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建议尽快实施从三峡水库向丹江口水库的调水工程

已有 4383 次阅读 2022-1-28 13:00 |个人分类:气候生态|系统分类:科研笔记

建议尽快实施从三峡水库向丹江口水库的调水工程

20211212南水北调中线工程通水7周年,7年来累计向北方调水超441亿立方米,其中2021年就超过95亿立方米。7年来的实践证明,南水北调中线工程取得了巨大的成功,这种成功来自于合理的、科学的、巧妙的设想。丹江口水库的坝址选择合理,可以揽储290亿立方水,而且该坝址恰恰是衔接山区和平原的交汇点,而南阳市以西,襄阳市以北地区恰恰是秦岭的洪积扇地区,坡度缓慢下降到达平原。这种地形的巧妙使得丹江口水库到平原地区有140米左右的落差,可以让水平稳缓慢自流,节省大量资金。

我们应该感谢这种奇妙的构思。但是也应该看到,随着引水渠的成功,有大量的需求被激发出来,在主干渠上继续在修建分支水渠,未来的趋势是调水量越来越大。但是汉水的多年平均径流量是245亿立方米,调到北方的水超过年径流量的38%。这种调水量有可能引起水质变差,也有可能水位下降到自流线以下,总之由于径流量的限制导致调水量有一个上限,但是这个引水渠由于良好的效益,低廉的成本要求有更多的水源。

水源在哪里?在长江主干道,在三峡水库。由于三峡水库承接了大约130万平方公里的径流,水量特别丰富,不同地区的降雨季节也不相同,所以长江的水量特别丰富,而且一年四季的径流量的变率比较小,三峡水库一年的来水量超过4000亿立方,但是三峡水库的库容只有390亿立方米,只能储存来水量的十分之一。由于三峡水库夏季来水量巨大,导致三峡水库每年春季需要“腾库”放水,降低水位到145米左右,排掉水大约150亿立方米到200亿立方米之间,为夏季来临时候防洪做准备。汉江则不同,汉江流域处于中国大陆地理中心,属于内陆地区,虽然有秦岭形成的地形雨,但是旱季和雨季非常明显,深深地受到季风影响,夏季、秋季干流的径流相近,各占37%40%,春季径流占16.6%17.5%,冬季只占5%6.7%510月径流量占全年75%左右,年际变化是长江各大支流中变化最大的河流。所以,实际上,每年春季春耕季节需要大量的水的时候,丹江口水库的水位实际上是最低的,无法保证整个引水渠线上各个地区的需求。尽管丹江口水库的库容高达290亿立方,但是年平均径流量只有245亿立方米,所以丹江口水库基本上是可以容纳全部径流量的,而且它的水位常年低于设计水位。而丹江口水库由于调水,每年春季的水位最低,几乎难以满足调水需求。三峡水库春季需要腾库降水位,丹江口水库春季缺水,这种情况恰恰需要把两个水库联通。

因此,迫切需要从三峡水库向丹江口水库调水。从三峡水库向丹江口水库调水至少有以下好处:

第一,形成三峡水库和丹江口水库联合抗击洪水的局面,抗洪能力提高一倍。三峡水库的库容是393亿立方米,丹江口水库的库容是290亿立方米,联合库容高达680亿立方米。可以容纳100多天内高达每秒钟8万立方的来水量。

第二,可以从长江向丹江口水库补水,从而满足南水北调调水的需求。比较理想的调水量是每年向丹江口水库补水150亿立方米。

第三,平衡汉水每年出现的径流量的季节性变化,让调水水渠平稳运行,每时每刻每个季节大调水量一样,发挥调水最大潜能。

第四,防止丹江口水的水质发生变化,防止出现藻类植物,或者低于二类标准的水。一旦水量减少,那么库底的有机物会增加,微生物会聚集,产生藻类的概率就会增加,水质会变差。

第五,增加调水量。为华北地区提供更多的优质水。

第六,实施三峡水库和丹江口水库联通工程,不仅能够从三峡水库向丹江口水库调水,而且在以下情况下可以从丹江口水库向三峡水库反向调水:或者是汉江发生了大洪水,或者是南方出现干旱情况。

正如引江补汉办公室所说的,“实施引江补汉工程,连通三峡水库和丹江口水库,实质上是连通了长江、汉江流域与京津华北地区三地,形成新的水网格局,扩展了中线工程水源。”实际上实施三峡水库和丹江口水库联通工程,就是实施“江河联通,国家水网”工程。其意义是重大的,而且由于北方对水的巨大需求,这个工程非常迫切。

实际上,全国各个地方,各个机关都对三峡水库和丹江口水库联通工程非常重视,国家南水北调中线干线工程管理局已经成立了“引江补汉办公室”,他们已经提出了联通设想。但是,我们还是要谈谈我们的设想,这个设想不是我一个人的设想,而是有多人想法相同。

设想的引水点在湖北省宜昌市兴山县的昭君镇以北的香溪河上(110°44′21.18470″,31°18′41.18127″),从这里直接打隧洞,大约10米到12米直径,一直向丹江口方向,出水口可以是丹江口市的浪河镇(111°1553.78887,32°2618.59590″),也可以是武当山镇(111°833.78643,32°309.10279″)。选择武当山镇更好一些,这里水面开阔,可以接纳大量调水。不会引起水质变差,不会冲刷河滩,隧洞总长度145公里。比引江补汉办公室设计的隧洞路线短49.8公里。

这条隧洞线路是比较理想的,原因在于,它的出水口距离平原地区还有40多公里,它的进水口距离平原还有120公里,隧洞从群山中穿过,地质上比较稳定。搬迁人口少,以后增加隧洞的地域广阔。虽然隧洞比较长,但是隧洞输水水质好,水流平稳,冲刷少。隧洞有独特的温度光照环境,自身可以净化水质。所以,从三峡水库向丹江口水库引水,隧洞是最好的选择。如果绕着山区边缘修建水渠,水渠容易受到外界狂风暴雨和环境污染影响,水质不能保障,而且占用大量土地,阻断交通,地质上也不稳定。那么,这条输水隧洞每年可以输水多少呢?10米直径的截面积是78.5平方米,假如水流速度是每秒1米,每秒输水量78立方米,那么一年的输水量是24.7亿立方米。水流增压,速度达到3米每秒的时候输水量是74.3亿立方米。如果隧洞直径是12米,则截面积是113平方米,假如水流速度是每秒1米,每秒输水量113立方米,那么一年的输水量是35.7亿立方米。水流增压,速度达到3米每秒的时候输水量是107亿立方米。12米直径的隧洞比10米直径的隧洞多调水32.7亿立方米,多出了44%

每年长江的水有荣枯季节,枯水季节的水位常常低于丹江口水库,但是两者相差不大,丹江口水库的坝面高程是175米,三峡水库的坝面高程是185米。因此有必要采取措施防止丹江口水库的水倒流进三峡水库,为了抬升水头,我建议在湖北省宜昌市兴山县的昭君镇的香溪河上修建一座高度为40——50米的抽水储能水库。当丹江口的水位高于三峡水库的时候,使用抽水方式让三峡水库的水进入“香溪河水库”,“香溪河水库”的水位始终保持高于三峡水库,也高于丹江口水库,确保水向北方的自流。实际上,隧洞内的水流速度取决于“香溪河水库”的水位。

我们建议尽快实施这项隧洞工程,一方面现在需求特别旺盛,急需这样一个调水工程。最主要的是这个水都是收取费用的,已经有成熟的收费机制,调水有经济效益,可以在几年之内回收全部成本,而且调水的收益是远大于发电的收益的。




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