譚 彬

(河南省交通運輸廳 航務局，河南 鄭州 450052)

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南水北調工程航運開發(fā)中關鍵問題分析

譚 彬

(河南省交通運輸廳 航務局，河南 鄭州 450052)

根據南水北調工程的現狀，就南水北調工程航運開發(fā)中的關鍵問題進行了如下探討：①保證航運開發(fā)所必需的充足水量，以及南水北調工程中對調出長江水的有效補充，是南水北調工程航運開發(fā)必須要解決的問題。②南水北調工程航運開發(fā)采用標準化船型，既可以提升優(yōu)勢產品，又提高批量生產和管理能力；即可以大量節(jié)約成本，又能將船舶及船員產生的有關污染徹底納入可控范圍以內。采用標準化船型可有效保證所謂水質沒有變化。③南水北調中線和東線航運線路必須穿越黃河，如何適應黃河復雜多變的河道狀況，是必須面對的問題。

航道工程；森林覆蓋率；降水量；穿黃水運隧道；船型標準化；水源地

南水北調工程是目前世界上最大的調水工程，直接影響著大半個中國。南水北調工程如果進行航運開發(fā)，會遇到大量的技術難題，特別是長距離航運所需要的巨量水來源、航運所面臨的污染、船舶如何通過黃河等，因此一直比較慎重。問題雖多，但把關鍵問題先處理掉，其他問題許多可以迎刃而解。有關南水北調航運開發(fā)的問題已進行過相關的論述[1-4]。筆者就一直困擾南水北調工程航運開發(fā)的3個關鍵問題的處理方法進行探討論述。

1 森林覆蓋率與南水北調西線所調水量

森林有水源涵養(yǎng)的功能[5-6]，在水的自然循環(huán)中發(fā)揮重要的作用。樹總是同水聯(lián)系在一起。降水一部分被樹冠截留，大部分落到樹下的枯枝敗葉和疏松多孔的林地土壤里被蓄留起來，有的被林中植物根系吸收，有的通過蒸發(fā)返回大氣。森林能使林區(qū)降水增加，起到水庫的作用。黃河流域缺水的主要原因是該區(qū)域森林覆蓋率太低，2003年只有13.62%，根本無法與長江流域2003年的30.50%相比。

南水北調西線方案是在長江上游通天河、雅礱江、大渡河筑高壩，調水入黃河，調水量170×108m3，開鑿隧洞175 km。主體工程需3 900×108元(算上建設道路等其他投資，將遠遠大于這個數目)，工期40年?；ㄥX多，工期長，調水少。該工程直接從長江上游靠近長江源頭的區(qū)域取水，由于這些地區(qū)海拔大多在3 000 m以上，植物生長困難，生態(tài)環(huán)境非常脆弱，破壞以后很難恢復；且這部分地區(qū)集水面積相對較小，每年這170×108m3的用水根本無法進行有效補充，而且會嚴重影響長江上游現有的生態(tài)。同時由于上游水量較小，任何河流從上游取水過量，對該河流都會產生致命性影響。1996年全國流域面積在100 km2以上的河流有50 000余條[7]。但根據2013年的《第一次全國水利普查公報》公布數據顯示：目前我國流域面積在100 km2以上河流有22 909條，新舊數據相差了27 000多條，而且這27 000多條河流的消失僅僅發(fā)生在17年的時間內。這些河流的消失大多都是因為在上游過度取水、占地、人類大量活動、沒有進行長距離的內河航運能力等原因造成斷流，直到整條河流消失，而且這些消失的河流上游地區(qū)以前大多也是有森林、農田、草地灌木，適于人類活動。

黃河上游和中游地區(qū)過度取水及生態(tài)環(huán)境的破壞，曾經于1991年至1999年連續(xù)9年發(fā)生斷流，1997年斷流甚至達到了226天。1993年全國第4次森林資源清查，黃河流域森林覆蓋率僅為5.85%，后通過“三北防護林”建設等手段，黃河流域森林覆蓋率恢復到2003年的13.62%、2006年的16.15%，又經過合理的調節(jié)，黃河斷流現象才得到一定程度的控制。據歷史學家考證，4 000年前，黃土高原是郁郁蔥蔥的原始森林；西周時，黃土高原擁有森林4.8×108畝，森林覆蓋率為53%。后經過6次大規(guī)模的由戰(zhàn)爭引起的破壞，黃土高原的森林覆蓋率降低到只有6%左右。

位于黃河小浪底沿岸的國家海事局母親河綠化基地洛陽華洋生態(tài)科技園之前是一片荒蕪，山體支離破碎、石多坡陡、水土流失嚴重、草木難以生長。通過12年的實驗性建設，占地1 168畝的基地已種植成活油松、雪松、側柏、銀杏、黃櫨、桂花、橡樹、杏樹、李樹、冬棗、扁桃、油桃、柿子、杜仲等各類樹木130多種30多萬株，草木花卉8萬多株，平均綠化成活率超過95%，部分品種造林成活率更高達100%。這些都能說明黃河流域大部分地區(qū)的生態(tài)既能嚴重破壞，也能迅速恢復，可以通過專業(yè)手段使森林覆蓋率在十年左右的時間得到迅速提高。

據初步觀察，由于蒸騰作用，面積較大地區(qū)的森林覆蓋率每增加1%，該區(qū)域年均降水量就會增加10～20 mm。隨森林覆蓋率的增加，年平均降水量呈增加趨勢，森林覆蓋率的增加有利于調節(jié)降水，減少旱澇災害。森林覆蓋率對過程性降水影響小，對局地性降水影響大[8]。森林覆蓋率高的地區(qū)，降水量也高，反之則低。通過中央電視臺的天氣預報節(jié)目直觀發(fā)現：長江中下游以南那些森林覆蓋率相對較高地區(qū)(2013年森林覆蓋率為37%～63%)的降水量非常明顯大于以北(特別是我國西北地區(qū))那些森林覆蓋率相對較低地區(qū)(2013年森林覆蓋率為4%～41%)。

黃河全流域多年年平均降水量466 mm[9]，多年平均天然河川年徑流量580×108m3，假如黃河流域森林覆蓋率由2006年的16%提高到46%(黃河流域的陜西省2013年的森林覆蓋率已經達到 41%)，多年年平均降水量就至少可以提高300 mm以上，相應的多年平均天然河川年徑流量就至少可以提高373×108m3，將遠遠大于西線工程所調水量的170×108m3，如圖1。

圖1 西線工程調水量與提高黃河流域森林覆蓋率30%增加的水量比較Fig.1 Comparison of the water volume in West Line Water Transfer Project and the increased water volume of the Yellow River basin forest coverage increased by 30%

若放棄南水北調西線現有這些治標不治本的方案，而是改用提高森林覆蓋率以增加降水量的方式，將用于西線工程的巨額資金用于提高黃河流域的森林覆蓋率，不僅可以使長江上游現有生態(tài)環(huán)境得以保持，維持長江上游的來水量，利于長江上游航道干線[10]的開發(fā)和利用，提高黃河流域的降水量，而且可以繼續(xù)通過提高森林覆蓋率以提高降水量，繼續(xù)滿足黃河流域不斷增長的用水需求，黃河流域的生態(tài)環(huán)境就可以得以恢復，這樣可形成一個可持續(xù)發(fā)展的局面，有利于今后對黃河干流的航運進行開發(fā)。

黃河流域的西北地區(qū)人口密度較低，人類活動相對較少，對森林破壞的能力相對較低，也非常有利于該地區(qū)今后森林覆蓋率的提高。

2 中線、東線所調水的補充

假設南水北調中線所調水量全部是長江下游靠近揚州附近的，中線遠期每年調水130×108m3，東線第3期工程多年平均抽江水量達到148×108m3，兩者合計278×108m3，占長江年平均入海水量9 600×108m3的2.9%。

長江流域平均年降水量1 067 mm。2003年結束的第6次全國森林普查，長江流域森林覆蓋率是30.50%；2008年結束的第7次普查，長江流域是34.37%，提高了3.87%；5年內長江流域平均年降水量至少增加38.7 mm, 長江年平均入海水量至少增加348×108m3，大于中線和東線合計調水的278×108m3。根據這樣推算，長江流域5年內的由森林覆蓋率增長(近段時期也在增長)所增加的水量完全可以彌補中線和東線工程所調水量，而且還有剩余，對長江入?？诘默F有航運、水利等用水不會產生任何不利影響。根據《長江流域防護林體系建設三期工程規(guī)劃(2011—2020 年)》，2020年工程區(qū)森林覆蓋率將達到39.3%，長江的年平均入海水量又將多出4百多億m3，將長江下游作為南水北調中線和東線的水源，可以完全解決南水北調中線調水對漢江流域造成的那些不利影響問題。

長江整個流域的集水面積遠大于南水北調中線工程現有水源地的集水面積，只要長江流域生態(tài)不被嚴重破壞，長江下游入?？诘貐^(qū)就可以永不斷流，且所調水可以得到有效補充，水量也非常充足。長江整個流域森林覆蓋率的提高目前還有非常大的余地，把長江下游地區(qū)揚州附近作為永久水源地，調水回旋余地就大大增加，是非常理想的選擇?，F有中線工程如果經過航運開發(fā)可以成為長江以北航道網的一部分，長江以北智能航道網與水網的建設與完善將可以徹底解決供水與航運的相關問題。

3 有效控制航運所產生的污染

若南水北調中線和東線水道允許航運開發(fā)，航運所產生污染的主要是船舶和所運輸貨物；船舶所產生的污染主要是船員生活所產生污物。南水北調線路的航運主要采用梯級運行，自凈能力較差，船員所產生的生活垃圾和污水必須要合理處理。目前高鐵列車已經有了現成處理方法，南水北調線路的航運船舶可將船型標準化并借鑒高鐵列車對生活垃圾和污水的處理方法。

貨物污染可以通過控制運輸貨物種類及筆者之前論文所述方式將污染納入可控范圍以內。船型的標準化對航道的污染控制非常重要，南水北調工程航運開發(fā)采用標準化船型，提升優(yōu)勢產品，提高批量生產和管理能力，即可以大量節(jié)約成本，又可以有效控制污染，可大大簡化污染物的處理過程。對于水質要求很高的航段，可以只允許符合標準的船只進入?？傊?，可以控制有關污染的有效方法有很多。

4 南水北調中、東線工程航道穿黃水運隧道船舶運行方式

南水北調中線和東線工程若進行航運開發(fā)，必須穿過黃河。由于黃河近年多次斷流，流量很不穩(wěn)定，相關河段處于地上狀態(tài)，需要對河床進行沖刷以降低河底高程，以利于對主流河道的控制、防洪和以后的航運開發(fā)，南水北調中線和東線一期工程都采用河底隧道的方案并獲得成功。目前采用該種方式是切實可行的水道穿黃方式，現將船舶通過黃河水運隧道的方式進行論述，如圖2。

圖2 穿黃水運隧道船舶運行示意Fig. 2 Schematic diagram of the operation of ships passing through the Yellow River waterway tunnel

1)水運隧道南北各設置一處船舶升降閘室，南北船隊都進入閘室，如圖2(a)；

2)從北岸將隧道內的水抽出，船隊隨水位降低而降落，并到達指定位置；如圖2(b)；

3)南北船隊各自穿過隧道到達對面閘室，如圖2(c)；

4)從南岸將水注入水運隧道，船隊隨水位上升而升高，并到達指定高度后可以駛出閘室，如圖2(d)。

這種穿黃方式可根據當時的技術能力進行，由淺入深，從無到有，從易到難多次進行。由于黃河上已建多座水利樞紐，可有效控制流量，對于隧道的開挖施工非常有利。

5 結 語

謹慎對待南水北調西線工程現有建設方案。根據提高森林覆蓋率可以增加降雨量這種方式，主要提高黃河流域、長江流域及附近地區(qū)森林覆蓋率以增加該區(qū)域降水量，從而增大黃河、長江的徑流量，形成一個利于生態(tài)環(huán)境改善并可持續(xù)發(fā)展的局面，以保護長江上游和黃河上游現有的原始生態(tài)環(huán)境不被破壞，使長江和黃河的徑流量能維持和增長，才可以保證南水北調工程所調水的補充，同時也保證了內河航運及經濟發(fā)展所需要的水量。

根據筆者論述，將長江下游作為永久水源地，依托長江豐沛的水資源，南水北調中、東線工程的航運開發(fā)利遠大于弊，不僅可以徹底解決沿岸地區(qū)的長期用水問題，永遠與干旱告別，而且由于內河航運可以運輸大件貨物，從而能夠使沿岸許多地區(qū)大幅度擴大產業(yè)范圍，產品單體重量可以從目前的60 t提高到400 t以上，完成公路、鐵路、航空無法完成的運輸，并且直接與海運對接。由于適合海運的貨物絕大部分適合內河航運，非常有利于地區(qū)經濟的快速發(fā)展，且類似污染的很多弊端是可以有效控制并除掉的。水源地雖然是長江下游，但只是在缺水時期排上用場,可以利用智能航道網進行合理調節(jié)。

如何合理解決南水北調中線和東線船舶穿黃是工程實施當中必須解決的問題。采用水運隧道，在黃河南岸注水、北岸抽水，可以使船舶順利穿黃且不影響黃河主河道未來水利和航運等方面的發(fā)展。

始建于春秋時期的京杭大運河，之所以到目前還是中國內河的一條重要航道，就是因為其本身可以為沿岸地區(qū)帶來無法估量的經濟效益和社會效益而得以生存，南水北調中、東線如果進行合理的航運開發(fā)，可以發(fā)揮同樣的作用。

[1] 譚彬．南水北調工程與河南內河航運聯(lián)系的分析[J]．價值工程，2015，34(9)：143-145． TAN Bin. Analysis on the link of the south-to-north water diversion project and inland river shipping in Henan province [J].ValueEngineering, 2015, 34(9): 143-145．

[2] 譚彬．南水北調工程與內河航運是否相互排斥[J]．中國水運，2015，15(2)：33-35． TAN Bin. The south-to-north water diversion project and inland shipping whether mutually exclusive[J].ChinaWaterTransport, 2015, 15(2): 33-35．

[3] 河南省交通運輸廳航務局．河南省內河航道與港口布局規(guī)劃(2011—2030年)研究[R]．鄭州：河南省交通運輸廳航務局，2013：5-118． Bureau of Navigation, Henan Provincial Department of Transportation.HenanProvinceInlandWaterwayandPortLayoutPlanning(2011—2030)Study[R]. Zhengzhou: Henan Provincial Department of Transportation, 2013: 5-118．

[4] 河南省交通運輸廳．河南省水路交通“十二五”發(fā)展規(guī)劃及2030年規(guī)劃設想[R]．鄭州：河南省交通運輸廳，2010：38-39． Henan Provincial Department of Transportation.HenanProvinceWaterwayTransportationDevelopmentduringthe“TwelfthFiveYear”Planandthe2030PlanningIdea[R].Zhengzhou:Henan Provincial Department of Transportation, 2010: 38-39．

[5] 高成德，余新曉．水源涵養(yǎng)林研究綜述[J]．北京林業(yè)大學學報，2000，22(5)：78-82． GAO Chengde, YU Xinxiao. Review on researches of water conservation forests[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 2002, 22(5): 78-82．

[6] 姜文來．森林涵養(yǎng)水源的價值核算研究[J]．水土保持學報，2003，17(2)：34-36． JIANG Wenlai. Theory and method to accounting value of forest water conservative[J].JournalofSoilandWaterConservation, 2003, 17(2): 34-36．

[7] 黃錫荃．中國的河流[M]．北京：商務印書館，1996． HUANG Xiquan.ChinaRiver[M].Beijing:The Commercial Press, 1996．

[8] 嚴平，韋朝嶺，王相文，等．森林覆蓋率對區(qū)域降水的影響[J]．經濟林研究，2000，18(3)：8-10． YAN Ping, WEI Chaoling, WANG Xiangwen, et al. Effect of forest cover on incidence of regional precipitation[J].EconomicForestResearch, 2000, 18(3): 8-10．

[9] 馬廣慧，夏自強，郭利丹，等．黃河干流不同斷面生態(tài)徑流量計算[J]．河海大學學報(自然科學版)，2007，35(5)：496-500． MA Guanghui, XIA Ziqiang, GUO Lidan, et al. Ecological runoff for different cross-sections of the main stream of Yellow River [J].JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences), 2007, 35(5): 496-500．

[10] 黃鎮(zhèn)東．加強長江上游航運發(fā)展研究,服務于“一帶一路”和建設長江經濟帶的國家戰(zhàn)略[J]．重慶交通大學學報(自然科學版)，2016，35(增刊)：1-7． HUANG Zhendong. Enhancing study of shipping development in upper reaches of Yangtze River for the nation strategy of “the Belt and Road” and construction of Yangtze River economic zone [J].JournalofChongqingJiaotongUniversity(NaturalScience), 2016, 35(Sup): 1-7.

(責任編輯：劉 韜)

Treatment of Key Problems in Shipping Development of theSouth-to-North Water Transfer Project

TAN Bin

(Bureau of Navigation, Henan Provincial Department of Transportation, Zhengzhou 450052, Henan, P. R. China)

According to the present situation of the South-to-North Water Transfer Project, the treatment of key problems of shipping development of the South-to-North Water Transfer Project were discussed: ①How to ensure the adequate water supply for the development of shipping and the effective supplement of the Yangtze River water from the South-to-North Water Transfer Project was a problem that must be solved in the South-to-North Water Transfer Project; ②The South-to-North Water Transfer Project adopted the standard ship type, which could enhance the advantage of products and improve the ability of massive production and management. The above measure could not only save costs massively, but also cover the relative pollution produced by the ship and crew completely into the controllable range, which effectively guaranteed the quality of the transferred water had no change; ③The middle route of the South-to-North Water Transfer Project and the eastern route must pass through the Yellow River, and how to suit the complicated and changeable situation of the Yellow River was a problem that must be faced.

waterway engineering; forest coverage; precipitation; ship across the Yellow River waterway tunnel; ship type standardization; water source area

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.07.12

2016-03-10；

2016-06-20

譚 彬(1967—)，男，湖南華容人，高級工程師，碩士，主要從事內河航運開發(fā)方面的研究。E-mail：tanbin2013@126.com。

U612

A

1674-0696(2017)07-073-04