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劉祖川:超級水網工程方案
2017-11-01
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    作者:劉祖川

    超級水網是由黃河為支撐骨架的八條航線、一條調水管線和兩條送水渠道構成的覆蓋全國大半河山的龐大水網。由于工程涉及到經濟社會發展的方方面面,幾乎無所不涉,堪稱萬能工程,從而開啟中國邁上世界頭號強國偉大復興征程的新紀元。

    超級水網工程包括航道和調水兩大工程。

    水網航運發展及其建設的必要性

    長期以來,人們對水資源利用的關注遠勝于對航運的關注,中國西北地區干旱少雨,極度缺水,大片大片的荒漠等待著人們規模性開發,實際上就是等待大量外來水源的調入,因為有了水,荒漠才能變為綠洲,有了綠洲,才能在此基礎之上進行規模性開發。因此,人們非常關注南水北調工程,尤其是南水北調西線工程,對于施工難度很大的西線工程,提出了許多調水量更為誘人的大西線調水方案。人們把握住了水資源這一重要因素,但還缺少另一個重要因素——水路交通運輸。長江具有世界內河最好的航運條件,擁有世界上最大的貨運量,但航道利用效率卻不及世界三大內河航道之一的美國密西西比河和歐洲萊茵河。三峽工程本應是長江航運充分發揮航道效率的最佳機遇,但在當時“世界最大水電站”光環的閃耀之下,長江航運沒能發揮出應有的航運效能。發電是有一定容限的,而航運則會隨著經濟發展及航道的深入挖掘呈現正比性的成長,三峽船閘的貨運通過量提前19年達到設計通過能力,就充分說明,內河航運發展潛力之大,遠超人們預期。三峽船閘的多年運行,讓我們對航運發展前景有了更為清晰精準的把控。僅就目前航道狀況,長江流域仍以40%GDP的經濟實力穩穩地雄踞國家一級發展主軸帶。如果說生存和生態與水資源密切相關,那么發展和強盛與航運就更為緊密貼合。

    航運特點是裝載量大,運輸成本低,適宜運輸能源、礦產、重化工產品、大型裝備、糧食畜牧等大宗貨物,而海運表現得最為充分。改革開放以來,東南沿海的快速發展就是擁有航運優勢的最好證明。黃河流域以及與之密切相連的大西北地區具有豐厚的能源礦產資源和極具發展潛力的糧食畜牧商品,是水上大宗貨物運輸的理想區域,其航運發展潛力遠大于長江。發展水網航運,尤其是擁有通江達海、通行萬噸級以上船舶的航道,是黃河流域千百年來夢寐以求的奢侈愿望。因此,發展航運,尤其是通江達海超級重載航道的開通,尤為必要。超級重載航道的開通之日就是黃河流域和大西北地區的騰飛之時。

    量的積累必然導致質的飛躍,數量越多,質量越大,質的變化就越大,層次提升得就越高。規模龐大、涉面寬廣的超級水網為質的大步飛躍創造條件,其經濟社會效益和重大意義更是無與倫比,難以表述。因此,開通超級水網大通道對中國經濟的持續高速增長、擴大內需、經濟社會加快轉型和可持續發展,均具有極其重大的推動作用和極其深遠的戰略意義。

    水網調水工程建設的必要性

    隨著人類對水資源利用程度的加大、全球氣候變暖趨勢的加重,水資源戰略的重要性愈加凸顯。未來30~50年,當可再生能源得到大規模應用之時,對經濟社會發展至關重要的能源將逐步讓位于既對經濟社會發展又對人類生存至關重要的水資源。

    中國水資源總量為2.8萬億立方米,居世界第四位,人均水資源只有2000多立方米,僅為世界平均水平的1/4,居世界121位,是全球人均水資源最為匱乏的13個國家之一。中國600多座城市中就有400多座城市缺水,200多座城市嚴重缺水。不僅如此,中國水資源南北分配極度不均。北方地區人口占全國46%,耕地面積占全國64%,水資源只有全國總水量的18%,人均水資源780立方米,僅為全國平均水平的1/3。其中黃河、淮河、海河三大流域更為突出,黃淮海流域人口、糧食產量和國內生產總值都占全國的三成左右,但多年平均水資源量僅占全國的7%。水資源的日趨匱乏,導致水質惡化、植被生態退化和土地荒漠化等多重惡果,乃至逐漸演變為今天的沙塵暴。北方地區長期缺水的嚴峻狀況,已經成為制約經濟社會發展的最大障礙之一,嚴重威脅國民經濟的可持續發展。

    水網調水工程是水網航道工程的先決基礎工程,沒有調水工程就談不上水網航道工程,因為黃河每年只有580億立方米的水量,生活生產用水已顯不足,干旱季節發生斷流的可能性很大,不足以支撐航運所需的水量。而水網航道工程又是調水工程的效能工程,有了后續航道工程就可大大提高用水效率,否則難以消化調水工程的建設成本及相當長的投資回收期。水網調水工程打基礎,水網航道工程產效益。兩個工程捆綁成了一個工程,二者缺了誰都發揮不出應有作用。

    除了滿足航運用水之需外還能提供更多的水源,對于極度缺水的西北地區是求之不得的。為此,獲取大量水源的西北地區大規模國土整治才能進行、沙漠的擴張勢頭才能控制、愈加猖狂的沙塵暴才能遏制、全國生態環境局部改善總體惡化的趨勢才能扭轉、長期以來西部貧窮落后的發展狀況才能改變、愈加嚴重的貧富差距才能縮小、持續不振的國內消費需求才能擴大、難以轉變的經濟發展方式才能加快。因此,長距離、跨流域、大規模調水工程勢在必行。

    航道工程概況

    水網航道工程,利用水網流域現有河道,開通覆蓋全國半壁河山的通江達海通道,將河道挖掘疏通,匯集水網調水,包括從黃河口到蘭州的五萬噸級航線,鋪就世界上最大的黃金水網。水網干流航線全長3300千米,從渤海灣黃河口東營至上游蘭州,航經山東、河南、陜西、山西、內蒙古、寧夏和甘肅等七省區,可通行五萬噸級船舶。水網支流渭河航線全長210千米,從渭河黃河口潼關至中游咸陽,可通行五萬噸級船舶。水網支流伊洛河航線全長70千米,從伊洛河黃河口至洛陽,可通行五萬噸級船舶。水網支流汾河航線全長500千米,從汾河口河津至上游太原,可通行千噸級船舶。大同-北京航線京同運河全長1000千米,從黃河中游的上端渾河經人工運河、十里河、御河過大同,經桑干河進入官廳水庫,經永定河斜插北京,在天津武清區匯入京杭大運河,可通行千噸級船舶。水網黃河下游北側的衛河航道和南側的賈魯河-潁河航道與京杭大運河交匯貫通,可通行千噸級船舶。水網京杭大運河全長1700千米,從天津至杭州可通行萬噸級船舶,上與海河及京同運河分別交匯經天津入渤海灣,之間分別于黃河、淮河、長江交匯貫通,下通錢塘江經杭州入杭州灣。至此,構成一張上入渤海、下出東海、內延至西部腹地、覆蓋全國半壁河山的超級航運水網。

    調水工程概況

    水網調水工程,分別從雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、金沙江、雅礱江和大渡河等六大江河調水1400億立方米,至黃河上游庫容達1400億立方米的瑪曲大拐彎巨型水庫。調入量的450億立方米通過人工渠道,從庫區輸送到青海柴達木盆地100億立方米、新疆塔里木盆地的塔克拉瑪干沙漠300億立方米和羅布泊50億立方米;調入量的950億立方米與黃河原有水源匯合可使該處至蘭州段的多個電站全年滿負荷運行,并在蘭州分流450億立方米,通過人工渠道經河西走廊輸送到新疆吐哈盆地100億立方米和準格爾盆地100億立方米,河西走廊沿途石羊河、黑河、疏勒河等眾多奄奄一息的河流均可得到總量250億立方米的足額補充;保留500億立方米作為專用水源,與黃河原有水源一起用于航運。

    航道工程技術方案

    航道工程分為二期:一期工程為支流工程、支流航道工程、運河工程、泄流通道工程、用水渠道工程等;二期工程為干流工程、船閘工程、水庫工程、京杭大運河擴建工程、西北渠道工程、河口工程等。

    一期工程

    支流工程:首先從大、小溝壑著手,其次是最上級支流,再次是下一級支流……直到一級支流。例如:對于三級支流,第一在這一級支流的河口構筑簡易壩;第二通過靠下一級支流下游側的排水渠排干河水,排水渠的入口位于簡易壩上游側的河床底部,出口位于下一級支流的水面;第三對于支流,需要疏通河道;第四放平邊坡,較為平緩的邊坡有利于水土流失的保護,邊坡斜度15°為宜。三級支流施工完畢,然后是二級支流,施工方法與上述方法相同。

    如果邊坡為堅硬巖壁或者良好植被,可以保留。

    支流航道工程:渭河和洛河河口簡易壩的上游側構筑底伸船閘大壩,河床梯形斷面的槽底寬度350米,深度18米,正常水位15米,邊坡斜度15°~20°,河道坡降0.02‰。汾河河口簡易壩的上游側構筑底伸船閘大壩,河床梯形斷面的槽底寬度150米,深度9米,正常水位6米,邊坡斜度15°~20°,河道坡降0.01‰。渭河、洛河、汾河航道上端由于水位下降造成咸陽、洛陽、太原的下游處形成階梯壩。

    渭河咸陽以上流域的總庫容不得低于60億立方米,包括涇河,否則擴大庫容或者增添水庫,加上引漢濟渭工程的15億立方米,聯合調控,保證航道通航水位,而這些水庫的發電功能均降為次要功能。也可從上游蘭州分流50億立方米給渭河航道,但需要貫通蘭州至武山長達近200千米的超長隧洞。

    同樣方式,洛河洛陽以上流域的總庫容不得低于28億立方米,否則擴大庫容或者增添水庫。汾河太原以上流域的總庫容不得低于12億立方米,否則擴大庫容或者增添水庫。

    運河工程:京同運河通過人工運河將渾河的右玉與十里河的左云貫通。在渾河入口處設置船閘大壩,另一船閘大壩位于官廳水庫的永定河入口。河床梯形斷面尺寸與汾河航道相同,官廳水庫的上游段航道坡降0.02‰,下游段航道坡降0.022‰。

    泄流通道工程:泄流通道也是部分河西走廊西北渠道,通道入水口位于蘭州上游的西北側,自蘭州沿烏鞘嶺東北緣及祁連山北緣直到疏勒河的玉門,沿途交匯的所有河流均可分流相應水量。

    用水渠道工程:河套平原用水需要外來水源供給。用水渠道利用西北渠道,并在景泰分叉,沿黃河西北側直至包頭。

    一期工程結束后,蘭州上游泄流通道開閘分流,然后在蘭州西北渠道出口的下游側構筑簡易壩。干流河水泄流后在黃河口構筑簡易壩,再將剩余河水抽干,整個干流航道河床成為干爽作業面。

    為了加快泄流以及更好地利用這些棄水,還可打通黃河下游北側的衛河和南側的賈魯河作為泄流通道。

    二期工程

    干流工程:在蘭州簡易壩的下游側構筑底伸水控大壩。干流河床梯形斷面的槽底寬度400米,深度18米,正常水位15米,邊坡斜度20°~25°,河道坡降為各自航段的坡降。干流航道上游和中游峽谷河床的巖壁地形地貌及其植被均可保留,但航道吃水深度和最小寬度應予以保證。

    船閘工程:分別在干流航道的黑山峽、河口鎮、吉縣設置三座底伸船閘大壩,將干流劃分為蘭-黑、黑-河、河-吉、吉-東等四段航道。三座船閘大壩布滿船閘,包括五萬噸級船閘一對、兩萬噸級船閘一對、萬噸級船閘兩對、五千噸級船閘一對和千噸級船閘兩對,其中五萬噸級船閘室的有效尺寸為300×50×14。船閘大壩橫跨長度1000米左右,縱向寬度3000米左右。

    水庫工程:庫容達1400億立方米的水庫位于瑪曲大拐彎內,沿大拐彎內側構筑庫堤,與開口處的山脈合圍形成寬30千米,長80千米,高62米的巨型水庫。庫堤全長約為190千米,截面為梯形,內側坡面斜度45°,外側坡面斜度30°,基底寬≥190米,壩高62米,頂寬≥20米。水庫出口位于瑪曲大拐彎開口的下游側。堤壩為石籠壩,內側坡面為石籠復合土工薄膜,填料為當地土壤。

    京杭大運河擴建工程:由于黃河下游懸河已經落地,并與京杭大運河貫通,京杭大運河原有的船舶通行能力不足千百噸級,與黃河航線的五萬噸級不相配,可將千噸級的通行能力提升至萬噸級,并將山東段的凸起部分降低到與黃河交匯點阿城鎮和長江交匯點三江營的高程,全線拉平,拓寬加深原有航道。河床梯形斷面的槽底寬度300米,深度15米,正常水位12米,邊坡斜度20°~25°。由于阿城鎮的水位高于三江營,可將南四湖和駱馬湖作為凸點,阿城鎮至南四湖段的河道坡降為零,南四湖至駱馬湖段的河道坡降0.01‰,駱馬湖至洪澤湖段的河道坡降0.015‰,洪澤湖至三江營段的河道坡降0.023‰。京杭大運河阿城鎮至天津海河口段的前半段坡降較小,后半段坡降較大,可將衛河與京杭大運河的交匯點臨清作為突點,阿-臨河道坡降0.016‰。

    西北渠道工程:青海-新疆渠道自瑪曲大拐彎水庫沿阿尼瑪卿山東側及鄂拉山北坡,至茶卡鹽湖西部開鑿長10多千米的隧洞,進入柴達木盆地到達烏蘭縣南,再沿盆地北緣一直往西北到達冷湖鎮,在冷湖西北開鑿長30多千米的隧洞,穿越阿爾金山脊跌落至庫姆塔格沙漠,水分兩路,一路羅布泊;一路沿塔里木盆地南緣一直往西直到喀什噶尓河的喀什。沿途交匯的所有河流均可分得相應水量。甘肅-新疆渠道從泄流通道的終點玉門延續到吐哈和準格爾盆地。

    河口工程:東營出海口主航道的疏浚深度不低于25米,海灣港口泊位及其航道的疏浚深度視該泊位船舶級別的吃水深度而定。

    二期工程結束后,拆除所有干、支流的簡易壩(部分溝壑的簡易壩轉為淤地壩,無需拆除)。排水渠和用水渠道棄用。泄流通道衛河和賈魯河根據發展需要可適時提升為千噸級航道,成為黃河下游北、南次航道。河床梯形斷面尺寸與汾河航道相同,衛河航道的河道坡降0.012‰,賈魯河-潁河航道的河道坡降0.01‰。

    新疆渠道穿越阿爾金山后跌落高度上千米,可在此設置水電站。

    借助京杭大運河和賈魯河-潁河航道工程及暢流通海的泄洪通道,扭轉淮河中游河道倒比降,徹底根除長期以來淮河下游排泄不暢導致的洪澇災害。洪澤湖航道沿湖泊南側邊緣走向,河槽底寬300米,水深6米,蔣壩為第一個出口,至江都區匯入長江下游,再沿東南側邊緣至第二個出口,從西順河匯入京杭大運河。由于疏浚施工效率過低,可將湖水全部排開干后再行施工。首先開通沿洪澤湖西南側的泄流通道,將所有的入湖河流,包括淮河干流泄入三河入江水道,經寶應湖、高郵湖、邵伯湖及夾江在三江營匯入長江。然后拓寬加深洪澤湖東側的淮河入海水道,讓洪澤湖水能夠以較大的流量泄流出海入江。湖水排干后便可展開大型工程機械的挖掘施工。

    如果南四湖庫容不足以支持京杭大運河的通航水位,可以按照洪澤湖排干湖水的方式,整體挖掘湖泊湖床,加大淺水型湖泊的庫容量。

    調水工程技術方案

    從雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、金沙江、雅礱江和大渡河等六大江河提水1400億立方米,調至黃河上游。其中,雅魯藏布江300億億立方米,約為年均徑流量1654億立方米的18%;怒江240億立方米,約為年均徑流量700億立方米的35%;瀾滄江260億立方米,約為年均徑流量740億立方米的35%;金沙江280億立方米,約為年均徑流量950億立方米的30%;雅礱江180億立方米,約為年均徑流量600億立方米的30%;大渡河140億立方米,約為年均徑流量470億立方米的30%。

    雅魯藏布江的提水出水口位于支流帕隆臧布和易貢藏布的匯入口,向東沿川藏公路經密波到八宿,與怒江調水量匯合。兩江調水量沿川藏公路經夏雅到昌都,與瀾滄江調水量匯合。三江調水量沿川藏公路經江達到德格,與金沙江調水量匯合。四江調水量沿川藏公路穿越雀兒山、經瑪尼干戈到甘孜,與雅礱江調水量匯合。五江調水量沿川藏公路經爐霍到大渡河上游大金川支流兩河口,與大渡河調水量匯合。五江一河調水量繼續沿川藏公路向東到馬爾康,再向東又折向北,沿川青公路經阿壩到達青海久治,越過黃河進入黃河第一彎,注入瑪曲大拐彎水庫。

    現有西線調水工程方案,由于考慮到調水的運行成本,大多采用自流輸水,導致施工技術難度很大,即要面臨高水壩和深埋長距離隧洞的施工技術。換一種思路,如果不采用自流方式輸水,采用管道輸水,借助外來電力,就可避開高難度的施工技術,但運行成本大幅上升。如果能夠承受高昂的運行成本,上述想法即可成立。水網工程與其他水利工程不同的就是經濟和社會效益太好了,一般大型水利工程的回收期很長,甚至回收不了建設成本,而水網航道工程意義甚大,變安徽、河南、陜西、山西、內蒙古中部、寧夏、甘肅直接為沿海地區,使青海、新疆和西藏的區位條件大踏步地拉近到中部地區的區位優勢,相當于黃金海岸線延伸到西部腹地,為中國拓展出又一條東南沿海。超級水網既能夠承受工程的全部投資,又能夠承受工程中所產生的所有損失,還能夠承受電力輸水造成的高昂運行成本。因此,該項工程完全可以采用管道輸水,輕松避開高水壩和深埋長距離隧洞等施工技術難題。何況利用調水河流雅魯藏布江大峽谷電站的巨大電力,可以大幅緩解現有電網的供電負擔。

    全程輸水電力驅動,無需考慮自流輸水所需的海拔高度及平整度,沿河流及公路布置管道及其施工最為簡便。黃河上游巨大的蓄調水庫,調水河流不再要求蓄調庫容,因此,所有河流的提水均為無壩提水。青藏高原橫斷山脈的高山深谷無需建壩,也無需挖掘深埋長距離隧洞,還可省去大部分運輸公路的建設。如此一來,調水工程的所有技術難題基本消除。無高水壩、無長隧洞,施工難度大為降低,沿公路和河流鋪設管道,施工量大為減少,施工成本大為降低。調水河流雅魯藏布江大峽谷電站的發電量能夠滿足電力輸水的大部分電能,不足部分外來電力補充。該電力為季節電力,不利于使用,但用于調水卻相得益彰:豐水期既是電站大出力之時,也是調水大用電之時;平水期既是電站正常出力之時,也是調水正常用電之時;枯水期不調水。枯水期電力與豐水期剩余電力調配均衡后,供給西藏。

    雅魯藏布江大峽谷呈東北方向的“幾”字型,水庫大壩位于“幾”字型左撇腰部派區鎮,此處年均徑流量600億立方米,大壩高度50米,用于發電水量300億立方米,總裝機容量達4000萬千瓦。電站位于“幾”字型豎彎鉤的豎拐墨脫的下游凹進處,兩者之間通過斷面積500多平方米、長度30多千米的傾斜隧洞,總落差為2200米,年發電量達1300億千瓦小時。

    航道工程關鍵技術研究

    通過模擬實驗確定水網干、支流、運河航道各自航段流量下的河道坡降,以及各自船閘大壩的高度及其各自船舶級別及其船閘室的結構尺寸和數量。

    通過船閘壩址的地質分析實驗,模型設計底伸船閘大壩的結構類型及其百年以上使用壽命的結構尺寸。

    水位差高達476米的最大船閘上下級之間最大水頭的開發研制。

    計算蘭州底伸水控大壩所要通過的恒定放水流量,確定該恒定放水流量的閘門啟閉機開口大小。根據干流各段航道船閘和蘭州底伸水控大壩下游側的模擬水位,擬定各自航段船閘閘門啟閉機實時控制自動調節流量的PLC編程設計方案。

    計算京同運河船閘大壩所要分流的恒定放水流量,確定該恒定放水流量的閘門啟閉機開口大小。根據京同運河各段船閘大壩下游側的模擬水位,擬定各自航段船閘閘門啟閉機實時控制自動調節流量的PLC編程設計方案。

    分別計算青海和河西走廊西北渠道所要分流的基本放水流量,確定各自該基本放水流量的閘門啟閉機開口大小。根據各自的模擬水位,擬定各自閘門啟閉機實時控制自動調節流量的PLC編程設計方案。

    通過模擬實驗確定庫區當地材料條件下的具有防滲功能的水庫堤壩類型及其斷面尺寸。

    調水工程關鍵技術研究

    根據各調水河流各自提水斷面的流量,按提水比例擬定各自泵水裝置實時控制自動調節流量的PLC編程設計方案。

    根據雅魯藏布江發電分流斷面的流量,按分流比例擬定閘門啟閉機實時控制自動調節流量的PLC編程設計方案。

    長距離巨型輸水系統的大容量聯合泵水效率和輸水管道材料,以及輸水管道的接口密封與連接。

    大直徑輸水管道現場制作及安裝的簡易設施與裝置。

    調水對水源區下游水質與生態環境影響及對策措施;輸水管道和渠道的水質管理與保護技術;輸水沿線的生態變化與對策措施;輸水系統自然災害規律、預測、預防及風險研究等。

    水資源優化配置;多水源、多用戶聯合調控技術;水量實時監控調度自動化技術;調水工程信息系統研究等。

    所涉問題

    由于整個干流航道的河道平均坡降高達0.46‰,航道中有限的水量不能滿足過大的河道坡降,如果要使河道平均坡降降至0.025‰以內,需要將三座船閘的大壩高度提高到400多米。如此高壩,大壩工程量,施工技術難度,以及航道兩岸大堤工程量都將大幅增加,冒出地面數百米的大壩及大堤,形成巨大的障礙物,大壩安全風險劇增。方案中除了部分大壩有一定程度上的地面高度外,主要采取對大壩下游側底部延伸的方法,加大大壩兩側水面的高度差,達到降低河道坡降的要求。高達400多米的船閘,大部分是地面以下延伸出來的“水位差”,實際壩高僅為水面上的高度。施工技術難度大幅降低,大壩安全風險大幅降低,地面以上的大壩及大堤可以控制在一定的高度范圍以內。

    蘭-黑段長290千米,水位差280米,平均坡降0.96‰,要使坡降降至0.024‰,需要該段航道的水位差減少273米,如果下端壩高出地面100米,上端壩需要向下伸延173米;黑-河段長950千米,水位差250米,平均坡降0.26‰,要使坡降降至0.023‰,需要該段航道的水位差減少228米,如果下端壩高與地面平齊,上端壩需要向下伸延228米;河-吉段長810千米,水位差588米,平均坡降0.72‰,要使坡降降至0.022‰,需要該段航道的水位差減少570米,如果下端壩高出地面100米,上端壩需要向下伸延470米;吉-東段長1250千米,水位差402米,平均坡降0.32‰,要使坡降降至0.021‰,需要該段航道的水位差減少376米,下端水位為海平面,上端壩高需要向下伸延376米。黑山峽底伸船閘高度為328米,其中壩高100米。河口鎮底伸船閘高度為470米。吉縣底伸船閘高度為476米,其中壩高100米。三座底伸船閘最高者為476米。

    渾河水位已降至500多米,官廳水庫水位400多米,官廳水庫前段航道平均坡降較小,渾河入口設置一座100米左右高度差的底伸船閘大壩,水庫后段航道平均坡降較大,水庫出口設置一座400米左右高度差的底伸船閘大壩。

    向下“延伸”出來的船閘,導致土方量劇增,相應增大工程投資,但底伸船閘大壩和底伸水控大壩的庫區占地面積以及相應的移民數量卻大為減少。

    船閘向下“延伸”的土方挖掘,至一定深度,會由土壤轉變為巖石,挖掘困難逐漸加大,對此,可專門研制巖石切割設備和跨河纜車吊運裝置。

    黃河航道涉及到黃河上游部分和中游全部的已建、在建、將建等10多座水電站,按照已建、在建的10座水電站,以每座150億元計,共計損失1500億元。

    由于干流四段航道的縱向河床的傾斜與地面交叉,為了躲避數萬噸級船舶的航行軌跡,有些跨河建筑物可以直接穿越,有些建筑物需要一定高度的跨越,有些建筑物需要河底穿越。

    每年航道的多個地段均會出現3~4個月的冰封期,可在這些地段設置專門為此設計制造的破冰船,以保證全年全天候的航道暢通。

    尋擇有關大型船閘、破冰船、巖石切割設備和跨河纜車吊運裝置等供貨商,必要時還需參與攻關與研制。

    由于蓄調水庫位于黃河上游,且調水河流流量的季節性,輸水量主要集中在5~10月之間,導致泵水裝置的額定功率和輸水管道負荷增大1.5倍。

    由于具有一定壓力的輸水管線較長,難免沿線輸水泄露,需要符合要求的實時泄露監測儀和實時數字通訊設備。對于壓力急劇上升的故障威脅,需要符合要求的實時壓力監測儀和自動泄壓裝置,以及泄流線路的配套設施。

    工程技術

    超級水網工程規模龐大,涉面寬廣,但工程技術難度不大,沒有任何重大工程技術難題。

    南水北調西線工程的壩高近300米,深埋隧洞總長超過1000千米。水網調水工程的壩高除了雅魯藏布江大峽谷電站50米壩高的水庫外,調水河流沒有提水水庫,沒有深埋長距離隧洞。如果采用自動分流控制,電站水庫可以免用。因此,水網調水工程規避了南水北調西線工程高水壩和長隧洞的兩大施工技術難題。

    雅魯藏布江大峽谷電站和阿爾金山電站均需要挖掘數十千米長的隧洞,如果工程施工難度過大,兩大電站可以免用。

    黃河航道黑山峽船閘和吉縣船閘大壩水面以上的高度為100米,這一高度與國家在黃河上游、中游規劃開發中相應位置電站水壩的規劃指標相當。考慮到大壩安全及庫區占地面積,可向下調整船閘大壩水面以上的高度。

    如果按照10級船閘,永久船閘閘門高達90米,寬30米,厚5米,重達5000噸。考慮到制造及運輸困難,可以增加船閘級數,永久船閘閘門的高度、寬度、厚度、重量等尺寸都會相應減小。如果船閘尺寸降低到三峽船閘閘門的高度水平,船閘級數增加到20,通過時間是10級船閘的兩倍。

    工程移民

    三門峽工程移民為40.6萬人,南水北調丹江口工程移民為34.5萬人,三峽工程移民更是高達130萬人。然而包括航道和調水兩大工程在內的超級水網工程移民卻很少。

    泄流通道主要利用的是河西走廊西北渠道。用水渠道由于徑流較小占地面積不大。京同運河、衛河、賈魯河-潁河航道均為現有河流,與各段聯通的人工渠道距離不長。泄流通道占用土地較少。

    干線航道中兩座船閘高出地面100米的水庫處于峽谷地帶,人口密度不大,占用土地有限。

    占地面積達2400平方千米的瑪曲大拐彎水庫,人煙稀少。

    調水河流除了50米高的大峽谷電站外,沒有其他水庫,電站壩高較低,淹沒區域不大。如果電站分水采用自動控制,可以棄用水庫。

    由于輸水管道沿河流及公路鋪設,占地不多,新建公路不長,占地不多。

    整個工程占地較少,搬遷量不大,移民數量不多,水網工程移民約為10萬人。

    工程工期

    超級水網工程工期20年,其中勘測、規劃、設計期5年,工程施工期15年。預計2015年開工建設,2035年竣工完成。

    航道工程施工期15年,其中一期工程5年,二期工程10年。調水工程施工期10年。

    投資估算

    工程投資估算分為兩部分,第一部分為工程量最大的航道土方量;第二部分為分項工程。分項工程按照工程量降序排列,首先是船閘,其次是輸水管線,再次是兩條西北渠道,然后是兩座水電站、科研勘測設計、支流工程、水庫、河口工程、泄流通道(包括用水渠道)、工程移民等。

    土方估算:航道土方量除了航道河床土方外,主要是地面以下“水位差”造成的巨量土方。土壤僅位于河床底部的表層,幾十米甚至幾米以下就是巖石,考慮到河槽側壁的斜度,巖石部分航道梯形斷面,開口大于槽底寬度50米;土壤部分的開口為各自航線的邊坡斜度。按此估算如下:干流航道土方量2323億立方米;干流下游航道懸河冒出段20億立方米;京同運河土方量170億立方米;渭河航道土方量24億立方米;洛河航道土方量10億立方米;京杭大運河航道土方量80.8億立方米;汾河航道土方量200億立方米;衛河航道土方量30.2億立方米;賈魯河-潁河航道土方量82億立方米;洪澤湖土方量75億立方米;南四湖土方量24億立方米。航道土方量合計3000多億立方米。

    土方費用:按照每立方米土方100元計,航道土方工程30萬億元。由于航道兩側設有跨河纜車吊運裝置及鐵道運輸,加上大型巖石切割機的采用,采石效率較高,可降至每立方米土方50元。航道土方工程15萬億元。如果按照人工成本估算。假設70%的普通人員平均工資每年3.5萬元,30%的管理技術人員平均工資每年6.5萬元,每人每年平均工資為4.25萬元,750萬人參與航道土方工程施工,15年工資總額為4.78萬億元,對于大規模機械化操作的土方工程,以工資成本占比1/4計,土方工程總成本為19.12萬億元,處于15~30萬億元之間,不妨取20萬億元。

    船閘造價:航道干線三座船閘均為0.25萬億元。航道支線三座船閘均為0.2萬億元。京同運河一座船閘0.2萬億元,另一座船閘0.1萬億元。船閘工程合計1.65萬億元。

    管線成本:輸水主干線長1500千米,提水線路2500千米,二者合計4000千米。直徑從幾米到20米的4~6條輸水管道占據調水工程的主要投資,以每千米3億元計,輸水管線工程1.2萬億元。

    渠道成本:兩條西北渠道總長6000千米,以每秒1.5米的輸水流速,且每立方米土方100元計,西北渠道工程成本0.6萬億元。

    電站投資:對比0.2萬多億元的三峽電站工程,三峽電站壩高100多米,大峽谷電站壩高50米,甚至無水壩,阿爾金山電站無水壩;三峽電站無隧洞,大峽谷電站傾斜隧洞近40千米,阿爾金山電站隧洞近50千米;考慮到逐年增加的人工成本,大峽谷和阿爾金山電站工程均為0.25萬億元。

    科研費用:科研勘測設計0.3萬億元。

    支流成本:支流工程0.25萬億元。

    水庫投資:高62米、長220千米的庫堤土方量為14.3億立方米,按每立方米土方100元計,大拐彎水庫工程0.143萬億元,這里取0.15萬億元。

    海口成本:海口工程0.08萬億元。

    泄流成本:泄流通道工程(包括用水渠道)0.05萬億元。

    移民投資:工程移民10萬人,以每人20萬元計,移民工程0.02萬億元。

    分項工程總成本為4.8萬億元。同樣按照人工成本估算。每人每年平均工資為4.25萬元,250萬人參與分項工程施工,15年工資總額為1.59萬億元,但大規模機械化操作弱于土方工程,以工資成本占比1/3計,分項工程總成本為4.77萬億元,接近前者估算值,不妨取5萬億元。

    水網主體工程總投資25萬億元。

    環境影響

    任何大型跨流域調水工程都會對調水河流的生態環境造成負面影響,尤其是處于青藏高原橫斷山脈的大型調水工程還有可能造成重大負面影響。然而,包括調水工程在內的超級水網工程對調水河流的生態環境影響卻很小,沒有任何重大負面影響。

    國際公認的水資源利用程度的警示線是40%。水網調水工程各大調水河流的調水比例分別為雅魯藏布江18%、怒江35%、瀾滄江35%、金沙江30%、雅礱江30%、大渡河30%,無一超過40%。

    長江上游金沙江已經規劃了25座巨型電站,奔騰不息的金沙江將被分割成一段段高山平湖,電站大壩在給我們帶來4座三峽電力巨大現實利益的同時,也埋下了難以看清的未來隱患:金沙江變成了一灘靜水;虎跳峽失去了往日雄威;長江第一灣變樣了;金沙江那奔騰的激流不見了;江河里珍稀的魚兒也無影無蹤。水網調水工程的各大調水河流并未出現一座座“巨型電站”,也未“被分割成一段段高山平湖”,不會變成“一灘靜水”,“江河里珍稀的魚兒”照樣活蹦亂跳,只是“那奔騰的激流”變得平緩了些。因為,各大河流的調水均為無壩提水,只有一座高度僅為50米的電站水壩。如果采用自動分流控制,還可棄用水壩。

    調水河流所在的青藏高原屬于最為強烈的地殼運動和新構造活動區域,大范圍的活動性大斷裂致使這一區域成為全球最為活躍的地震活動帶。調水工程有可能誘發諸如地震、涌浪、潰壩、塌陷等嚴重的工程地質災害,施工過程中的泥石流、地裂縫、地面沉降、地面塌陷、巖爆、坑道突水、突泥、突瓦斯及巖石的放射性物質等突發性地質災害難以防范。采用電力輸水的調水工程既無高水壩施工,也無深埋長距離隧洞挖掘,“地震、涌浪、潰壩、塌陷等嚴重的工程地質災害”不會輕易誘發,只要做好泥石流的防范措施,露天作業施工很難發生“地裂縫、地面沉降、地面塌陷、巖爆、坑道突水、突泥、突瓦斯及巖石的放射性物質等突發性地質災害”。

    調水區域新構造運動活躍,正處于強烈的活動和抬升中,特別是在著名的鮮水河-爐霍斷裂帶、隧洞埋深較大特長且穿越多個形態復雜的復式分水嶺等背景下,極有可能進一步誘發地震、涌浪、潰壩、塌陷,甚至危及阿壩縣城安全等嚴重的工程地質災害,一旦發生,修復極端困難。這種不可抗拒的自然災變事件難以規避,不存在“安全島”,也無法“避讓”。在青藏高原橫斷山脈的北段,平均每年都有4~5毫米的左旋平移,沿活動斷層帶一次突發的地震可使“位移”達數米,這種“位移”不僅會給一般工程帶來困難,還會給深埋長隧洞致命打擊。由于不穿越“形態復雜的復式分水嶺”,沒有觸動到“鮮水河-爐霍斷裂帶”,不會“進一步誘發地震、涌浪、潰壩、塌陷,甚至危及阿壩縣城安全等嚴重的工程地質災害”,活動斷層帶中地震造成的“位移”對地面上的工程施工破壞較小,難以造成致命打擊。從這個意義上來說,對于水網調水工程,既存在“安全島”,也可以“避讓”。即使遇到突發性的自然災變事件,地表工程以及露天作業面上的施工人員遭到的損失及危害有限,施工人員便于躲避,處于地面上的工程設施遭到損害后也便于修復。

    調水河流的徑流量大幅減少致使地下水位下降、兩岸森林植被破壞、谷地溫度迅速上升、蒸發量大增、干熱河谷擴張,沙漠化、荒漠化、草地退化、冰川退縮、雪線上升,水土流失加劇,草原、湖泊、沼澤面積縮小、危及動植物多樣化等生態環境的惡化狀況。調水河流只要滿足最小生態需水量,就不會出現上述生態環境的惡化狀況。為了滿足最小生態需水量,保證調水河流較好的水環境,避免長距離、低水位提水過大的能量消耗,采用分級提水。金沙江、雅礱江和大渡河等國內河流的調水量均為各條河流年均徑流量的30%,三次提水,第一次提水為各條河流徑流的10%,提水斷面位于徑流的20%處;第二次提水為各條河流徑流的10%,提水斷面位于徑流的40%處;第三次提水為各條河流徑流的10%,提水斷面位于徑流的60%處。每次提水的累積量均為各條河流提水斷面的50%,生態水量均為各條河流的50%。怒江和瀾滄江國際河流的調水量均為各條河流出境年均徑流量的35%,三次提水,第一次提水為各條河流徑流的11.7%,提水斷面位于徑流的23.4%處;第二次提水為各條河流徑流的11.7%,提水斷面位于徑流的46.8%處;第三次提水為各條河流徑流的11.7%,提水斷面位于徑流的70%處。每次提水的累積量均為各條河流提水斷面的50%,生態水量為各條河流的50%。雅魯藏布江的調水量為出境年均徑流量的18%,一次電站分流,電站分流占該斷面徑流的50%。一次提水,提水占該斷面徑流的62%,生態水量為38%,但大峽谷匯入帕隆藏布后,驟然轉入高山峽谷段,兩側層巒迭嶂,森林密布,處于密集而廣闊的集水區域,支流密集,水源充足,幾十千米之內就可匯集足量水源。各條調水河流提水斷面的流量均處于Tennant水文學法分級標準中的“好”與“十分好”之間,屬于較好的生態需水量。因此,各大調水河流基本符合普遍認同的生態需水量,對水環境的影響較小。

    河源地區平均海拔4500米以上,平均氣溫在0℃以下,氣候寒冷。高寒地區地表稍有擾動就會引起環境的很大變化,尤其是植被受到破壞后,地表失去保護,土溫增加,將加速凍土融化。水網調水工程位于4000米以下,施工占地面積不大,無大型庫區,植被破壞較輕,地表保護較好,土溫增加有限,不會“加速凍土融化”。

    調水河流及各大庫區存在長達幾個月的冰封期,融化時的冰凌導致河流凌汛,危及水壩安全。水網調水工程豐水期多調水,平水期少調水,枯水期不調水。調水河流一年的徑流分配不均:春季約占10%,夏季約占60%,秋季約占25%,冬季約占5%。發生凌汛時的冬季封河期和春季開河期處于枯水期,不調水。水網調水與河流凌汛無關,沒有高水壩的凌汛威脅。

    調水河流均無高水壩,無深埋長距離隧洞,也無大型庫區,對生物種群生境的破壞程度有限,能夠較好地保持原有生態水環境。

    蓄調水庫位于黃河上游,避免了調水河流大型庫區的建設。大型水庫建在哪里施工技術的難度都是一樣的,但黃河上游較為開闊的地勢和較為通暢的交通條件比人煙稀少的高山峻嶺好得多,而且還能避開青藏高原橫斷山脈地質斷裂帶的密集區。但接近四座三峽水庫的巨大容量,既不易落實適宜水庫的壩址也會加重來自上游的洪水風險。黃河第一灣瑪曲大拐彎恰好容下超大型庫區,庫堤水位不足60米,還有一道大拐彎環繞緩沖通道的天然保險。

    超級水網調水工程對生態環境系統的負面影響十分有限。

    調水河流長江由于調出水資源將會遭受損失和生態環境受到破壞,而受水河流黃河卻由于增加水資源獲得收益和生態環境得到改善。根據邊際效用遞減原理:在一定時間內,其他條件不變下,當開始增加使用量時,邊際效用會增加,即總效用增加幅度大,但累積到一定用量后,隨用量增加而邊際效用會逐漸減少。擁有水資源近10000億立方米的長江,增加600億立方米水資源時的總效用增加幅度不大,或者減少600億立方米水資源的總效用損失不大,而僅擁有580億立方米的黃河,增加500億立方米水資源時總效用的增加幅度卻很大。二者之差的正面效用遠不止一個數量級。

    調水工程的環境負面影響十分有限。

    經濟效益

    超級水網工程的最大靚點就是極為豐厚的經濟效益,堪稱黃金工程。

    黃河效益:大規模開發建設狂潮下的黃河流域經濟發展速度如同井噴。假設2015年工程開工建設,2035年竣工完成,后15年為工程施工期。以工程開始施工的2020年為基準年,黃河流域有工程的GDP平均增長率:15年施工階段8.5%,竣工后第一個10年10%,第二個10年9%,第三個10年8%,第四個10年7%,第五個10年6%。無工程GDP平均增長率的第一個10年8%,然后每10年降低0.5個百分點,按此速度發展65年,每年二者之差的現值的總和的20%為國家稅收效益(社會折現率為6%),5%為財務效益。

    目前長江經濟帶GDP總量占全國4成,黃河經濟帶GDP總量僅為長江的一半。黃河經濟帶發展空間遠大于長江,其豐厚的能源礦產資源、廣袤的土地資源、充足的陽光日照、得天獨厚的旅游資源、異軍突起的郵輪經濟等都將在超級水網的引領下充分釋放。黃河經濟帶的GDP平均增長率:工程施工階段的15年8.5%,竣工后第一個、第二個、第三個、第四個、第五個、第六個、第七個、第八個、第九個、第十個10年分別為10%、9%、8%、7%、6%、5%、4.5%、4%、3.5%、3%,2155~2157年3%,此后定格在2.5%。長江流域的GDP平均增長率:15年施工階段7.5%,2035~2045年8%,2045~2055年7%;2055~2060年6.5%,2060~2070年6%,2070~2080年5.5%,2080~2090年5%,2090~2100年4.5%,2100~2110年4%,2110~2120年3.5%,2120~2130年3%,2130~2140年2.5%,此后定格在2.5%。到2067年,黃河經濟帶GDP與長江持平,均占全國的30%。到2157年,二者增量比升至3:1,GDP高于長江50%,占據全國4成,以替代長江的霸主地位躍升到全國最大的經濟發展主軸帶。

    西部效益:目前西部經濟份額僅占全國2成,超級水網下的西部經濟異軍突起,后來居上。西部GDP平均增長率:工程施工階段的15年為8%,竣工后第一個、第二個、第三個、第四個、第五個、第六個、第七個、第八個、第九個、第十個10年分別為9.5%、8.5%、7.5%、6.5%、6%、5%、4.5%、4%、3.5%、3%,2135~2162年3%,此后定格在2.5%。全國GDP平均增長率:15年施工階段8%,2035~2045年9%,2045~2055年8%;2055~2065年7%,2065~2075年6%,2075~2080年5.5%,2080~2090年5%,2090~2100年4.5%,2100~2110年4%,2110~2120年3.5%,2120~2130年3%,2130~2140年2.5%,此后定格在2.5%。到2162年,西部經濟躍升到全國總量的1/3,在東、中、西部發展戰略格局中三分天下有其一。

    航運效益:內河航運的單位運輸成本僅為鐵路的1/3,公路的1/5,在貨運能力上航運優勢更為明顯。近年來,長江干線貨運量始終保持著年均兩位數的增長速度,2013年貨運量達到19億噸,數倍于美國密西西比河的運量,相當于16條京廣鐵路的運量。

    僅黃河航線的貨運能力就相當于長江流域的10倍,綜合運輸成本接近海運,航運優勢更為明顯。一舉改變黃河航道等級低、運力差、里程短為超高等級、超大運力、超長里程,發展潛力巨大,前景廣闊。

    發電效益:增加電力。調水后,950億立方水在瑪曲至蘭州段上的已建、在建、將建以及350億立方水在阿爾金山電站產生的電力。

    減少電力。調水前,因調水分別在怒江、瀾滄江和金沙江、雅礱江、大渡河已建、在建、將建電站分別減少35%和30%的電力。調水前蘭州以下河道上已建、在建、將建電站產生的電力。

    增加電力以2035年為基準年,減少電力以2020年為基準年,65年每年二者之差的現值的總和的20%為國家稅收收益(社會折現率為6%),10%為財務效益。差值若為負數,發電效益轉為發電損失。

    旅游效益:兩岸舶位櫛比,江面百舸爭流。一艘艘萬噸級豪華郵輪的來往穿梭,構成連續不斷的流動風景線,成為集航運、食宿、游覽、娛樂、購物等多種功能為一體的休閑度假旅游熱線。開啟至北美、歐洲等國家的跨洋超豪華郵輪航線,打造世界最大的江河海航運休閑旅游基地,迎接中國郵輪經濟黃金時代的早日降臨。

    旅游效益主要來自兩個方面:一是水網流域旅游的增加部分,尤其是異軍突起的游輪休閑旅游,二是大西北地區旅游的增加部分,主要表現為旅游增長率上。目前中國旅游增長率為10%,以2035年為基準年,無工程的第一個10年為8%,每10年降低0.5個百分點;有工程的旅游增長率第一個10年為12%,每10年降低1個百分點,按此速度發展50年每年二者之差的現值的總和的20%為國家稅收收益(社會折現率為6%),8%為財務效益。

    石材效益:3000多億立方米的航道土方量,大部分都是巖石,采用大型切割機采石,獲取大量石材,加之大規模生產、機械化操作、集中加工、批量運輸,以極低成本價格、優質石材、便利的運輸條件形成國際國內超強競爭力。適用于全部建筑石材、大部分裝飾用材、部分工藝造型等多種市場,不但能夠滿足國內的全部市場,還可滿足全球的所有市場,甚至成為全國乃至世界唯一的超級大型石材基地,而且還將這一優勢延續至幾十年乃至上百年。

    工程施工期間就可產生效益,這在以往的大型水利工程中是前所未有的。工程竣工后,無需再采石消耗能源,只需照單定制,借助區位條件和交通優勢,即可獲得凈收益。僅此一項效益,幾十年后有可能收回全部工程投資。

    漁業效益:天然水域漁業資源對于水域生態系統的維系及其綠色食物的來源極為重要,也是漁業可持續發展的最大保障。調水工程極大地拓展中國天然優質水域漁業資源。水網流域及西北地區所涉的受水湖泊面積均可擴大到歷史記錄,即黃旗海的150平方千米、岱海的760平方千米、烏梁素海的1500平方千米、黃土高原沙地湖泊的4000平方千米、吉蘭泰鹽湖的2000平方千米、石羊河尾閭青土湖的4000平方千米、居延海的3000平方千米、疏勒河尾閭羅布泊的12000平方千米、艾比湖的1200平方千米,加上現有官廳水庫的290平方千米、洪澤湖的2000平方千米、南四湖的1600平方千米、大拐彎庫區的2400平方千米,約合3.5萬平方千米。柴達木、準噶爾、吐哈、塔里木等四大盆地擁有650億立方米水資源,如果按照1米水深,可以形成6.5萬平方千米的水域面積,兩者共計10萬平方千米來自近乎天然潔凈的優質水域。

    10萬平方千米的水域面積相當于全國現有天然湖泊和水庫的總水域面積,翻倍目前淡水漁業的年產量輕易而舉。對比日本食用海產品最多的國家,中國也將會成為食用淡水產品最多的國家。

    生態效益:全國水資源總量為2.8億立方米,可利用量為8500億立方米,人均水資源可利用量為625立方米。調水工程的800億立方米為出境徑流量,全國水資源可利用量增加到9300億立方米,人均水資源可利用量達到684立方米,每人凈增水資源59立方米。

    全國水資源不僅總量不足,而且南北分布極度不均。北方地區的松花江、遼河、海河、黃河、淮河和西北內陸河等六大流域面積占全國的64%,人口占全國46%,耕地面積占全國64%,但水資源僅占全國的18%;南方地區的長江、東南諸河、珠江和西南諸河等四大流域面積、人口、耕地面積分別占全國的36%、54%、36%,水資源占全國的82%。1400億立方米的巨量水源讓北方地區的水資源可利用量從18%提高到31.5%。

    黃河流域原有水量匯集調入水量后為1080億立方米,水源分配如下:注入烏蘭布和沙漠邊緣的吉蘭泰鹽湖50億立方米;為保證黃土高原大規模的植被建設,分配200億立方米,其中,100億立方米的安塞王瑤水庫,另100億立方米的毛烏素沙地的浩通音查干淖爾沙漠湖泊和庫不齊沙漠的紅減淖沙漠湖泊;分配100億立方米到內蒙古中部,其中50億立方米到河套地區的烏梁素海,30億立方米到涼城的岱海,20億立方米到察哈爾右翼前旗土貴鎮的黃旗海;分流40億立方米到京同運河;分流30億立方米到京杭大運河;分流20億立方米到衛河航道;分流15億立方米到賈魯河-潁河航道。除此之外,剩余的625億立方米還多出黃河現有水資源總量45億立方米,生態效益十分明顯。水網工程可將黃河的可供水量從目前的370億立方米提高到475億立方米,生態用水從目前的210億立方米提高到400億立方米。

    根據預測:2030年黃河流域缺水95億立方米;海河流域加上南水北調工程調入的100億立方米,還缺78億立方米;淮河流域缺水270億立方米。用于水網航運的500億立方米,除了內蒙古100億立方米之外,黃河流域295億立方米,海河流域90億立方米,淮河流域15億立方米。黃河流域收獲頗豐。海河流域補足缺口。淮河流域杯水車薪,但淮河流域所需的外來水源主要來自長江。

    生態治理工程與航道工程一起規劃,并行施工。航道干流、支流、二級支流、三級支流及其溝壑的所有邊坡,放緩至15°~25°,其上種植疏樹密草或疏樹密灌適宜水性的植被,樹木為喜好水性且根系發達有力的較大喬木,以抵抗急速水流的沖擊,灌木和草叢有著良好的水性和表土根系,以抵抗急速水流的沖刷。河面寬廣、河槽穩定、流速緩慢的黃河已經不具攜帶任何泥沙的能力,泥沙淤積出來的懸河從此落地,黃河水自此開始變清。

    徹底根治黃河流域的所有災害,包括干支流泥沙、水土流失、干旱、斷流、洪澇、決口、大懸河、二懸河和新懸河等所有難以逾越的治理難題,天下第一濁河稱號從此一筆勾銷。千古黃河水永久變清,傳唱千年的“俟河之清,人壽幾何”就此永久落幕。源源不斷的青藏天水,再現黃河奔騰不息的本來面目“黃河之水天上來,奔流到海不復回”,上世紀90年代黃河下游曾經長達226天的斷流自此遠離而去。下游河道不再淤積抬高,絕不會決口,更不會改道,無奈的調水排沙也將徹底退出歷史舞臺。有200億立方米水源的鼎力支持,黃土高原大規模植被建設終將得以落實。屆時,經過大規模生態治理的黃河水定將永久變清。

    人均水資源量僅為100立方米的北京目前年缺水15億立方米,2014年能夠接收到南水北調中線工程的10億立方米,即使加上引黃濟京工程的3億立方米,依然無法彌補缺口,并且遠低于國際公認的人均1000立方米的嚴重缺水警戒線。京同運河為北京帶來足夠水源,每年來自雪域高原40億立方米的天然潔凈清水涌入北京城。屆時,不但能夠滿足當前的用水缺口,還能讓未來北京足夠使用50年。

    淮河中下游洪澤湖懸湖的回落,使得黃河奪淮近千年泥沙淤積的河床抬升造成的嚴重澇災徹底消除,提供堪比江南水鄉的農業條件,讓淮河流域生態系統步入良性循環軌道。

    全國水土流失面積為356萬平方千米,流失土壤50億噸。黃河流域水土流失面積46萬平方千米,流失土壤16億噸,是中國乃至世界水土流失最為嚴重的地區。超級水網大通道開通后,黃河流域流失面積得到有效治理,流失土壤基本消除;再有二三十年,待黃土高原的大面積植被建立起來后,所有流失面積都將全面掃清,流失土壤徹底消除。黃河流域的水土不再流失,泥沙治理難題不攻自破,自行解消。黃河這條含沙量最大、水土流失面積最廣、侵蝕強度最烈、地上懸河最長、治理難度最大、達摩斯之劍高懸著的天下第一濁河徹底改變為一條高山平湖、峽谷靜流、河水清澈、水量充沛、奔流不息、山清水秀、溫順依人、運輸繁忙的黃金水道與旅游熱線。

    1400多億立方米的大量水源為綠色萬里長城三北防護林的大規模建設提供強大支撐,將大大加快三北防護林的建設進度。預計提前10年以高標準完成三北地區森林覆蓋率14.95%的規劃目標,到2050年還將這一目標提高到30%。森林資源總體質量持續攀升,人均積蓄量從不足世界平均水平的1/7提高到同一水平,乃至超過世界平均水平。

    水網黃河下游、京同運河、南北次航道與京杭大運河構成江北水鄉的水網骨架,一舉恢復四千年前黃河下游水源充足、植物茂盛、游牧守獵時期的大湖濕地。屆時,風景如畫的江南水鄉與風貌有別的江北水鄉日月同輝,遙相輝映。

    目前全國荒漠化土地面積為262萬平方千米,近4億人口受到荒漠化影響,并且仍以每年2000多平方千米的速度擴展,繼續吞噬著我們的土地。有水就有綠洲,無水就是沙漠。根據經驗數據:年降雨量50毫米至350毫米地區平均每畝沙漠澆灌100立方米水,連續10年可成綠洲。上千億立方米水連續20年的澆灌,一望無際的黃色沙海定會呈現綿延起伏的綠色沙海。

    橫貫北方大地的水網位于西北干旱區域與黃河流域半干旱區域之間,生態環境的全面改善將南方長江一帶的濕潤氣候擴展到黃河流域,黃河流域半濕潤氣候向北推移,從而阻止西北干旱氣候的南侵,為中部地區增添一道堅不可摧的綠色保護帶,一舉躍升為國家級生態屏障。

    2013年,中國的沙塵暴與往年同期相比基本持平,與去年相比略有下降。沙塵暴的減弱得益于大規模的植樹造林,草本植被能夠有效控制沙塵,強壓沙塵暴。隨著三北防護林工程的大步推進以及水網流域水上萬里長城的構筑,廣袤無垠的沙源片區在900億立方米巨量水源的強烈沖擊下,定會垂頭喪氣、萎縮服軟,直至徹底消除。

    當今世界,但凡大江大河入海口的三角洲,都已成為經濟發展的重要區域,曾經是孕育人類文明的搖籃,如今是區域經濟社會發展的龍頭老大,而黃河三角洲卻不在其列,只因缺乏內河航運的支撐而致使經濟發展受阻。超級水網為黃三角的發展壯大帶來千載難逢的歷史契機,豐富的自然資源和良好的生態環境,在五萬噸級通江達海航道的推動和大量水源的涵養中,一向被冷落的黃河口一舉獲得全世界最好的發展條件,黃三角將繼珠三角經濟圈、長三角經濟圈之后,躍升為中國最大的三角洲經濟圈而傲視群雄。與此同時,黃三角中心城市東營在躋身世界級都市經濟圈的同時,還將擁有、并保持世界上最廣闊、最完整、最年輕的三角洲生態經濟圈。

    超級水網工程的經濟效益極為豐厚。

    社會效益

    超級水網工程經濟效益極為豐厚,但社會效益不在其下,甚至更為搶眼。

    防洪效益:黃河下游地上懸河永久落地,河床寬闊通暢,坡降平緩,無泥沙攜帶能力,不再淤積,河床不再抬升,不再決口改道。河槽穩定且寬廣暢通,完全可以容納上萬每秒立方米特大汛期時的特大流量。何況通航后的黃河永遠都不會遭遇如此之大的洪水,一是黃河上游蘭州可以加大分流到西北地區的水量,二是中游的京同運河、下游的次航道和京杭大運河,均可承擔部分分流泄洪量。完全免除洪澇災害。

    抗旱效益:即使黃河流域連年發生特大干旱,也不會出現干旱,更不會發生斷流。因為可以減少向西北地區的輸水分流,甚至不向西北分流,幾乎增加三倍于黃河正常年份的備用水量。其實,每年用于航運的500億立方米的外來水源,就可足以保證黃河流域未來50年的需水增量。完全免除干旱災害。

    國土拓展:沉睡千年的西北大漠急需大量水源的喚醒,只要有水沙漠就會變為綠洲,只要有水綠洲就會變為耕地。近千億立方米大量水源的北方涌入和達海通道的腹地深入,成為西北大漠蘇醒的及時雨。西北浩瀚無際的荒漠區域經過若干年大量水源的流淌滋潤,可以輕松獲得10億畝耕地和25億畝草原,與現今世界擁有最多耕地的美國相當,人均耕地面積超越印度。中國可利用國土面積拓展一倍。

    土地增值:土地價值將會隨著國民經濟發展呈正比性增長。具體表現為交通沿線、城市周邊、建設用地、土地利用等為特點的城鎮化浪潮的大步推進,對于大規模開發建設尤為突出。一個國家的土地價值取決于這個國家的發達程度。按照世界銀行數據,美國的土地價值在國民生產總值12.6萬億美元時為33萬億美元,澳大利亞的在3840億美元時為1.1萬億美元,法國的在1.7萬億美元時為3.6萬億美元,發達國家的土地價值約為國民生產總值的2倍,近發展中大國俄羅斯的國民生產總值卻與其土地價值相當。

    無論中國的兩者比值為多少,國民生產總值翻番土地價值也將至少翻番;國民生產總值兩番土地價值至少兩番,因為土地價值與國民生產總值的比值會隨國家的發達程度上浮,且仍處于發展中國家的土地價值與國民生產總值的比值遠未達到2倍。

    各地區土地會隨著大規模發展而大規模增殖,發展程度越高,土地增值就越大。如果將土地價值與國民生產總值的比值稱作土地價值系數,水網流域的土地增值將導致土地價值系數的提高。如果目前的土地價值系數為1.5,大規模開發建設的土地價值系數就有可能提高到2,達到發達國家的土地價值系數。

    如果國民生產總值為50萬億元,以土地價值系數1.5計,2013年的中國土地價值為75萬億元,每畝土地價值為0.52萬元,水網流域面積為150萬平方千米,即22.5億畝土地,土地價值為11.7萬億元。假設土地價值系數提高到2,每畝土地價值提高到0.69萬元,土地價值將達到15.5萬億元。水網流域土地增值3.8萬億元。

    能源前景:中國大西北廣袤無垠的荒漠地帶是太陽能和風能最為豐富的新能源集聚區域。由于海陸空立體交通網絡的構建及大量水源的調入大西北荒漠地區大規模綜合新能源基地的建設條件已然成熟。為徹底甩掉化石能源世界第一進口國的帽子創造良好條件,助力世界新能源大國冉冉升起。

    現代農業:10億畝耕地和25億畝草原為農業發展提供廣闊空間,充足的水源保證農業收成的連年好景。以農場公司化形式從事規模化農業生產經營,走機械化大農業發展道路,全面推進農業現代化進程,極大促進中國農業現代化步伐的高歌猛進。

    農業既是西北地區的基礎產業,也是西北地區的優勢產業。西北地區長日照和大溫差,賦予得天獨厚的植物光合作用和養分積累,是中國優質農產品最為集中適宜種植的區域,特色農產品是西北地區的優勢產品,在綠色貿易壁壘為各國普遍采用的今天具有突出的比較優勢。一舉改變農產品進口大國為出口大國。

    沙漠黃金:巨量水源的涌入為開發陽光沙漠大產業贏得新的商機。在大量水源的大力支持下會有更大的內蒙古億利資源集團“綠色王國”、更多的新疆一四九團與石河子大學“沙漠人參”、更靚的東達蒙古王集團“中國西部第一村”,遍布于煙波浩淼的植物沙海之中。

    中國是世界上荒漠化最為嚴重的國家之一,每年因荒漠化危害造成的直接經濟損失達1200億元。巨量水源的調入,讓經濟損失的負值變為經濟效益的正值,在大規模荒漠治理的過程中還有雙倍直接經濟損失的紅包收益。

    產業發展:交通運輸業不僅只是服務業,還是第三產業中的主導產業,帶動水上運輸及其物流倉儲、港務貿易、船舶維修、裝卸搬運和航道維護等一大批服務業的協同發展,更是第三產業經濟發展的開路先鋒與突破口,直接推動制造業、服務業和進出口貿易等高端產業的大力發展。通過水網流域大規模產業轉移的承接倒逼產業技術進步,提升自主創新能力,優化產業結構,促進產業結構升級,進而推動工業轉型升級,一大批戰略性新興產業借此大力推進而迅速發展壯大。

    水網工程助力第三產業發展壯大,促進科學技術進步,能源資源產業占比相對下降。促進傳統產業升級,大幅降低能源礦產資源的消耗。壯大高端制造業和現代服務業,增加技術含量,提高產品附加值,從而帶來顯著的社會效益。

    治污效益:由于內需不足,要保持一定的增長速度,需要出口大量產品,導致出口越多污染越大。由于科技水平不高,大量產品消耗過多能源,導致能耗越高污染越大。又由于生產工藝落后,產生過程造成大量污染,導致生產越多污染越大。水網工程既能夠擴大內需,又能夠倒逼驅動經濟發展方式的加快轉變,還能夠提升創新能力,促進科技進步,致使出口產品相對減少,能耗大幅減少,排放污染大幅減少,從而帶來顯著的社會效益。

    中國生態環境污染和生態破壞造成的損失,上世紀90年代中期的分析結果是占到國內生產總值的8%,而世界銀行提出的比例是13%,《中國的環境保護(1995~2005)》白皮書認為占到國內生產總值的10%。以生態環境污染和生態破壞造成的損失占國內生產總值的10%計,并以良好生態環境所減少的損失1/4計,將產生國內生產總值2.5%的生態效益。按照2013年GDP56.88萬億元計,當年生態效益為1.4萬億元。

    超級水網工程的社會效益更為可觀。

    投資回收

    由于水網工程體量龐大,工程效應遍及全國各大領域,工程施工開動之日便是拉動國內需求之時。實際上工程規劃一旦出臺,全國各地的投資款項雪片般地涌向水網流域,不但擁有本身工程的乘數效應,還要加上外來投資的乘數效應,大量投資推高GDP,致使工程施工期間的GDP平均增長率高于無工程0.5~1個百分點。無工程的GDP平均增長率從2014年的7.5%保持到2030年,然后每10年降低0.5個百分點;有工程的GDP平均增長率從2020年工程開始施工的8%保持到工程竣工的2035年。25萬億元工程總投資的靜態回收期為13年零1個月,動態回收期為15年。

    工程工期20年,工程施工期間就可收回全部投資,投資回收期遠低于一般大型水利工程50年的經濟壽命,而水網工程的經濟壽命又遠不止50年,實屬罕見。

    現值估算

    經歷了30多年近10%高速增長的中國經濟目前維持在7%至8%之間,還能堅持相當一段時間,然后逐漸收窄,最后定格在2%的水平上,不大可能回到8%以上,更不可能回到9%。然而,水網工程卻將緩慢滑落的經濟增長拉回到高速發展軌道。竣工后的50年加上工程施工階段的15年,估算年限為65年。假設2015年工程開工建設,工程開始施工的2020年為基準年,社會折現率為6%,2013年的GDP為56.88萬億元,2013年至2020年的平均增長率為7.5%,2020年的GDP為94.37萬億元。有工程的GDP平均增長率:2020~2035年8%;2035~2045年9%;2045~2055年8%;2055~2065年7%;2065~2075年6%;2075~2080年5.5%;2080~2085年5%。無工程的GDP平均增長率:第一個10年為7.5%,然后每10年降低0.5個百分點。到2085年,兩者之差的現值的總和高達3775萬億元。

    該值是2013年中國國內生產總值的40倍,是工程原始投資25萬億元的151倍。效益之好,前所未有。

    終值估算

    目前中國GDP平均增長率約為7.5%,假設無工程7.5%的GDP平均增長率能夠維持到2030年,然后每10年降低0.5個百分點,降到2%時保持恒定。假設超級水網工程2015年開工建設,2035年竣工完成,后15年為工程施工期。以工程開始施工的2020年為基準年,全國有工程的GDP平均增長率參閱經濟效益節中的西部效益。全國無工程的GDP平均增長率:第一個10年為7.5%,然后每10年降低0.5個百分點,到2140年降到2%時保持恒定。

    對比有、無工程GDP的終值。工程開啟后68年,即2083年提高一倍;開啟后152年,即2167年提高二倍……并以0.5%的優勢長期保持下去。超級水網下的國家綜合國力持久翻番倍增。

    項目融資

    25萬億元的工程投資,按照中央25%其他75%,中央政府投資6.25萬億元,地方政府投資6.25萬億元,銀行貸款7.5萬億元,企業自有資金5萬億元。

    地方政府投資堪比中央,是因為水網工程涉及到山東、河南、陜西、山西、內蒙古、寧夏、甘肅、青海、四川、云南、新疆、西藏、河北、北京、天津、安徽、江蘇、浙江、上海、江西、湖北、湖南、重慶等眾多地方政府的重大利益,因此地方政府有較強的投資意愿。中央四大銀行在全球銀行業權威雜志英國《銀行家》雜志對全球前1000家銀行的調查結果顯示,工商銀行、建設銀行、農業銀行以及中國銀行的資本實力位列全球前十,其中,工商銀行蟬聯桂冠,建設銀行躍升至第二位。企業自籌資金中的企業指的是諸如建筑工程、水利工程、工程機械等有關大型企業,有BOT、BTO、BOOT、BOO、DBOT等多種項目融資模式選擇,因此企業自籌資金難度不大。

    25萬億元貌似龐大,15年工程施工期分攤后每年僅為1.67萬億元,絕對值小于2008年4萬億元投資兩年期的2萬億元。4萬億元投資2008年的GDP為31.4萬億元,工程投資2020年的GDP為94.37萬億元(年平均增長率為7.5%),2020年的GDP是2008年3倍,超級水網工程25萬億元投資的相對值不及4萬億元投資的1/3。因此,到2020年工程大規模投資時的風險承受能力是2008年4萬億元投資的三倍之多。

    2013年全國固定資產投資43.6萬億元,比上年增長19.6%。國家發改委投資研究所副所長楊萍預計2014年的投資增速約為19%,略低于2013年實現的投資增速。假設未來22年全國固定資產投資的平均增速為10%,2020~2035年的全國固定資產投資總量高達3000多萬億元,是水網工程25萬億元投資的120倍之多。屆時,25萬億元投資不過是小菜一碟。

    全球最大的戰略咨詢公司麥肯錫咨詢公司預測,中國基礎設施投資未來18年將會達到16萬億美元。根據上述預測,平均每年基礎設施投資為5.5萬億元,如果30%用于工程建設,基本滿足每年1.67萬億元的工程投資。

    如果無工程的固定資產投資西部、中部、東部、東北的分配比例分別為3.5:3:2.5:1,有工程的固定資產投資西部、中部、東部、東北的分配比例分別為4:3:2:1,只需稍作調整,適當減少東部投資,適當加大西部投資,將東部的2.5降低至2,西部的3.5提高到4,即可滿足水網工程投資的分配比例要求,無需擴大投資預算,就可輕松完成25萬億元的龐大投資計劃。

    結論

    超級水網工程規模如此浩瀚,涉面范圍如此寬廣,工程技術如此簡單,環境負面影響如此有限,生態環境如此完美,經濟社會效益如此豐厚,戰略意義如此重大,猶如從天而降的天大餡餅。

    通過工程技術、經濟、環境、生態、意義等可行性的初步研究,工程技術可行,工程經濟合理,工程環境影響有限,工程生態良好,工程意義重大。因此,超級水網工程具有無以倫比、完美可行的工程可行性、經濟合理性、環境友好性、生態完美性、意義重大性。

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  • 任何成功的科學技術都必需依據自然客觀規律加以科學技術正確組成一項成果。例如,蒸汽機.內燃機都是依據汽缸的膨脹力.嚗燃力通過活塞.曲軸旋轉為動力機械。其中進.排氣,力源引進都必需依據自然客觀規律而科學安排。科學技術成果不允許半點錯誤,否則必成廢件。
    大西北高原山地的管道輸水,由于天氣與自然地理條件復什,也就是一項科學工程技術組合構件。可以無需用電力.或短時.或需少量電力。并且又可以同時發電。其管道材料.結構都需要依據自然客觀規律加以科學技術組成才能成功。
    工程技術成果有專利權。但是中國的社會科學革新方案則無專利權。所以您索要的“新科學技術方案”不能在此公開細節。請原諒!
    2017/11/22 9:44:21
  • “管道輸水用電若用新科學技術方案無需很多電力”,請27樓談談“管道輸水”的“新科學技術方案”。
    2017/11/21 11:51:16
  • 樓主所說西線調水,欲采用管道加電力輸送方案是正確的。但是若用舊式管道材料與結構以及工程技術方案,在大西北山區是不科學的。只有采用新的科學工程技術方案才能成功。管道輸水用電若用新科學技術方案無需很多電力。因為管道輸水有一個以及有一些自然科學規律必需掌握。才是新科學工程技術方案。
    2017/11/21 9:34:55
  • 超級水網工程沒有“大庫區”(本工程的大庫區位于黃河上游瑪曲大拐彎處的河道旁),無需“大量移民”,至于“農業管道壓力灌溉”可在初步設計階段加以考慮。
    超級水網可不簡單,絕不僅限于外交與軍事戰略方面、各個方面、所有領域都將發生天翻地覆的巨大改變,具有無所不涉、無所不能的萬能功效,有了她,別說國民經濟總值超越美國就是人均GDP也不在話下,超越美國盡管碾壓。
    2017/11/20 15:25:53
  • “現代化科學之水利多元化之建設方案”不需要因大庫區需要的大量移民。并節約此款充實農業管道壓力灌溉。因此,“舊式大庫區蓄水方案“不可取。
    2017/11/20 9:52:09
  • 再評17樓,“由于該項工程的戰略意義之大、之重、之深、之遠恐怕沒有多少人能夠真正理解,能夠讓我們掃除所有發展障礙,“
    如果說,超級水網首先是建立在維系外交與軍事戰略方面。更應需要“現代化科學之水利多元化之建設方案”。而不是僅僅提出“簡單的超級水網“。
    2017/11/20 9:43:21
  • 超級水網既有利于“長遠利益”又有眼前利益,執政者開啟這項造福人類的偉大工程,自然也為自己贏得不朽政績,必將在歷史上留下不可磨滅的卓越功勛,刻下永垂青史的蓋世豐碑。
    2017/11/15 18:41:48
  • 請問超級水網是建立在中國人民長遠利益上?或建立在執政者政績上?如果是中國人民長遠利益上,則只有“現代化科學之水利多元化超級水網“可行。如果是建立在執政者政績上,則歷史上執政者不泛恣意妄行。您的所謂“超級水網政績“,則歷史現實是會公正回答。
    2017/11/15 10:43:59
  • 沒有超級水網也就沒有“現代化科學之水利多元化超級水網”。所有的“畫餅沖饑”均建立在“現實需求”的基礎之上。超級工程到底可行還是不可行?還請18樓給予強力駁斥。如果推翻不了,超級工程當然可行。
    2017/11/12 20:22:49
  • 請18樓拿出證據闡明樓主是怎樣“忽悠中國人民,忽悠執政者”的。
    2017/11/12 15:54:21
  • 相對于“舊式工程技術之河渠流淌”,18樓可否拿出新式“工程技術之河渠流淌”?
    2017/11/12 10:00:38
  • 如果說,在現代科學進步社會要建設所謂“超級水網“。而對“人民飲用純凈水”、“南方的防澇與抗旱同時兼顧”、“北方調水是城鄉.工農業用水均衡兼顧”等問題均可在初步設計中加以考慮,“本方案沒有多少必要性“。
    而且又要達到“由于該項工程的戰略意義之大、之重、之深、之遠恐怕沒有多少人能夠真正理解,能夠讓我們掃除所有發展障礙,掀起席卷全球的創新風暴,贏來國際空前未有的第二輪高速增長,昂首闊步地登頂世界頭號強國的蒼穹之巔。因此,不要求本方案有多么完善高效,只證明工程可行,就足以展現本方案的高超絕頂、豐碑史冊。“正是明目張膽忽悠中國人民,忽悠執政者。
    因為在現代化科學進步的中國社會只有“現代化科學之水利多元化超級水網“,而不是僅僅以“超級水網“就能達引到當今中國的現實需求。不求現實需求而是力證畫餅沖饑是多么好吃可口,而且隱患頗多,這種“超級工程可行嗎“?
    2017/11/12 9:38:40
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