调水工程应该遵循什么原则

如果在网络上使用关键词“调水工程”搜索，会搜索到许多调水工程。在世界上美国、澳大利亚、俄罗斯、埃及、以色列等水资源不均匀的国家都有调水工程。美国太平洋沿岸北部水资源丰富，但光热资源不足；南部光热资源丰富，但水资源缺乏，目前已建成的跨流域调水工程有10多项，著名工程有联邦中央河谷工程、加利福尼亚北水南调工程。澳大利亚世界闻名的雪山调水工程，从东部向东南部的墨累—达令河流域引水，以解决农业灌溉的用水问题。埃及西水东调工程是从尼罗河三角洲地区，引尼罗河水向东穿过苏伊士运河，到达干旱的西奈半岛。以色列北水南调工程把北方较为丰富的水资源从太巴列湖输送到干旱缺水的南方。俄罗斯莫斯科运河工程，兴建莫斯科-伏尔加运河（1947年后改称莫斯科运河），解决首都莫斯科用水问题。前苏联的卡拉库姆调水工程是苏联制定的中亚地区灌溉农业工程，1937年从锡尔河修建了全长220公里的大费加拉运河，60年代开凿了总长度达1400公里的卡拉库姆列宁运河，灌溉面积最多达到660万公顷。

世界上的远程调水工程有成功，也有失败，有巨大效益，也有损失和失败。总结这些失败教训和成功经验，对于我国的调水具有很好的借鉴意义。前苏联的卡拉库姆调水工程总体以失败告终，原因是过度地开发利用内陆河流和内陆湖泊，造成水源补充不足，当地环境持续恶化。1960年咸海面积达到67499平方公里，水体总量1.089万亿立方米。在上世纪60年代调水工程修建之前， 平均每年流入咸海的水量为560亿立方米；70年代减少至260亿立方米；80年代初减至70亿立方米；而到了80年代末，流入咸海的水量下降至零。随之而来的是咸海面积大幅度减小和生态灾害的增多，目前面积不足一万平方公里，每年有上万吨的有毒盐碱混合物从干涸的海床上被刮起形成“盐沙暴”，从北向南加剧了中亚地区土壤的盐碱化和沙漠化，土库曼斯坦共和国80%的耕地出现了高度盐碱化，夏天平均气温逐年攀高、而冬天则趋于愈加寒冷；生长季节变得愈来愈短。居民患白血病、肾病、支气管炎的比例显著升高。苏联的卡拉库姆调水工程的失败告诉我们，内陆河和内陆湖泊的水不能滥用，否则不仅调水目的不能实现，而且会造成巨大的灾害。在中国，有相当一批人想象着把青藏高原上湖泊的水调到塔里木盆地，对于这样的设想，我们不能支持。青藏高原本身水量较少，不够自身需要，而且青藏高原对于我国东部的大气环流具有显著作用，如果把水调走，那么大气环流必然受到严重变化，再者，青藏高原的水量根本不能满足北方需求。

澳大利亚东水西调实施后，东部调出区的河流中下游出现水质变差、污染加重的现象，西部调入区出现土壤盐碱化加重的现象。澳大利亚采取了一系列有效措施保护水环境：一是严格控制农牧业用水增长，二是全面加强水土保持工作，三是全社会自觉保护水质，四是采取措施降低土壤盐渍化。澳大利亚通过调水和治理产生了巨大的经济效益，发电灌溉旅游产出巨大：电能输送到堪培拉、悉尼等重要城市；为调水建造的16座大大小小的水库，点缀于绿树雪山之间，成了旅游胜地；而西部的水质大为改善，生态环境宜人，农业稳产高产。

美国加州的北水南调工程，1919年首次提出设想，一直争议不断，经历了无数曲折，直到40年前才基本建成。洛杉矶为了解决日益突出的供水问题，1908年修建了第一条洛杉矶水渠，从内华达山脉东部的欧文斯河谷向洛杉矶市引水；1924年旧金山市政府修建了从圣华金河支流图奥勒米河向旧金山调水的赫齐赫齐调水工程；1925年，旧金山湾东部市政管理区实施了从圣华金河的支流莫凯勒米河向旧金山湾东部调水的莫凯勒米调水工程；1933年南加州市政水管区开始实施从科罗拉多河引水的科罗拉多引水工程；1934年经美国国会立法授权，联邦垦务局开始兴建全美灌溉系统，供给加州南部的英佩瑞尔河谷地区、考契拉河谷地区和圣地亚哥地区；1937年美国联邦政府通过立法，授权联邦垦务局修建中央河谷调水工程；1960年加州政府开始兴建加州调水工程。得益于此项长距离调水工程，目前加州的干旱河谷地区出现了灌溉面积达2000多万亩的良田，受益人口达2300万，已发展成为美国人口最多、灌溉面积最大、粮食产量最高的一个州，全州经济实力跃居美国第一。美国的调水工程是成功的，不仅有巨大的经济效益，而且有巨大的其它效益。在北水南调工程巨大效益的激励下，美国国会在1992年通过了《垦务法》，并在内政部设立垦务局，主要负责西部地区17个州的水资源开发治理任务。美国目前已建的跨流域调水工程有10多项，主要为灌溉和供水服务，兼顾防洪与发电，年调水总量达200多亿m3，除加洲最大的北水南调工程外，其它较重要的调水工程还有：科罗拉多—大汤普森工程、煎锅—阿肯色河工程、中央河谷工程、中部亚利桑那工程等。但是这些工程也有负面作用，主要表现为水体质量变坏，海湾生物数量减少，海湾附近地区土地盐碱化。但是，这些问题都是可以治理的。

中国从古代就已经重视调水，著名的水利工程有都江堰、郑国渠、灵渠、龙首渠、会通河（山东东平到临清）、通惠河、大运河和坎儿井等等。这些水利工程的主要目的是灌溉和航运。到了现代，我国才正真起步了以综合利用为目的，以解决北方大规模干旱为目的的大型调水工程，这些工程的实施得益于现代科学技术的突飞猛进。这些工程有：南水北调东线工程，南水北调中线工程、引滦入津（工程起点为河北迁西县大黑汀水库，引滦河水进入天津），引滦入唐（从滦河大黑汀水库引水到唐山市）、引黄济青（从黄河下游利津将黄河水向南引入胶莱河至青岛）、引黄入晋（从黄河干流的万家寨水库取水，分别向太原、大同和朔州三个能源基地供水）、东北的北水南调工程（将松花江流域的部分水量调往辽河）、引江济太（从富阳市富春江大桥下游处引水，沟通钱塘江太湖流域，引水到大运河）、广东修建了东深引水工程（自广东省东江引水到香港）、甘肃修建引大入秦工程（甘肃省将大通河水跨流域调至秦王川地区）等。

以上的水利工程大多数是为了解决城市供水紧张而修建的。但是这些工程依然不能解决水资源紧张问题，不能从根本上解决我国总体上的南涝北旱问题，所以才提出了南水北调问题。从南水北调的实践来看，从世界范围内的远距离调水经验来看，远距离大规模调水是很必要的。它对于改善当地的农业条件，改善当地的生态和生活环境，增进经济发展，促进地域协调发展都有举足轻重的作用。对于我国，甚至对缓解东南沿海地区的人口压力和环境污染都具有特殊意义。

鉴于如此重要的作用，中国的许多水利专家和民间人士提出了多种调水计划。目前我国提出的调水工程有王博永提出的“红旗河”工程，王梦恕提出的“大西线工程”，郭开提出的“朔天运河”工程，何星霖提出的“新大西线工程”，中科院提出的“南水北调西线工程”，刘里远博士提出的“藏青深埋隧道工程”、霍有光提出的海水西调内线方案、曾恒一唐元陈昌礼等提出的海水西调外线方案等等。但是这些计划有的有破坏水源地环境的危险，有的有效益较差的不足，有的有路线过长投资过大的缺点，有的甚至缺乏科学常识。因此有必要提出一些调水的原则，供大家参考。

调水的最大的原则是“水往低处流”，也就是不做功原则。这是一条调水成败的关键原则，我们依靠的能源最大最重要的只能是重力的势能转化为动能，让重力作为动力促使水流动。中国的大运河、都江堰、郑国渠为什么能够经历千年还能使用，因为建成以后的维护成本很低，因为水能够自流。为什么我们把自流看得很重要，因为我们调水的量非常大，是以亿立方为单位的。如果需要提升水头，需要抽水，那么需要的电能也是以亿度为单位计量的，那么水的成本就会大幅度上升。例如我国的南水北调工程东线虽然已经竣工，但是利用效率不高，原因就是东线工程提升了水头70米，增加了调水成本，结果水费高于当地水费。为了实现不做功原则，在技术上需要的措施有：水渠沿着等高线逐步降低高程，这样一来引水的路线可能极大地增加；需要修建提升水头的水库，根据我国的实际情况，我们以为我国目前300米高的大坝依然不能满足调水需求，在技术上依然需要创新；需要降低水头的隧道，需要穿山的桥梁，还有应用虹吸原理的隧洞，通过公路的渡槽等。所以为了达到水的自流，必须配备大量的平抑落差的工程，例如桥梁、隧道、虹吸式涵洞、水坝、水渠、渡槽等等。用不做功原则来衡量以上调水工程，发现有几个工程很难实现，例如从怒江调水到甘肃很难。一般来说，北方干旱区的古代河床都是按照低洼地走的，而且由于冲刷比较平缓，所以利用古代河床也是省工的一个办法。

如果要避免这些耗资巨大的工程，需要有充足的其它能源来替代，因此第二个工程原则是“能源替代原则”。能源替代原则适合于风力资源充足、水力资源充足和光能源充足的地区调水。但是这些替代原则需要风力发电技术、和光能发电技术的充足发展，目前风能发电技术基本成熟，但是光能发电技术还没有成熟，主要表现在成本昂贵，不能利用紫外线。我国干旱的三北地区有十分充足的风力资源和光能资源，完全能够利用这些资源发电，然后调水。我们利用“能源替代原则”去衡量，发现霍有光、曾恒一、唐元、陈昌礼等提出的海水西调工程是完全可行的。只要把海水调上内蒙古高原，水就可以一路自流，到达居延海，而提升水头的能源可以是在广袤的内蒙古高原上自产自用的风能电和光伏电。很显然能源替代原则必须在能源充足的前提下使用，而能源供应不足的时候不能使用，以此衡量，何星霖提出的“新大西线工程”是不现实的。

第三个重要原则是路程最短原则。大家都知道，调水需要水渠，水渠必须不渗漏，平缓，所以水渠的修建需要凿山开路，架桥钻洞，切深垫高，夯实地基，所以修水渠是很费工费钱的。既然很烧钱，就需要路径最短最科学，直接到达关键地点，不要拐弯抹角。以这个原则来衡量，刘里远博士提出的“藏青深埋隧道工程”最为合理，而“红旗河”方案、“大西线工程”方案，“朔天运河”方案，“新大西线工程”方案等都有许多值得商榷的地方。

第四个重要原则是“经济节省原则”。一个大工程，需要花钱的地方很多很多，但是如何做到最节省资金，同时又能够办好事情呢？这就需要权衡各种方案，比较各种方案，有取有舍，综合起来，利用超级计算机建立模型，利用统筹学原理计算出最优方案。有人提出一个原则，是分步规划分步实施原则。那么这个原则怎么样呢？我认为是有问题的。例如有人提出了通天河的水引到黄河，那么如果这个计划成功，然后“红旗河”方案也成功了，那么就会构成重复建设，上游的通天河工程有可能作废。所以我还是比较赞成一次总体规划，可以分步实施的原则的。

第五个原则是关键技术原则。中国和美国不一样的地方在于，中国山大沟深，干旱面积很大，地貌地质复杂，所以相应的技术应该比别的国家更加先进。我国在南水北调东线工程中发明了“贯流泵”，在三峡大坝中修建了五级船闸，这些就是关键技术，我国还应该在大规模海水淡化，超高水坝，超长隧道，深埋隧道、鱼类洄游通道等等领域创造关键技术。

第六个原则是中枢工程控制原则。南水北调中线工程的中枢工程是丹江口水库，这个控制性工程早在六十年代就已经施工，后来经过加高，成为整个南水北调工程的关键。没有这个水库，就无法引水。同样的三峡大坝也是控制性中枢工程。一般来说，控制性工程往往需要大量资金，复杂的技术，浩大的工程，关键的地位，巨大的作用。就拿藏水北调来说，无论哪一种方案都需要修建一座或者几座巨无霸水库，否则无法提高水头，无法翻越横断山区和藏东高原。也需要打通较长的隧道，否则无法翻越雪山。

第七个原则是生态效益最大化原则。一个工程，最起码的要求是不能破坏水源地的生态。不但如此，还应该设法改善当地和沿途的生态。“新大西线工程”方案提出把各个缺水地方的水全部调到新疆内蒙古，这显然是很不科学的。青藏高原上的湖泊不能让它消失，否则我国东部的干旱很可能加重，否则青藏高原上脆弱的生态系统会遭到破坏。面对脆弱的青藏高原生态必须慎重，不能轻易变动，甚至可以调水，不能放水。当然对于青藏高原上的外流河水另当别论。

第八个原则是干渠和支渠的区别原则。这么大的调水量，这么大的工程，只可能修筑主干工程，至于支渠的修建应该根据市场需求，根据当地情况，单独设计单独施工，这样就能够抓大放小，灵活处理。同时避免施工的时候错综复杂，难于实施，也方便以后根据实际和市场增加局部方案。

第九个原则是市场化主导原则。这么大的工程到底是由政府计划来主导修建，还是根据市场潜在需求由公司来主导修建。我的看法是政府当配角，公司当主导。这样的好处就是将来不管社会如何变化，这个项目都可以继续运营下去，公司当主导就会努力向着最节省最优化方案靠拢。这个可以借鉴美国经验，美国就是通过发行债券的方式实施北水南调工程的。

第十个原则就是有偿用水原则。一般来说是谁用水谁付钱，但是，由于有些调来的水必须放归到大自然，有时候水蒸发为水汽还会二次利用，但是这些水的利用，消费者往往不会付钱。这样可能出现一个问题，一方面有些人不付钱能够利用调来的水，另一方面有些付钱的企业不堪水费的重负，还有调水企业可能赚不回调水费用。为了避免这种现象发生必须采取相应的政策配合措施，确保利益平衡，确保正常调水。这需要给于公司一定的政策，或者收缴水资源税。同时如果公司利润到了回收期，利润过大，也需要制定政策抑制它的利润。实际上有偿用水原则是工程如何运作问题，是各方面协调问题。

对于调水工程，其实具体的工程细节我也是门外汉，但是站在房子外面看房子，看得最清楚，所以我提出以上原则。其实以上十个原则是互相制约，互相冲突的。在现实中，为什么大家都在讲，却很少有公司去实施呢？关键在于存在很大的困难，例如海水西调工程有两个拦路虎，一个是如何把海水调到高原上，一个是海水淡化问题。同样的藏水入疆工程的拦路虎是如何让水翻过青藏高原，如何让水翻过千山万岭？这些工程不是抬升水头几百米，而是几千米，不仅有翻山问题，还有雪山水结冰的问题等等。

我提出以上原则问题，不仅仅是调水的需要，也是受到了朋友们的鼓励和启发。由于调水方案五花八门，所以有必要制定一个原则，拿这些原则去衡量这些方案的优劣，取优去劣，制定出经济、科学、优秀的方案，尽快实施。