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黄河补水工程已经迫在眉睫

已有 908 次阅读 2019-3-7 09:15 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记| 黄河, 补水, 湖泊, 储水, 工程

黄河补水工程已经迫在眉睫

有一条水利工程消息说,北京、天津、河北、山西四省政府和中交公司共同出资,启动一项引水工程——万家寨引黄向永定河补水工程。这个补水工程的目的并不是纯粹的调取饮用水,而是向长期干涸的永定河及其支流桑干河补充生态用水,目的是保障永定河北京段的绿化,新增18万亩滨河森林和5.5万亩滨河公园,并且让官厅水库水质变好,水量增加。这条引水路线是这样的:水源地是黄河干流中游段的万家寨水库(39°2514″,111°1809″,870),从这里抽水进入朔州的桑干河,距离是105公里(万家寨水库东面是偏关县(39°2551″,111°3014″,1072)距离只有15公里)。桑干河是永定河的一个支流,它有两个源头,一个叫恢河它发源于山西省宁武县(38°5833″,112°1628″,1457)的管涔山,一个叫源子河它发源于山西省左云县(40°0007″,112°4203″,1332)的截口山。恢河源子河在朔州(39°1308″,112°2441″,1101)会合后始称桑干河。桑干河流经朔城区、山阴县、应县、怀仁市、大同市、大同县,出山西进入河北,经河北省的阳原县、逐鹿县汇入永定河,进入官厅水库(40°1650″,115°3554″,474)。官厅水库是北京市的水源地之一,向北京供水非常方便。所以,从黄河上抽取的水进入桑干河以后可以自流到北京天津等极端缺水地区,这条引水路线是一条从黄河向京津地区引水的绝佳路线,全长320公里,具有广阔的前景,引水量可以超过100亿立方每年。

这条路线的提出者是郭开,郭开提出的朔天运河中,有一段就是这个引黄河水进桑干河到永定河向北京供水,其路线和目前实施的工程路线是一样的。所以,其实郭开提出的朔天运河工程总体来说是比较科学合理的。并不是水利部的人说的那样缺乏科学常识,没有必要性。我们要说的是,要从黄河引水到北京,郭开的方案是唯一科学、合理、经济、高效的方案,没有第二条方案。而目前从万家寨水库抽水到朔州的方案不能自流,并不是最优秀的方案。要让黄河水自流到桑干河,必须从河套平原东端、黄河向南拐弯的地方(40°0911″,111°1811″,990)引水,这里的正东面是大同市,桑干河在大同市(39°5557″,113°3441″,960)的高程下降到了960米,水可以自流。但是需要一个长度为200公里的隧洞。当然由于从黄河到朔州和大同市之间的山并不高,也可以使用抽水提升水头的方案。需要说明的是,引水的控制高程只能是990米,因为整个河套平原的海拔就是990米,无法修建水库提升水头,所以要自流引水,200公里隧洞必不可少。

如果从黄河向北京每年调水100亿立方,必然引起黄河下游水量不足。也许会再次出现黄河断流的现象,怎么办呢?唯有向黄河补水一个办法。实际上,最近几十年的工业发展,城市扩大,人口增加,已经造成了黄河的水量减少。黄河中上游的城市主要有西宁市(人口233.4万)、兰州(人口325.6万)、中卫市(人口121.4万)、吴忠市(人口140.4万)、石嘴山市(人口72.5万)、乌海市(人口53.3万)、巴彦淖尔市(人口168.3万)、包头市(人口276.6万)、呼和浩特市(人口311.5万)、朔州市(人口177.6万)、大同市(人口344.3万)。这十一个城市总人口达到了2224.9万人。为了解决这么多人的引水问题和农业用水问题,甘肃、宁夏、山西分别进行了引大入秦引水工程、宁夏平原灌溉工程、宁夏扬黄灌溉工程、西吉固原人饮水工程、万家寨饮用水引水工程等。引大入秦引水工程是把西宁旁边的大通河的水引到兰州以北的秦王川盆地,年引水量在2亿立方以上,宁夏平原灌溉工程把宁夏平原变成了米粮川,宁夏扬黄灌溉工程灌溉了宁夏的部分山区土地,西吉固原人饮水工程让固原和西吉的老百姓喝上了自来水,万家寨饮用水引水工程让山西北部的大部分地区(包括朔州大同)喝上了黄河水。

以上的城市供水和引水工程大量消耗黄河水资源,造成黄河的生态用水严重不足,所以黄河补水工程就具有了必然性和紧迫性。黄河如何补水?它的水源地在哪里?黄河的水源地有两个,一个是青藏高原的源头,要向黄河补水,必须进行水源地河流更改流域工程,实际上最好的方案就是南水北调西线工程,这个工程和郭开提出的朔天运河的一段完全重合,就是以黄河大拐弯、若尔盖大草原(33°2019″,102°0741″,3450)的海拔3450米为控制高程,从怒江(31°0828″,95°2132″,3390)、澜沧江、通天河向黄河引水,引水路线长度700多公里,这样可以向黄河上游补水100~200亿立方每年。郭开路线的好处是在3450米高程上横向截断了三大河流,引水量巨大,全程自流,一劳永逸。无疑是最为理想的黄河补水路线。当然,引水量过大会对兰州的城市安全造成威胁,对龙羊峡水库和刘家峡水库造成很大压力,那么为了让过大的水绕过兰州,我们设计一个渠道,让水从若尔盖草原直接引水到洮河上游,然后从洮河把水引到祖励河。具体设计为,从玛曲县(33°5741″,102°1013″,3420)附近向碌曲县(34°3503″,102°2926″,3110)修筑水渠隧洞,全长70公里,到达洮河,落差210米,沿着洮河一直流到九甸峡水库(34°5616″,103°4954″,2210),从九甸峡水库打隧洞到定西市(35°3349″,104°3615″,1980)西面,隧洞总长度80公里,落差220米,隧洞和渠道相互结合。定西市是祖励河的源头,祖励河在靖远县(36°3408″,104°3843″,1409)流入黄河,绕开了兰州。这个工程借用了洮河天然水道240公里,借用了祖励河天然水道140公里。

黄河流域的特点是干旱季节和降雨季节非常分明,季风活动旺盛,一般789三个月洪水爆发,但是春季特别干旱。对于黄河流域的水资源,能否把丰水季节的水储存到干旱季节来使用,也是一种黄河补水方法。有没有一种方把黄河仲夏时间段的洪水储存起来在春季使用呢?我认为还是有的。这就是在黄河的重要支流和黄河干流附近修建大量的大型湖泊。适合修建湖泊的地域是黄河中下游地区。我们通过谷歌地球研究,适合于修建湖泊的地区有内蒙古五原县的乌梁素海(40°5751″,103°5141″,1022),托克托县(40°1439″,111°1919″,1049)西面的黄河滩,包头市南面的大片滩涂,从河南济源市一直到山东的东营市,沿着黄河两岸,利用其滩涂地都可以修筑湖泊,可以使用水泵引水到湖泊,湖泊的宽度在1500——2000米,长度可以根据情况确定。这些湖泊都必须挖深地基,利用从湖泊中挖出的泥土修筑堤坝,枯水季节水不能进入湖泊,利用水泵向各个使用区域抽水。丰水季节一部分水经过沉淀可以进入湖泊,或者用水泵从沉淀池中向湖泊抽水,水并不直接流进湖泊。在黄河主干道和二级支流的滩涂地修建湖泊,每年可以至少储存50亿——100亿立方水,可以极大地解决北方春季干旱问题。实际上,在滩涂地形成的湖泊是季节性湖泊,雨季的时候湖泊中逐渐增加储水,到了冬季和春季则使用这些水,湖泊中水量减少,尤其是春季育苗季节播种季节,需要大量的灌溉用水,这时候允许把湖泊中的储水全部用完,允许湖泊在6月份没有水,恰好可以在6月份整治湖泊,重新修筑水坝,清理淤泥,挖深水塘。另外,湖泊系统和河流系统应该是完全不同的两个系统,湖泊系统不应该修建在河床上,这种修建在河床上的湖泊系统非常容易产生淤积抬高河床,阻滞行洪,例如太原市和宝鸡市的湖泊系统,经过了十多年来观察,发现宝鸡市修建在河床上湖泊是失败的,各个堤坝中都有大量淤泥,而储水量越来越小。所以,湖泊只能修建在河床的傍边,可以让河床窄一点,但是决不能拦截河床。储水湖泊的作用是巨大的,它不仅能够改善小气候,还能够向周围地域渗水,抬高底下水位,保持土壤水分。例如黄河上的刘家峡水库和三门峡水库,周围都居住了大量人口。尤其是三门峡水库,影响到了陕西渭南大片地域,这里地下水位高,灌溉方便,土地已经连续五十多年稳产高产。相反,那些围湖造田的地区,经历了若干年以后,风沙严重,土地退化,工农业用水严重不足,气候异常,农作物产量下降。以开封洛阳地区为例,一千年以前这里周围有大面积湖泊,后来全部开垦种地,湖泊消失,结果河南沙化土地多,夏天这一带酷热无比。又例如,保定、沧州、天津之间,海拔只有几米,过去湖泊纵横,水网密布,现在则到处是耕地,但是这里却是缺水地区,土地产量下降,品质也下降。所以,我认为,中国的华北平原应该保持水域面积和耕地面积的恰当比例,让有些湖泊发挥储水作用,把丰水季节的水储存到干旱季节使用,这才是解决华北平原和京津唐地区缺水的重要方法。

 

 




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