水利工程论文-南水北调西线工程主要问题研究.doc

水利工程论文南水北调西线工程主要问题研究摘要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．关键词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3130′～3500′，东经9450′～10230′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．