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黄河治理方案
黄河治理方案
黄河治理的关键问题是泥砂问题,人所共识。
黄土高原固沙,黄河下游排沙,已无争议。
问题是固沙不易,排沙更难。
尽管引进电脑模似分析冲沙并不能解决根本问题。
吴凯先生提出投资1500亿,修建从刘家峡到风陵渡1000多公里全钢筋砼的人工大运河等,不失为可行方案。
由于中国的雨季比较集中,每年的阴历五月端午前后,阳历6月7月是雨季,降水占全年的80%左右。
生态破坏不仅限于黄土高原,而是全国如此,全球如此。
是人类文明的自我破坏应受到大自然的报复。
黄河是若干支流汇集的一条大河,行洪在雨季,蓄水也只有在雨季。
再多再大的水库总库容不到降水的1%,降雨时间不蓄水,就只能忍受缺水的折磨。
上游开发利用优质水资源,而把污水留给下游是必然,所以下游只能够接受洪水泥沙和污水。
连上苍赐给的礼物都保不住,望上游施舍可怜。
要以生命为代价抗洪,要以损失为前提抗旱。
所以王武生先生的奇思妙想行洪与蓄水兼顾也是一策。
当然污水在漫长的排放过程中有一定的净化功能,所以下游抽取污水经水处理后用于生活用水也是可行的,可惜连自净化的污水也得不到。
真正要解决黄河下游的治理问题必须抓住事物的本质,洪水缺水排沙。
找到确保安全,彻底排沙,宽裕行洪,充足蓄水的方案,而且是技术成熟、物资保证、人力财力负担能承受,投入小回报大,经济效益可计算,社会效益很明显的办法方案。
各个环节,各种因素,均能有效控制。
无制约因素,无模糊状态和不确定度。
能够经受科技、经济、道德、社会、行政的考核,近期、中期、远期的后果预测分析。
确保安全效益和无负面作用影响。
方是切实可行的方案。
王武生先生文章提供的数据:
正常洪锋11025m3/s,百年洪锋23000m3/s,千年洪锋35100m3/s,万年洪锋47300m3/s,中下游距离700km,仅东营市每年缺水损失十几亿,中下游缺水共损失1000多亿。
如果决口损失达200亿,吴凯先生文:
黄河水利委员会宣布10年投资1508亿建设防洪减淤体系,确保未来十年黄河堤防不决口,河道不断流,水质不超标,河床不抬高。
有文章说中国是水资源贫乏国家,人均占有水资源少。
实际上中国不缺水,只不过因方法不当,每年要花大量的人力、物力、财力把宝贵的水资源抗洪抗进大海,财水两空,还要庆祝抗洪胜利。
如果沿黄各省均能蓄存几小时的洪水,则将成水资源大省,北方将不再缺水。
或按吴凯先生意见把洪水抗进沙漠戈壁,也要好一些。
黄河下游是一条宽而浅的地上悬河,宽而浅是以河治河的得天独厚的优越条件,凭此条件就可治理黄河,可以一劳永逸地实现治理黄河目标。
方案的核心是:
行洪蓄水功能分离,管道行洪、河道蓄水。
用大口径大流量的钢筋砼承压管道取代河道全容量行洪。
河道1/2改为水库,湖泊、沼泽、湿地大容量贮水;1/2填为可开发利用的土地。
功能分离后可各自为用,单独改造,避免相互制约,顾此失彼,动弹不得的劣势状态。
又可相互补充,避害趋利,总体效能功能会按几何级数倍增。
管道行洪排沙,安全高效,流速快,流量大,不怕泥沙淤积,冲砂成本低,效果好。
既能行洪,又是巨大的优质地下水库。
资源首先必须解决贮存问题,方谈得到开发利用和效益。
河道蓄水,保存水资源可改善生态环境、生活空间、生存条件。
并可开发利用。
功能分离管道行洪河床蓄水方案:
管道数据:
工程比为1m3砼与获得流量m3的比值,管径越大,单位砼获得的流量越大。
但管径大施工难度相应增大。
4根半径10m管道流量等于1根半径20m管道流量,工程量大一倍。
承压管设计充分考虑地震烈度。
5万m3/s流量除以流速则为河道的横截面积,流速为5m/s时为1万m2,10m/s时为5千m2。
可计算出只要有两条半径25m,截面为3926m2的承压管道,按5m/s的流速,则可达18379m3/s流量。
4根半径12.5m管道,也可达到18379m3/m流量,砼工程量大一倍。
5万m3/s流量分流去1.8万m3/s流量剩下的流量不足以为患。
不用防洪抗洪。
实际上任何事物均有临界状态。
当然临界极限是动态的。
在临界状态下,增加一分或减少一分,就会得到不同的两种结果。
危险与安全往往只有一步的距离。
如果5万m3/s流量是黄河中下游临界状态的极限,此时增加1千m3/s的流量,则必然进入到危险灾祸状态,减少1千m3/s的流量,也就进入了安全无害状态。
因此1.8万m3/s的行洪管道,可确保黄河6.8万m3/s的行洪安全,或18万m3/s流量临界状态的行洪安全。
大口径承压行洪管内壁光滑,流速稳定、流量集中,不管流量大小流速高低均能冲沙。
不怕泥沙淤积。
一碗水半碗沙的洪水进入管道,在静止贮水状态沉积,也只能积占截面的一半面积,不会阻塞管道,水一流动立即冲走排进大海。
埋入地下,天然保温,不易结冰。
是永久型安全行洪通道和优良的地下水库。
根据王武生、吴凯两位先生提供的资料,结合考虑管径、流量、造价、施工难度等各种因素,选用半径25m管道,管壁0.4m管道,数据如下:
截面积:
1963m2。
按5m/s流速时1管流量:
9817m3/s,蓄水27.48亿m3,2管流量:
19633m3/s,蓄水54.96亿m3,3管流量29452m3/s,蓄水82.44亿m3,4管流量39269m3/s,实际上管道流速还可提高。
各项参数列表于下:
第一期工程:
修建行洪管道
(1)。
安全防洪。
在黄河中下游的河床上,距大堤50m,修建两条从入海口为起点,长度为700km,半径25m,壁厚为0.4m的钢筋砼承压管道,为行洪管道。
行洪管为薄壁结构,30m埋入河床,20m复盖沙拌水泥保护。
承压管设计充分考虑地震烈度,加强布筋,确保安全和寿命。
管道与地基接触面积大,不用考虑基础。
施工采取就地取材。
开挖的河沙一部分作建材浇灌砼用,一部分拌入1/20水泥作填埋护管用,多余的填平大堤到管顶地面,边开挖,边压实半圆形地基,边绑扎钢筋,边支模浇灌砼,边复盖保养。
两根行洪管流量为19625m3超过常年洪锋,管道建成黄河下游700km进入安全状态。
洪锋过后关闭闸门,则行洪管又是库容为54.96亿m3的地下水库,蒸发量小,又不受地表水污染,并可随时跨流域调水补充,是优质水源,可立即产生经济效益。
因行洪蓄水管道修通,可确保下游700km行洪安全。
则下游700km河床可改变用途。
二期工程:
修建河道管道
(2)。
开发治理利用河床。
再向河中推进50m,修建两条以入海口为起点,长度为350km的同样的承压管道为河道管道。
河道管铺20km,间隔20km。
则700km河床上可填20km,挖20km,挖深20m,把河床改变成用地和水库,水库之间由河道管连通,并直通大海,四根行洪管和河道管总行洪能力提高到39250m3/s,大于黄河的千年洪锋。
行洪能力和蓄水分洪能力综合可抵御万年洪峰。
下游河道最宽、达20多km。
以20km计算则有14000km2面积。
首先在山东东营黄河口40km修建两根40km行洪管,两根20km河道管,即可挖后面20km河床泥沙填前面20km河床,得400km2水库和400km2土地,400km2土地使用权转让建港口,即可筹集全部工程资金。
400km2的湖泊,以挖深20米计算。
总蓄水量为160亿m3,则400km2水面和160亿m3的蓄水又是一笔巨大的财富。
如此挖20km填20km。
则有350km的土地和350km的水面可供开发使用。
河床平均宽度按10km,挖深20m计算总蓄水量达1050亿m3可以创造巨大财富。
用地是建生态公园,发展旅游业的黄金宝地,水库则扩大中原大地的肺合量,改善生态环境。
水资源则可以开发利用,收益足以填平一二期工程投资,并可筹集第三期第四期工程资金。
一二期工程综合效力可充分抵御地震战争等自然灾害和人为灾害。
按砼1000元/m3计算,m造价:
63300元。
km造价:
6333万元。
700km管造价:
443亿,2管造价:
866亿,3管造价:
1329亿,4管造价:
1732亿。
加上11%工程系数为500亿、1000亿、1500亿、2000亿。
投资1000亿修通2管,流量:
19633m3/s,黄河下游进入永久安全状态。
投资1500亿元则进入河床开发状态。
即投资1500亿人民币,可以根治黄河洪水、干旱。
沿河各省均可从缺水变成水资源丰富大省。
完工后可收回投资并创造巨大财富。
管道修通风陵渡时,不但解决了黄河治理问题,风沙、盐碱、地下水位、地面沉降等问题均得到解决。
土地水面水资源还至少可创造5000万亿人民币的利益。
就有资金治理黄河中游黄土高源,上游的戈壁沙漠。
管道的建设费用仅为长坝的1/3到1/5。
国家仅投入一两年的防洪费用,作启动资金。
如果方案得到实施,既可减轻国家,地方政府,当地百姓的负担,又能创造巨大的各种效益,变流血为造血。
管道修到风陵渡时,黄河中下游治理工程也就大功告成,千年梦想,变成现实。
当然还有一些细节问题如:
水闸、落水口,栏河坝,穿越桥梁和支流河口,以及在堤外修建两条半径10m的污水管等等,水利专家和土建专家比我强,留给他们用武。
也就不再班门弄斧,遗笑大方。
总之,居庙堂之高则忧其民,处江湖之远则忧其君。
愿我提出的方案能引起水利专家的思考,对黄河治理发挥点作用。
从现在的土建工程技术水平能力,物资供应条件,经济承担能力等,修建半径25m的行洪蓄水管道完全是可行的,所以本方案有可行性。
考虑到河床水库的蓄水分洪能力,管道半径可降为20米,可大幅度降低造价。
改造后的黄河:
河床下有700km行洪19625m3/s和350km行洪39250m3/s的管道。
又有象新疆坎儿井似的总库容为82.44亿m3的优质地下水库。
即可行洪又可蓄水。
河床上湖泊构成的中原明珠一个连着一个,总贮水量为1050亿m3,可抵御万年洪峰。
洪峰来临前不用盲目排空,造成水资源损失,大量的土地水面水资源可供开发利用,则黄河下游永远没有水灾和旱灾,沿河城镇不因洪水而提心吊胆,不因缺水而制约工农业生产和经济发展,如此以河养河,以河治河,国家只消投入二年的防洪费用,作为启动资金,改黄河水利委员会为黄河治理开发公司,几年时间可把祸害中原大地的黄河变成造福中原大地的黄河。
实施行洪管道治理黄河的方案,黄河河床将有大面积土地水面水资源可供开发利用,无序开发将会造成巨大破坏,因此需要国家立法加以保护和控制:
河床土地只允许生态建设,植树造林,只许生态产业和旅游业,只允许种植永久性植物。
也可成立黄河特区,统一管理大堤及大堤内河床土地水面水资源。
第三期工程:
治理黄土高原。
前二期工程积累了资金,即可实施吴凯先生治理黄土高原方案,治理上游方案,治理沙漠戈壁方案。
治理黄土高原比较复杂,难度非常大。
除了吴凯先生的方案及现在进行的退耕还林、还草,封山育林外,可以用草籽伴水泥(固化剂)磷石膏等(吸水剂)飞播,对所有沟壑进行大规模的带状整地保土,下部筑坝淤积蓄水造地方可奏效。
第四期工程:
治理戈壁沙漠。
治理戈壁沙漠难度更大,但也有简便经济的办法。
利用轻型框形桁架,复盖塑料薄模从沙漠中腹地向西北、北、东南、南四个方向的高山修建大型风洞直到山脊山顶。
风道建好后有两种可能,一是沙漠腹地的干热空气沿风道向高空排放,高空的冷湿空气下降补充。
二是高空的冷湿空气沿风道下降,排换沙漠腹地的干热空气上升,不管那种形式的气流交换,均能改变沙漠腹地的气候环境,帮助耐旱植物生长。
风洞的内外壁在内外温度平衡点前后500m至1000m会形成水珠,汇成水滴。
湿润土壤,首先形成绿州。
并改变平衡位置。
如果风洞口能安装太阳能发电机或风力发电机带动大型鼓风机,控制气流进排,则春夏东南进,西北出,秋冬西北入,东南出。
一经启动形成气流,则自能维持,长期向沙漠腹地供应潮湿空气,则沙漠的气候条件会改变,耐旱植物会生长、发育,扩大形成绿州,降雨量会增大。
用同样的方法,可以改变重庆、南京、武汉、银川等地形封闭城市的气候条件。
治理各行洪区:
修建行洪管治理黄河的方案。
同样可以用于治理其他江河湖泊。
同样可以用于治理各行洪区。
语云:
搬一次家,失一次火。
五年行一次洪,十年行一次洪,国家和行洪区人民均要承受巨大损失,行洪区人民苦不堪言,迫切盼望安居乐业。
用地下行洪管行洪与贮水、行洪区人民将获得永久安宁。
所有江河均不用抗洪抢险,洪锋来时只需开启闸门,分洪分流,河道压力自然减轻,构不成威胁,用行洪管排洪冲沙,直入大海,安全高效,行洪管埋入地下,不占用土地。
行洪时不损害青苗房屋。
水利专家在人们不知不觉中就完成了防洪抢险任务。
一条地下行洪管就是一条地下入海通道,修建几十条行洪管,也就修建了几十条地下入海通道。
同时也是几十个大中型的地下水库,对改善当地的生态环境,发展经济将发挥巨大作用。
行洪管同样可用于保护治理水库。
建设水库时,从库尾沿等高线修两条行洪管穿越大坝,闸门控制,洪水来时可把洪锋经行洪管排走,一小时后再蓄水。
采用排锋蓄流的运行方式,可大幅度延长水库使用寿命。
对于病库、建行洪管后。
则可人工挖排泥砂,恢复库容,比放弃好。
南水北调和北水南调工程:
中国的气象往往北方大雨、南方大旱,南方大雨则北方大旱,因此把黄河长江两大河连通很有必要。
实际上只要有几根管道连通就行了,我相信从地图上找得出几条连通长江黄河的等高线,沿等高线辅设几条直径40m的输水管就解决问题。
直径40m输水管流量按5m/s流速计算为6283m3/s。
日流量为5.4亿m3。
而且在输水过程中没有损耗,不受污染,不消费能源,只需在管道两端高50m高程处设进水口,低50m高程处设出水口,可实现自流调水。
架设管道投资较省,不用逢山开路、遇水架桥,有的地方可以利用正倒虹吸取直就近。
只要虹管两端高程相等就行。
投资是修建运河的1/10至1/20。
在此感谢编辑部诸位先生,能选登王吴二位先生奇思妙想和全局思考的文章,思考方法使人受益无穷。
同时也希望发表的文章最好附带地址、电话。
正如道德经云:
方以类聚,物以群分。
《发明与创新》的读者多是典型的逻辑思维型和创造思维型人才,有了地址和电话便于相互间联系和交流,则刊物发挥的作用和效能更大。
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