馬海晨，程 龍

(陜西省水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)，西安 710065)

0 前 言

2020年8月15日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)(簡(jiǎn)稱中國(guó)科協(xié))在第二十二屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)閉幕式上發(fā)布了 10個(gè)對(duì)科學(xué)發(fā)展具有導(dǎo)向作用的前沿科學(xué)問(wèn)題和10個(gè)對(duì)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)具有關(guān)鍵作用的工程難題。其中前沿科學(xué)第9個(gè)問(wèn)題是“如何優(yōu)化變化環(huán)境下中國(guó)水資源承載力，實(shí)現(xiàn)健康的區(qū)域水平衡狀態(tài)？”2018年中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)和陜西省水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)合作開展該課題內(nèi)容相近的研究工作，本文系向中國(guó)科協(xié)建言獻(xiàn)策，以饗讀者實(shí)拋磚引玉爾。

水資源安全保障是總體國(guó)家安全觀中的重要任務(wù)之一[1-2]。中國(guó)是一個(gè)缺水的國(guó)家[3]，人均水資源量?jī)H排在世界109位[4-6]。中國(guó)大陸水資源分布由東南向西北遞減，青藏高原地處我國(guó)西南，有亞洲水塔之稱。我國(guó)諸多大江大河發(fā)源于西南地區(qū)，西南地區(qū)降水量和地表徑流與西北地區(qū)差異較大。水資源分布的不均衡，嚴(yán)重制約著我國(guó)北方地區(qū)，特別是西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 工程調(diào)水的必要性

站在國(guó)家戰(zhàn)略視角分析水資源對(duì)國(guó)家發(fā)展和安全的重要影響主要有如下幾方面：

1.1 農(nóng) 業(yè)

我國(guó)現(xiàn)存人口約14億，專家預(yù)測(cè)2020—2045年25 a期間，我國(guó)人口總量將保持在14億以上[7]，最高可能達(dá)到14.5億。2019年我國(guó)糧食產(chǎn)量約6.64億t，人均約470 kg，高于世界平均水平，按此標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)最高人口時(shí)對(duì)應(yīng)糧食產(chǎn)量應(yīng)約為6.815億t。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市群的擴(kuò)張以及退耕還林政策的實(shí)施，我國(guó)耕地資源日趨緊張，北糧南運(yùn)態(tài)勢(shì)已形成多年。目前我國(guó)耕地面積僅有1.33億hm2(20億畝)，人均耕地僅有0.095hm2(1.43畝)，不到世界人均水平的40%。以此計(jì)算我國(guó)平均糧食年畝產(chǎn)達(dá)329 kg，高于印度、美國(guó)水準(zhǔn)，但該數(shù)據(jù)背后也存在較多隱患。例如我國(guó)化肥、農(nóng)藥使用過(guò)量等現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)致可耕種土地使用過(guò)度輪作、休耕不足、退化普遍。因此，增加可耕地面積，增加土地冗余度，加大土地輪耕和休耕面積，降低耕地使用強(qiáng)度，對(duì)提高我國(guó)糧食生產(chǎn)質(zhì)量和國(guó)家安全十分重要。我國(guó)西北地區(qū)包括蒙西、陜北、寧夏、河西走廊、新疆東部廣大地區(qū)，人口相對(duì)稀少，土地面積廣袤高程適中，該地區(qū)與西亞歐洲美洲產(chǎn)糧區(qū)同處于北緯40°左右域內(nèi)，光照條件、溫度適宜糧食作物生長(zhǎng)，有利于形成大面積適合機(jī)械化、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的糧食基地，而糧食基地的建設(shè)，必需水資源的引入。

1.2 能 源

能源更是現(xiàn)代人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位。西北地區(qū)是國(guó)家重要的能源基地[8-9]，當(dāng)前陜西省的天然氣產(chǎn)量就占全國(guó)的近1/3，黃河上中游地區(qū)的原煤產(chǎn)量、原油產(chǎn)量以及發(fā)電量占全國(guó)的比例分別高達(dá)70%、25%和20%[8]，該區(qū)域已經(jīng)成為了我國(guó)重要的新能源基地、稀土生產(chǎn)基地、能源化工基地。

能源生產(chǎn)基地往往具有高耗水的特性，根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)[10]，開采一口頁(yè)巖氣約2萬(wàn)t水，開采1 t石油15 t水，生產(chǎn)1 t煤制乙烯48～64 t水，充足的供水保障對(duì)支撐能源基地安全平穩(wěn)運(yùn)行具有重要的意義。

1.3 城鎮(zhèn)體系、生態(tài)環(huán)境與民族團(tuán)結(jié)

“一帶一路”政策是為推動(dòng)沿線國(guó)家實(shí)現(xiàn)發(fā)展戰(zhàn)略相互對(duì)接、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的倡議，而西北地區(qū)所處的絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶是未來(lái)國(guó)家重點(diǎn)開發(fā)區(qū)域。西北地區(qū)人口密度較低，城鎮(zhèn)體系不均衡。當(dāng)前西北地區(qū)城鎮(zhèn)化率較低，應(yīng)當(dāng)吸納人口，打造城市群協(xié)同發(fā)展，積極響應(yīng)并支撐“一帶一路”倡議的實(shí)施。國(guó)內(nèi)諸多山地地區(qū)泥石流、地震、洪水等自然災(zāi)害頻發(fā)，并不適宜人類生活，原有山地可恢復(fù)植被，并將西北荒漠平原通過(guò)引水打造為宜居區(qū)域，進(jìn)行移民搬遷。歷史上西北地區(qū)氣候溫和水草豐茂，古絲綢之路自長(zhǎng)安至西域沿線有諸多文明古國(guó)，隨著水資源匱乏與生態(tài)環(huán)境的退化，大多文明遺跡逐漸消失，成為不毛之地。西北地區(qū)是我國(guó)“兩屏三帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略格局中的重要組成部分，對(duì)保障整個(gè)北方地區(qū)生態(tài)安全具有重要作用。西北地區(qū)常年過(guò)量開采地下水導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、地面不斷沉降、部分城市出現(xiàn)塌陷狀況。西北地區(qū)幅員遼闊，目前土地利用率較低，鹽堿地、荒漠地占比高達(dá)60%，應(yīng)當(dāng)通過(guò)引水(水庫(kù)、蓄水池)、植樹等措施，改善當(dāng)?shù)貧夂蚣吧鷳B(tài)環(huán)境。

同時(shí)，西北地區(qū)是維吾爾、哈薩克、回、蒙、土等少數(shù)民族主要聚居區(qū)，這些地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，分布有大量國(guó)家級(jí)重點(diǎn)貧困縣。諸多少數(shù)民族群眾存在吃水難、用水緊的問(wèn)題，地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，脫貧任務(wù)艱巨，水資源欠缺已成為制約當(dāng)?shù)匕l(fā)展的重要因素。

2 已有工作成果簡(jiǎn)述

一直以來(lái)，社會(huì)上廣泛關(guān)注我國(guó)水資源南北西東空間分布不均衡，特別是西北地區(qū)嚴(yán)重缺水問(wèn)題。多年來(lái)先后形成了多個(gè)調(diào)水方案，希望通過(guò)調(diào)水，實(shí)現(xiàn)我國(guó)西部水資源的再配置，先后有林一山調(diào)水方案、大西線、藏水入疆、天河諸多調(diào)水線路設(shè)想[10]。

綜合來(lái)看各調(diào)水方案均考慮自我國(guó)西南區(qū)域引水至西北區(qū)域，將河西走廊、新疆地區(qū)納入配水范圍，一些方案配水覆蓋黃河中下游。從引水線路沿線地區(qū)的海拔高度來(lái)看，可將引水方案大致分為兩類：一類為高線方案，即引水線路經(jīng)過(guò)區(qū)域高程基本位于我國(guó)一級(jí)臺(tái)地；另一類為低線方案，即引水線路經(jīng)過(guò)區(qū)域高程基本位于我國(guó)一級(jí)、二級(jí)臺(tái)地接觸地帶?？傮w來(lái)看，兩類方案各具特點(diǎn)：高線方案，往往具有線路較短、引水量較小的特點(diǎn)；低線方案，引水量有保障，但線路較長(zhǎng)。

3 引水建議方案

根據(jù)前期分析并參考已有調(diào)水方案成果，建議采取一次總體規(guī)劃、分階段建設(shè)實(shí)施思路：第1期建設(shè)考慮自長(zhǎng)江流域(金沙江、大渡河、雅礱江)調(diào)水至黃河流域，積累工程經(jīng)驗(yàn)，待國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和國(guó)家實(shí)力再上一個(gè)臺(tái)階、國(guó)際環(huán)璄較有利時(shí)，再開展下一階段建設(shè)工作；第2期建設(shè)考慮自從國(guó)際性河流(雅魯藏布江、怒江、瀾滄江)調(diào)水增補(bǔ)長(zhǎng)江流域以加強(qiáng)水量調(diào)出能力。引水總體規(guī)劃線路見圖1，分述如下：

圖1 方案設(shè)想總體布局圖

高線方案：雅魯藏布江大拐彎處為起點(diǎn)，抽提至易貢藏布流域，隧洞引至怒江、瀾滄江，通過(guò)金沙江、雅礱江、大渡河，最終匯入賈曲，而后通過(guò)寧木特、瑪爾擋、羊曲、龍羊峽水庫(kù)，沿黃河河道入劉家峽水庫(kù)。中線方案：雅魯藏布江水，穿越易貢藏布、帕隆藏布，輸水隧洞引至怒江(2 940.00 m)、瀾滄江，通過(guò)金沙江、雅礱江進(jìn)入大渡河，繞行或輸水隧洞抽提至龍羊峽水庫(kù)，沿黃河河道入劉家峽水庫(kù)。

低線方案：引雅魯藏布江水，穿越易貢藏布、帕隆藏布，輸水隧洞引至怒江、瀾滄江，自金沙江、雅礱江、大渡河等中游河段調(diào)水自流入劉家峽水庫(kù)。

各方案各有優(yōu)劣，總的來(lái)看，低線方案水源較為充足，可調(diào)水量較為充沛，建議可作為重點(diǎn)方案研究。

4 工程調(diào)水的可能性

近年來(lái)我國(guó)實(shí)施的南水北調(diào)東線、中線、滇中引水、引漢濟(jì)渭等大型調(diào)水工程以及青藏、川藏鐵路等高海拔地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，積累了大量規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備制造經(jīng)驗(yàn)。

工程調(diào)水主要涉及金沙江、雅礱江、大渡河等西南河流[5]，遠(yuǎn)期可以考慮雅魯藏布江水、怒江、瀾滄江。金沙江石鼓斷面處多年平均徑流量449億m3，雅礱江錦屏(一)水庫(kù)斷面處多年平均徑流量378億m3，大渡河猴子巖水庫(kù)248億m3，三者合計(jì)約1 000億m3，按調(diào)水工程通常比例20%～30%，可調(diào)水200億～300億m3，與黃河劉家峽處斷面天然徑流量基本相當(dāng)，可調(diào)水量充沛，以上都為調(diào)水工程提供了良好基礎(chǔ)。

5 建 議

(1) 從我國(guó)水資源分布狀況分析，自西南水源地?cái)?shù)條江河科學(xué)合理調(diào)配出300億～500億m3左右水量，水源地區(qū)可以承受，不會(huì)或較少的影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活。而調(diào)水工程對(duì)我國(guó)西北地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、“一帶一路”國(guó)家發(fā)展實(shí)施作用巨大，其必要性毋庸置疑。

(2) 橫貫西東的昆侖、秦嶺巨大山體是我國(guó)地理上的南北分界和分水嶺。中國(guó)山脈分布見圖2。唯有自昆侖南麓發(fā)源的黃河干流在昆侖與秦嶺之間的過(guò)渡帶穿越并北進(jìn)至我國(guó)北方。以上所述及諸引水線路無(wú)論高、中、低方案，均落腳于黃河劉家峽水庫(kù)，配水工程則起始于此，黃河劉家峽水庫(kù)成為引水配水工程咽喉銜接點(diǎn)。

圖2 中國(guó)山脈分布圖

(3) 建議以黃河劉家峽水庫(kù)為中心南北同時(shí)開展引水配水工程建設(shè)，配水入河西走廊和北方廣大地區(qū)并逐次延伸，盡早發(fā)揮工程效益?？紤]黃河流域內(nèi)各省份發(fā)展需求，建議結(jié)合干線布置，提前謀劃支線布置、沿線調(diào)蓄工程等配套工程研究，特別是統(tǒng)籌考慮調(diào)蓄工程布局，充分用好我國(guó)各河流上具有調(diào)蓄潛力的水利樞紐。

(4) 大西南調(diào)水工程建設(shè)本身對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)自不待言。結(jié)合當(dāng)前我國(guó)工程建設(shè)能力、技術(shù)水平和已有工程建設(shè)實(shí)踐，雖工程規(guī)模巨大、建設(shè)難度較高，成功實(shí)現(xiàn)的可能性仍有較大把握。工程建設(shè)完全可以采用“搭積木”的方式分階段、分批次實(shí)施，拉長(zhǎng)建設(shè)周期，逐步加長(zhǎng)、加寬、加大工程整體規(guī)模，分段、逐次投運(yùn)，最終達(dá)成目標(biāo)，減輕經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面的風(fēng)險(xiǎn)和壓力。

大西南調(diào)水工程規(guī)模巨大，影響面廣且深遠(yuǎn)，必須以科學(xué)的態(tài)度認(rèn)真仔細(xì)對(duì)待反復(fù)雕琢。建議國(guó)家有關(guān)部門盡早決策啟動(dòng)大西南調(diào)水工程規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究前期工作，在工程移民、環(huán)境生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、安全、戰(zhàn)略、國(guó)際等方面綜合謀劃決策，將工程建設(shè)成為惠澤今生后世的樣板工程。