南水北调西线工程水源区河流与黄河的丰枯遭遇分析

选取南水北调西线一期工程下游的朱倭、朱巴、绰斯甲和足木足4个水文站(1960-1996年)的径流资料及其同期的降水、气温等数据,采用灰色关联分析方法,对调水河流的径流补给来源进行了初步分析,结果表明:4站的径流均与年降水量或4～6月降水量的关联度最高,说明径流的补给来源主要是降雨量,这一初步分析结果为长江上游水资源的可持续开发利用提供了较为科学的依据。

南水北调西线工程是改善西部地区缺水和改善大西北生态环境及确保工农业牧业发展的工程。它不仅会使龙羊峡多年调节的大型水库充分发挥调节作用，提高黄河干流上各级电站的出力，还会推动青海省东南部经济发展建设，经济效益、社会效益和生态效益都会十分明显。

南水北调西线工程是调引长江上游的部分水量入黄河上游河道,为维持黄河健康生命和保护干旱、半干旱西北地区补充水源。以科学发展观和人与自然和谐相处的理念,从统筹兼顾、南北两利出发,科学评价、正确认识调水对调水河流地区的负面影响,从而提出调水河流地区与受水区生态良性循环的思考:①应尽可能避免或减少调水水库对当地土地的淹没和移民安置;②在工程设计中宜重点研究全隧洞输水方案;③统筹安排第一、二期工程调水量;④在引水坝址下游临近河段,有选择地兴建生态保护工程;⑤国家应采取相应的政策,弥补对调水河流地区产生的不利影响等。

利用30个站的1965—2000年日降水资料,分析了南水北调西线工程区的降水气候特征、降水过程特征和降水极值特征.结果表明:该区多年平均降水量为520.5mm,年降水量等值线呈东北-西南向分布,由西北向东南递增,半干旱区和湿润地区年降水量的分界线在该区沿玉树-清水河-大武-河南-合作-临洮一线分布;降水过程大部分大于5d,降水集中在3d左右,过程降水量可分为纬向类和斜向类两种,斜向类占大多数,其中斜向类又可分为西北-东南向、东北-西南向两种,以西北-东南向的发生较多.降水中心由西北向东南方向移动,或中心变动不大,但范围先加大后减小.在所有降水过程中,一日最大雨量出现在壤塘的频率最高,其次为若尔盖和临洮;3d最大降水量最频繁发生在临洮,其次为壤塘和若尔盖.18次过程降水极值分布与多年的年降水量大值区相对应.1965年、1984年、1992年过程降水偏弱,1981年、1989年、1999年过程降水偏强.

74岁的黄河水利委员会勘测规划设计研究院(以下简称"黄委会规划设计院")原副院长,南水北调西线工程设计总工程师谈英武有些焦虑,尽管他已经退休.2009年度南水北调工程5000万元的研究经费一直没有下发,相关研究人员不免感到慌张,尤其在东线和中线工程整体推迟的情况下,一些年轻人甚至萌生了退意.在南水北调项目上工作了一辈子的谈英武非常清楚年度研究经费暂停的可怕.57年的工作积累,还有堆积如山的资料,顷刻之间可能变得毫无用处,谁来最终为这件事情负责?

前期准备57年一波三折,工程投入太大,施工难度太高,预期效益难以确定,地方利益又打架……种种迹象显示,南水北调西线工程要按计划开工有些悬了!

随着全球变化和人类活动影响的加剧,以及水资源演变的"自然—人工"二元驱动特性凸现,传统的水资源监测难以满足现代水资源开发、管理与保护的需求,针对西线工程水源区现有水资源观测站网存在的地基站点稀疏、布局不尽合理、监测手段落后和信息共享不畅等问题,提出了客观性、整体性、共享性、信息化、经济性五大监测站网优化原则。以气象与水文监测发展规划,行业规划与标准,水文、气象及生态监测研究新成果为优化依据,以gps水汽观测、aws自动气象站观测网、风廓线仪、边界层铁塔、探空观测以及多普勒雷达系统等现代化观测手段对区域空中水资源进行监测,同时,新增地表水水质站31处、降水站54处、生态水文监测站14处、水位站7处、水文站25处和土壤墒情站14处,对四川省境内的陆面水资源进行监测,新增自动气象站观测站点18处、水文站7处和土壤墒情观测站7处,对坝址以上集水区的陆面水资源进行立体监测,形成空基—地基一体化的水资源监测网络系统,为工程建设与运行调度、区域生态保护、经济社会发展提供支撑。

3．8工程概貌整修及恢复： 用两合土填筑工程顶部要与防冲沿取平， 填筑土方要碾压或夯实，使工程顶面平整、美 观(如堤顶和工程面上的碎石渣要清理干净， 大堤两边的边埂、土牛等附属工程要恢复)。 把各工程面上的草植上，防止雨水对工程的毁 坏。 4效益分析 解放前沁河曾在此段决口7次，此地段的 口黄河简讯 堤基由于常年靠河，工程严重老化，有渗流破 坏的危险，加之下游有石荆桥阻水。因此在防 汛抗洪中，此段为防汛重中之重，一旦决vi， 将严重影响南北交通并危及华北平原的河南、 河北、山东等省33000km内的人民生命财产 的安全。小董险工改建工程的修建不但缓解小 董险工在汛期问出险的危险性，而且对沁河下 游安全渡汛奠定了有利基础。 南水北调西线工程 ——弥补黄河水资源严重不足的战略举措 水利部黄河水利委员会主任

以道孚、绰斯甲、足木足和兰州水文站1960~2000年的同步天然年径流量系列为基础,应用copula方法构造了南水北调西线一期工程调水区径流与黄河上游来水之间的联合分布,具体分析了调水区径流与黄河上游来水的丰枯遭遇频率。结果表明:由西向东依次按鲜水河、绰斯甲河、足木足河的顺序,调水河流与黄河上游丰枯同步(异步)的频率在递增(递减),到了足木足河,其丰枯同步的频率已大于丰枯异步的频率;有利于调水到黄河的频率在递减,但仍保持在30%以上,略大于南水北调中线工程的利于调水频率;且调水区径流与黄河上游来水同枯的频率维持在26%以下,这些对于南水北调西线一期工程的实施都是有利的。

针对南水北调西线工程水源区水文循环模拟,对流域降水空间插值方法进行了研究。针对西线工程水源区地形及降水监测台站分布特点,计算了海拔、经度、纬度、坡度、ndvi值等地理信息与月降水量的相关关系,相关性依次为海拔>经度、纬度>ndvi值>坡度。分析发现海拔、经度、纬度与降水的关系反映出水源区降水西北少东南多的整体趋势,只有ndvi值对局地降水有较强指示作用。因此,提出了基于ndvi值的梯度距离平方反比法。该方法计算结果在水量平衡方面与全国水资源规划成果误差不大,在降水空间格局方面基本反映了山区降水特征,说明方法比较可靠。

该项目研究以南水北调西线工程水源区为研究区域,在"自然-人工"二元水循环演变理论指导下,提出"天地一体化"立体水资源监测方案,并构建物理机制统一的区域水循环气-陆耦合模型,实现水循环的大气过程、地表过程、土壤过程和地下过程的整体模拟和动态监测;以此为支撑,构建基于"气-陆"耦合模式的水资源评价技术,以大气水汽通量评价为基础,进行全口径、层次化、动态水资源评价。

利用南水北调西线水源区内78个站点1956~2001年降水资料,运用mann-kendall秩次相关检验法、相关分析等方法,分析了降水的时空变化特征。结果显示:水源区多年平均降水在空间分布特征与大地形相关,青藏高原东部降水少,都在1000mm以下;四川盆地西部降水一般在1000mm以上,个别站点多年平均降水近2000mm;云贵高原西北部降水多在1000mm附近。降水年际变化总体不显著。降水年内分配一致性较好,大部分站点以夏秋季为主要降水时间,夏秋两季降水占年降水量的76%~91%。78个站点中,年降水量增加的有55个,减少的有23个,通过α=0.01显著水平检验的站点占总数的27%,总体上,降水变化趋势不明显。从大范围看,降水随海拔升高而减少;但从局地地形变化剧烈的山区看,降水量随海拔高度增加而增加的现象十分明显。

“在山西黎城县，考察队员周宇下去拍摄一个刚建成的城市水景观，水面泛起的恶臭熏得他当场就吐起来。”杨勇指着照片说。照片中的水景观造型很漂亮，可惜里面是一潭污黑死水，周围行人寥寥。“人们没事根本就不愿到这里来。”

通过对南水北调西线工程区的区域地质背景的回顾,运用辩证的观点,初步分析了西线工程区工程地质的辩证特征:①地层简单,构造复杂;②总体构造复杂,局部相对简单;③总体活动强烈,局部相对稳定;④岩体类型多样,岩石强度差异性大;⑤岩性单一,岩石厚度巨大;⑥总体植被良好,外动力现象发育;⑦块石料丰富,土料、砾石料缺乏;⑧复杂的地质构造客观上不可回避,主观上可利用。认为在相对不利的总体地质特征背景下,可以寻找出有利的建设场地,满足工程建设的需要。

南水北调西线一期工程在构造上位于青藏高原东部的巴颜喀拉地块内部,块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征,构造运动非常强烈,是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所。但块体内部构造活动性较弱,仅发现甘德—阿坝断裂系北支断裂在阿坝盆地段的部分断裂、色达—洛若断裂和康勒断裂等晚更新世以来有过活动,且规模和运动强度远小于地块边界断裂。晚第四纪以来地块边界断裂的位移速率大多在7mm/a以上,最大达18mm/a,最小为1～2mm/a,而输水隧洞附近最主要的活断层顺河断裂的位移速率仅为0.18mm/a,相对地块边界断裂小1～2个数量级,可以认为工程场地处于构造相对稳定的地区。给出了阿坝盆地北缘断裂、顺河断裂等活断裂在工程使用期内最大设防的倾滑位移量,分别为0.67和2.62m。

南水北调西线工程地处青藏高原东部,地质条件复杂,新构造活动强烈,崩塌、滑坡、泥石流等山地灾害较为发育.分析了工程区主要山地灾害的发生机制及其影响因素,深入研究了山地灾害存在和活动的时空分布规律.研究表明,泥石流的活动具有很强的季节性,崩塌、滑坡的发生也具有季节性,随着人类工程活动加剧,崩塌、滑坡发生的频度会更高,危害更大;在区域上,达曲、杜柯河崩塌、泥石流最为发育,其次是泥曲;杜柯河、玛柯河滑坡最为发育.西线工程的建设可能诱发新的山地灾害,影响工程的正常运行.了解并掌握山地灾害的诱因及分布规律有助于采取相应的防范措施,减少人为山地灾害的发生,降低山地灾害造成的损失.

从20世纪50年代开始,我国水利工作者对南水北调工程进行研究,到目前为止,逐渐形成了东、中、西三条规划线路,并与长江、淮河、黄河、海河四大流域相互联结,构成我国水资源开发、配置、利用"四横三纵"的总体战略格局.

通过对水力发电经济效益的探讨,分析了利用最优等效替代工程年折算费用法计算水力发电效益价值量的过程,并给出了水力发电效益价值量主要指标及其中的某些影子价格的计算原理及计算方法.利用以上原理、方法及参数对雅砻江调水4.5×109m3发电经济效益进行了综合分析与评价

南水北调西线工程是对我国大自然最大的改造工程,有三大挑战性的问题:对自然规律的挑战、对生态地质环境的挑战、对社会协调发展的挑战。对自然的改造和索取不是无止境的,南水北调西线工程不能搞“只争朝夕,”而应“慎之又慎,”要形成应对三大挑战的战略规划。水资源开发利用应换一种思维,实现三个跨越:告别改造、征服自然的幻想,实现顺应和尊重自然的跨越;从单一水利部门的规划决策向公共规划论证体系的跨越;从追求单纯的截流调水到追求国家安全,人与社会自然环境协调发展的跨越。

金沙江、长江上游、雅砻江、大渡河是我国宝贵的水电基地,规划69座电站装机容量13000万kw,年发电量7530亿kwh,是我国21世纪永续利用的电力能源。而南水北调西线工程规划自四大基地河源调水190亿m3,即将减少保证出力1054.3万kw、电量1099.3亿kwh,分别损失15%、14%。西水北调分期建设方案,自雅鲁藏布江及怒江调水近1000亿m3,可济黄补金。既可向黄河补水500多亿m3,又可向金沙江补水近400多亿m3。彻底解决黄河流域的缺水问题和增加黄河各梯级装机容量,而不影响四大基地的保证出力与保证电量,又能增加金沙江的下泄流量,确保北方用水,还可增加金沙江和长江上游的装机容量。

根据断裂构造的判读标志,在南水北调西线工程区共存在nw,ne,sn和ew向四组断裂近200条,nw向断裂为区域性的断裂构造,控制工程区地貌、水系等的发育。其中,有22条断裂规模较大,对输水线路存在相对较大的影响。野外考察结果表明,区内有5条全新世时期的活动断裂和12条晚更新世时期的主干和区域性大断裂。通过综合分析发现,5条全新世时期的活动断裂因为离输水线路较远或未穿越输水线路,而12条晚更新世时期的断裂构造则因全新世以来没有活动,因而它们对工程区的影响总体上还是有限的,工程区处于一个相对稳定的区域,而区域构造分析的结果也说明工程区位于一个相对的安全岛内。

南水北调西线工程调水入黄河，将优化西部地区水土资源的配置，促进地区经济和社会发展。通过对不同调水方案受水地区的直接经济效益和社会效益初步分析，认为西线调水工程经济效益巨大，社会效益显著。