ZY3數(shù)據(jù)的南水北調(diào)西線生態(tài)遙感調(diào)查研究

南水北調(diào)西線工程是一項(xiàng)非常宏大的水利工程,工程建設(shè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有十分重要意義。概述了南水北調(diào)西線一期工程從論證、超前期規(guī)劃研究到工程實(shí)施的發(fā)展過程,介紹了調(diào)水工程區(qū)地質(zhì)條件、主要活動(dòng)斷裂及其組合特征,分析了可用水量、存在的主要地質(zhì)問題以及工程建設(shè)對(duì)環(huán)境和社會(huì)的影響,并提出了今后研究應(yīng)注意的幾個(gè)問題。

以調(diào)水區(qū)生態(tài)需水為研究對(duì)象,以可操作性為原則,從水循環(huán)角度,提煉調(diào)水區(qū)生態(tài)保護(hù)具體目標(biāo),構(gòu)建了河道生態(tài)建設(shè)中"水-生境"平衡系統(tǒng)及調(diào)控系統(tǒng),提出以目標(biāo)生態(tài)需水閾值來確定生態(tài)水文調(diào)控方案。并用該方案對(duì)調(diào)水區(qū)各壩址進(jìn)行生態(tài)水文調(diào)控計(jì)算,結(jié)果表明,調(diào)控后各控制斷面10—次年3月的生態(tài)基流基本在年均流量的10%以上;在繁殖期4—9月各控制斷面的生態(tài)基流基本在年均流量的30%以上,指標(biāo)處于好的評(píng)價(jià)。

南水北調(diào)西線工程是改善西部地區(qū)缺水和改善大西北生態(tài)環(huán)境及確保工農(nóng)業(yè)牧業(yè)發(fā)展的工程。它不僅會(huì)使龍羊峽多年調(diào)節(jié)的大型水庫(kù)充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，提高黃河干流上各級(jí)電站的出力，還會(huì)推動(dòng)青海省東南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益都會(huì)十分明顯。

分析了南水北調(diào)西線一期的生態(tài)補(bǔ)償問題,討論了所涉及的補(bǔ)償主體、補(bǔ)償客體、補(bǔ)償依據(jù)、補(bǔ)償方式、補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)等五大要素,初步提出了生態(tài)補(bǔ)償?shù)拇胧┖徒ㄗh,以期對(duì)工程的建設(shè)和運(yùn)行有所借鑒。

應(yīng)用遙感和gis技術(shù),從1994年到2002年,對(duì)大型的南水北調(diào)西線工程進(jìn)行凍土、水文、地質(zhì)、土地覆蓋和自然生態(tài)環(huán)境調(diào)查研究,取得了良好的效果,確保了南水北調(diào)西線工程前期工作的順利開展。

74歲的黃河水利委員會(huì)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院(以下簡(jiǎn)稱"黃委會(huì)規(guī)劃設(shè)計(jì)院")原副院長(zhǎng),南水北調(diào)西線工程設(shè)計(jì)總工程師談?dòng)⑽溆行┙箲],盡管他已經(jīng)退休.2009年度南水北調(diào)工程5000萬元的研究經(jīng)費(fèi)一直沒有下發(fā),相關(guān)研究人員不免感到慌張,尤其在東線和中線工程整體推遲的情況下,一些年輕人甚至萌生了退意.在南水北調(diào)項(xiàng)目上工作了一輩子的談?dòng)⑽浞浅Ｇ宄甓妊芯拷?jīng)費(fèi)暫停的可怕.57年的工作積累,還有堆積如山的資料,頃刻之間可能變得毫無用處,誰來最終為這件事情負(fù)責(zé)?

前期準(zhǔn)備57年一波三折,工程投入太大,施工難度太高,預(yù)期效益難以確定,地方利益又打架……種種跡象顯示,南水北調(diào)西線工程要按計(jì)劃開工有些懸了!

根據(jù)斷裂構(gòu)造和環(huán)形構(gòu)造的解譯標(biāo)志和野外考察的結(jié)果,在南水北調(diào)西線工程區(qū)內(nèi)確定了近200條斷裂構(gòu)造和26個(gè)規(guī)模和成因不盡相同的環(huán)形構(gòu)造。斷裂構(gòu)造分別沿nw,ne,近sn和近ew向分布,nw向斷裂為區(qū)域性的斷裂構(gòu)造,控制工程區(qū)內(nèi)地貌、水系等的發(fā)育。有22條斷裂構(gòu)造影像特征比較清晰,規(guī)模相對(duì)較大,而其中有8條nw向區(qū)域或主干斷裂對(duì)工程區(qū)輸水線路和相關(guān)壩址的穩(wěn)定性影響更加突出一些。但綜合分析的結(jié)果表明,全新世活動(dòng)的斷裂構(gòu)造并沒有穿越輸水線路;而穿過了輸水線路的區(qū)域性大斷裂自晚更新世晚期以來就基本停止活動(dòng),區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分析也說明工程區(qū)處于一個(gè)相對(duì)安全島內(nèi)。環(huán)形構(gòu)造多為巖漿熱液作用的產(chǎn)物,它們的存在對(duì)于工程穩(wěn)定性起到積極的作用,是改善和提高工程穩(wěn)定性的一種因素。

以南水北調(diào)西線工程區(qū)的構(gòu)造解譯為例,對(duì)信息源選擇、波段組合、影像融合、幾何精校正、圖像鑲嵌等一系列處理方法進(jìn)行針對(duì)性研究,證實(shí)了該方法組合對(duì)南水北調(diào)西線工程區(qū)的遙感影像處理的有效性,進(jìn)而建立了色調(diào)、形狀、地層或巖體被錯(cuò)斷、地貌形態(tài)差異和水系格局等解譯標(biāo)志。通過對(duì)斷裂構(gòu)造解譯的實(shí)地驗(yàn)證,表明解譯準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上,位置誤差小于15m。與常規(guī)地質(zhì)調(diào)查方法相比,遙感信息具有視域?qū)拸V、內(nèi)容豐富、主要斷裂突出、受地面條件限制較少、有效提高野外驗(yàn)證效率的優(yōu)勢(shì)。

應(yīng)用遙感圖像處理技術(shù)分析西線南水北調(diào)調(diào)水區(qū)活動(dòng)構(gòu)造影像特征,確定了主要活動(dòng)構(gòu)造的分布與規(guī)模,同時(shí)指出活動(dòng)構(gòu)造對(duì)各主要引水線路的影響,為工程建設(shè)在本階段的工作提供基本地質(zhì)依據(jù)

從距黃河上游較近的大渡河、雅礱江、通天河三條河調(diào)水，調(diào)水量１６０億～１７０億ｍ～3，基本上能夠滿足黃河流域２０５０年左右需水要求。但是緊臨黃河流域的廣大內(nèi)陸地區(qū)，對(duì)水資源的需求仍有較大增長(zhǎng)。在三條河調(diào)水方案規(guī)劃的基礎(chǔ)上，對(duì)瀾滄江、怒江向黃河調(diào)水,進(jìn)行了初步的方案研究，作為西線調(diào)水的后續(xù)水源。后續(xù)水源方案可調(diào)水量１６０億～２００億ｍ～3，相當(dāng)于三條河總調(diào)水量,但是，調(diào)水工程規(guī)模浩大,應(yīng)在三條河調(diào)水工程實(shí)施后進(jìn)行深入研究。

該文設(shè)想構(gòu)建南水北調(diào)西線工程數(shù)字化平臺(tái)和虛擬環(huán)境,以完成多比例尺、多數(shù)據(jù)類型的水資源利用、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)社會(huì)與國(guó)土狀況信息的數(shù)字集成;通過西線調(diào)水區(qū)、輸水沿線、受水區(qū)和后備水源區(qū)的數(shù)字仿真手段,對(duì)不同現(xiàn)有及存在的可能調(diào)水方案的工程可行性、有效性等予以綜合分析和比選,并制定受水區(qū)水資源可持續(xù)利用與優(yōu)化配置方案。

南水北調(diào)西線工程是一項(xiàng)特大型跨流域調(diào)水工程,安全、高效的通信系統(tǒng)是保證工程安全、可靠運(yùn)行的重要因素之一。文章結(jié)合南水北調(diào)西線一期工程的布置情況及工程管理的初步設(shè)想,比較了數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信幾種通信方式,提出了利用opgw、基于mstp技術(shù)建設(shè)南水北調(diào)西線一期工程專用光纖通信網(wǎng)的初步方案。

南水北調(diào)西線工程位于新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的青藏高原東北部,采用深埋長(zhǎng)隧洞方案經(jīng)巴顏喀拉山輸水入黃河,工程區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害包括活動(dòng)斷層和地震、凍土凍害、高地應(yīng)力及巖爆、地溫異常、庫(kù)區(qū)岸坡變形等.其中,活動(dòng)斷層及地震是調(diào)水工程區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害.對(duì)主要地質(zhì)災(zāi)害的特征和破壞形式進(jìn)行了探討,并提出了有關(guān)治理措施

在分析深埋隧洞巖爆破壞機(jī)制和地應(yīng)力條件的同時(shí),詳細(xì)論述了南水北調(diào)西線工程主要引水線路區(qū)的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及主應(yīng)力的大小、相互關(guān)系;根據(jù)地應(yīng)力、巖性等特征初步評(píng)價(jià)主要引水線路區(qū)隧洞圍巖發(fā)生巖爆的可能性

本書由中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院劉希林教授和華北水利水電學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院黃志全教授合著,由地質(zhì)出版社于2012年7月出版。全書分上、下兩篇共12章30萬字,全面展示了南水北調(diào)西線一期工程區(qū)泥石流、滑坡和崩塌災(zāi)害的分布規(guī)律、基本特征、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、分區(qū)結(jié)果,以及對(duì)工程建設(shè)的可能影響,是論證半個(gè)多世紀(jì)以來,有

從20世紀(jì)50年代開始,我國(guó)水利工作者對(duì)南水北調(diào)工程進(jìn)行研究,到目前為止,逐漸形成了東、中、西三條規(guī)劃線路,并與長(zhǎng)江、淮河、黃河、海河四大流域相互聯(lián)結(jié),構(gòu)成我國(guó)水資源開發(fā)、配置、利用"四橫三縱"的總體戰(zhàn)略格局.

西線調(diào)水是否可行,調(diào)水對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響重大,必須進(jìn)行系統(tǒng)、深入、科學(xué)的研究。能否從西線調(diào)水、能調(diào)多少水,必須在認(rèn)真深入研究長(zhǎng)江源頭大自然的變化趨勢(shì)并順應(yīng)其變化規(guī)律的基礎(chǔ)上做出科學(xué)的決策,否則,人類會(huì)因調(diào)水破壞自然,影響生態(tài),而最終受到大自然的懲罰。西線工程水源區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)就決定了其地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜和脆弱,同時(shí)難免將使長(zhǎng)江上游生態(tài)環(huán)境惡化,寧可采取“保守”一點(diǎn)的態(tài)度,也不要釀成無法挽回和無法彌補(bǔ)的后果。西線調(diào)水是否必要?黃河缺水除了黃河水源的自然減少外。最根本的原因是黃河承載了過多的供水任務(wù)。解決黃河缺水的治本之策,是在建立合理的水權(quán)制度和防污節(jié)水機(jī)制的前提下,以短缺的水資源為基礎(chǔ),調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),實(shí)施生態(tài)移民,減少水的需求總量,實(shí)現(xiàn)黃河水新的供求平衡。

南水北調(diào)西線工程是對(duì)我國(guó)大自然最大的改造工程,有三大挑戰(zhàn)性的問題:對(duì)自然規(guī)律的挑戰(zhàn)、對(duì)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的挑戰(zhàn)、對(duì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的挑戰(zhàn)。對(duì)自然的改造和索取不是無止境的,南水北調(diào)西線工程不能搞“只爭(zhēng)朝夕,”而應(yīng)“慎之又慎,”要形成應(yīng)對(duì)三大挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略規(guī)劃。水資源開發(fā)利用應(yīng)換一種思維,實(shí)現(xiàn)三個(gè)跨越:告別改造、征服自然的幻想,實(shí)現(xiàn)順應(yīng)和尊重自然的跨越;從單一水利部門的規(guī)劃決策向公共規(guī)劃論證體系的跨越;從追求單純的截流調(diào)水到追求國(guó)家安全,人與社會(huì)自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的跨越。

南水北調(diào)西線工程確定調(diào)水規(guī)模為170億立方米,這么大的調(diào)水量能否達(dá)到是個(gè)問題。西線工程對(duì)西部原始生態(tài)地區(qū)環(huán)境影響很大,不是“利大于弊”。

南水北調(diào)西線一期工程在構(gòu)造上位于青藏高原東部的巴顏喀拉地塊內(nèi)部,塊體的四周邊界以巨型走滑斷裂和逆斷裂為特征,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)非常強(qiáng)烈,是塊體運(yùn)動(dòng)引發(fā)應(yīng)力集中和釋放能量的主要場(chǎng)所。但塊體內(nèi)部構(gòu)造活動(dòng)性較弱,僅發(fā)現(xiàn)甘德—阿壩斷裂系北支斷裂在阿壩盆地段的部分?jǐn)嗔?、色達(dá)—洛若斷裂和康勒斷裂等晚更新世以來有過活動(dòng),且規(guī)模和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于地塊邊界斷裂。晚第四紀(jì)以來地塊邊界斷裂的位移速率大多在7mm/a以上,最大達(dá)18mm/a,最小為1～2mm/a,而輸水隧洞附近最主要的活斷層順河斷裂的位移速率僅為0.18mm/a,相對(duì)地塊邊界斷裂小1～2個(gè)數(shù)量級(jí),可以認(rèn)為工程場(chǎng)地處于構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。給出了阿壩盆地北緣斷裂、順河斷裂等活斷裂在工程使用期內(nèi)最大設(shè)防的傾滑位移量,分別為0.67和2.62m。

簡(jiǎn)單總結(jié)了國(guó)內(nèi)外生態(tài)需水的研究進(jìn)展,論述了生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的建立,在實(shí)地生態(tài)環(huán)境考察和分析的基礎(chǔ)上,按照河道內(nèi)生態(tài)需水計(jì)算方法遴選原則,綜合選用多種方法計(jì)算了南水北調(diào)西線一期工程雅礱江熱巴調(diào)水壩址處河道內(nèi)生態(tài)需水量,分析確定了合理的生態(tài)流量范圍.計(jì)算和分析結(jié)果表明,熱巴壩址處的最小生態(tài)流量為36.3~46.8m3/s,對(duì)應(yīng)的最小生態(tài)需水量為11.50~14.82億m3;所選方法針對(duì)明確的生態(tài)保護(hù)對(duì)象或目標(biāo)設(shè)定參數(shù),為調(diào)水規(guī)模論證提供有力的參考依據(jù).