南水北調(diào)調(diào)入調(diào)出區(qū)的問題

1、我國水土資源分布很不均衡，長江及其以南流域的徑流量占全國的80 %以 上，耕地面積不到全國的40 %。黃河、淮河、海河三大流域和西北內(nèi)陸區(qū)的面 積占全國的50 %，耕地占45 %，人口占36 %，水資源總量只有全國的12 %。西 北和華北地區(qū)土地、礦產(chǎn)等自然資源豐富，是我國能源和糧棉油的生產(chǎn)基地，在 國民經(jīng)濟中有重要的戰(zhàn)略地位，尤其黃、淮、海平原和膠東半島更是我國人口密 集、耕地率高、經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，但目前水資源緊缺已成為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的主要 制約因素之一，并造成生態(tài)環(huán)境惡化，急待解決。而南水北調(diào)工程則是解決這一 問題的關鍵性措施。1南水北調(diào)工程簡介從50年代提出“南水北調(diào)”的設想后，經(jīng)過幾十年

2、研究，南水北調(diào)的總體 布局是；分別從長江上、中、下游調(diào)水，以適應西北、華北各地的發(fā)展需要，即 南水北調(diào)西線工程、南水北調(diào)中線工程和南水北調(diào)東線工程。1.1南水北調(diào)西線工程從長江上游引水入黃河，是解決我國西北和華北部分地區(qū)干旱缺水的戰(zhàn)略性 工程。據(jù)對通天河、雅碧江、大渡河引水方案的規(guī)劃研究，3條河流年最大可調(diào) 水量約為200億m3，其中從長江上游通天河調(diào)水100億m3，從長江支流雅碧江 調(diào)水約50億m3，從大渡河調(diào)水50億m3。供水范圍初步考慮為青海、甘肅、寧 夏、陜西、內(nèi)蒙古和山西六省區(qū)。引水方式考慮自流和提水兩種。無論采取哪種 引水方式，都要修建高200m左右的高壩和開挖100km以上的長隧

3、洞。1.1.1雅碧江引水線從雅碧江長須附近修建樞紐，自流引水到黃河支流恰給弄。樞紐壩高175m， 線路全為隧洞，全長131km。1.1.2通天河引水線此方案系與雅碧江引水聯(lián)合開發(fā)，即在雅碧江引水先期開發(fā)條件下的二期工 程。在通天河同加附近建樞紐自流引水到雅碧江，再由雅碧江引水到黃河支流恰 給弄。樞紐壩高302m，線路全為隧洞，全長289km，其中同加到雅碧江158km， 雅碧江到黃河131km。1.1.3大渡河引水線在大渡河上游足木足河斜爾尕附近修建樞紐抽水到黃河支流賈曲。樞紐壩高 296m，線路全長30km，其中隧洞長28.5km。泵站抽水揚程458m，年用電量71 億kw - h。西線工程

4、地處青藏高原，海拔30005000m ,是我國地質(zhì)構造最復雜 的地區(qū)之一，地震烈度大多在67度，局部89度，在此高寒地區(qū)建造200m 左右的高壩和開鑿埋深數(shù)百米、長達100km以上的隧洞，工程技術復雜，施工環(huán) 境困難。因此，還須加深前期工作，積極開展科學研究和技術攻關解決這些難點。1.2南水北調(diào)中線工程近期從長江支流漢江的丹江口水庫引水，沿伏牛山和太行山山前平原開渠輸 水，終點北京。遠景考慮從長江三峽水庫或以下長江干流引水，增加北調(diào)水量。 中線工程具有水質(zhì)好、覆蓋面大、自流輸水等優(yōu)點，是解決華北水資源危機的一 項重大基礎設施。在丹江口水庫后期規(guī)模完建、正常蓄水位170m條件下，以2020 年發(fā)

5、展水平，及漢江中下游適當做些補償工程，保證調(diào)出區(qū)工農(nóng)業(yè)發(fā)展、航運及 環(huán)境用水后，中線工程多年平均可調(diào)出水量141.1億m3，一般枯水平（保證率 75 %），可調(diào)水量約100億m3。中線工程供水范圍主要是唐白河平原和黃淮海 平原的中西部，供水區(qū)總面積15.5萬km2。因引漢水量有限，不能滿足規(guī)劃供 水區(qū)內(nèi)的要求，只能以供京、津、冀、豫、鄂五省市的城市生活和工業(yè)用水為主， 兼顧部分地區(qū)農(nóng)業(yè)及其他用水。中線工程可緩解京、津、華北地區(qū)水資源危機， 為京、津及河南、河北沿線城市生活、工業(yè)增加供水64億m3，增供農(nóng)業(yè)供水30 億m3，將大大改善用水區(qū)生態(tài)環(huán)境和投資條件，推動我國中部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。 丹江口

6、水庫大壩加高將提高漢江中下游防洪標準，保障了漢北平原及武漢市安 全。1.3南水北調(diào)東線工程從長江下游引水，基本沿京杭大運河逐級提水北上，向黃淮海平原東部供水， 終點天津。長江下游水量豐富，多年平均入海水量約9600億m3，即使在特枯年 也超過6000億m3，東線工程從長江下游抽水，水源充沛，調(diào)水量取決于引水工 程規(guī)模。規(guī)劃考慮了東線工程合理的最終規(guī)模，以2020年發(fā)展水平為目標的規(guī) 劃規(guī)模和在本世紀內(nèi)把水調(diào)到華北的第一期工程規(guī)模。各個時期相應的調(diào)水量見 表1。東線工程供水范圍涉及蘇、皖、魯、冀、津五省市。具體為：蘇北除里下 河腹部及其以東和北部高地外的淮河下游平原，安徽省蚌埠以下淮河兩岸、淮北

7、 市以東的新汴河兩岸及天長縣部分地區(qū)，山東省的南四湖周邊、韓莊運河和梁濟 運河兩側(cè)、膠東地區(qū)部分城市及魯北非引黃灌區(qū)，河北省黑龍港運東地區(qū)，天津 市及近郊區(qū)。東線工程可為蘇、皖、魯、冀、津五省市凈增供水量143.3億m3， 其中生活、工業(yè)及航運用水66.56億m3，農(nóng)業(yè)用水76.76億m3。東線工程實施 后可基本解決天津市、河北省黑龍港運東地區(qū)、山東魯北、魯西南和膠東部分城 市的水資源緊缺問題，并具備向北京供水的條件，促進環(huán)渤海地帶和黃淮海平原 東部經(jīng)濟發(fā)展，改善因缺水而惡化的環(huán)境，為京杭大運河濟寧至徐州段的全年通 航保證了水源，使魯西和蘇北兩個商品糧基地得到鞏固和發(fā)展。表1南水北調(diào)東線工程不

8、同規(guī)模和水平年調(diào)水量2調(diào)水工程的生態(tài)環(huán)境影 響表1南水北調(diào)東線工程不同規(guī)模和水平年調(diào)水量設計水平年最終規(guī)?？傮w規(guī)劃第一期工程如與！戲?qū)δ?皿口年工抽江如入上級湖mW800550260規(guī)過黃河（m7s）700400200模進天津（m7S）250180100調(diào)抽江【.億優(yōu)）260191. 5如.水人上綴湖億筋109. 253.5m 里過黃河億的13080. 131.1進天津億那）4530. 911.32.1調(diào)水工程水量平衡的生態(tài)分析在一般情況下，調(diào)水量的大小是由水資源供需計算來確定的。但從環(huán)境與生 態(tài)的角度看，調(diào)入?yún)^(qū)的調(diào)水規(guī)模必須適宜，在缺水區(qū)增加水量并非愈多愈好。生 態(tài)

9、平衡與水量平衡之間有密切關系。眾所周知，對于一個地區(qū)，水量平衡要素(如 降水、蒸發(fā)、地表水與地下水等)，是重要的生態(tài)物理因子?？缌饔蛘{(diào)水工程會 引起水量平衡要素和它們對比關系的變化，最終將導致生態(tài)系統(tǒng)的改變。如何控 制水量平衡要素及其對比關系變化的適宜程度？這個問題可以從地理學的觀點 提出指標來解決。水量平衡要素間的對比關系構成了水量平衡的結(jié)構。自然地帶 性規(guī)律的理論研究表明，自然地帶的劃分可采用輻射干燥指數(shù)：R n /LP(Rn 為凈太陽輻射，L為蒸發(fā)潛熱，P為降水量)作為指標。實際上R n/LP是蒸 發(fā)能力與降水量之比，因為在熱量平衡方程中，R n /L代表了蒸發(fā)能力的上限 值(PE)。即

10、PE = R n / L ( 1)由于地表產(chǎn)生徑流的條件因地貌、土壤等地 理條件而異，為了排除這種差別，把輻射干燥指數(shù)中的降水量要素(P)減去地 表徑流量(R s)，可以得到區(qū)域濕潤度Wh的表達式：W h =P R s ( 2)由上 述計算式可以得出對調(diào)水工程規(guī)模有控制意義的指標(Cr )，即：C r= R n / L(P R s) = P E / W heE o / W h ( 3 )在這里，Eo為潛在蒸發(fā)量，我們把Cr 取名為水分適宜度。顯然，從理論上分析：當E o / Wh 1，表明區(qū)域干旱，需 要補水(引水灌溉)；當E o / WhV 1，表明地區(qū)濕澇，需要排水(除澇)；而 只有當Eo

11、 / Wh = 1時，才是水分適宜條件，區(qū)域生態(tài)呈現(xiàn)最佳狀態(tài)，即既不干 旱又不濕澇。引水灌溉的任務可以歸結(jié)為對Eo / Wh1時的地區(qū)進行補水(T )，使水量調(diào)入?yún)^(qū)的水分適宜度向著1轉(zhuǎn)化，即C r= E o / ( W h + T ) 1 ( 4) 即通過跨流域調(diào)水使水分適宜度C r- 1，從而改善水量調(diào)入?yún)^(qū)的生態(tài)條件，提高 生產(chǎn)力，促進工業(yè)生產(chǎn)和人民生活水平的提高。根據(jù)上面的兩個方程，我們可以 得到：E o / P =1 a十T/P = ( E + T ) / P ( 5)式中：E為蒸散發(fā)量，a 為徑流系數(shù)。表2顯示的是我國北方幾個城市的年水分狀況及Cr和T值。表中 的T值說明的是生態(tài)平衡的

12、年需水量，但對于工程實施下的需水量還受用水的季 節(jié)性和工程的經(jīng)濟及技術可行性表2我國北方幾個城市的年水分狀況及C工和T值MmFE：?. nun)P f nun)Rs (mm)IVh Chuil)咨T ( JIUTi).北京1100. 0649.6150.6499.02；20601. 0天津1100. 0540.95. 5444.72.47655. 3保定1200. 0516.297. 5418-72. 87781. 3西安900.0576.8117. 1459.71. 96440.金蘭州900.0331.033i. 1卜卯.93. 02602. 1鄭州1300. 0626.2186.2-440

13、.02； 9 5860. 0銀川1400. 0:208.4:g192.07. 2912.08. 0西寧900.070.4152.8217.64. 14682.4太原1100. 0455.673. 672.02. 96728. 0應當指出的是，目前廣大干旱缺水地區(qū)的a值已經(jīng)深受人類活動的影響，由 于用水量大，水利工程攔蓄能力較強，當?shù)財?shù)量有限的地表徑流已被充分利用， 遂使a值改變，a-0或a = 0，在這種條件下的適宜調(diào)水量與降水的比值T / P 和干燥指數(shù)Eo / P有以下的關系：一(T / P) = 1 ( Eo / P)，T / P 一 ( Eo / P) 1( 6)在城市(工礦)地區(qū)，適

14、宜的調(diào)入水量則有所不同。由于用水比較集中，調(diào) 入水量主要由城市水資源的供需平衡(b)來確定：當b Eo時，Eo應由b來取 代。(T / P) = 1 b / P ( 7 )在城市區(qū)b值的計算是以當?shù)厮Y源的供需為依據(jù)，其中包括城市環(huán)境的用 水。對于城市的廢棄水量(r)的回收和再利用，則應從b或Eo中扣除，即b r 或 Eo r。從以上的分析中可以看出，區(qū)域的降水量是計算調(diào)入?yún)^(qū)適宜調(diào)水量的基本判 定標準。其重要意義可歸納為三點：（1）降水量是區(qū)域水分的總來源；（2）調(diào) 入?yún)^(qū)的調(diào)入水量是對區(qū)域水分不足的補充，任何調(diào)入?yún)^(qū)在調(diào)入水量前必須充分利 用由當?shù)亟邓捌渑缮母鞣N水源；（3）降水量與蒸發(fā)量是區(qū)

15、域最重要的生態(tài) 因子，對其計算具有維持區(qū)域生態(tài)平衡的深刻意義。2.2調(diào)水工程的環(huán)境影響分析上述從水量平衡的生態(tài)方面分析了調(diào)水工程的規(guī)模，一般說適宜于生態(tài)平衡 的調(diào)水，環(huán)境影響可望較小，但是調(diào)水工程還包含其它一系列環(huán)境影響的問題， 必須作進一步的討論。調(diào)水對環(huán)境影響的評價直接涉及到工程的可行性，其影響 有正有負，內(nèi)容十分廣泛。由于水是自然環(huán)境的重要組成物質(zhì)，也是最活躍的環(huán) 境因子。調(diào)水改變水平衡與水文循環(huán)會連帶著環(huán)境的變化。調(diào)水對環(huán)境影響的過 程，可以歸納為以下模式：調(diào)水一改變原來的水文情勢一自然環(huán)境變化一社會經(jīng) 濟變化。以上模式表示了影響由初階到高階的順序。綜合分析影響因子，有以下 三組變量常

16、常包含在環(huán)境變化之中。2.2.1物理化學系統(tǒng)（1）水文變量：水量：水位、流速、流量、地下水、土壤水、水量平衡因 子等等。水質(zhì)：泥沙、PH值、渾濁度、水溫、有機物、養(yǎng)分、污染及有毒化學 物質(zhì)等。（2）土壤、地質(zhì)變量：侵蝕、沉積、鹽分、堿性、潛育化與沼澤化、土地 利用類型變化、土壤中礦物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)遷移變化；誘發(fā)地震、滑坡以及其它地 貌因子變化等等。（3）氣候變量：蒸散發(fā)、農(nóng)田和局地小氣候變化、大中尺度氣候變化等等。2.2.2 生物系統(tǒng)（1）水生生物變量：底棲生物、水生木本植物、浮植生物、魚和水生脊椎 動物、傳染媒介物（釘螺、蚊蟲）等等。（2）陸生生物：植物、動物及其棲息 地、昆蟲等等。2.2.3

17、 社會經(jīng)濟系統(tǒng)（1）生產(chǎn)：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航運、能源、商業(yè)、旅游業(yè)等等。（2 ）社會與文 化：移民、基礎設施的發(fā)展、文化景觀、名勝與歷史遺跡、政治關系、地區(qū)間利 益與損失權衡等等。以上三個方面構成了一個包含繁多因子的巨系統(tǒng)。調(diào)水的環(huán)境效應總是一分 為二，評價的目的是權衡利弊，以便制定出減小負效應的對策。因此，調(diào)水的環(huán) 境后效直接關系到工程的成敗。任何調(diào)水工程，其對環(huán)境的影響均可按地理分區(qū)方法分成：（1）水量調(diào)出 區(qū)；（2）調(diào)水通過區(qū)；（3）水量調(diào)入?yún)^(qū)來進行評價。雖然大型調(diào)水工程對環(huán)境 影響是多方面的，但是通過上述三個區(qū)的劃分可使問題的分析細化。一般說來， 調(diào)出區(qū)由于水量的調(diào)出而使水量減少，在引水口

18、以下供水與河道內(nèi)用水條件將變 化，影響工農(nóng)業(yè)用水和導致一系列的水環(huán)境問題。由于調(diào)出區(qū)的利益受到損失而 造成調(diào)出區(qū)與調(diào)入?yún)^(qū)的利害沖突，往往造成兩個地區(qū)對工程的不同意見而難以協(xié) 調(diào)。調(diào)水通過區(qū)的環(huán)境影響主要發(fā)生在干渠與支渠沿線。渠道滲漏會影響所經(jīng)地 段的土壤與地下水的平衡，在北方地區(qū)有次生鹽漬化的威脅，渠道與天然排水方 向相交出現(xiàn)阻水與干擾河系的問題。水量調(diào)入?yún)^(qū)因增加供水而使可供水量增加， 灌溉農(nóng)田應注意排水，否則會出現(xiàn)鹽漬化和澇的危害。在城市（工礦）地區(qū)調(diào)入 大量的新水，發(fā)展了工業(yè)生產(chǎn)與增加了生活供水。但是，新增的廢棄水也會隨之 增加，往往會擴大水污染的問題。3南水北調(diào)工程的主要生態(tài)環(huán)境影響及評

19、價3.1東線由于東線主干渠與各主要河流平交，沿途的淮河流域又是我國目前污染最嚴 重的地區(qū)之一，水質(zhì)問題成為東線工程最主要的環(huán)境問題，也是東線工程成敗的 關鍵問題之一。根據(jù)淮河流域水資源保護局的研究，在現(xiàn)狀排污狀況和2000年 排污預測結(jié)果，對19501988年逐旬模擬調(diào)水系列進行調(diào)算，并取90 %保證率 下的水質(zhì)預測結(jié)果，預計：（1）黃河以南段在現(xiàn)狀排污條件下，調(diào)水500m3/s 時，出東平湖水質(zhì)可好于III類，劣于III類水的河段為上級河段和梁濟運河段（N 類）；（2 ）在淮河流域按淮河流域水污染防治計劃達標后，抽江500m3 / S 以上，調(diào)水沿線基本上為II類水，局部地區(qū)為I類水；（3

20、）當淮河沿線治理極 不利時，屆時調(diào)水500m3 / S，出東平湖水質(zhì)達不到I類，但抽江1000m3 / s時， 出東平湖水質(zhì)為III類左右。按2010年抽江700m3 / s,過黃河250m3 / s方案對 黃河以北的水質(zhì)（主要為衛(wèi)運河）預測表明，如不采取有效措施，調(diào)水水體將受 到污染。因此，在近期衛(wèi)運河水質(zhì)沒有根本好轉(zhuǎn)的情況下，必須采取“避讓”措 施，只有這樣在2010年調(diào)水到東平湖的水質(zhì)達II類時，黃河以北河段全線水質(zhì) 可優(yōu)于I類。同時，由于東線輸水干渠兩側(cè)部分地段的地面高程低于輸水水位， 將可能引起周邊土壤的次生鹽堿化。南四湖在水位抬高后，對湖東和湖西地區(qū)的 排水會產(chǎn)生一定的影響，黃河以

21、北的浪洼、大浪淀水庫周邊地區(qū)也可能出現(xiàn)沼澤 化和土壤次生鹽堿化。另外，對于血吸蟲病的流行問題，研究認為，調(diào)水不會形 成新的螺區(qū)，血吸蟲病不會隨調(diào)水擴散到北方，但應采取有效預防措施。3.2中線中線工程的環(huán)境影響主要涉及丹江口水庫庫區(qū)、漢江中下游地區(qū)及輸水和用 水區(qū)。根據(jù)長江流域水資源保護局的研究，經(jīng)長系列調(diào)度，2020水平年，丹江 口水庫大壩加高后，水庫內(nèi)各斷面水質(zhì)均符合II類標準；若不加高大壩，引水渠 首斷面水質(zhì)為I類，若對入庫點面源污染適當控制，即可符合II類標準。大壩加 高后，庫面擴大，有利于漁業(yè)發(fā)展，水庫中浮游生物種類組成不會發(fā)生明顯變化， 但總量會顯著增加。對四大家魚和其他漂流性魚類產(chǎn)

22、卵場有較大影響，而對產(chǎn)粘 性卵魚類的繁殖沒有明顯影響；加高大壩將使庫區(qū)平均溫度略有增加，1月增加 0.4 C 7月降低0.4 C，相對濕度增加2 %4 %，降水量略有減少，發(fā)生滑坡、 崩塌庫岸的可能性略有增加，誘發(fā)地震強度不會超過構造地震水平。對漢江中下 游的研究表明，調(diào)水對漢江中下游水質(zhì)變化均會帶來有利和不利影響，但濃度變 化不大，沒有構成水質(zhì)類別的變化，對水體使用功能無影響，對特枯流量段的水 質(zhì)有改善。丹江口水庫加高將對漢江中下游的防洪帶來極有利的影響，防洪標準 提高，洲灘淹沒幾率減少，洪水時間縮短，使?jié)h江中下游河道向單一微彎型發(fā)展， 河道比降變小。對總干渠水質(zhì)分析表明，2020水平年總干

23、渠沿線水質(zhì)均可滿足 地面水II類標準。總干渠的修建不會改變區(qū)域的地震條件，不會引起地震問題。 但在強、中膨脹土渠段易發(fā)生滑坡、坡面沖蝕和表層滑塌等問題。全線襯砌的總 干渠對滲透變形、浸沒和次生鹽堿化的影響也將大為減少，但局部地段可能阻滯 左岸地下水的排泄。調(diào)水后，地下蓄水量的適當增加，有利于改善地下水質(zhì)；增 加農(nóng)業(yè)供水量，將改善農(nóng)田灌溉水質(zhì)。但值得注意的是，區(qū)域外大量調(diào)水，盡管 有效地增加了可供水量，但廢污水排放量也將明顯增加，這些廢污水若不有效處 理，將對調(diào)入?yún)^(qū)造成嚴重的“二次污染”，惡化環(huán)境。3.3西線西線工程的修建將對調(diào)入?yún)^(qū)帶來明顯有利的影響，但對調(diào)出區(qū)，特別是水源 區(qū)下游帶來明顯不利的影響，形成巨大的反差。調(diào)水將改善調(diào)入?yún)^(qū)的生