[摘 要]我國水資源相對短缺,京津華北嚴重缺水,“南水北調”工程在水量、水質方面依然存在不足之處,不能根本解決該地區資源性缺水問題。而江西大量擁有的、花大力氣保護的優質淡水資源,白白流入長江。為此,本文提出了以管道、用電力、年輸水150億m3的鄱陽湖水濟京津的戰略,同時簡介了工程布置、線路、效益及影響等問題。
[關鍵詞]鄱陽湖;淡水資源;一湖清水;濟京津
[中圖分類號]S273.1 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6848(2011)05-0049-05
[作者簡介]譚晦如(1944—),男,湖南安化人,江西省科學院、江西省山江湖區域發展中心研究員,長期從事鄱陽湖資源、生態、環境研究;(江西南昌 330029)熊大衎(1963—),男,江西南昌人,江西省水利規劃設計院教授級高級工程師,主要從事水利規劃設計和鄱陽湖水利規劃研究;(江西南昌 330029)譚胤寧(1978—),男,海南大學經濟管理學院講師,主要從事技術經濟和農業經濟管理研究;(海南海口 570228)嚴玉平(1971—),男,江西省山江湖委辦副研究員,主要從事生態環境研究。(江西南昌 330046)
Title: Ponder of Strategy for Development and Utilization of Water Resources in Poyang Lake
Authors: TAN Hui-ru, XIONG Da-kan, TAN Yin-ning, YAN Yu-ping
Abstract: China is relatively short of water resources, and some areas, such as Beijing, Tianjin, and north China, are facing serious shortage of water resources. Although the Chinese government started South-to-North Water Transfer Scheme,it is a pity that the scheme does not eradicate water resource scarcity in the regional scales, because of the deficiencies in water quality and quantity. Jiangxi is abound of high quality freshwater resources after the Jiangxi people spend huge of energy and costs in protecting it. The clean freshwater in Jiangxi flows into Yangtzi River without any repayment, which contributes to maintain water environment of Yangtzi River. The paper provides a strategy in which Jiangxi will supply Beijing and Tianjin 15 billion cubic meters of freshwater every year via Pre-stressed Cylinder Concrete Pipe(PCCP) with power supply. The layout, lines, benefits, and effects of the scheme are also briefly introduced in the paper.
Key words: Poyang Lake; freshwater resources; clean water; supply to Beijing and Tianjin
一、鄱陽湖區的現狀與主要問題
(一)鄱陽湖區的現狀
鄱陽湖位于江西省北部長江南岸,是有一口與長江相通的單口吐納型湖泊,也是長江流域唯一的、至今完全沒有被人工控制的通江湖泊(洞庭湖四口,已有一口建閘)。湖泊面積4078km2,是我國最大的淡水湖泊。相應的容積達300.89億m3①,約與三峽水庫總庫容相當。
鄱陽湖承納贛、撫、信、饒、修等五河來水,集雨面積達到16.2萬km2。鄱陽湖包括入江水道、湖盆與尾閭河道等自然情況不同的三部分。鄱陽湖的邊界由天然低丘山地和人工圩堤組成,現有大小圩堤600余座,堤線總長約4000km,保護約8000km2的土地、45萬公頃農田、上千萬人口,分屬南昌、九江、上饒等三市。
鄱陽湖的自然狀況有兩大特點。其一,洪枯水位變幅很大。年際最高、最低水位分別為22.59m(吳淞標高,下同)和5.90m,相差達16.68m,年內最高、最低水位差為8.55~15.36m,多年平均值為12.06m。水位變化受長江水位影響十分明顯。其二,水資源豐沛,水質良好,可利用水資源量大,流域與行政高度同一,但年際、年內分配不均。全省(流域)年平均水資源總量(湖口站年徑流量)約1460億m3,相當于海灤河流域的5.4倍,相當于漢江流域(丹江口站)的3.5倍。全省人均占有的水資源量為3600m3,為全國人均占有的水資源量(2000m3)的1.8倍,屬全國罕有。水資源是鄱陽湖區最大的資源,但還沒有發揮應有的效益。
(二)鄱陽湖目前存在的主要問題
一是水環境安全堪憂。抗洪能力偏低。經過歷年建設,僅29座重點圩堤按湖口水位22.50m的標準建設,但達不到抗御上級規定的1954年洪水的要求。其余圩堤抗洪能力為5~10年一遇。
三峽工程壩下游河道長距離沖淤對鄱陽湖區洪、枯水的負面影響巨大,亟待消除。
枯水水位逐年下降趨勢明顯,不僅影響航運,更是影響生態環境。
二是污染趨勢加快。枯水期,尤其伏旱期間尾閭河道內大量死魚的現象多次、多處出現。很明顯,湖區和上游16萬km2任何地區的污染,都會影響鄱陽湖,治污形勢十分嚴峻。
三是公路建設發展的同時,水路客運嚴重萎縮,多條傳統航道停航。
四是血吸蟲病流行問題依然有待解決。血吸蟲病等疾病仍然嚴重威脅沿湖人民健康,公共衛生問題已引起上級有關部門極大關注。
五是湖區生物(多樣性)資源、旅游資源和自然地理環境等由于水位變幅大、血吸蟲病猖獗,難以轉化成相應的經濟效益。人均耕地資源較少(0.8畝/人),傳統的小農經濟思想和生產模式沒有根本改變,科技文化落后,市場意識不強,農業經濟效益低下。總之,湖區生產、生活水平低于全省平均水平,魚米之鄉已成為貧困地區。
二、解決問題的基本思路
針對鄱陽湖區的現狀及存在問題,為實現《鄱陽湖生態經濟區規劃》目標,促進江西在中部地區的崛起,必須充分發揮鄱陽湖水資源的優勢。也就是既使鄱陽湖優質的淡水資源為國家經濟社會發展服務,又能使湖區人民從這種服務中富裕起來。
我們注意到:全國水資源相對短缺,特別是京津華北嚴重缺水,這種資源性缺水已經成為嚴重影響我國經濟社會發展的制約因素,甚至影響到民生。在當前水資源緊缺的形勢下,一方面,建設節水型社會,走節水的路子,應該是各行各業的必經之路。何況目前中國單位GDP用水量是美國的八倍,因而中國在水資源利用方面還有很大的節約余地,應節約用水,提高用水效率和效益。同時,我們還應該從全國一盤棋出發,統籌解決國家水資源短缺的問題。目前我國已經具有經濟實力和技術能力建設全國性的水資源調配工程,如南水北調工程等,把中國幾大水系的水資源進行優化配置,作為建設節水型社會的重要支撐。然而,目前實施的“南水北調”東線、中線工程在水量、水質方面依然存在不足之處,建成后并不能根本解決京津華北的資源性缺水問題。
另一方面,江西省花很大力氣保護的鄱陽湖“一湖清水”,卻得不到充分利用,這些優質淡水資源,既不能更好地為國家解決水資源短缺作貢獻,也不能轉化為經濟效益,只能流入長江,與江水同流了。
為解決上述矛盾,遵循中央水利工作會議精神,“嚴格水資源管理作為加快轉變經濟發展方式的戰略舉措”,“著力建設水資源配置工程,實現江河湖庫水系連通,全面提高水資源調控水平和供水保障能力”,我們的基本思路是:從國家全局考慮,本著解放思想、實事求是、更新觀念、與時俱進的精神,從緩解國家水資源短缺出發,充分發揮鄱陽湖水資源的效益,實施“鄱陽湖水濟京津”戰略工程。
三、鄱陽湖水濟京津戰略工程的初步設想
(一)總體布置
以鄱陽湖為水源,通過長約1200km的管路,以100%的保證率,可根據需方的要求,每年將約50~150億m3優質湖水(僅為鄱陽湖年徑流量的1/30~1/10),用電力把水輸送到北京、天津、河北、環渤海地區等缺水區。
鄱陽湖水濟京津工程包括水源工程和輸送工程兩大部分。
水源工程:
由于輸水流量很大(日平均流量達170~500 m3/s,才能達到年輸水50~150億m3的目標),沒有一定庫容的水源水庫調蓄,難以達到100%的保證率。天然狀況下鄱陽湖洪枯水位的變幅可達12m以上,一般的水泵不能很好的滿足輸水要求。如果能將鄱陽湖的洪枯水位保持在某一個值范圍,可以穩定鄱陽湖枯水位,減少鄱陽湖水位變幅,既保證鄱陽湖區供水、生態需水要求,又保證調水的要求。
輸送工程:
包括管道和中途增壓站。管道自長嶺沿鄱陽湖入江水道西岸北上,經江新洲穿越長江。過江后,自安徽宿松直接北上,穿過大別山,抵達金寨。由金寨繼續北上,在山東梁山以隧洞穿越黃河河底。穿越黃河之前,分一支線送水往膠東。穿越黃河后繼續北上抵河北霸縣,一支往東至天津,一支往北至北京。全長約1100km,途經贛、皖、魯、冀、津、京等6省市。
經過初選,輸水管道擬用預應力鋼桶混凝土管(Pre-stressed Cylinder Concrete Pipe)簡稱PCCP。用復合材料制成,具有耐壓高、不漏水、阻力小、強抗蝕、便施工、能抗震、長壽命的特點,國內已有很多建成的工程實例。美國90%的輸水管線采用PCCP。目前世界最大的輸水工程—利比亞大人工河工程,管道總長3584km,其中管徑4m,干線總長2776km(一期東線班加西干線長1536km,二期西線的黎波里干線長1240km),全為PCCP①。
計算表明,輸水流量與管道直徑的8/3次方成正比。由于制造的難度和投資所限,暫定直徑為5~8m。半挖半填,上覆回填土可作高速公路路基。每隔20~50km設增壓站一座,站間管道承受內壓0.2Mpa(20m水頭)②。
下階段還要考慮是否可以利用治淮工程的某些水庫作為中間蓄水的效用,減少能耗。
(二)投資與效益分析
由于工作深度所限,目前只能進行極其粗略的估算。
1.投資
水源工程:總投資不超過100億元③。
輸送工程:目前只能主要根據管道的材料和抽水設備的價格、一般的土石方工程單價、占地賠償單價等估算工程費用,對于過河、穿山等和其他費用,只能以增加一定的百分比考慮。各項費用中,PCCP價格占絕大多數,只能按照供應商的報價推算,初步估算最多需要400~1100億元(相應于輸水50~150億m3)。
綜上所述,估算鄱陽湖水濟京津工程總投資為500~1200億元(相應于輸水50~150億m3)。
2.效益
水源工程:
也就是鄱陽湖控制工程或鄱陽湖水利樞紐工程,實質都是對鄱陽湖實行人工控制。前者,即鄱陽湖控制工程是江西省人民政府鄱陽湖綜合科學考察(1983-1988年)時正式提出的人工控湖方案,也是歷史上第一個完整的規劃設計控湖方案和經國家有關部委領導、專家論證(1986年)并基本肯定的方案;后者,即鄱陽湖水利樞紐工程是近幾年由水利部門提出,并經省政府認可和國內專家論證,上報國家待批的方案。兩者的共同點是控制鄱陽湖巨大的水位變幅,消除巨大水位變幅對鄱陽湖及湖區造成的不利影響,保障鄱陽湖區經濟社會可持續發展,保護鄱陽湖的生態環境。兩者均可解決鄱陽湖枯水期生態缺水問題,并有利于供水、血防、航運、水產養殖等,均具有無耕地淹沒、無移民遷移;對環境影響小;技術難度小等特點,如果僅作為調水的水源工程,工程的建設和運行基本相同。不同點是鄱陽湖控制工程兼顧防洪、發電,而鄱陽湖水利樞紐工程不考慮防洪和發電,即控枯不控洪。
輸送工程:
每年可以100%的保證率(任何干旱年都能保證)向京、津、冀、魯缺水地區供應50~150億m3以上的可作為飲用水源的優質水資源。
按照《中華人民共和國水法》:“水權可以有償轉讓,超用、占用了他人的水權就要付費;反之,讓出水權,就應受益。”的原則,可以向需水方收費。如按每1m3水收取1元水資源使用權轉讓費,每年可收取50~150億元(相應于輸水50~150億m3)。
按靜態估算,全部工程可以在8年內還本。有如此效益,籌資應該不會有很大困難。
如果將埋填管道形成的土體作為路基興建高速公路,只需增加路面投資,其效益將更大。
立足我國自己的技術,完成工程應該毫無問題,工程雖然浩大,卻很分散,5年內可以完成。
(三)鄱陽湖水濟京津的優越性與問題
初步的研究表明:以鄱陽湖為水源,通過長約1200km的管路,輸水到京津,是一個可以與南水北調中、東線方案媲美的調水方案。鄱陽湖水濟京津有以下特點:
1.水源更可靠
水資源豐富。湖口年平均徑流量1460億m3,比中線方案水源漢江丹江口水庫的年平均徑流量409億m3多1051億m3①。
2.蓄水能力強
鄱陽湖13.00~18.00m(吳淞高程),有效庫容129億m3。
豐富的水資源和巨大的調蓄水庫,保證該工程在任何年份都可以100%的保證率、年輸水50~150億m3(170~500m3/s)。相對而言,中線方案丹江口多年平均調水量為144.6億m3,一般枯水年(保證率80%)調水量為107.8億m3。1978年型的干旱年調水量為63.5億m3。上述3種典型年可以調給北京、天津的凈水量分別為21.4、16.0、9.4億m3 ②③。
3.不影響其他效益
如前所述,湖口調出的是江西“剩余”的水,對長江而言,調取150億m3水,占大通年徑流量的1.5%。中線方案丹江口水庫以上流域內各種用水達37億m3,水庫設計灌溉面積360多萬畝,發電裝機1200兆瓦。這些效益,與調水有矛盾① ②。
4.輸送途中無損失和污染
利用管路輸送取自水源的水,幾乎可以全部送抵目的地,中間沒有什么損失,不會產生污染。一般灌溉工程,明渠送水,因蒸發、滲漏以及某些人為的因素,中間損失可能達到30%。中線方案從丹江口調水145億m3,按照總干渠有效利用系數0.73~1.00計算,到灌溉渠各分水口實際供水為120億m3,損耗24億m3,占16.7%。1200余km的輸送途中,還可能由于土壤、酸雨及某些人為因素造成污染。
5.運行管理相對簡單
鄱陽湖的水基本來自江西省,從鄱陽湖北調的水,較適宜用于工業生產和城市居民用水。供需雙方比較明確。水源充足,可以按合同供水,中途人為干擾的可能性較小③。
與南水北調東線方案相比,除了運行過程中都要消耗電能的共同點外,鄱陽湖水濟京津水質優良、輸送途中無水量損失、無污染、不會給沿途農田造成次生潛育化的負面影響是明顯的優勢。
6.運行過程中要消耗電能
顯然,這是一個缺點。但只要設計恰當,所耗電能(費用)不大。
輸送的能耗:由于地形條件所限,鄱陽湖水濟京津不能自流,只能采用電力提水的方式。理論計算表明,1度電能可以將1m3的水體提升367m。鄱陽湖與京津地區高程差并不大,能耗絕大部分用于克服輸送管道的阻力損失。阻力損失(可以m計)則與水流速度的平方成正比。只要流速不是太大,輸送能耗就不會太多。選擇管道時必須控制每1立方米水體的輸送能耗,否則經濟上可能不及海水淡化方案或無利可圖。初步計算表明,控制每1立方米水體的輸送能耗在2~4度電能是完全可能的。
7.環境問題
如果工程建成,還必須妥善處理一些環境影響問題,其中最大的問題是如何確保向北供水的鄱陽湖的水質。好在今天“永遠保持鄱陽湖一湖清水”已成為鄱陽湖生態經濟區建設的主要目標之一,江西省已經采取了很多工程與非工程措施,保持鄱陽湖優良水質。
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責任編輯:堯水根