北京10杯水中,有7杯半是南水北调来的;而天津几乎的供水都是南水。南水北调中线工程正发挥着作用。可科学家为什么不埋地下管道,非要露天河道呢?
人们有这样一个疑问:采用露天的河道进行南水北调,弊端很多,可为什么还要这样呢?
露天的河道,水分的蒸发量超大,特别是在夏天,你看,1432公里远的中线工程,一路上得蒸发多少水分啊?这样是不是让南水北调的效果大打折扣呢?
还有,因为采用露天河道,这么长的路程,一定会受到很多的污染,包括来自大气的污染,以及其他诸多的污染源。
采用地下水管就没有这些烦恼。水分的蒸发量小,而且也不怕受到污染,这多好啊!
1 .成本高。 我们以起点在丹江口水库的中线为例,1432公里,如果全部都铺设地下水管,那么,这1000多公里的水管得多少费用呢?而这些水管的质量得有保障,水管的大小,还要经过科学的论证,太大了,又太浪费,太小了,又达不到南水北调的要求和效果。
关键是成本高了,但质量能不能够保证,风吹雨打,能耐多少年?
2 .施工难。 中线工程要穿越很多高山、河流,那可不是一路平坦。首先是如何运输,如何把这些水管运到荒山野岭呢?这得费多少人工啊?有些地方可不是机械或者是货车能够进去。还有施工的难度也是特别大,因为有的落差,这个高度差很大。这一路上得建多少个水泵站才能把水调上去呢?
水管之间的接头,也是一个问题,虽然我们一点也不怀疑我们的技术,但大自然也需要值得我们去敬畏。
3 .维修麻烦。 冬天的时候,北方天气寒冷,如果水管出现冻结破裂的情况怎么办?那么,首先必须找出在什么地方冻结,1000多公里的水管,甚至还有不少是铺在地下,当然现在我们的技术是没问题。但如果出现冰冻的水管在高山上或悬崖峭壁,这个维修真的特别麻烦。荒山野岭,甚至是出现在隧道里的水管,这些都给维修带来了一定的难度。
还有水管破旧、老化,需要更换,这才是以后最烦琐的事情,水管冻结也许出现的概率不大,不频繁,但日久年长,水管老化,这是自然而然的事情。那么,不得已时,我们还得再次把水管从地下挖出来啊!
4.调剂不科学 。南水为什么要北调呢?因为南方水资源充沛,北方缺水。这样通过南水北调,就可以使水资源的分配更加合理。但南方也并非一年四季水资源都很充沛的。雨季来临的时候,南方的水资源就特别充足。如果采用地下水管,也就是说,这个水管流量就这么大,尽管南方的水资源充沛,甚至有可能出现涝灾,但也无法把南水调剂到北方去啊。这就是地下水管的弊端。
5 .南水北调,不仅仅是调水 。如果单纯为了调水,那也失去了这个伟大工程的意义。 至于还有什么?等下我们讲到露天河道的优点,我们再详细介绍。
这个项目,在1952年就开始提出来。后来科学家经过勘探、研究,提出了50多种方案,以后才筛选确定下来。包括对路线的选择,以及采取什么方式将水从南方送到北方,都做了精心的研究和论证。
南水北调采用露天河道,它有一个特别重要的作用,就是改变沿途缺水地方的生态环境。蒸发掉的这些水分,并非浪费了,这些水分最终还是落到了自然中,也是有利于沿途植物的生长以及自然界的生态调整。
利用河道,我们都知道它的作用有降低成本,维护方便等作用, 同时,更重要的是,它能使沿途中不少原来已经干涸了的河道,开始有了流水,焕发出新的生命力量;同时也回补北方那些缺水的地下水。所以北方的生态环境得到了极大的改善。据了解,中线工程已经向30多条河流补水。
像东线,利用洪泽湖等湖泊,还能起到储水调剂的作用;以京杭大运河作为输水主要通渠,它也焕发出新的活力了,也被赋予了新的生命。南水北调后,白洋淀的水面面积也增加了50多平方公里,白马湖地区的生态环境也有了极大的好转。
这些都是露天河道所能带来的,而地下水管却并没有这样的功效。
露天河道能够最大限度的把南方的水科学有效的调到北方去。 因为它很多都是采取现成的沟渠、河道。水流量不受限制,当然也能够控制。因此在南方雨季的时候,有时候为了避免涝灾,可以最大限度的把水资源源源不断的调剂到北方去。
这里还有说明你一个,南水北调这个工程,它调取的方式主要是以明渠为主,即露天河道。但并不是露天河道是仅有的一种方式,也并不是说整个工程都利用现成的河道、湖泊、大运河等。有很多输水河道还需要人工、机械去开挖。
输水的方式还包括渡槽、暗涵、管涵、隧洞、倒吸虹。 也就是说,在这个工程中,也在一些特殊地方,因地制宜,采取了地下水管, 甚至还包括隧道,输水隧道还穿过黄河,在北京,输水隧道还穿过地铁站,与地铁结构相距3.67米,这是什么概念啊!
写在最后:
俗话说,远水救不了近渴。南水北调这个工程,把老祖宗的这句话给打脸了。
准确地说,不管是中线,西线,还是东线,虽然主要是以露天河道为主,但还是融合了其他的输水方式。
事实再次证明,如果单纯采用地下水管,那是不科学的。
南水北调,不仅调来了饮用水,还调来了良好的生态环境,当然,也把南方人的祖国一家亲的亲情也调来了。
理论上讲,如果南水北调采用地下管道,确实会减少蒸发,但为了减少蒸发这一个优点而带来更多缺点得不偿失,我们甚至都不用查上个世纪50年代南水北调修建时的规划资料,仅从地理地质学上就能分析出地下管道的至少4个缺点。
首先最简单的抗震,南水北调工程从长江流域一直到京津、山东半岛,跨度之大世界绝无仅有,这么长距离的工程,中途势必要经过多条断裂带、地震带,如果采用地下管道方式,一旦发生地震将造成不可逆的坍塌,以东线为例,中途就经过著名的郯庐地震带。再一个,南水北调中线、东线都位于人口密集的平原区,该区域地面生产劳作非常密集,那问题来了:挖深了涉及地面水塔加压,工程量、成本将倍数增长,而挖潜了地面密集活动情况下很容易塌方。
其次是成本原因,南水北调所有线路并非全都新修建,而是大量利用了既有河道,最典型的是东线京杭大运河利用,不但节省了巨大成本,也重新使京杭大运河发挥价值,且将沿线湖泊串联起来,可综合调度、优化沿线湖泊的水资源,促进沿湖生态。而如果采用地下管道,那既有河道只会荒废,且想调度水资源到沿线周边湖泊时,需要高功率泵站不停工作。再一个,露天河道串联起沿线湖泊,在北方雨季湖泊涨水时,可以减少长江泵站枢纽的工作量,从而节约成本。
引汉济渭
再一个是故障维护,不可否认我国已经修建的水利工程,很多都是采用地下管道的方式(输水隧洞),比如引汉济渭工程、滇中引水工程等,都采用了大量地下隧洞,但这些隧洞皆是依托自然山体,更准确地讲叫做“山体隧洞”,大型盾构机开凿后空间很大,后期维护完全可供人力设备进入。但南水北调东线、中线皆位于我国平原区,平原区开凿隧洞没有山体地形依托,只能是走地下暗道,暗道后期一旦出现问题,不但排查工程量大,维护更复杂,不可能每次维护都挖开地面,那将严重影响地面生产作业。
最后纠正一点,很多人认为南水北调采用地下管道还涉及北方冬季结冰问题,其实这个问题不成立,北方冬季结冰是指地面河流、湖泊,而地下温度高反而不会结冰,否则北方城市冬季地下水、自来水供应将全部瘫痪。
蒸发的水变成水蒸汽,水蒸汽形成的雨又落下到地面,实质就是自然循环系统。虽然蒸发的水不能随着灌渠流向目的地,但并不影响蒸发的水滋润大地。
管道成本太高了,南水北调工程量大。加之南方水源充沛,源源不断的流水不惧怕少量蒸发
地下管道能有多粗1米2米3米还是5米,是用自流还是加压,是流多少算多少,还是必须每小时达到什么量,用管道自流还是省省吧,劜加压活,从水源头到终止点需要多少个加压点,,由谁来日常维护,用什么能源,电还是燃油动力,想好了没有
南水北调是我国建国后,所实施的一项重点战略性、跨区域引水工程,主要利用人工挖掘与部分自然河道相结合的方式,分为东、中、西三条线路,将长江的水资源向北引入,打通淮河、黄河、海河、长江等重要河流的水系连接,实现“四横三纵”引水布局,达到跨区域水资源调配、缓解北方水资源短缺的目的。
截至目前,南水北调的东线和中线工程已经开通实施了调水,工程总长度达到2900公里,每年的调水量可达280亿立方米,西线目前还在论证完善阶段。东、中、西三条线路,所采取的调水方式,除了跨越一些大型河流之外,工程采取的都是露天河道方式,有朋友不禁要问了,既然露天的方式不可避免地会提高水体的蒸发占比,为何不采用地下管道来减少这种损耗呢?
不可否认的是,采用地下管道的方式,由于减少了水体与大气环境的直接接触,同时也减少了太阳辐射和风力作用的影响,蒸发量肯定要大大减少,而之所以没有采用地下管道输水的方式,根本的原因在于性价比,即这么大的工程,无论是从造价成本、安全性、维护以及使用成本四个方面看,采用露天河道输水是最经济可行的。
首先,从造价成本看。现有的输水方式,有相当一部分是采用自然河道来作为输水的途径,比如,东线在从扬州出发到太平湖这一段,由于整体地势是逐渐升高的,因此多是采用泵站提水的方式,来推动水体高程的增加。而从太平湖到天津这一段,则是利用水体的自然落差来实现的,利用天然河道、辅之以人工干渠,可以用最少的成本来进行输水, 历史 上修建的京杭大运河就发挥了重要作用。
另外,在东线输水过程中,一些大型的湖泊可以作为天然的中转站,如洪泽湖、南四湖、东平湖、骆马湖等,既能满足泵站提水所需要的汇水冗余时间,另外还可以提高水资源调配的灵活性。
但是,如果用地下管道的方式,不但使得原有的天然河道“荒废”,而且还得进行大量的人工开挖河道、投入巨量的人工管道、实施地下管道衔接、增加人工泵站输水负荷等,这比花费无疑是一个天文数字。
第二,从安全性来看。虽然现有东线和中线工程所经过的区域,大多都是平原地区,少部分是丘陵地区,但是沿途的地质条件并非十分稳定,分布有若干典型的地震带和断裂带,比如东线的郯庐地震带、中线的黄河下游地震带等等。假如这些地震带及周围区域发生比较活跃的地质运动,那么在这么长的输水线路上,不可避免地会对地下管道产生影响,即使轻微的震动,都可能引发管道破裂、坍塌等问题,从而阻断输水进程,形成不可逆的影响。
相反,如果采用露天输水的方式,虽然也会受到地质活动的影响,但是影响的程度要小得多,基本上不会出现河道阻断的现象,安全性大为提升。另外,采用天然河道输水,相较于地下管道输水方式,也减少了穿越人口密集区所引发的地面塌陷的风险,在保障工农业正常生产和群众的生命财产安全方面,也具有地下管道输水所不具备的优势。
第三,从维护便利性来看。在输水过程中,不可避免地会出现河道(管道)淤积问题,利用天然河道输水,不但能够快速地定位问题所生的区域,而且排查、机器设备进入、操作实施都相对简便,对周围的影响也比较小。
如果全部采用地下管道输水的方式,不仅会出现淤积的问题,而且还会受到多种因素的影响,引发管道破裂、堵塞、塌陷等严重问题,由于是在地下,这就给问题的排查、锁定具体点位带来了困难。同时,要解决这样的问题,必须要再次挖开地面,无论是工程量、机器设备进入,还是对地面上的影响,都要比自然河道困难得多,运行维护成本将大幅度提升。
第四,从使用成本来看。已经实施的南水北调的东线和中线调水,并不是将长江的水一下子都引到天津、北京,而是沿途的地区工农业生产都会受益。利用自然河道,可以很好地利用地形特点和河道走向,投入很少的工程量和成本,就能将水体引到需要的地方去。而如果使用地下管道,则需要额外增加提升泵站数量,也需要额外增加支渠与地下干管衔接工程量,因此,从使用的角度来看,也是极不划算的。
另外,从水体的自然循环来看,利用天然河道输水,虽然蒸发量要比地下管道大,但是水汽在空气中是一个循环的过程,蒸发出去的水,不能直接补给回到输水干流中,却可以通过降水的方式降落到更为广阔的区域中去,并不会白白流失掉。
“南水北调”工程是我国二十一世纪伟大工程。 2002年开工,东、中、西线干线总长4350公里,调水规模448亿立方米,规划区涉及人口4.38亿人,总投资额5000亿元人民币。该工程共有东线、中线和西线三条调水线路,通过三条调水线路与长江、黄河、淮河和海河四大江河的联系,构成以"四横三纵"为主体的总体布局,以利于实现中国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。其起点长江,终点到团城湖。“南水北调”的宏伟构想首次提出,由1952年,毛泽东同志在视察黄河时提出。
我国水资源分布特点是,呈现“南多北少,东多西少”局面,分布极其不均匀。 具体分布情况是,长江流域及其以南地区人口占了中国的54%,但是水资源却占了81%:而北方人口占46%,水资源只有19%。我国每年河流径流量约为28000亿立方米,主要集中在南方,包括:长江、珠江、雅鲁藏布江等等。
北方水资源匮乏,尤其是我国的华北平原地区。 由于该地区是我国经济、政治、文化中心,人口密集、工业发达,人口数量1.1亿,2018年GDP生产总值合计84580亿元,总面积21.8万平方公里,用水需求非常大。但该地区人均水资源量仅300立方米左右,为全国平均值的1/7。多年来,华北平原,缺水已经不是什么新闻,尤其是京津冀地区,在世界上都是有名。近30年来由于该地区人口暴增,工业迅速发展,农牧业等需要大量用水,人们对地下水无限制开采,累计超采地下水1500亿立方米,超采区面积达到6.7万平方公里,形成现在巨大的“漏斗”,成为世界上最大地下水“漏斗区”。其中 ,北京地下水超采高达65亿立方米,天津地下水超采2.5亿立方米,河北地下水超采59.6亿立方米。用“水荒”问题已经成为严重制约着华北地区的经济发展,急需解决。
“南水北调”工程以解决“南涝北旱”为目的,缓解和改善中国水资源空间上分布极不均衡的现状,为国家战略性工程。 那么,为什么南水北调不采用底下管道,而是蒸发量巨大的露天河道呢?
第一、成本问题
“南水北调”工程,预计总投资5000亿元,总长度4350公里。之所以采用露天河道而不采用底下管道,主要是成本问题。假如铺设管道,步骤是:先挖沟,放管道,再填埋。工程量是露天河道的三倍还要多,而露天河道只需开挖河道就可以。当然河道周围环境需要绿化,需要设置隔离带,保护水源的水质安全。而铺设管道一般使用铁制品,就需要考虑铁管的腐蚀性问题,日积月累,腐蚀性比如严重,这是面临的很现实的问题。还有使用露天河道有很大一部分是借助原来的河道,不需要我们怎么投入,只需清淤而已。比如“南水北调”的东线工程,就是借助原来的京杭大运河河道,省下了很大一部分投入。结果投资还需要5000亿,如果使用管道,估计费用会增加一倍多,要超过1万亿人民币。因此,成本问题决定了“南水北调”工程采用露天河道,而没有选择管道铺设。
第二、地质灾害问题
“南水北调”工程,横跨大半个中国,东线工程位于长江中下游平原和华北平原地区,地质灾害偏少;中线和西线工程选择路线地质灾害较多,尤其是西线工程选择路线位于青藏高原边缘,跨越横断山脉,地质复杂,而青藏高原正好位于世界两大地震带之一“ 地中海-喜马拉雅山地震带 ”上,受印度洋板块抬生亚欧板块,地震频繁。而西线工程时刻面临这样的“威胁”,如果发生地震,管道被破坏,维修困难。因此选择露天河道优于管道铺设。
第三、测量水位问题
“南水北调”工程,选用露天河道比较直观,容易观测水量和水质安全问题,以及汛期水量变化趋势。而选用管道铺设,对于管道内的水量、水质问题只能使用仪器,无形增加了成本。费用高不说,观测能力差,只能了解大概情况。
第四、环境问题
“南水北调”工程,采用露天河道,虽然蒸发一部分,但是可以改变周围环境,形成小气候,改变大气中水分含量,可以增加降水的几率,长期如此,周围绿色植物会越来越多,越来越茂盛,形成良性循环。此外,工程沿线受水地区地下水位明显上升,河流水质明显改善。截至2019年10月,北京平原区地下水埋深平均为22.81米,比上年回升0.63米,北京密云水库蓄水量自2000年以来首次突破26亿立方米,首都供水保障程度得到提升;河北深层地下水水位由每年下降0.45米转为上升0.52米;河南受水区地下水水位平均回升0.95米。如果采用管道铺设,这些效果是没有的,生态效益变好是露天河道最大的收获。
沿途的小城市是能用到这个水吗?据我所知郑州是用到了,那既然从河南过了,河南人用下应该吧?毕竟是中国人呢
南水北调工程采用明渠输水而没有采用暗管输水,主要还是有以下几个因素制约的
一是成本问题,南水北调输水渠由于从南到北走向,纵坡很小,水流流速很缓,渠道断面设计的比较大,相当于一条人工河,明渠只是土石方开挖量大,渠道表面砌衬较薄的混凝土板加分缝材料就可以了,造价不高,施工容易,而且有很多地段可以利用天然河段,湖泊输水,省去一些人工建造成本。
若设计成暗渠输水,固然减少了蒸发量,但由于输水断面仍然要求很大,由于走地下,上面埋土有一定要求,起码符合过车过人的承压要求,不管是圆管还是方涵肯定是要配置钢筋的,即便用最省钱的钢筋混凝土涵管那也是非常贵的,而且不容易施工,若预制涵管尺寸较大,交通运输困难,另外到了利用天然河段的地方,要与之相结合,要进行明暗转换,二者高程难于匹配。
二是,运行维护,由于输水纵坡小,流速漫,中途肯定还有一些小河流纳入,局部可能会造成泥沙淤积,明渠方便维修清淤,暗管维修十分困难。
我认为主要是上面两点,才不考虑修暗渠的,至于地震问题,局部地基沉陷,北方冻膨问题,渠道水闸枢纽控制问题都已不是技术难点,二种方式都可以很好解决。不修暗渠,主要是还是因为造价高的因素。
为什么?
理由很简单,只有两个原因
一,采用地下管道成本高,高出的成本大概可以按目前照在水渠上盖水泥板计算。
二,没必要采用管道,南水北调的水渠水量很大,蒸发量相对水量来说可以忽略不计,丹江口水库有的是水。