南水北調(diào)西線工程調(diào)水對長江、黃河電能影響的分析與計算

南水北調(diào)西線工程調(diào)水區(qū)是藏族聚居區(qū),以從事農(nóng)牧業(yè)為主的藏族原住民保持著傳統(tǒng)社會特征,具有深厚、獨(dú)特的傳統(tǒng)民族文化和宗教信仰。本文分析了西線工程對當(dāng)?shù)夭孛褡鍌鹘y(tǒng)社會的各種可能影響,特別是因工程建設(shè)移民而使藏族農(nóng)村受到的可能影響。

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。它不僅會使龍羊峽多年調(diào)節(jié)的大型水庫充分發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，提高黃河干流上各級電站的出力，還會推動青海省東南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益都會十分明顯。

74歲的黃河水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院(以下簡稱"黃委會規(guī)劃設(shè)計院")原副院長,南水北調(diào)西線工程設(shè)計總工程師談英武有些焦慮,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英武非常清楚年度研究經(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)西線工程要按計劃開工有些懸了!

南水北調(diào)西線工程兼有供水和治理黃河的重要作用，但面臨的民族文化、生態(tài)環(huán)境和綜合補(bǔ)償?shù)入y題也是前所未有的。在對西線工程影響和面臨的難題分析的基礎(chǔ)上，文章提出了確保規(guī)劃決策的廣泛參與性和實(shí)施的規(guī)范性、生態(tài)補(bǔ)償、經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償和政策補(bǔ)償?shù)恼呓ㄗh。

詳細(xì)介紹了南水北調(diào)西線調(diào)水區(qū)早期森林植被狀況及森林植被退化現(xiàn)狀,在進(jìn)一步調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,分析了其退化的主要原因,研究了工程實(shí)施后和施工過程中將會產(chǎn)生的一些負(fù)面影響,最后分析了調(diào)水對受水區(qū)的有利影響及其對我國西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大意義,并提出了保護(hù)調(diào)水區(qū)森林環(huán)境和植被的建議及措施。

針對目前二維聯(lián)合分布模型不能同時分析多條河流的豐枯遭遇特性,運(yùn)用四元copula連接函數(shù)構(gòu)造了鮮水河、足木足河、綽斯甲河以及黃河上游蘭州水文站天然徑流系列的四維聯(lián)合分布,研究了南水北調(diào)西線工程水源區(qū)河流與受水區(qū)黃河上游的豐枯遭遇問題。結(jié)果表明,如果不考慮黃河上游蘭州水文站豐與水源區(qū)河流非全枯的組合,則有利于調(diào)水的豐枯遭遇頻率為43.8%;如果把蘭州水文站豐與水源區(qū)河流非全枯的組合考慮進(jìn)來,有利于調(diào)水的豐枯遭遇頻率可達(dá)77.8%,即調(diào)水河流之間能進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度的概率比較大,這對南水北調(diào)西線工程的實(shí)施是非常有利的。

采用快速社會評價法分析了南水北調(diào)西線工程對調(diào)水區(qū)產(chǎn)生的影響與效益,調(diào)水區(qū)社會環(huán)境對西線工程的適應(yīng)性和可接受程度,以及調(diào)水區(qū)受益的持續(xù)性,總體上認(rèn)為調(diào)水區(qū)不存在制約西線工程建設(shè)的重大因素,西線工程的建設(shè)還將有效地改善調(diào)水區(qū)生產(chǎn)、生活條件,促進(jìn)調(diào)水區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

南水北調(diào)西線工程是調(diào)引長江上游的部分水量入黃河上游河道,為維持黃河健康生命和保護(hù)干旱、半干旱西北地區(qū)補(bǔ)充水源。以科學(xué)發(fā)展觀和人與自然和諧相處的理念,從統(tǒng)籌兼顧、南北兩利出發(fā),科學(xué)評價、正確認(rèn)識調(diào)水對調(diào)水河流地區(qū)的負(fù)面影響,從而提出調(diào)水河流地區(qū)與受水區(qū)生態(tài)良性循環(huán)的思考:①應(yīng)盡可能避免或減少調(diào)水水庫對當(dāng)?shù)赝恋氐难蜎]和移民安置;②在工程設(shè)計中宜重點(diǎn)研究全隧洞輸水方案;③統(tǒng)籌安排第一、二期工程調(diào)水量;④在引水壩址下游臨近河段,有選擇地興建生態(tài)保護(hù)工程;⑤國家應(yīng)采取相應(yīng)的政策,彌補(bǔ)對調(diào)水河流地區(qū)產(chǎn)生的不利影響等。

從20世紀(jì)50年代開始,我國水利工作者對南水北調(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,并與長江、淮河、黃河、海河四大流域相互聯(lián)結(jié),構(gòu)成我國水資源開發(fā)、配置、利用"四橫三縱"的總體戰(zhàn)略格局.

通過對水力發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益的探討,分析了利用最優(yōu)等效替代工程年折算費(fèi)用法計算水力發(fā)電效益價值量的過程,并給出了水力發(fā)電效益價值量主要指標(biāo)及其中的某些影子價格的計算原理及計算方法.利用以上原理、方法及參數(shù)對雅礱江調(diào)水4.5×109m3發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了綜合分析與評價

選取南水北調(diào)西線一期工程下游的朱倭、朱巴、綽斯甲和足木足4個水文站(1960-1996年)的徑流資料及其同期的降水、氣溫等數(shù)據(jù),采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法,對調(diào)水河流的徑流補(bǔ)給來源進(jìn)行了初步分析,結(jié)果表明:4站的徑流均與年降水量或4～6月降水量的關(guān)聯(lián)度最高,說明徑流的補(bǔ)給來源主要是降雨量,這一初步分析結(jié)果為長江上游水資源的可持續(xù)開發(fā)利用提供了較為科學(xué)的依據(jù)。

西線調(diào)水是否可行,調(diào)水對生態(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)真深入研究長江源頭大自然的變化趨勢并順應(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,同時難免將使長江上游生態(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。

利用30個站的1965—2000年日降水資料,分析了南水北調(diào)西線工程區(qū)的降水氣候特征、降水過程特征和降水極值特征.結(jié)果表明:該區(qū)多年平均降水量為520.5mm,年降水量等值線呈東北-西南向分布,由西北向東南遞增,半干旱區(qū)和濕潤地區(qū)年降水量的分界線在該區(qū)沿玉樹-清水河-大武-河南-合作-臨洮一線分布;降水過程大部分大于5d,降水集中在3d左右,過程降水量可分為緯向類和斜向類兩種,斜向類占大多數(shù),其中斜向類又可分為西北-東南向、東北-西南向兩種,以西北-東南向的發(fā)生較多.降水中心由西北向東南方向移動,或中心變動不大,但范圍先加大后減小.在所有降水過程中,一日最大雨量出現(xiàn)在壤塘的頻率最高,其次為若爾蓋和臨洮;3d最大降水量最頻繁發(fā)生在臨洮,其次為壤塘和若爾蓋.18次過程降水極值分布與多年的年降水量大值區(qū)相對應(yīng).1965年、1984年、1992年過程降水偏弱,1981年、1989年、1999年過程降水偏強(qiáng).

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)到是個問題。西線工程對西部原始生態(tài)地區(qū)環(huán)境影響很大,不是“利大于弊”。

南水北調(diào)西線工程,是從長江上游引水至黃河上游的跨流域調(diào)水工程。該工程實(shí)施后,對青海省受水區(qū)的生態(tài)環(huán)境將產(chǎn)生良好影響。(1)黃河青海段的水資源可增加43.3％—84.4％;(2)改善水環(huán)境,水土流失和土地沙漠化得到控制;(3)提高植被覆蓋率,減少自然災(zāi)害。

基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論,對水資源系統(tǒng)進(jìn)行分析。以水資源的配置和利用為主線,根據(jù)復(fù)雜適應(yīng)理論的受限生成過程建模要素和步驟,構(gòu)建宏觀經(jīng)濟(jì)水資源綜合模型。通過模型框架,將水資源系統(tǒng)中的宏觀經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)和水資源子系統(tǒng)相互作用通過內(nèi)生變量聯(lián)接起來,分析南水北調(diào)西線工程對黃河流域受水區(qū)的影響,得到黃河流域二級區(qū)不同配水方案相對于無調(diào)水情況的gdp變化、單方水效益、入海水量和主要斷面流量過程變化等。

以南水北調(diào)西線工程達(dá)曲—上杜柯段為例,在巖爆危險性評價結(jié)果的基礎(chǔ)上,以gis作為實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段,利用成本距離分析模型,分析了巖爆危險性對達(dá)曲—上杜柯段的工程選線影響,并對比了分析結(jié)果與現(xiàn)有選線的異同點(diǎn).結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃芎玫匾?guī)避了巖爆危險,達(dá)到了對線路優(yōu)選的目的.

金沙江、長江上游、雅礱江、大渡河是我國寶貴的水電基地,規(guī)劃69座電站裝機(jī)容量13000萬kw,年發(fā)電量7530億kwh,是我國21世紀(jì)永續(xù)利用的電力能源。而南水北調(diào)西線工程規(guī)劃自四大基地河源調(diào)水190億m3,即將減少保證出力1054.3萬kw、電量1099.3億kwh,分別損失15%、14%。西水北調(diào)分期建設(shè)方案,自雅魯藏布江及怒江調(diào)水近1000億m3,可濟(jì)黃補(bǔ)金。既可向黃河補(bǔ)水500多億m3,又可向金沙江補(bǔ)水近400多億m3。徹底解決黃河流域的缺水問題和增加黃河各梯級裝機(jī)容量,而不影響四大基地的保證出力與保證電量,又能增加金沙江的下泄流量,確保北方用水,還可增加金沙江和長江上游的裝機(jī)容量。

南水北調(diào)西線工程規(guī)劃一、二期工程合并后,新一期調(diào)水工程從雅礱江、大渡河共調(diào)水80億m3,二期工程從通天河調(diào)水80億m3。本文對南水北調(diào)西線調(diào)水影響下的長江上游水庫群運(yùn)行作了分析,考慮了受西線影響的52座大型水庫。調(diào)水使水庫梯級的發(fā)電量明顯減少,雅礱江水系減少比例最大;調(diào)水對調(diào)節(jié)庫容大的水庫影響較大,龍頭水庫的運(yùn)行狀況對其水系發(fā)電和徑流的影響顯著,汛末不能蓄滿時其水系電量損失更大;對受調(diào)水影響水庫群的棄水作了分析,棄水主要發(fā)生于汛期,大渡河棄水最多,受調(diào)水影響最小;調(diào)水對減少水庫群棄水有益,但調(diào)水后水庫群發(fā)電損失較大。調(diào)水對三峽樞紐發(fā)電影響不大,長江上游所有規(guī)劃水庫修建后,西線調(diào)水160億m3,三峽平均每年損失電量31.9億度,約減少3.6%。此外又考慮了滇中調(diào)水工程,所有調(diào)水工程運(yùn)行后,長江上游水庫群年均電量總損失為870億度。

分析南水北調(diào)西線工程對四川經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響,包括給四川經(jīng)濟(jì)造成的損失和四川經(jīng)濟(jì)的受益。重點(diǎn)分析計算了四川水電產(chǎn)業(yè)蒙受的損失,得出了四川失大于得的結(jié)論,并提出了由國家對調(diào)水區(qū)損失作出合理補(bǔ)償?shù)慕ㄗh。

由于黃河上游生態(tài)環(huán)境條件惡化，整個黃河水流量下降，形成了黃河下游多年斷流的嚴(yán)重局面。我們呼吁盡快把南水北調(diào)西線工程列入計劃，早日開工。