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从三峡水库到丹江口水库不得不说的事情

已有 12069 次阅读 2017-7-19 09:46 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记|关键词:三峡水库,丹江口水库,隧道,调水| 调水, 三峡水库, 隧道, 丹江口水库

从三峡水库到丹江口水库不得不说的事情

中国的南水北调东线工程和中线工程经过五十多年的论证、设计、建设,终于于2014年年底尘埃落定,正式通水。这与现代技术的发展密不可分。

南水北调东线工程每年大约调水130亿立方,中线工程每年大约调水130140亿立方。但是这些水和北方的需求比较依然不足,而且每年有丰水期和枯水期的区别。为此科学家们提出了南水北调西线工程。那么如何增加调水量呢?如何调配丰水期和枯水期的水量呢?东线工程需要把水从十多米海拔的地方抬升大约40米,达到约50米海拔高度,所以东线的潜力已经基本用完。而南水北调中线工程的总站—丹江口水库的海拔是176.6米,水可以自流到中原地区,这一点非常节省资金。

能不能再增加中线调水的量,从而彻底解决北方缺水问题?如果利用丹江口水库实现自流,必须具备两个条件,一个条件水量非常丰富,目前南方水量极其丰富的依然只有长江,因为长江流域包括了南方绝大部分地区,主干道水量极其丰富(尽管不能说是无限)。第二个条件是能够自流。遍览长江主河道,我们发现只有三峡水库具备这样的条件。也许是设计者故意安排,也许是自然条件的限制,总之三峡水库的海拔是185米,而丹江口水库的海拔的176.6米。如果储水正常,那么可以从三峡水库自然引流到丹江口水库,然后通过通向北方的自流系统到北方。

从三峡水库引水到丹江口水库具备以下优势,第一,三峡水库的水面高程有可能比丹江口水库高程高8.4米,基本可以实现引水自流。第二,长江中游水量丰富,也可以调剂水量,还可以增加往北方的调水量。第三,三峡大坝已经建成,丹江口水库已经建成,这些复杂而且耗资巨大的工程可以直接使用。第四,三峡水库距离丹江口水库直线距离不到250公里。但是也有不利因素,最不利的地方是我们发现横在三峡水库和丹江口水库之间的是大巴山巫山山系,基本无法找到任何能够自流的明渠,如果要修筑明渠那么必须绕很大的弯子,穿过许多河流山谷,所以成本很高。但是如果这二百五十公里全部走隧道,那么不惊扰任何人,不需要搬迁,我们已经发现如果入口选择在秭归市兴山县的高阳镇(北纬31°1340,东经110°4524”)的香溪河上,出口选择在丹江口市的浪河镇(北纬32°2538”,东经111°1453”),那么条件就具备。而且高阳镇到浪河镇的直线距离不到120公里,非常理想。

据说丹江口调水水位是147米,而三峡水库正常储水位是175米。那么可以从175水位向147米水位调水,引水位置发生变化,为了增加水流速度也可以增加进水口和出水口的落差。这样三峡水库的进水口可以选择在秭归县的高阳镇的南面沟道中,而出水口选择在丹江口市的浪河镇以北的大庙沟一带(北纬32°2903”,东经111°1430”)。而且进水口可以选择168174,而出水口选择144150。但是这样一来会发生一个问题,三峡的水源源不断地向丹江口供水,会不会导致丹江口的水位超高呢?只有用闸门控制了。

从三峡水库185米储水位向丹江口176米储水位调水,一百多公里只有9米落差,这个隧道成功以后虽然能够自流,但是流速很慢,水量较小。所以我以为可以使用中国自己制造的“贯流泵”,贯流泵是一种南水北调东线工程大量使用的水平放置,平卧式低扬程大流量的水泵,可以控制水流流速。而隧道我以为选择六米或者八米即可,入口海拔选择176182,出口选择169175,即在丹江口水库完全埋没,在三峡水库则埋没到水下3米多。由新的水量引起的工程问题不会很大,丹江口水库面积远比三峡水库大,不会因为调水引起很大的大坝安全问题,而且可以使用阀门控制流量。而水渠容量问题也不大,可以在引水关键部位进行处理,加大流速,也可以修建并行线路。

修建120公里长的穿山隧道在十几年前几乎是不可想象的。那时候的盾构机还没有大量生产和普及,南水北调穿黄工程只有4公里长但是盾构机不能自动更换钻头,而120公里需要更换更多的钻头,处理更多突发事件。目前的盾构机不仅掘进速度快,而且自动化程度更高,对于120公里长的隧道已经不是问题。

由于三峡水库处在长江中下游平原的西侧边缘,高程为185米,而丹江口水库处在江汉平原的西侧边缘,处在华北平原的西南边缘,所以从丹江口流出的水控制了整个华北平原的流域,具有十分重大的战略意义。这次调水能够尽可能的发挥南水北调工程的调水量极限,把长江流域的潜力全部挖掘,而且调水到达到中国人口最多,经济最发达,农业最发达的地区,所以可以说这个工程将是一个终极工程,以后不再需要大型水利工程。而长江流域控制了从青藏高原到东海的广大地区,而所有的径流汇水都要从三峡水库经过,所以控制了三峡就等于说控制了整个长江中上游的水量,所以说在长江上游不再需要向黄河调水的大型水利工程,只需要中小型水利工程解决黄河缺水问题即可。

我想当三峡水库到丹江口水库的调水隧道贯通之时就是中国东部淡水资源利用效率达到最优的时候。如果中国北方继续缺水,那么就只能依靠海水淡化了。




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2 朱晓刚 尉剑俊

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