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水利工程论文-全国河流水系网络化与渤海淡化工程的思考.doc

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水利工程论文-全国河流水系网络化与渤海淡化工程的思考.doc

水利工程论文全国河流水系网络化与渤海淡化工程的思考摘要21世纪水问题将是中国经济发展的首要制约因素。半个世纪来兴建的水利工程,成绩是巨大的、也是有目共睹的1。但是随着人口的增加,经济的发展,生活质量的提高,水资源短缺、洪水、干旱、水土肥流失、水污染仍然是严重的问题。20世纪80年代完成的全国土壤侵蚀遥感调查2,使笔者有机会到各个流域与省区进行路线考察。在复杂的人地系统中,认识到解决中国的水问题,必须依靠水利-地理系统工程来解决。由此提出全国水系网络化与渤海淡化的思考3,这是一个世纪工程,需要得到有识之士的共识,并且进一步地探讨与论证。关键词水资源水灾害水土肥流失水污染天地信息网络系统虚拟水环境20世纪后半叶,新中国成立以来,中国的水利建设突飞猛进,从1950年只有8座高15m以上的水库4,发展到大中小型水库8.5万座,其中大型水库355座,大中型共计3300余座,全国水库总库容5200多亿m3蓄滞洪区总面积达3.5万km2中国的江河大多数自西往东流,中下游地区人口稠密,城市集中,几乎所有的沿岸城镇都受到两岸堤防的保护,大中小河流的堤防近27万余km中国历代都有开渠种田的习惯5,半个世纪以来修复与修建的灌渠规模之大,网络之密是历史上无法比拟的,东中部几乎所有的平原与盆地都布满了密度不等的灌渠网络,全国有效灌溉面积0.567亿hm2,接近总耕地的1/2(2003年水利部信息中心数据库),结束了完全靠天吃饭的历史。中国水利建设的巨大成就举世瞩目,1/7的世界耕地,1/4的世界人均水资源,养活世界1/5人口,本身就说明了中国对水资源的利用是费尽心血的。但是,随着人口的增加,经济的发展,产业种类的增加,生活质量的提高,生态环境的改善,生产用水、生活用水、生态用水、环境用水所需要的淡水水量日益增加、水质要求日益提高。水资源的短缺仍然是制约中国经济、社会、环境协调发展的首要问题。解决淡水资源短缺问题,有识之士提出了各种解决途径。有人提出海水淡化的途径、有人提出凿开喜马拉雅山与青藏高原,把印度洋的水汽引到西北干旱区、有人提出将渤海的海水引入大西北6,等等。笔者研究认为需要统筹解决洪旱灾害、水质污染、水土肥流失、水资源利用的水利系统工程。在已建水利工程的基础上,首先解决南水北调三纵四横的网络工程,然后考虑全国河流水系网络化以及渤海淡化工程的问题。已建3300多座大中型水库,占据了许多优良坝址。黄河流域的大中型水库的总库容,仅8座大型水库库容501亿m37,已经超过了黄河全年的径流总量500亿m3。除了西南地区大江大河尚有一些优良坝址外,很难再找出几千个优良坝址。由于大江大河上游山区的水土流失,中下游河床淤积抬高,半个世纪来大堤普遍加高加厚,显然大堤是不可能无限加高加厚的。盆地与平原区的灌渠网络化,历史悠久,大都是考虑自流灌溉。就是南水北调除了少数地段需要提水外,也是尽量地走自流的路线。沿河工业的点源污染与流域面上的农肥、农药的面源污染使得大江大河也免不了受到污染的侵袭。近十多年来全国加强了水土流失的治理力度,水土保持是卓有成效,但是水土肥流失的面积大,流失的强度也大,水土肥流失仍然严重。上游山区水土肥的流失,不仅使中下游河道河床淤积,还使河水污染。由于河床继续抬高,洪水位随着抬高,年内出现洪水的频率增加、洪水的强度也增加。1998年长江的洪水,抗洪非常艰巨,惊心动魄的一场苦战,保证了两岸城镇免受洪灾之苦8。冷静下来思考,浩浩荡荡一江淡水资源都被驱赶到大海中去了,换来的是第二年上下游的偏干旱。中国大陆上空多年平均含水汽总量为1445亿m3,总降水量约是6万亿m3,44%转变为地表径流量,地表径流量约为2.7万亿m39,可见雨水的直接应用是很有潜力的。在2.7万亿m3的地表径流中,每年大约有1/4~1/3作为洪水排泄到海洋中去。大约有7000~9000万m3的洪水,虽然被已建水库拦蓄了一部分(最大容量5200万m3),但是每年季节性的洪水由南向北,从23月份开始到89月份终止,依次从珠江、长江、淮河、黄河、海河、松辽河按照不同的概率发生。同时春旱、夏旱、秋旱,在北方、南方交替发生,而西北地区是长年干旱的。这种季节性的水量空间分布的不均衡性,使得我们不得不在建设了许多水库的前提下,考虑用系统论的思想10,水系网络化的对策来均衡水量。上述分析促使人们思考,21世纪中国的水利建设方略是什么如何统筹解决洪旱灾害、水质污染、水土肥流失、水资源利用的水利系统工程在已建、在建、未建水库的基础上,水库与水库之间以地上或地下的方式连接起来,形成水库之间的连通管道,从而使得全国的大江大河、小江小河构成网络化水系。这意味着,从小流域开始,只要发生洪水,立即分流到邻近流域中去,小流域的洪水不再全部汇流到主流、干流中去。大江大河之间的洪水通过大型水库之间的连通相互调剂。使得洪水的频率降低,洪水的强度降低,逐步调平洪水。在水利建设上需要突破一些观念,例如调水的单向性转变为调水的双向性,不仅是南水北调,也可以北水南调,西水东调与东水西调自流为主转变为提水与自流并重地表调水转变为地上、地下连通并重建设地表水库转变为地表水库与地下水库建设并重水土保持工程中应考虑土与肥保留在原地,水通过下渗流出流域等等。总之,目标是尽可能地将降水量(6万亿m3)拦蓄在陆地上,增加植被涵养水分的能力,促使降水下渗,先形成地下水(对污染水质可以起到降解的作用),由地下水补给河川径流,人工建设三维的立体水系网络,经过多次地上、地下循环使用,剩余优质淡水集中引导到渤海里去。这是一揽子考虑防止洪水、抗御干旱、水资源充分利用、水土肥保持、降解水污染的水利系统工程。渤海湾是地壳沉降区,也是中国地形的最低处,因此网络水系中的弃水最后可注入渤海湾,依托渤海湾的山东半岛与辽东半岛之间的庙岛列岛(现在的长山县),建立海闸、海坝,变渤海为淡水湖。渤海是我国内海,在辽东半岛与山东半岛之间建闸建坝是国内问题,没有国际纠纷。渤海平均水深18m,老铁山海沟最深处不足80m,面积约7.7万km2(相当于台湾岛与海南岛面积之和),可容纳1.4万亿m3的淡水(长江年总水量不足1万亿m3,相当于1.5年长江的总径流量),全国的水量调配得好,2~3年渤海就能淡化,或者说2~3年渤海的淡水就可以更新一次。建闸建坝可依靠中国自己的力量,水深从0~80m,坝长120余km(依托庙岛列岛),开若干个闸门,坝顶修建高速公路。可解决华北京津唐地区与环渤海地区的淡水紧缺问题,还能使环渤海真正构成一个循环交通物流的环渤海经济区。渤海从海水转变为淡水湖,是海域生态与环境系统转变为淡水湖生态与环境系统的问题,生态系统的转化将会带来哪些有利与不利的问题,必须在事先研究清楚。例如中国4大盐田,3个在渤海湾沿岸,究竟是盐田搬家,还是用漂浮输水管道将海水从渤海外传送到盐田渤海海底是石油油田,究竟是水上开采还是陆上开采渤海湾的海产是移至渤海湾以外,还是预留海水通道,进行养殖凡此种种都需要经过严密地论证。这是以水利工程为主导的地理系统工程。为此,首要的任务是调查各大中小河流,流域的大气降水、地表水、地下水、壤中水、生态用水、环境用水(所谓环境用水是指河流、湖泊、沼泽、湿地都是有一定容积的水量的,河流中没有了常年流水,就不成其为河流了湖泊中没有一定水位的水量,也就不成其为湖泊了,所以必须保证河流中的常年流水,湖泊中一定水位的水量,这就是环境用水。)、生产用水、生活用水的自然水分循环与人工水分循环的两环嵌套的水分循环,并按时序过程进行水量平衡、含沙量与输沙量、水质分级等计算,然后进行河流水系网络化的勘探与设计其次是河流水系网络化与城镇体系系统的网络化、基础设施系统的网络化、国民经济系统的网络化等,需要协调一致地建设。前者为水利系统工程,后者为地理系统工程11。调研与论证应该采用高新技术,应用天地信息一体化网络系统12,遥感数据、遥测数据、定位数据与通讯网络、计算机网络结合,计算与设计可以先在计算机上进行虚拟研究,然后再进行物理模型与原型的研究。参考文献1钱正英.中国水利M.北京水利电力出版社,199187-663.2水利部遥感技术应用中心.全国土壤侵蚀遥感调查统计表M.内部资料,19901-226.

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