山野村夫分享 http://blog.sciencenet.cn/u/fanxiaoyingz

博文

藏青输水隧洞的细化意见

已有 513 次阅读 2020-2-20 19:50 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记| 调水, 青海, 西藏, 输水隧洞, 格尔木

藏青输水隧洞的细化意见

2020年注定是一个不平凡的一年。中国出现了冠状病毒引起的肺炎瘟疫,全国疫情一级响应,这对于整个国民经济的影响不可忽略。而世界各地的大型自然灾害也在同时发生,澳大利亚的森林大火持续了几个月,损失严重,据说死亡的动物就有几亿;而美国的流感据说也很严重;与此同时,从非洲飞过来的蝗虫已经飞遍了巴基斯坦和印度,今年粮食减产成为确定事件,而蝗虫会不会飞进中国却是一个令人担忧的不确定事件。世界性森林减少,温室气体上升导致的后果在逐渐显露出来,据说巴西的亚马逊流域去年八月也发生了森林大火,森林火灾持续了三周。还有消息说南极和北极的冰山融化速度加快,有些封冻上万年的冰山也融化了。看来,人类已经遭到了自然界的疯狂报复,应对环境变化,应对气候变暖的措施刻不容缓了。

中国在应对全球性气候变化,全球性自然灾害方面能做什么呢?我们应该把西北的荒漠地区改变成为绿洲,打造更多的农田和森林,应对全球的粮食危机,环境危机和森林危机,更多地植树造林,大量碳汇,造福人民和人类。当然,要完成这个光荣的使命,必须做好引水工程,无论是红旗河工程,还是藏青隧洞工程都应该继续调研。

中国有三分之一的国土面积处在干旱地区,但是这些干旱地区都处在温带寒温带,实际上每年的蒸发量并不大,治理的可能性很大。中国经过努力,毛乌素沙地已经得到有效治理,使得人们看到了曙光。由于最近二十年,中国的技术装备水平大幅度提高,大量高难度桥梁、隧洞、铁路、公路陆续修建,使得人们看到了长距离调水的希望。因此,在南水北调工程实施完毕之后,从中国西南地区向西北地区调水工程得到了热议。这其中我觉得最合理的工程有两个,一个是从雅鲁藏布江向青海柴达木调水的藏青隧洞工程,一个是从雅鲁藏布江经过青藏高原东部边缘向甘南的红旗河工程。

最近和几个朋友在讨论藏青隧洞的时候,取得了一致意见,大家都认为藏青隧洞的水源充足,路程短,全程自流,覆盖区域广大,是一个好的工程设想。不过在讨论过程中对于工程的细节讨论地更加详细,有部分内容进行了修改,更加合理,更加实用,现在总结如下:


第一,关于入水口和出水口的问题。藏青输水隧洞原来的设想是从尼洋河和雅鲁藏布江的交汇地附近作为入水口,海拔大约2930米(其实根据情况把入水口海拔提升到2950一线也有可能),这里由于汇集了尼洋河和雅鲁藏布江干流的径流,水量丰富,能够满足调水的水量需求,有人计算可以调取的水量大约超过600亿立方。这里地势平坦,距离林芝城只有30公里,周围没有住户,施工特别方便。出水口设在柴达木盆地的格尔木西偏南某地,距离格尔木城也大概30公里,这里海拔2800米,周围地域开阔,平坦面积广大,周围没有住户,施工特别方便。这两个地方的经度都是9430分左右,正南正北,长度最短,大约700公里,海拔落差130米,基本可以保证水自流。只是隧洞经过易贡藏布江上游,需要在这里修建一座150米高的水库,让水通过峡谷。

 

对于这个设想,大多数专家是支持的,“中线调水”先生对于入水口提出一个设想,他认为把从尼洋河和雅鲁藏布江交汇地作为调水入口,水头落差只有130米有点小,尼洋河的年径流量超过200亿立方,不如把引水口放在尼洋河上林芝城上游的“巴河镇”(北纬29°5109″,东经93°4002″,海拔3218米)附近,从此处引水有几个好处,一个水头落差超过300米,水流流速增加,调水量增加,但是我的疑问是这里已经接近尼洋河中游,水量是否能够保证200亿立方。第二个好处是隧洞经过易贡藏布江上游的时候不再需要修建水库,而是从易贡藏布江的峡谷地下穿过,因此还可以调取一些易贡藏布江上游的水。所以这个设想有一定的参考价值。我们发现易贡藏布江上游的峡谷底部海拔是3100米,因此在此处修建一个高度只有50米的小型水坝,就能够调取易贡藏布江上游的水。而隧洞从3100米以下穿过没有问题,因此在尼洋河上的调水入口的海拔只需要3100米到3150米之间选取即可,这个位置在巴河镇的东面,和易贡藏布江上游正好正南正北。从这里入口,输水隧洞的长度可以减小20公里。“中线调水”先生的设想无疑是一个好设想,只是存在水源是否充足的问题。当然,实际上选取林芝城以南的入水口可以并排修建若干个隧洞,而且水库共用,地质条件基本一样。对于出水口,原来设想是格尔木西面偏南海拔是2800的地区,这里各个条件都很好,但是何承生先生提出了不同意见,他认为柴达木盆地最低点的海拔只有2696米,把出水口放在2750米一带比较合适,这个海拔距离低点还有54米。根据他的建议我在歌谷地图上画出了2800米等高线和2750等高线,发现柴达木盆地中2800米以下的地域面积达到了61090平方公里,2750米以下的地域面积达到了36550平方公里。所以如果把出水口降低到2750米也是可以的。如果把出水口海拔降低到2750米一线,而进水口海拔2930米不变,那么水头落差也达到了180米,非常理想。把出水口延长到2750米一带,隧洞长度增加18公里,工程量和费用都不大。

第二,关于柴达木盆地盐池保护问题和从柴达木到新疆的引水渠修建问题。隧洞输水到柴达木盆地以后,我原来的设想是在此地形成一个面积大约30000平方公里的大湖泊,然后引水翻过阿尔金山进入河西走廊和新疆塔里木盆地。但是“中线调水”等专家提出一个严重的问题,就是柴达木盆地中盐湖很多,调水有矿化的困扰。对于这个问题,何承生先生提出了一个比较好的解决方案。如图。他把出水口设置在2758米,然后顺着地势修建水渠大约250公里长绕过盐湖,到达柴达木盆地的西北部,这里海拔2730米,在2730米海拔以下形成一个大约100多平方公里大的湖泊,直到阿尔金山附近。为了保护盐湖,在盐湖附近的低洼地区修建一条长度6.8公里的堤坝,形成湖泊水域,让水不能流进盐湖。湖泊的北边已经到达阿尔金山山脚,这里海拔2722米,名叫“黑梁子”,从此处修建一条长度不超过40公里的隧洞就进入了海拔只有2580的“索尔库里”附近,进入塔里木盆地以后海拔迅速降低。水渠向东,沿着祁连山北麓修建(这里便于利用海拔),到达敦煌的海拔只有1200米,玉门的海拔只有1750米,都可以自流。向东可以一直流到酒泉(海拔1503米)、张掖(海拔1515米)。向西沿着阿尔金山北麓可以进入塔里木盆地,自流到达且末南部(1650米),民丰县(1550米),于阗(1500米),和田(1450米),皮山县(1400米),最后到达叶城以东(1320米),汇入塔里木河(1230米)。根据何承生先生提出的柴达木水渠方案,既保护了柴达木的盐池,又有效地减少了工程量,设想相当好。我唯一担心的是,一旦调水成功,这个方案给柴达木分配的水资源量比较少,不利于把柴达木改造为鱼米之乡,而且一旦引水量增加,水渠的深度不够,必须加大宽度。所以,我个人依然认为出水口退回到2780一线比较好,有拓展余地。

第三,关于超长深埋输水隧洞的技术问题。可以说超长深埋输水隧洞的开凿成功与否,完全在于技术装备的好坏。没有开凿深埋硬岩的技术,这个隧洞就不可能打通。令人高兴的是从各个方面都传来好的消息。盾构机专业厂家的消息是第四代智能化AI技术盾构机正在研制,这种盾构机的特点是无人值守,这样开凿超长隧洞就不会存在人员伤亡问题。还有消息说,中国的凿岩技术已经从各个方面取得巨大进展,目前水刀技术已经应用在凿岩上,分裂帮技术也已经使用,小型滚筒式凿岩机已经在应用,在钻头技术上金刚石钻头,碳化钨硬质合金钻头,旋转翼、涂层复合强化截齿技术,液压凿岩机、架式凿岩机、风动凿岩机,德尔克吕泽尔法国煤炭公司石恩元法国煤炭公司的旋转凿岩技术等都有了很大的发展。凿岩爆破技术在隧洞开采中广泛应用。目前我国的盾构机技术已经逐步成熟,而且正在成为世界最大的盾构机生产基地,截止2019年,全球有三分之二的盾构机由中国生产,总产量达868台。其中,成都南车隧道装备有限公司、中交天和机械设备制造有限公司、中国铁建重工集团有限公司、中铁工程装备集团有限公司、上海隧道工程有限公司,辽宁三三工业有限公司、北方重工集团有限公司、中国广州广重企业集团、首钢集团重型机械有限公司、武汉重型机床集团有限公司、大连华锐重工集团股份有限公司、上海振华港机集团、上海沪东造船厂、中国沈阳重型机械集团有限责任公司等都介入了盾构机和凿岩机的制造。中国的凿岩技术正在全面开花。另外,陕西的引汉济渭工程98公里超长输水隧洞即将完工,滇中引水工程正在进行等等,这些大型输水工程的进行,为超长特殊条件下的隧洞建设积累了丰富的经验,使得藏青超长隧洞越来越成为可能。另外南水北调工程验收工作也从去年开始,预示着调水工作的经验教训得到总结,为指导以后的调水工作做出准备。

第四,关于输水量问题和水源地水量问题。藏青输水隧洞调取的主要是派镇(北纬29°3101″,东经94°5055″,海拔2917米)以上的河水。派镇是雅鲁藏布江中游的截止点,汇入该河段的支流主要有多雄藏布、年楚河、拉萨河、尼洋河等。多雄藏布年径流量大约20亿立方,年楚河年径流量大约15亿立方,拉萨河年径流量大约340亿立方,尼洋河年径流量大约172亿立方。如果把上游的径流加起来,调水进口附近的年径流量超过547亿立方,基本能够满足调水需求。根据谢才公式,700公里隧洞的落差是50米流速是1.69米每秒;落差100米流速是2.39米每秒,落差是150米流速是2.92米每秒,落差是200米流速是3.38米每秒,落差是250米流速是3.77米每秒。从进水口2930米到格尔木2780落差是是150米,对于直径16米的隧洞,全年可以输送的水量是188亿立方,除去不能调水的枯水季节3个月,全年可以调水大约140亿立方。落差增加50米到200米,调水量可以增加到163亿立方。所以,根据需求,一条隧洞难以满足调水量要求。必须储备第二条隧洞的地域和径流量。

第五,关于调水以后的生态、经济、社会效益的估算。泽云老师经过计算,“粗估一下尼-格隧洞方案的经济效益:每立方米水通过100公里长的隧洞产生的成本约为0.1元,通过720公里长的隧洞增加的成本为0.72元。每立方米水通过1000公里长的河道,增加成本0.1元,通过680公里河道,增加成本0.068元,二项合计为0.788元。每立方米水从2000米高度下落发电,可产生净效益1元,输水运河西端到塔盆有落差2000米,每立方米水发电可收益1元,减去隧洞及河道的成本0.788元,尚余0.212元。调水工程的投资是不需收回的,只要能付出投资费用的利润和工程的运转和维护的费用即可,这些费用按投资款的10%计算,即为0.0788元,这样尚有收益0.1322元,这就是说,水价可以为0元。”,也就是说,这条隧洞的输水成本非常小,这一点令人振奋。其它效益比较复杂,暂时免于计算。

最后泽云老师给藏青隧洞起了一个更好的名字,叫“尼-格隧洞”。所以,目前看认可尼-格隧洞超长输水骨干隧洞的专家越来越多了。




http://blog.sciencenet.cn/blog-117615-1219520.html

上一篇:武汉封城之时再话雾霾
下一篇:使用子午流注来自我判断疾病

1 檀成龙

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (8 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-4-6 23:24

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部