北京10杯水中,有7杯半是南水北調來的;而天津幾乎的供水都是南水。南水北調中線工程正發揮著作用。可科學家為什麽不埋地下管道,非要露天河道呢?
人們有這樣壹個疑問:采用露天的河道進行南水北調,弊端很多,可為什麽還要這樣呢?
露天的河道,水分的蒸發量超大,特別是在夏天,妳看,1432公裏遠的中線工程,壹路上得蒸發多少水分啊?這樣是不是讓南水北調的效果大打折扣呢?
還有,因為采用露天河道,這麽長的路程,壹定會受到很多的汙染,包括來自大氣的汙染,以及其他諸多的汙染源。
采用地下水管就沒有這些煩惱。水分的蒸發量小,而且也不怕受到汙染,這多好啊!
1 .成本高。 我們以起點在丹江口水庫的中線為例,1432公裏,如果全部都鋪設地下水管,那麽,這1000多公裏的水管得多少費用呢?而這些水管的質量得有保障,水管的大小,還要經過科學的論證,太大了,又太浪費,太小了,又達不到南水北調的要求和效果。
關鍵是成本高了,但質量能不能夠保證,風吹雨打,能耐多少年?
2 .施工難。 中線工程要穿越很多高山、河流,那可不是壹路平坦。首先是如何運輸,如何把這些水管運到荒山野嶺呢?這得費多少人工啊?有些地方可不是機械或者是貨車能夠進去。還有施工的難度也是特別大,因為有的落差,這個高度差很大。這壹路上得建多少個水泵站才能把水調上去呢?
水管之間的接頭,也是壹個問題,雖然我們壹點也不懷疑我們的技術,但大自然也需要值得我們去敬畏。
3 .維修麻煩。 冬天的時候,北方天氣寒冷,如果水管出現凍結破裂的情況怎麽辦?那麽,首先必須找出在什麽地方凍結,1000多公裏的水管,甚至還有不少是鋪在地下,當然現在我們的技術是沒問題。但如果出現冰凍的水管在高山上或懸崖峭壁,這個維修真的特別麻煩。荒山野嶺,甚至是出現在隧道裏的水管,這些都給維修帶來了壹定的難度。
還有水管破舊、老化,需要更換,這才是以後最煩瑣的事情,水管凍結也許出現的概率不大,不頻繁,但日久年長,水管老化,這是自然而然的事情。那麽,不得已時,我們還得再次把水管從地下挖出來啊!
4.調劑不科學 。南水為什麽要北調呢?因為南方水資源充沛,北方缺水。這樣通過南水北調,就可以使水資源的分配更加合理。但南方也並非壹年四季水資源都很充沛的。雨季來臨的時候,南方的水資源就特別充足。如果采用地下水管,也就是說,這個水管流量就這麽大,盡管南方的水資源充沛,甚至有可能出現澇災,但也無法把南水調劑到北方去啊。這就是地下水管的弊端。
5 .南水北調,不僅僅是調水 。如果單純為了調水,那也失去了這個偉大工程的意義。 至於還有什麽?等下我們講到露天河道的優點,我們再詳細介紹。
這個項目,在1952年就開始提出來。後來科學家經過勘探、研究,提出了50多種方案,以後才篩選確定下來。包括對路線的選擇,以及采取什麽方式將水從南方送到北方,都做了精心的研究和論證。
南水北調采用露天河道,它有壹個特別重要的作用,就是改變沿途缺水地方的生態環境。蒸發掉的這些水分,並非浪費了,這些水分最終還是落到了自然中,也是有利於沿途植物的生長以及自然界的生態調整。
利用河道,我們都知道它的作用有降低成本,維護方便等作用, 同時,更重要的是,它能使沿途中不少原來已經幹涸了的河道,開始有了流水,煥發出新的生命力量;同時也回補北方那些缺水的地下水。所以北方的生態環境得到了極大的改善。據了解,中線工程已經向30多條河流補水。
像東線,利用洪澤湖等湖泊,還能起到儲水調劑的作用;以京杭大運河作為輸水主要通渠,它也煥發出新的活力了,也被賦予了新的生命。南水北調後,白洋澱的水面面積也增加了50多平方公裏,白馬湖地區的生態環境也有了極大的好轉。
這些都是露天河道所能帶來的,而地下水管卻並沒有這樣的功效。
露天河道能夠最大限度的把南方的水科學有效的調到北方去。 因為它很多都是采取現成的溝渠、河道。水流量不受限制,當然也能夠控制。因此在南方雨季的時候,有時候為了避免澇災,可以最大限度的把水資源源源不斷的調劑到北方去。
這裏還有說明妳壹個,南水北調這個工程,它調取的方式主要是以明渠為主,即露天河道。但並不是露天河道是僅有的壹種方式,也並不是說整個工程都利用現成的河道、湖泊、大運河等。有很多輸水河道還需要人工、機械去開挖。
輸水的方式還包括渡槽、暗涵、管涵、隧洞、倒吸虹。 也就是說,在這個工程中,也在壹些特殊地方,因地制宜,采取了地下水管, 甚至還包括隧道,輸水隧道還穿過黃河,在北京,輸水隧道還穿過地鐵站,與地鐵結構相距3.67米,這是什麽概念啊!
寫在最後:
俗話說,遠水救不了近渴。南水北調這個工程,把老祖宗的這句話給打臉了。
準確地說,不管是中線,西線,還是東線,雖然主要是以露天河道為主,但還是融合了其他的輸水方式。
事實再次證明,如果單純采用地下水管,那是不科學的。
南水北調,不僅調來了飲用水,還調來了良好的生態環境,當然,也把南方人的祖國壹家親的親情也調來了。
理論上講,如果南水北調采用地下管道,確實會減少蒸發,但為了減少蒸發這壹個優點而帶來更多缺點得不償失,我們甚至都不用查上個世紀50年代南水北調修建時的規劃資料,僅從地理地質學上就能分析出地下管道的至少4個缺點。
首先最簡單的抗震,南水北調工程從長江流域壹直到京津、山東半島,跨度之大世界絕無僅有,這麽長距離的工程,中途勢必要經過多條斷裂帶、地震帶,如果采用地下管道方式,壹旦發生地震將造成不可逆的坍塌,以東線為例,中途就經過著名的郯廬地震帶。再壹個,南水北調中線、東線都位於人口密集的平原區,該區域地面生產勞作非常密集,那問題來了:挖深了涉及地面水塔加壓,工程量、成本將倍數增長,而挖潛了地面密集活動情況下很容易塌方。
其次是成本原因,南水北調所有線路並非全都新修建,而是大量利用了既有河道,最典型的是東線京杭大運河利用,不但節省了巨大成本,也重新使京杭大運河發揮價值,且將沿線湖泊串聯起來,可綜合調度、優化沿線湖泊的水資源,促進沿湖生態。而如果采用地下管道,那既有河道只會荒廢,且想調度水資源到沿線周邊湖泊時,需要高功率泵站不停工作。再壹個,露天河道串聯起沿線湖泊,在北方雨季湖泊漲水時,可以減少長江泵站樞紐的工作量,從而節約成本。
引漢濟渭
再壹個是故障維護,不可否認我國已經修建的水利工程,很多都是采用地下管道的方式(輸水隧洞),比如引漢濟渭工程、滇中引水工程等,都采用了大量地下隧洞,但這些隧洞皆是依托自然山體,更準確地講叫做“山體隧洞”,大型盾構機開鑿後空間很大,後期維護完全可供人力設備進入。但南水北調東線、中線皆位於我國平原區,平原區開鑿隧洞沒有山體地形依托,只能是走地下暗道,暗道後期壹旦出現問題,不但排查工程量大,維護更復雜,不可能每次維護都挖開地面,那將嚴重影響地面生產作業。
最後糾正壹點,很多人認為南水北調采用地下管道還涉及北方冬季結冰問題,其實這個問題不成立,北方冬季結冰是指地面河流、湖泊,而地下溫度高反而不會結冰,否則北方城市冬季地下水、自來水供應將全部癱瘓。
蒸發的水變成水蒸汽,水蒸汽形成的雨又落下到地面,實質就是自然循環系統。雖然蒸發的水不能隨著灌渠流向目的地,但並不影響蒸發的水滋潤大地。
管道成本太高了,南水北調工程量大。加之南方水源充沛,源源不斷的流水不懼怕少量蒸發
地下管道能有多粗1米2米3米還是5米,是用自流還是加壓,是流多少算多少,還是必須每小時達到什麽量,用管道自流還是省省吧,劜加壓活,從水源頭到終止點需要多少個加壓點,,由誰來日常維護,用什麽能源,電還是燃油動力,想好了沒有
南水北調是我國建國後,所實施的壹項重點戰略性、跨區域引水工程,主要利用人工挖掘與部分自然河道相結合的方式,分為東、中、西三條線路,將長江的水資源向北引入,打通淮河、黃河、海河、長江等重要河流的水系連接,實現“四橫三縱”引水布局,達到跨區域水資源調配、緩解北方水資源短缺的目的。
截至目前,南水北調的東線和中線工程已經開通實施了調水,工程總長度達到2900公裏,每年的調水量可達280億立方米,西線目前還在論證完善階段。東、中、西三條線路,所采取的調水方式,除了跨越壹些大型河流之外,工程采取的都是露天河道方式,有朋友不禁要問了,既然露天的方式不可避免地會提高水體的蒸發占比,為何不采用地下管道來減少這種損耗呢?
不可否認的是,采用地下管道的方式,由於減少了水體與大氣環境的直接接觸,同時也減少了太陽輻射和風力作用的影響,蒸發量肯定要大大減少,而之所以沒有采用地下管道輸水的方式,根本的原因在於性價比,即這麽大的工程,無論是從造價成本、安全性、維護以及使用成本四個方面看,采用露天河道輸水是最經濟可行的。
首先,從造價成本看。現有的輸水方式,有相當壹部分是采用自然河道來作為輸水的途徑,比如,東線在從揚州出發到太平湖這壹段,由於整體地勢是逐漸升高的,因此多是采用泵站提水的方式,來推動水體高程的增加。而從太平湖到天津這壹段,則是利用水體的自然落差來實現的,利用天然河道、輔之以人工幹渠,可以用最少的成本來進行輸水, 歷史 上修建的京杭大運河就發揮了重要作用。
另外,在東線輸水過程中,壹些大型的湖泊可以作為天然的中轉站,如洪澤湖、南四湖、東平湖、駱馬湖等,既能滿足泵站提水所需要的匯水冗余時間,另外還可以提高水資源調配的靈活性。
但是,如果用地下管道的方式,不但使得原有的天然河道“荒廢”,而且還得進行大量的人工開挖河道、投入巨量的人工管道、實施地下管道銜接、增加人工泵站輸水負荷等,這比花費無疑是壹個天文數字。
第二,從安全性來看。雖然現有東線和中線工程所經過的區域,大多都是平原地區,少部分是丘陵地區,但是沿途的地質條件並非十分穩定,分布有若幹典型的地震帶和斷裂帶,比如東線的郯廬地震帶、中線的黃河下遊地震帶等等。假如這些地震帶及周圍區域發生比較活躍的地質運動,那麽在這麽長的輸水線路上,不可避免地會對地下管道產生影響,即使輕微的震動,都可能引發管道破裂、坍塌等問題,從而阻斷輸水進程,形成不可逆的影響。
相反,如果采用露天輸水的方式,雖然也會受到地質活動的影響,但是影響的程度要小得多,基本上不會出現河道阻斷的現象,安全性大為提升。另外,采用天然河道輸水,相較於地下管道輸水方式,也減少了穿越人口密集區所引發的地面塌陷的風險,在保障工農業正常生產和群眾的生命財產安全方面,也具有地下管道輸水所不具備的優勢。
第三,從維護便利性來看。在輸水過程中,不可避免地會出現河道(管道)淤積問題,利用天然河道輸水,不但能夠快速地定位問題所生的區域,而且排查、機器設備進入、操作實施都相對簡便,對周圍的影響也比較小。
如果全部采用地下管道輸水的方式,不僅會出現淤積的問題,而且還會受到多種因素的影響,引發管道破裂、堵塞、塌陷等嚴重問題,由於是在地下,這就給問題的排查、鎖定具體點位帶來了困難。同時,要解決這樣的問題,必須要再次挖開地面,無論是工程量、機器設備進入,還是對地面上的影響,都要比自然河道困難得多,運行維護成本將大幅度提升。
第四,從使用成本來看。已經實施的南水北調的東線和中線調水,並不是將長江的水壹下子都引到天津、北京,而是沿途的地區工農業生產都會受益。利用自然河道,可以很好地利用地形特點和河道走向,投入很少的工程量和成本,就能將水體引到需要的地方去。而如果使用地下管道,則需要額外增加提升泵站數量,也需要額外增加支渠與地下幹管銜接工程量,因此,從使用的角度來看,也是極不劃算的。
另外,從水體的自然循環來看,利用天然河道輸水,雖然蒸發量要比地下管道大,但是水汽在空氣中是壹個循環的過程,蒸發出去的水,不能直接補給回到輸水幹流中,卻可以通過降水的方式降落到更為廣闊的區域中去,並不會白白流失掉。
“南水北調”工程是我國二十壹世紀偉大工程。 2002年開工,東、中、西線幹線總長4350公裏,調水規模448億立方米,規劃區涉及人口4.38億人,總投資額5000億元人民幣。該工程***有東線、中線和西線三條調水線路,通過三條調水線路與長江、黃河、淮河和海河四大江河的聯系,構成以"四橫三縱"為主體的總體布局,以利於實現中國水資源南北調配、東西互濟的合理配置格局。其起點長江,終點到團城湖。“南水北調”的宏偉構想首次提出,由1952年,毛澤東同誌在視察黃河時提出。
我國水資源分布特點是,呈現“南多北少,東多西少”局面,分布極其不均勻。 具體分布情況是,長江流域及其以南地區人口占了中國的54%,但是水資源卻占了81%:而北方人口占46%,水資源只有19%。我國每年河流徑流量約為28000億立方米,主要集中在南方,包括:長江、珠江、雅魯藏布江等等。
北方水資源匱乏,尤其是我國的華北平原地區。 由於該地區是我國經濟、政治、文化中心,人口密集、工業發達,人口數量1.1億,2018年GDP生產總值合計84580億元,總面積21.8萬平方公裏,用水需求非常大。但該地區人均水資源量僅300立方米左右,為全國平均值的1/7。多年來,華北平原,缺水已經不是什麽新聞,尤其是京津冀地區,在世界上都是有名。近30年來由於該地區人口暴增,工業迅速發展,農牧業等需要大量用水,人們對地下水無限制開采,累計超采地下水1500億立方米,超采區面積達到6.7萬平方公裏,形成現在巨大的“漏鬥”,成為世界上最大地下水“漏鬥區”。其中 ,北京地下水超采高達65億立方米,天津地下水超采2.5億立方米,河北地下水超采59.6億立方米。用“水荒”問題已經成為嚴重制約著華北地區的經濟發展,急需解決。
“南水北調”工程以解決“南澇北旱”為目的,緩解和改善中國水資源空間上分布極不均衡的現狀,為國家戰略性工程。 那麽,為什麽南水北調不采用底下管道,而是蒸發量巨大的露天河道呢?
第壹、成本問題
“南水北調”工程,預計總投資5000億元,總長度4350公裏。之所以采用露天河道而不采用底下管道,主要是成本問題。假如鋪設管道,步驟是:先挖溝,放管道,再填埋。工程量是露天河道的三倍還要多,而露天河道只需開挖河道就可以。當然河道周圍環境需要綠化,需要設置隔離帶,保護水源的水質安全。而鋪設管道壹般使用鐵制品,就需要考慮鐵管的腐蝕性問題,日積月累,腐蝕性比如嚴重,這是面臨的很現實的問題。還有使用露天河道有很大壹部分是借助原來的河道,不需要我們怎麽投入,只需清淤而已。比如“南水北調”的東線工程,就是借助原來的京杭大運河河道,省下了很大壹部分投入。結果投資還需要5000億,如果使用管道,估計費用會增加壹倍多,要超過1萬億人民幣。因此,成本問題決定了“南水北調”工程采用露天河道,而沒有選擇管道鋪設。
第二、地質災害問題
“南水北調”工程,橫跨大半個中國,東線工程位於長江中下遊平原和華北平原地區,地質災害偏少;中線和西線工程選擇路線地質災害較多,尤其是西線工程選擇路線位於青藏高原邊緣,跨越橫斷山脈,地質復雜,而青藏高原正好位於世界兩大地震帶之壹“ 地中海-喜馬拉雅山地震帶 ”上,受印度洋板塊擡生亞歐板塊,地震頻繁。而西線工程時刻面臨這樣的“威脅”,如果發生地震,管道被破壞,維修困難。因此選擇露天河道優於管道鋪設。
第三、測量水位問題
“南水北調”工程,選用露天河道比較直觀,容易觀測水量和水質安全問題,以及汛期水量變化趨勢。而選用管道鋪設,對於管道內的水量、水質問題只能使用儀器,無形增加了成本。費用高不說,觀測能力差,只能了解大概情況。
第四、環境問題
“南水北調”工程,采用露天河道,雖然蒸發壹部分,但是可以改變周圍環境,形成小氣候,改變大氣中水分含量,可以增加降水的幾率,長期如此,周圍綠色植物會越來越多,越來越茂盛,形成良性循環。此外,工程沿線受水地區地下水位明顯上升,河流水質明顯改善。截至2019年10月,北京平原區地下水埋深平均為22.81米,比上年回升0.63米,北京密雲水庫蓄水量自2000年以來首次突破26億立方米,首都供水保障程度得到提升;河北深層地下水水位由每年下降0.45米轉為上升0.52米;河南受水區地下水水位平均回升0.95米。如果采用管道鋪設,這些效果是沒有的,生態效益變好是露天河道最大的收獲。
沿途的小城市是能用到這個水嗎?據我所知鄭州是用到了,那既然從河南過了,河南人用下應該吧?畢竟是中國人呢
南水北調工程采用明渠輸水而沒有采用暗管輸水,主要還是有以下幾個因素制約的
壹是成本問題,南水北調輸水渠由於從南到北走向,縱坡很小,水流流速很緩,渠道斷面設計的比較大,相當於壹條人工河,明渠只是土石方開挖量大,渠道表面砌襯較薄的混凝土板加分縫材料就可以了,造價不高,施工容易,而且有很多地段可以利用天然河段,湖泊輸水,省去壹些人工建造成本。
若設計成暗渠輸水,固然減少了蒸發量,但由於輸水斷面仍然要求很大,由於走地下,上面埋土有壹定要求,起碼符合過車過人的承壓要求,不管是圓管還是方涵肯定是要配置鋼筋的,即便用最省錢的鋼筋混凝土涵管那也是非常貴的,而且不容易施工,若預制涵管尺寸較大,交通運輸困難,另外到了利用天然河段的地方,要與之相結合,要進行明暗轉換,二者高程難於匹配。
二是,運行維護,由於輸水縱坡小,流速漫,中途肯定還有壹些小河流納入,局部可能會造成泥沙淤積,明渠方便維修清淤,暗管維修十分困難。
我認為主要是上面兩點,才不考慮修暗渠的,至於地震問題,局部地基沈陷,北方凍膨問題,渠道水閘樞紐控制問題都已不是技術難點,二種方式都可以很好解決。不修暗渠,主要是還是因為造價高的因素。
為什麽?
理由很簡單,只有兩個原因
壹,采用地下管道成本高,高出的成本大概可以按目前照在水渠上蓋水泥板計算。
二,沒必要采用管道,南水北調的水渠水量很大,蒸發量相對水量來說可以忽略不計,丹江口水庫有的是水。