大西线调水难以实现的若干问题分析

大西线调水难以实现的若干问题分析

2008年11月10日09:07中国国家地理霍有光我要评论(62)

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大西线调水工程是郭开先生在“朔天运河方案”中提出的。据称：计划从雅鲁藏布江上的朔玛滩水库（水位海拔3588米）开始调水，千年跋涉流入黄河（水位3366米），落差222米。全程由高向低（由南向北）自流，经一系列的高坝水库、输水渠、隧洞、倒虹吸，串联“五江一河”（雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河与黄河），每年拟将2006亿立方米的“藏水”引到黄河中。因为可以利用“西藏之水救中国”，所以“具有十分可观的社会、经济和生态效益”，“引起了各界的广泛重视”。

一、大西线工程方案的基本内容与有关数据

大西线从雅鲁藏布江到黄河，地图直线距离760公里，实际长度大约为1239公里。第一期工程是调“藏水”入黄。该方案已有多次修改，大致项目包括19座高坝水库（总库容2888亿立方米，设计总引水量为2006亿立方米）、8条隧洞（总长240公里，最长的隧洞60公里，短的6公里）、9座水电工程（总装机容量2120万千瓦）、600公里引水集水渠（其中集水渠200公里，渠库89座）、6个倒虹吸工程（10个汇水池）。

第二期工程从拉加峡水库沿3338~3218米等高线引水入青海湖。青海湖水面将升高24米，水面海拔高度将达到3218米，水面面积将增至1万平方公里，总蓄水量将达到3689亿立方米。然后，以青海湖为调节库，向新疆、内蒙、河北等地调水，利用落差建立一系列规模宏大的发电工程。

第一期工程拟调水1680亿立方米，投资1250亿元（2004年价），工期5年。第二期工程投资1000亿元，沿途平行增添调水渠道与隧道，工期5年，通过扩容改造，达到每年调水2006亿立方米的规模。

表1 大西线调水沿途若干堆石坝的高度与库容

据《西藏之水救中国》说：“这段线路两岸皆是人烟稀少的山区，河水全部自流，可实行定向爆破，施工容易，不怕地震。”“专家报告认为，这里多数为‘V’型峡谷，采用筑坝引水，原料充足，很适合定向爆破筑坝，造价低廉。”

由此可知，大西线工程19座高坝水库是采用“定向爆破筑坝”（定向爆破堆石坝）技术修建的，那么这种技术的内容与特点是什么呢？

定向爆破堆石坝是在地形、地质条件适当的河谷的一岸或两岸布置炸药室，使爆破产生的岩快，大部分抛掷到预定的位置堆积成坝，拦截河道。爆破抛射出的石块，下落时以高速填入堆石体，孔隙率可在28%以下。抛填的堆石坝，坝体的密实度较低，建成后有较大的沉陷，容易造成防渗体破坏而引起坝体漏水。此外，爆破对山体的破坏作用较大，使两岸岩体内的裂缝加宽，有时可形成绕坝渗流通道，并可使隧洞、溢洪道周围的地质条件以及岸坡的稳定条件恶化。因此，爆破后填平补齐、整修清理、防渗堵漏的工作量仍然很大，坝基处理与防渗体施工均有一定困难。这种坝型主要适用于山高、坡陡、窄河谷以及地质条件良好的中、小型工程。

二、大西线调水方案难以实现的若干关键因素分析

由表1可知，大西线第一期工程的全线调水高度在海拔3588~3366米之间。要在如此高度的高海拔地区，实现所谓的自流调水，主要是通过建立高坝，形成长距离的回水，尽量利用天然河道，减少人工开挖工程；回水的高度，决定了超长隧道进水口的施工高度，通过一系列超长隧道（以及明渠、倒虹吸），把19座水库串联起来。其中：易贡藏布（八盖）、朔瓦巴、金沙江、两河口、拉加峡等5座水库的大坝高度为356~389米，10个大坝的高度为218~298米。这些大坝，要建在水流湍急的“V”字形峡谷里，由于采用定向爆破堆石坝技术，不是在预先清理和加固地基的基础上，由下而上进行精心施工。在堆石坝的最大孔隙率可接近28%

的不利因素制约下，这种缺少坚实根基、堆石仅仅虚压于河床之上的大坝，要实现所谓的调水功能，显然是靠不住的。

（1）高坝的安全性问题。诸如356~389米的高坝，缺少宽度、厚度、地基稳定性等数据。需要定向爆破并削平多大的山体？是否会造成或拓展两岸岩体与地层内的裂缝、断层？众所周知，长江三峡大坝是巨型的钢筋混凝土重力坝，混凝土浇筑总量2794万立方米，钢筋46.30万吨，总浇筑时间为3080天，坝顶高程185米，总库容393亿立方米。大西线朔瓦巴水库的库容为1000~1188亿立方米，金沙江、百巴（尼洋河）水库与拉加峡水库分别要达到200~488亿立方米，它们大坝的高度是三峡大坝高度的2倍，而大坝的安全性远远低于三峡大坝，且库容要比三峡水库大。巨大的库容（水压），将对缺失根基的堆石坝产生强大的压力，如果造成垮坝，后果将不堪设想。

（2）堆石坝漏水问题。堆石坝爆破物主要是大小不等、形态各异的岩块，坝体必然存在一定的孔隙；两岸岩体和地层中，也可能存在天然的裂缝、解理、断层与层理，甚至隐藏喀斯特构造。靠爆破形成高度为218~389米的15座堆石坝体，不知打算采取什么技术来防止库水渗漏？这么高的坝体，目前未闻有可靠的防漏技术，不同高度渗出的水流，将形成数百米高的瀑布或水帘景观。两岸岩体内的裂缝、解理、断层与层理，造成的渗透水通道，也可导致绕坝渗流。

（3）能否达到蓄水水位和隧道进水口的水位问题。堆石坝通过壅高水位，造成长距离回水，经由隧道流入下一个水库。已知百巴水库，回水流程148公里；易贡藏布（八盖）水库，回水流程50公里；朔瓦巴水库，回水流程256公里；扎曲水库，回水流程100公里；金沙江联合大水库，回水流程136公里；甘孜水库，回水流程118公里；两河口水库，回水流程86公里；拉加峡水库，回水300公里到贾曲口。如果19座水库中，有一个或若干个高坝出现漏水，回水（壅水）水位无法达到隧道入口的引水高度，那么整个调水链条就会出现一处或多处中断，调水将无法进行。估计最可能的发生情形是，由于高坝无法阻止漏水，结果营造出一系列深度不等的湖泊，壅水水位比预期隧道进水口的高度低，调水成为泡影。

（4）引水渠、集水渠以及隧道的宽度、深度问题。拟调水1000~2006亿立方米，引水渠、集水渠以及隧道的口径需要多大？14~25米的孔径，每年能通过1000~2006亿立方米的流量吗？如果受冬季严寒的影响，无法实现全年不间断调水，是不是还要拓宽引水渠、集水渠以及隧道的口径？

（5）倒虹吸的跨度与口径问题。倒虹吸是一种类似英文“U”字形的连通管，虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，连通管内的水面变成相同的高度，水就会停止流动。倒虹吸最常见问题是漏水。为了确保产生压力差，连通管必须具备很好的密封性。可是，受施工技术的限制，倒虹吸（连通管）难以有很长的跨度与口径。大西线拟上马6个倒虹吸工程，过水流量1000~2006亿立方米，那么倒虹吸输水管的跨度（长度与规模）有多大？需要多大的口径？如此大的调水量，可能倒虹吸是无法胜任的。

（6）入黄前，沿途水电站的建设问题。一般来说，水库与电站是相互配套的一体化工程。据称：大西线“采用在最佳的垭口中开凿短程隧洞的办法„„可利用落差发电”，“大朔天运河工程的水电装机能力在1.76亿千瓦以上”。遗憾的是，诱人的前景背后缺少严肃的科学论证，入黄前诸水电站的选址在哪里？能够采用堆石坝技术建水电站吗？已知从朔玛滩水库（海拔3588米）至黄河支流（3366米），全长1239公里，总高差222米，平均每10公里只有1.8米的落差。除长距离自流调水，必须维持一定的落差外，从隧洞出口跌入水库的流水落差，其实将所剩无几，请问有多少落差可供9座（隧道出口）水电站来发电？9座水电站工程（总装机容量2120万千瓦）用5年时间能够同时建成吗？

（7）冻土地带施工、高原地震以及冬季调水问题。处于青藏高原海拔3588~3366米高程的、长达1239公里的调水渠道，高寒冻土地带对施工及建成后的渠道有何影响？青藏高原地震带对渠道会不会产生影响？在严寒的冬季（通常夏季晚上的气温也常在零度以下）是否能够调水？对调水的数量是否有影响？

（8）泥石流与季节性来水问题。在多雨的v字型峡谷地区调水，山体滑坡、泥石流对引水渠、集水渠、倒虹吸有何影响？试图通过引水渠、集水渠，拦集密如蛛网般的小支流，但是区内河流来水量，不是均量的（冬季高原冰川停止消融，夏季消融多），汛期来水多、非汛期来水少，那么输水渠道的口径，要按多大来设计？漫长的引水渠道可否抗御汛期洪水（泥石流）的袭击？季节性来水对水库一年四季的水位（回水）高程以及隧道进水口高程有何影响？对受季节性制约的引水渠道，如何来保证调水能力与防洪能力？

值得注意的是，如果大西线明显受调水季节的制约，当夏季大西线来水量超大时，恰恰也是长江、黄河步入防汛期，如何处理调水应该有一定的时间差问题？如果要靠大西线建立的19座大型堆石坝水库来调节，是不是还要大大地加高堆石坝的高度？

（9）渠道的口径与调水的效率问题。如果试图通过（6~9月多雨的）夏季多调一些水，是不是还要加大引水渠、集水渠、隧道、倒虹吸的口径？当冬季河流出现冻结时，会不会闲置调水线路并影响调水的效率？

（10）至今尚未见到一张稍微详细的调水工程路线图。目前调水区的技术基础工作非常薄弱。如水文站网布设得密度不够，某些国际河流没有整体的流域规划，缺少较系统的气象资料与地震观测资料，缺乏统一的较高精度的大比例尺地形图、地质图、断裂构造图、水文图等。

（11）入黄后的发电效益有限。中国地形由南向北，有起、伏交替（凸、凹交替）的地势特点（凸起的地形有昆仑山、秦岭、天山、祁连山、六盘山、阴山、燕山等）。大西线方案过黄后，向新疆、内蒙、河北调水，鼓吹有数千米的落差，可产生巨大的发电效益，确有夸大之嫌。譬如，青海湖位于青海湖盆地的盆底，海拔3194米，四面环山，最低的山为3600米。向新疆调水，必须上马扬水工程，或开凿超长隧道。大家知道，青藏高原海拔4000多米，上海市海拔5~10米，上海市能够利用长江4000多米的落差发电吗？起、伏交替的地形，可使长距离调水的局部落差彼此抵消。因此实际情况是，不存在方案所夸张的巨大发电效益问题。

三、大西线调水线路的地理气候环境不宜调水

据《大西线实地考察纪实》与《西藏之水救中国》“大西线川藏段”示意图所涉及到的调水路线所经过的地名，参见《西藏自治区地图册》提供的地理气象资料，[6]充分显示出沿途是不宜调水的。调水线路（由南向北）沿途的地理气象特点是：

拉萨市：海拔3650米，年降水量为200~510毫米，集中在6~9月。最高气温28℃，最低气温零下14℃。

桑日县（朔玛滩）：位于西藏中南部、山南地区北部、冈底斯山南麓。地势南低北高，平均海拔4000米，大多5000米以上，县境内最高峰沃德贡姐雪山（西藏四大神山之一），海拔6300米。降水集中，年降雨370多毫米（一说420毫米左右）。河谷地带无霜期为150~180天，山地草原地带无霜期只有60天左右。平均气温8摄氏度，有“一日有四季，一山有四季，十里不同天”之说。

朗县：属于高原丘陵地貌类型，谷地海拔3200米，一般山峰的海拔多在5000米以上，且多为冰川覆盖。干湿季分明，年降水量在600毫米左右，降雨集中在5~9月。自然灾害主要是霜、雪、雹、风、涝、泥石流等。

林芝县：位于西藏自治区东南部、雅鲁藏布江北岸、尼洋曲下游。平均海拔3000米，相对高差2200~4700米。年降水量654毫米，自然灾害主要有洪水、泥石流、地震、冰雹、干

旱等。

工布江达县（八松湖）：位于西藏自治区东部、念青唐古拉山南麓，地势西高东低，山峰林立，沟壑纵横。平均海拔3500米，相对高差1750米，最高峰海拔6691米。年无霜期156天，年降水量646毫米，雨雪日141天。常见自然灾害有干旱、霜冻、冰雹、风沙、泥石流等。

波密县：位于西藏自治区东南部，帕隆藏布河北岸。北高南低，高山连绵，平均海拔4200米左右，最高峰明朴不登山，海拔6648米。县城所在地扎木镇，海拔2700米。年无霜期150天，年降水量876毫米。境内海洋型冰川发育极好，有著名的卡钦、则普、若果、古乡等冰川。其中卡钦冰川长35平方千米，冰舌末端下达海拔2500米的地方，蔚为壮观。主要自然灾害有洪涝、干旱、泥石流、流沙、滑坡、地震等。

边坝县：位于昌都地区西部，念青唐古拉山北麓。境内山峦重叠，沟壑纵横，海拔3500~5000米，平均海拔3600米。无霜期小于100天。年降水为600毫米。该县地处察隅与墨脱强地震带的交汇处，经常发生有感地震。其他自然灾害主要有干旱、雪灾、冰雹、大风、雪崩、山体滑坡、塌崩等。

昌都县：位于西藏自治区东部，横断山脉的北部，澜沧江上游。最高海拔5460米，最低海拔约为3100米，平均海拔3500米。日温差大。年无霜期130天，年降水量477毫米，集中在5~9月。年均温7.6℃，1月均温为零下2.3℃。常见的自然灾害有干旱、霜冻、雪灾、山洪、泥石流。

江达县：位于西藏自治区东部、藏东横断山区，金沙江上游。地势险峻，由西北向东南倾斜，平均海拔3800米，相对高差约3100米，最高海拔为5300米。由于山高谷深，气候垂直变化明显。年温差小而日温差大。年无霜期60~80天，年降水量548毫米，集中在5~9月，雨热同季。自然灾害主要有雪灾、旱灾、冰雹、霜冻等，偶尔也有地震发生。

甘孜州（四川）：位于青藏高原东南边缘，是丘原向山原过渡地带。南部贡呷日峰海拔5688米，南缘与新龙县接壤之卡洼洛日海拔5992米，其余山岭多在5000米左右，平均海拔在3500米以上，由西北向东南倾斜。巴颜喀拉山、牟尼芒起山、雀儿山呈西北——东南向逶迤于北部，成为大西线调水的天然屏障。属高原气候，气温低，冬季长，无霜期短，年平均气温5.6℃，1月均温为零下4.4℃。年均降水量636.5毫米，无霜期35~75天。 概言之，分析沿途的地理气候特点，预示必将面临如下不利因素：

（1）山峰林立，沟壑纵横，高海拔、多地震。大西线工程地处青藏高原地震多发区，高原不断隆升，地质条件复杂，工程建设需面对高寒缺氧、高地温、高地应力、断层破碎带、漏水、有害气体等不良地质条件。无论是隧道施工还是明渠施工，都非常困难。

已知在边坝县周边拟建3个大型堆石坝水库，该县地处察隅与墨脱强地震带的交汇处，经常发生有感地震。1950年察隅曾发生8.6级地震；墨脱县属高山峡谷地震带，地质构造极不稳定。受印度洋暖湿气流影响，夏季几乎在大雨中度过，泥石流、塌方和山体滑坡等自然灾害不断；冬季冰天雪地，冰崩、雪崩频繁，大峡谷地区冰川密布。而沿“察隅——波密——林芝”走向，还存在一条深大断裂带。可见，在强震多发、断裂密集的地区，修建大型堆石坝水库，安全性是根本没有保证的。

（2）高寒冻土，无霜期短，制约调水的天数。无霜期是指一地春天最后一次霜至秋季最早一次霜之间的天数。霜冻的温度指标一般认为是气温在1摄氏度或者地温在0摄氏度以下时即产生霜冻。由于大西线沿途无霜期均小于半年，也就是说，霜冻期在半年以上。河流全年要出现较长时间的封冻，不可能实现一年四季不间断调水，渠道有较长的闲置期，调水数量是要打折扣的。而产生的冰凌现象将导致河流凌汛，危及水坝、渠道的安全。

（3）降雨集中在5~9月，雨热同季，冰川消融，多泥石流。调水的明渠与隧道要受到泥石流、滑坡、崩岸的威胁，由于回水往往达上百公里，淹没高度数百米，水库与天然河道有

淤积之虑，明渠有堵塞阻断之忧。巨大的蓄水数量，将瓦解边坡冻土带，诱发水库地震、滑坡和泥石流。

（4）区内生态环境脆弱，原本就有干旱、风沙等自然灾害。调水可能打破该区原本就比较脆弱的自然生态平衡，加速沙漠化、草地退化，高原特殊生境的生物多样性也将受到严重威胁。在源头地区大量调水，会对三江源头的地表水与地下水的水均衡产生长远的负面影响。在“V”字形峡谷修筑高坝，回水数十公里至数百公里，数百米的淹没带，将严重危害青藏高原垂直分带上的生物群落。同时，19座大型水库，截流了来自上游的水源，对流域下游数十公里至数百公里的脆弱生态，也将造成消极的影响。

（5）林芝县地处深大断裂带，平均海拔为3000米，从朔玛滩水库（海拔3588米）调水至此，落差为580余米，倒虹吸工程可能无法解决损失的高差问题。笔者认为，该地必须上扬水工程，所谓“完全自流说”是要打折扣的。

（6）在怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河上修建大坝调水，对这些河流下游已建和待建的水电站的发电效益，将产生不利的影响。

四、对大西线工程效益的基本评价

综上所述，大西线调水工程是理想因素、浪漫色彩大于现实可能性的科幻工程。可用4个“有意”来概括总结，即：有意低估了施工难度，有意缩小了工程成本，有意夸大了可调水的数量，有意放大了社会与经济效益。至少在相当长的一个时期里，是人类现有科学技术尚无法实现的浩大工程。