西線工程的必要性分析論文
（一）西線調水的必要性
黃河多年平均年徑流量580億立方米，河道內生態環境低限需水量210億立方米，相應黃河可供國民經濟耗用河川徑流為370億立方米，并按此水量分配到有關省、自治區（參見表2-2，黃河可供水量分配方案）。
隨著沿黃地區工農業生產的不斷發展，耗用黃河水量大量增加。據1988－1992年用水統計，黃河供水地區年均引用黃河河川徑流量395億立方米，耗用水量307億立方米，黃河河川徑流耗水率已達53％，與國內外大江大河相比，水資源利用程度屬較高水平。
黃河作為我國北方地區最大的供水水源，以其占全國河川徑流2％的有限水資源，承擔著全國耕地面積的15％、全國人口的12％及50多座大中城市的供水任務，同時還有向外流域部分地區的調水任務。黃河供水范圍和供水人口，已經超過了黃河水資源的承受能力，必然導致供需失衡。下游河段頻繁斷流是黃河水資源供需失衡的集中表現。
黃河水少沙多，下游河床不斷淤積，“懸河”的危險程度加劇，黃河汛期的大洪水，仍然是中華民族的心腹之患，而非汛期缺水會造成大面積的干旱災害。汛期防洪與非汛期干旱形勢都很嚴峻。這說明，對于防洪與抗旱，既要求雨綢緞，防患于未然，保證安全渡汛，又要設法補充黃河水資源的不足。由于黃河水資源供不應求，已產生一系列社會、經濟與環境問題，且日趨嚴重。據預測黃河流域和相關地區，正常年份2030年缺水150億立方米左右，枯水年份缺水則更為嚴重。
黃河上中游的青、甘、寧、蒙、陜、晉六省、自治區，地域遼闊，礦產資源豐富，只要有水，發展工業和農林牧漁業的潛力很大。水資源具有不可替代的特性，因此解決缺水問題必須開源節流。在黃河流域大力發展節水具有一定的潛力，然而也是有限度的，根本出路在于借助外來水源。長江多年平均徑流量9600億立方米，為黃河的16倍。調引長江的部分水入黃河，以豐補歉，是解決黃河缺水的根本途徑，也是西部開發，解決西北干旱缺水的重要舉措，從改善資源配置來說，西線調水勢在必行，而且是一項十分艱巨而又必需的戰略任務。
（二）前期工作簡要回顧
早在1952年，黃河水利委員會（以下簡稱黃委會）就組織查勘了從通天河引水入黃河的路線。1958—1961年，黃委會組織了1000多人次到西部地區進行查勘，范圍東至四川盆地西部邊緣，西達黃河長江源頭，南抵云南石鼓，北抵祁連山，約115萬平方千米，歸納提出過四條可供進一步比較研究的自流引水線路：
①由金沙江玉樹附近引水至積石山附近的賈曲入黃河，簡稱玉—積線。
①由金沙江惡巴附近引水至甘肅境內的洮河，簡稱惡—洮線。
①由金沙江翁水河口引水到甘肅定西大營梁，簡稱翁—定線。
④由金沙江石鼓引水入渭河，簡稱石—渭線。
與此同時，還組織了中國西部南水北調引水地區綜合考察隊，有工程地質、礦產地質、地貌、動物、水生動物、工業、農牧業、交通運輸等專業700多人參加，對整個調水區的自然條件、自然資源、經濟狀況進行調查，還為引水渠道作了滲漏試驗。
通過這3年多的研究，外業工作完成了大量的地形測量、地質測繪、線路和大型建筑物地址查勘，并取得大量的自然環境和社會經濟資料。到1962年各項外業工作基本結束，內業資料整理工作延續了若干年。
從現在北方缺水的情況看，當時對西部水資源的南豐北缺的宏觀估計是正確的，開展南水北調的研究工作是有遠見卓識的，當時提出的西部調水總體布局框架，從宏觀上控制了調水的范圍和供水的區域，為以后分期開發規劃奠定了基礎，當時大范圍的調水研究初步了解了工程技術上的難度和存在的問題，為以后進行工程方案的研究提供了有益的經驗。
1978年以后，黃委會又組織多次西線調水查勘，并對1958－1961年的西部調水方案和研究工作進行了認真的分析，認為：
①通過以往大量的工作，對西部調水已有一個宏觀全面的認識，提出的總體布局框架有較好的控制作用。
②調水量和工程規模應有一個適當的限度。
③西北地區缺水是一個不斷增長的過程，與之相適應，調水工程也應由小到大，分期開發，逐步擴展。
因此，在原西部調水的大范圍、大工程規模、大調水量的總體布局框架下，縮小研究范圍，從距黃河較近，調水量適宜、相對工程難度較小的通天河、雅礱江、大渡河調水，初步規劃，從通天河調水100億立方米、雅礱江調水50億立方米，大渡河調水50億立方米，三條河年最大調水量200億立方米。
有關部門和專家們肯定了這個思路。1987年7月國家計委決定將西線調水超前期規劃研究列入“七五”、“八五”計劃，經過10年時間，黃委會于1996年完成了超前期規劃研究工作，1996年下半年開始進行規劃階段的工作，可望于2000年完成南水北調西線工程規劃報告，并提出先期工程開發方案。
（三）調水區概況
調水地區位于青藏高原東南部，在青海省玉樹、果洛和四川省甘孜、阿壩四個藏族自治州境內。巴顏喀拉山是調水的長江水系河段與黃河相應河段的分水嶺，引水壩址、輸水線路和動力電站布置在巴顏喀拉山兩側。巴顏喀拉山以北的黃河地勢，從海拔高度3400米上升到海拔高度4600米，巴顏喀拉山以南的地勢，雅礱江地勢高，其右側通天河地勢低，其左側大渡河地勢更低，海拔為2900－4200米，山南長江水系河床高程低于山北相應黃河河床高程80～450米。
這個地區年內氣候無四季之分，稱作冬半年（11月至次年4月）和夏半年（5月至10月），冬季長而寒冷，夏季短而涼爽，多年平均氣溫－4.9～3.3℃。一般平均氣溫隨高度增加而減少的比值為每百米0.7℃，在其它條件相同時，緯度偏北1度，年均氣溫降低1.2℃。太陽輻射強，日照時間2500～2700小時，太陽能資源豐富。
在海拔3000～4500米的地區，地面氣壓大都在600～700百帕之間，相當于海平面氣壓的60％左右，空氣中的含氧量相當于海平面的72％～60％，大約海拔上升1000米，含氧量減少10％。
降水量由北向南、由西向東逐漸增加。南部年降水量為600毫米，往北至巴顏喀拉山南麓為500毫米，東部大渡河河源為700毫米，往西至通天河一帶為500毫米。年蒸發量在1000毫米以上。
人煙稀少，平均每平方千米2人，最少的為每平方千米0.4人。交通不便，目前對外交通主要依靠川—青、川—藏、青—藏公路。州縣之間有公路相通，部分縣鄉之間有支線公路。總之，調水地區，氣候寒冷，含氧量不足，人煙稀少，交通不便，經濟文化處于落后狀態，水資源利用程度很低，水資源開發的潛力很大。巖體巖性，主要為三迭系淺變質砂巖、板巖，較堅硬，所以地質上既有修建調水工程的有利條件，也有不利條件。
（四）調水工程初步方案
青藏高原基礎資料比較缺乏，為了摸清調水區地形、地質等各方面情況，勘察隊員歷盡千辛萬苦，在高寒缺氧，氣候多變的情況下，克服難以想像的困難，為西線工程做出巨大奉獻和犧牲，經過10年超前期規劃研究工作，完成了雅礱江、通天河、大渡河調水區大量的勘測工作。包括各種比例尺的航空攝影圖、地形圖、工程地質圖、地質遙感圖、區域地質調查、區域地質構造調查、地震基本烈度復核等各項工作。與此同時，還完成各類規劃研究報告上百份。這些基礎工作相當一部分填補了這個地區的空白，不僅為西線調水工程提供了資料，而且對長江、黃河上游的治理開發，乃至西部大開發準備了相關基礎資料。
1．基本認識和思路
巴顏喀拉山是黃河、長江的分水嶺。分水嶺以北，為黃河河源區，低山丘陵，河谷寬闊，谷坡平緩。分水嶺以南，自西向東有通天河、雅礱江和大渡河及其支流，降水量較黃河水系大，地形切割較深，以峽谷河道為主，通天河、雅礱江和大渡河上游河段的河床高程較相應黃河河床高程低80～450米，欲調長江水入黃河，需要建壩壅高水位，開鑿隧洞穿過巴顏喀拉山。10多年來，對調水工程作了多種方案的考察研究和比選，認識不斷深化，思路得到拓展。
（1）可調水量與海拔高度相關按多年平均水量，通天河124億立方米，雅礱江604億立方米，大渡河470億立方米，三條河總水量1198億立方米，從水資源的.總量看，調水量還可大大增加，但若考慮到海拔高度，情況就大不相同了。根據地形特點，引水壩址越向下游移動，海拔高度越低，距離黃河越遠，可調水量越大，則工程規模越大；反之，引水壩址越往上游移動，距離黃河越近，雖然工程規模較小，但可調水量越小。因此，只有把引水壩址設于適當的海拔高度，以使工程規模適當，可調水量適宜，同時調水對下游的影響也保持在一定限度內。
經研究通天河、雅礱江的引水河段海拔高度在3500米、3600米以上，大渡河海拔高度在2900米以上，在此高度范圍內，三條河共有徑流量243億立方米。因此，三條河的可調水量在200億立方米以內比較適宜。
（2）輸水線路從以明渠為主轉變為以隧洞為主過去，研究輸水線路時，根據當時的技術條件，多采用繞山開渠的辦法，這樣不僅使輸水線路增長，而且還存在一些特殊的技術問題，從現在川藏、青藏公路的運行情況看，每當夏季雨水集中時，有些地段經常塌方，線路多處中斷，而一條寬幾十米的水渠，不要說修建的難度，就是維護正常通水，其難度亦很大，由于塌方，還可能造成渠道破壞。因此，在青藏高原多數地段不宜采用明渠，原因為：
①調水區地質構造、斷裂發育，展布方向多與河谷走向一致，順河谷修建大明渠，整體穩定性差，易造成整體垮塌。
②調水區谷狹坡陡，巖層多呈高傾角近直立狀，分布有季節性凍土、滑塌體、泥石流，在潛水作用和地震、凍融破壞下，明渠易遭到局部破壞，影響正常運行。
③在半山開挖很寬的明渠，因山勢較陡，需要很高的邊坡，工程量浩大，施工艱難。
④工程處于高海拔、寒冷地區，明渠容易結冰，影響引水，大明渠發生局部破壞時，清理維修困難。
近幾十年來，國內外長隧洞施工技術發展很快。國外已建成10千米以上隧洞95條，瑞典建成80千米長的輸水隧洞，芬蘭赫爾辛基供水隧洞長120千米，秘魯在海拔3000～4000米的地區建成總長約90千米的馬赫斯輸水隧洞，英法海底隧洞長38千米。國內已建成引大入秦輸水隧洞總長75千米，正在建設的萬家寨供水工程隧洞總長200多千米。經分析比較，結合青藏高原的特點，認為采用掘進機開鑿西線長隧洞技術上是可行的，輸水線路遂以明渠為主轉變為以隧洞為主。
（3）傾向于自流調水，但不放棄抽水方式在調水工程方案的研究中，過去認為打長隧洞幾乎是不可能的，因而只考慮抽水方式以盡量縮短穿越巴顏喀拉山的隧洞長度。隧洞技術的發展，開鑿長隧洞的可行性增強了，又分別考慮了自流和抽水兩種調水方式，自流方式的難點是隧洞長，優點是輸水建筑物比較單一，運行管理有利，同時隧洞有利于冬季保溫，避開了地表凍融作用和不良地質現象的影響，再者深埋長隧洞抗震性強，據有關資料統計分析，地表的地震烈度隨深度的增加而衰減，大體上每深50～100米衰減0．5度。抽水方式的主要難點是抽水泵站的電源不好解決，因為調水區沒有電網，再者抽水方式輸水設施復雜分散，建設和運行管理都比較困難，其優點是可縮短穿越分水嶺的隧洞長度，引水樞紐的壩高選擇也有較大機動。根據青藏高原的實際情況，按目前的認識，傾向于自流方式，但隨著經濟發展和將來電力狀況的改善，一旦電源容易解決，抽水方式的優勢也是十分明顯的，也應加以研究。
2．調水工程代表性方案
在多方案的比選中，現列出代表性的三個抽水線路方案和三個自流線路方案。
（1）抽水線路方案
①通天河治家—多曲抽水線路。簡稱治—多線。治家壩址，海拔3990米，壩高190米，總庫容238億立方米。自治家水庫引水，引水期8個月，年調水量90億立方米，在黃河支流多曲4440米處入黃河。建兩級泵站，揚程447米，裝機252萬千瓦，年用電量124.6億千瓦時。線路總長108千米，其中隧洞長104千米。該線調水多，工程地質條件較好，但所處海拔高，建設及運用條件較差。
②雅礱江長須—達日河抽水線路。簡稱長—達線。長須壩址，海拔3795米，壩高155米，總庫容74億立方米。自長須水庫引水，引水期8個月，年調水量40億立方米，在黃河支流達日河4280米處入黃河。建兩級泵站，總揚程426米，裝機121萬千瓦，年用電54．6億千瓦時。線路總長59千米，其中隧洞長57千米。該線建壩較低，需要的動力負荷相對較小，線路處于穩定區內，但可調水量較少。
③大渡河斜爾尕—賈曲抽水線路。簡稱斜一賈線。斜爾尕壩址，海拔2920米，壩高252米，總庫容46億立方米。自斜爾尕水庫引水，引水期10個月，年調水量50億立方米，在黃河支流賈曲3470米處入黃河。建三級泵站；總揚程428米，裝機容量138萬千瓦，年用電量69億千瓦時。線路總長61千米，其中隧洞長48千米。該線路工程地質條件較好，海拔低，氣候環境好，對施工建設及管理運行較為有利。
以上抽水電源，現階段宜采取自建電站的方案，有水電和火電兩種類型：
①建水電站。黃河龍羊峽以上河段，河道長1677千米，平均比降1．21‰。在該河段布置了14座梯級工程，總裝機容量730萬千瓦，其中庫容大于20億立方米的有5座。該河段梯級距離調水工程較近，可減少供電線路長度，庫區淹沒損失少，有適于筑壩的優良壩址作抽水供電電源。
②建火電站。根據現有資料分析，火電廠可選擇在距離調水區較近，又臨近大煤礦的甘肅靖遠、平涼和寧夏靈武。這些地區煤炭資源豐富，除滿足本地區生產發展需求外，仍具備興建電廠發電外送的潛力。
（2）自流線路方案
①通天河同加—雅礱江—黃河自流線路。簡稱同—雅—黃線。同加壩址，海拔3860米，壩高302米，總庫容324億立方米。自同加水庫引水，年徑流量108億立方米，引水期10個月，年調水量100億立方米，先調水入雅礱江長須庫內，稱同—雅段；再通過長須水庫調水入黃河，稱雅—黃段。線路總長289千米，其中同—雅段長158千米，雅—黃段長131千米，全線均為隧洞。該線可調水量多，避開了地形地質差的地段，有利于施工分段掘進，工程建設條件好。但調水必須建立在雅警江工程先期開發的基礎上，整體工程規模較大。
②雅礱江長須—恰給弄自流線路。簡稱長—恰線。長須壩址，海拔3795米，壩高165米，總庫容94億立方米。自長須水庫引水，年徑流量47．6億立方米，引水期10個月，年調水量40億立方米，在黃河恰給弄3880米處入黃河，線路總長131千米，全為隧洞。該線充分利用地形上鄰近黃河的最低處，有效地降低了壩高，可調水量適宜，線路大部分處于地質穩定和基本穩定區。
③雅礱江、大渡河支流達曲—賈曲自流線路。簡稱達—賈線。在雅礱江干流與黃河支流賈曲間有六條自西北流向東南的支流，即雅礱江支流達曲、泥曲、大渡河支流色曲、杜柯河、麻爾曲、阿柯河。從海拔高度3600米處的達曲引水，輸水線路自流穿過這些支流，調水50億立方米，到海拔高度3445米的賈曲入黃河。
綜上所述，三條抽水線路共調水180億立方米，三條自流線路共調水190億立方米。各方案的投資匡算，采用1995年價格水平，靜態投資，三條抽水線路為1076億元；三條自流線路為1579億元。抽水線路投資較少，但運行費用高，而自流線路一次性投資大一些，但運行費用較低。
3．先期開發方案和分步實施
根據青藏高原高海拔、寒冷缺氧的特點，先期開發方案和分步實施，應以3條自流線路為代表。
（1）先期開發方案本著分期分河流開發，由小到大，由易到難，由近到遠，由低海拔到高海拔，由低壩到高壩的規劃思路，達—賈線自流方案中可先調靠近黃河的阿柯河、麻爾曲、杜柯河三條支流的水量30億立方米，稱作起步工程，作為先期開發方案，匡算靜態投資200億元左右。起步工程隧洞長157千米，自然分為六段，最長段55千米，有利于施工時增加施工斷面，加快工程進度。調水線路的自然分段為整個調水工程的分步實施和方便工程管理奠定了基礎。從最靠近黃河的一條支流阿柯河開始興建，可建一段發揮一段效益。
起步工程在三條支流上建壩，壩高分別為67米、112米、94米，壩址經初步地質勘察和鉆探表明，壩段河谷狹窄，兩岸山坡完整，比較穩定。岸坡生長灌木，植被較好。河床主要是礫石，覆蓋層厚度10米左右。兩岸為砂板巖互層，未發現大的斷裂。附近有天然建材，地質條件適宜建壩。
起步工程的引水方式為自流，由于調水工程區遠離現有的大型電站，避免了采用抽水方式建立配套大型電站的困難。起步工程地處海拔3500米左右，該處生長有樹木，有農田，含氧量相對較高，適宜于人類活動，對工程施工、運行、管理都較有利。從起步工程向西延伸，可再調水20億立方米，逐步開發，適應黃河缺水的需要。
通過起步工程；可以比較全面和深入地掌握高海拔地區復雜地質條件下的大壩、長隧洞等水工建筑物的工程設計施工特點和要求，為后續工程提供解決各類復雜施工問題的經驗和方案，為工程的投資估算和成本控制提供必要的基礎資料和管理經驗，從而為西線工程的全面展開，提供科學、合理和可行的決策依據。
（2）工程初步分期全面實施西線工程所需投資規模巨大，結合西北地區經濟發展的需水量，西線工程建設應按照統一規劃、適時適量、分步實施、及早通水的原則展開。大體上可以將三條自流線路調水190億立方米方案，劃分為近期、中期、遠期三期工程。
第一期工程，即近期工程，大渡河支流起步工程調水30億立方米。第二期工程，即中期工程，完成達—賈自流線路達曲、泥曲調水20億立方米，再完成長—恰自流線路調水40億立方米，共調水90億立方米入黃河。第三期工程，即遠期工程，通天河調水100億立方米。
（五）調水的不利影響和效益
1.調水對調出區的影響
既要考慮適應黃河上中游地區經濟發展面臨嚴重缺水的形勢，又要充分研究調水對調出地區的影響。從通天河年調水100億立方米，占通天河多年平均徑流量的81％，占金沙江渡口以上年徑流量的17.5％。從雅礱江年調水40億立方米，占雅礱江年徑流量的7.5％。從大渡河年調水50億立方米，占大渡河年徑流量的10.5％。三條河年最大可調水量190億立方米，占長江干流李莊站（宜賓下游）年徑流量的8％，宜昌站年徑流量的4％。由于徑流量減少，調水會產生某些不利影響，調水對局部河段的漂木有一定的影響，對工農業用水和航運基本無影響，對生態環境方面未發現重大的不利因素，主要的不利影響是三條河及下游長江干流上水電站的發電出力和電能將有所損失。
2.調水入黃河后的效益
從治黃與調水相結合的角度看，西線調水有其特點：
①調水工程地處海拔2900～4200米，地廣人稀，興建大型水庫，淹沒損失很少，社會問題相對較小。
②黃河上游有龍羊峽等大型水庫，對調來的水進行調蓄，可充分發揮調水的作用。
③調水通過黃河梯級電站，可以多發電。
④依托黃河現有河道，居高臨下，供水范圍大，有利于供水區水利體系的形成。
⑤調水190億立米，使黃河多年平均年徑流量增加約1／3，增加黃河可供水量約1／2，可解決黃河斷流問題，可充分發揮調蓄工程對下游輸沙減淤的作用，有利于防洪和河道整治。
⑥調取源頭水，水質良好，可改善黃河水質。
西線調水的社會效益和環境效益更為顯著，可推動西北地區豐富資源的開發，加快西北地區的經濟發展，縮小東西部差距，對于民族團結和社會穩定，促進全國經濟發展具有重要戰略意義。可增加植被面積，遏制水土流失和土地沙化，改善生產、生活環境，促進西北地區生態環境的良性循環。
（六）結語
西線調水是解決西北地區干旱缺水和促進黃河的治理開發，解決黃河斷流問題的根本措施，通過10多年的規劃研究，更深切體會到西線調水的必要性和緊迫性，西線調水工程是一項切實可行、大有希望的工程。同時也要看到，調水工程地處青藏高原，寒冷缺氧，交通不便，地質條件復雜，工作難度大。本著先易后難，分期開發，摸索經驗，逐步擴大北調水量的規劃思路，在統籌安排下，可先行開發大渡河的起步工程，盡快完成工程規劃，不間斷地開展可行性研究，以適應西部大開發的形勢。
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