面环山,最低的山为3600米。
向新疆调水,必须上马扬水工程,或开凿超长隧道。
大家知道,青藏高原海拔4000多米,上海市海拔5~10米,上海市能够利用长江4000多米的落差发电吗?
起、伏交替的地形,可使长距离调水的局部落差彼此抵消。
因此实际情况是,不存在方案所夸张的巨大发电效益问题。
三、大西线调水线路的地理气候环境不宜调水
据《大西线实地考察纪实》与《西藏之水救中国》“大西线川藏段”示意图所涉及到的调水路线所经过的地名,参见《西藏自治区地图册》提供的地理气象资料,[6]充分显示出沿途是不宜调水的。
调水线路(由南向北)沿途的地理气象特点是:
拉萨市:
海拔3650米,年降水量为200~510毫米,集中在6~9月。
最高气温28℃,最低气温零下14℃。
桑日县(朔玛滩):
位于西藏中南部、山南地区北部、冈底斯山南麓。
地势南低北高,平均海拔4000米,大多5000米以上,县境内最高峰沃德贡姐雪山(西藏四大神山之一),海拔6300米。
降水集中,年降雨370多毫米(一说420毫米左右)。
河谷地带无霜期为150~180天,山地草原地带无霜期只有60天左右。
平均气温8摄氏度,有“一日有四季,一山有四季,十里不同天”之说。
朗县:
属于高原丘陵地貌类型,谷地海拔3200米,一般山峰的海拔多在5000米以上,且多为冰川覆盖。
干湿季分明,年降水量在600毫米左右,降雨集中在5~9月。
自然灾害主要是霜、雪、雹、风、涝、泥石流等。
林芝县:
位于西藏自治区东南部、雅鲁藏布江北岸、尼洋曲下游。
平均海拔3000米,相对高差2200~4700米。
年降水量654毫米,自然灾害主要有洪水、泥石流、地震、冰雹、干旱等。
工布江达县(八松湖):
位于西藏自治区东部、念青唐古拉山南麓,地势西高东低,山峰林立,沟壑纵横。
平均海拔3500米,相对高差1750米,最高峰海拔6691米。
年无霜期156天,年降水量646毫米,雨雪日141天。
常见自然灾害有干旱、霜冻、冰雹、风沙、泥石流等。
波密县:
位于西藏自治区东南部,帕隆藏布河北岸。
北高南低,高山连绵,平均海拔4200米左右,最高峰明朴不登山,海拔6648米。
县城所在地扎木镇,海拔2700米。
年无霜期150天,年降水量876毫米。
境内海洋型冰川发育极好,有著名的卡钦、则普、若果、古乡等冰川。
其中卡钦冰川长35平方千米,冰舌末端下达海拔2500米的地方,蔚为壮观。
主要自然灾害有洪涝、干旱、泥石流、流沙、滑坡、地震等。
边坝县:
位于昌都地区西部,念青唐古拉山北麓。
境内山峦重叠,沟壑纵横,海拔3500~5000米,平均海拔3600米。
无霜期小于100天。
年降水为600毫米。
该县地处察隅与墨脱强地震带的交汇处,经常发生有感地震。
其他自然灾害主要有干旱、雪灾、冰雹、大风、雪崩、山体滑坡、塌崩等。
昌都县:
位于西藏自治区东部,横断山脉的北部,澜沧江上游。
最高海拔5460米,最低海拔约为3100米,平均海拔3500米。
日温差大。
年无霜期130天,年降水量477毫米,集中在5~9月。
年均温7.6℃,1月均温为零下2.3℃。
常见的自然灾害有干旱、霜冻、雪灾、山洪、泥石流。
江达县:
位于西藏自治区东部、藏东横断山区,金沙江上游。
地势险峻,由西北向东南倾斜,平均海拔3800米,相对高差约3100米,最高海拔为5300米。
由于山高谷深,气候垂直变化明显。
年温差小而日温差大。
年无霜期60~80天,年降水量548毫米,集中在5~9月,雨热同季。
自然灾害主要有雪灾、旱灾、冰雹、霜冻等,偶尔也有地震发生。
甘孜州(四川):
位于青藏高原东南边缘,是丘原向山原过渡地带。
南部贡呷日峰海拔5688米,南缘与新龙县接壤之卡洼洛日海拔5992米,其余山岭多在5000米左右,平均海拔在3500米以上,由西北向东南倾斜。
巴颜喀拉山、牟尼芒起山、雀儿山呈西北——东南向逶迤于北部,成为大西线调水的天然屏障。
属高原气候,气温低,冬季长,无霜期短,年平均气温5.6℃,1月均温为零下4.4℃。
年均降水量636.5毫米,无霜期35~75天。
概言之,分析沿途的地理气候特点,预示必将面临如下不利因素:
(1)山峰林立,沟壑纵横,高海拔、多地震。
大西线工程地处青藏高原地震多发区,高原不断隆升,地质条件复杂,工程建设需面对高寒缺氧、高地温、高地应力、断层破碎带、漏水、有害气体等不良地质条件。
无论是隧道施工还是明渠施工,都非常困难。
已知在边坝县周边拟建3个大型堆石坝水库,该县地处察隅与墨脱强地震带的交汇处,经常发生有感地震。
1950年察隅曾发生8.6级地震;
墨脱县属高山峡谷地震带,地质构造极不稳定。
受印度洋暖湿气流影响,夏季几乎在大雨中度过,泥石流、塌方和山体滑坡等自然灾害不断;
冬季冰天雪地,冰崩、雪崩频繁,大峡谷地区冰川密布。
而沿“察隅——波密——林芝”走向,还存在一条深大断裂带。
可见,在强震多发、断裂密集的地区,修建大型堆石坝水库,安全性是根本没有保证的。
(2)高寒冻土,无霜期短,制约调水的天数。
无霜期是指一地春天最后一次霜至秋季最早一次霜之间的天数。
霜冻的温度指标一般认为是气温在1摄氏度或者地温在0摄氏度以下时即产生霜冻。
由于大西线沿途无霜期均小于半年,也就是说,霜冻期在半年以上。
河流全年要出现较长时间的封冻,不可能实现一年四季不间断调水,渠道有较长的闲置期,调水数量是要打折扣的。
而产生的冰凌现象将导致河流凌汛,危及水坝、渠道的安全。
(3)降雨集中在5~9月,雨热同季,冰川消融,多泥石流。
调水的明渠与隧道要受到泥石流、滑坡、崩岸的威胁,由于回水往往达上百公里,淹没高度数百米,水库与天然河道有淤积之虑,明渠有堵塞阻断之忧。
巨大的蓄水数量,将瓦解边坡冻土带,诱发水库地震、滑坡和泥石流。
(4)区内生态环境脆弱,原本就有干旱、风沙等自然灾害。
调水可能打破该区原本就比较脆弱的自然生态平衡,加速沙漠化、草地退化,高原特殊生境的生物多样性也将受到严重威胁。
在源头地区大量调水,会对三江源头的地表水与地下水的水均衡产生长远的负面影响。
在“V”字形峡谷修筑高坝,回水数十公里至数百公里,数百米的淹没带,将严重危害青藏高原垂直分带上的生物群落。
同时,19座大型水库,截流了来自上游的水源,对流域下游数十公里至数百公里的脆弱生态,也将造成消极的影响。
(5)林芝县地处深大断裂带,平均海拔为3000米,从朔玛滩水库(海拔3588米)调水至此,落差为580余米,倒虹吸工程可能无法解决损失的高差问题。
笔者认为,该地必须上扬水工程,所谓“完全自流说”是要打折扣的。
(6)在怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河上修建大坝调水,对这些河流下游已建和待建的水电站的发电效益,将产生不利的影响。
四、对大西线工程效益的基本评价
综上所述,大西线调水工程是理想因素、浪漫色彩大于现实可能性的科幻工程。
可用4个“有意”来概括总结,即:
有意低估了施工难度,有意缩小了工程成本,有意夸大了可调水的数量,有意放大了社会与经济效益。
至少在相当长的一个时期里,是人类现有科学技术尚无法实现的浩大工程。
(中国国家地理霍有光)
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