南水北调工程航运开发中关键问题分析

谭 彬

(河南省交通运输厅 航务局，河南 郑州 450052)



南水北调工程航运开发中关键问题分析

谭 彬

(河南省交通运输厅 航务局，河南 郑州 450052)

根据南水北调工程的现状，就南水北调工程航运开发中的关键问题进行了如下探讨：①保证航运开发所必需的充足水量，以及南水北调工程中对调出长江水的有效补充，是南水北调工程航运开发必须要解决的问题。②南水北调工程航运开发采用标准化船型，既可以提升优势产品，又提高批量生产和管理能力；即可以大量节约成本，又能将船舶及船员产生的有关污染彻底纳入可控范围以内。采用标准化船型可有效保证所谓水质没有变化。③南水北调中线和东线航运线路必须穿越黄河，如何适应黄河复杂多变的河道状况，是必须面对的问题。

航道工程；森林覆盖率；降水量；穿黄水运隧道；船型标准化；水源地

南水北调工程是目前世界上最大的调水工程，直接影响着大半个中国。南水北调工程如果进行航运开发，会遇到大量的技术难题，特别是长距离航运所需要的巨量水来源、航运所面临的污染、船舶如何通过黄河等，因此一直比较慎重。问题虽多，但把关键问题先处理掉，其他问题许多可以迎刃而解。有关南水北调航运开发的问题已进行过相关的论述[1-4]。笔者就一直困扰南水北调工程航运开发的3个关键问题的处理方法进行探讨论述。

1 森林覆盖率与南水北调西线所调水量

森林有水源涵养的功能[5-6]，在水的自然循环中发挥重要的作用。树总是同水联系在一起。降水一部分被树冠截留，大部分落到树下的枯枝败叶和疏松多孔的林地土壤里被蓄留起来，有的被林中植物根系吸收，有的通过蒸发返回大气。森林能使林区降水增加，起到水库的作用。黄河流域缺水的主要原因是该区域森林覆盖率太低，2003年只有13.62%，根本无法与长江流域2003年的30.50%相比。

南水北调西线方案是在长江上游通天河、雅砻江、大渡河筑高坝，调水入黄河，调水量170×108m3，开凿隧洞175 km。主体工程需3 900×108元(算上建设道路等其他投资，将远远大于这个数目)，工期40年。花钱多，工期长，调水少。该工程直接从长江上游靠近长江源头的区域取水，由于这些地区海拔大多在3 000 m以上，植物生长困难，生态环境非常脆弱，破坏以后很难恢复；且这部分地区集水面积相对较小，每年这170×108m3的用水根本无法进行有效补充，而且会严重影响长江上游现有的生态。同时由于上游水量较小，任何河流从上游取水过量，对该河流都会产生致命性影响。1996年全国流域面积在100 km2以上的河流有50 000余条[7]。但根据2013年的《第一次全国水利普查公报》公布数据显示：目前我国流域面积在100 km2以上河流有22 909条，新旧数据相差了27 000多条，而且这27 000多条河流的消失仅仅发生在17年的时间内。这些河流的消失大多都是因为在上游过度取水、占地、人类大量活动、没有进行长距离的内河航运能力等原因造成断流，直到整条河流消失，而且这些消失的河流上游地区以前大多也是有森林、农田、草地灌木，适于人类活动。

黄河上游和中游地区过度取水及生态环境的破坏，曾经于1991年至1999年连续9年发生断流，1997年断流甚至达到了226天。1993年全国第4次森林资源清查，黄河流域森林覆盖率仅为5.85%，后通过“三北防护林”建设等手段，黄河流域森林覆盖率恢复到2003年的13.62%、2006年的16.15%，又经过合理的调节，黄河断流现象才得到一定程度的控制。据历史学家考证，4 000年前，黄土高原是郁郁葱葱的原始森林；西周时，黄土高原拥有森林4.8×108亩，森林覆盖率为53%。后经过6次大规模的由战争引起的破坏，黄土高原的森林覆盖率降低到只有6%左右。

位于黄河小浪底沿岸的国家海事局母亲河绿化基地洛阳华洋生态科技园之前是一片荒芜，山体支离破碎、石多坡陡、水土流失严重、草木难以生长。通过12年的实验性建设，占地1 168亩的基地已种植成活油松、雪松、侧柏、银杏、黄栌、桂花、橡树、杏树、李树、冬枣、扁桃、油桃、柿子、杜仲等各类树木130多种30多万株，草木花卉8万多株，平均绿化成活率超过95%，部分品种造林成活率更高达100%。这些都能说明黄河流域大部分地区的生态既能严重破坏，也能迅速恢复，可以通过专业手段使森林覆盖率在十年左右的时间得到迅速提高。

据初步观察，由于蒸腾作用，面积较大地区的森林覆盖率每增加1%，该区域年均降水量就会增加10～20 mm。随森林覆盖率的增加，年平均降水量呈增加趋势，森林覆盖率的增加有利于调节降水，减少旱涝灾害。森林覆盖率对过程性降水影响小，对局地性降水影响大[8]。森林覆盖率高的地区，降水量也高，反之则低。通过中央电视台的天气预报节目直观发现：长江中下游以南那些森林覆盖率相对较高地区(2013年森林覆盖率为37%～63%)的降水量非常明显大于以北(特别是我国西北地区)那些森林覆盖率相对较低地区(2013年森林覆盖率为4%～41%)。

黄河全流域多年年平均降水量466 mm[9]，多年平均天然河川年径流量580×108m3，假如黄河流域森林覆盖率由2006年的16%提高到46%(黄河流域的陕西省2013年的森林覆盖率已经达到 41%)，多年年平均降水量就至少可以提高300 mm以上，相应的多年平均天然河川年径流量就至少可以提高373×108m3，将远远大于西线工程所调水量的170×108m3，如图1。

图1 西线工程调水量与提高黄河流域森林覆盖率30%增加的水量比较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%

若放弃南水北调西线现有这些治标不治本的方案，而是改用提高森林覆盖率以增加降水量的方式，将用于西线工程的巨额资金用于提高黄河流域的森林覆盖率，不仅可以使长江上游现有生态环境得以保持，维持长江上游的来水量，利于长江上游航道干线[10]的开发和利用，提高黄河流域的降水量，而且可以继续通过提高森林覆盖率以提高降水量，继续满足黄河流域不断增长的用水需求，黄河流域的生态环境就可以得以恢复，这样可形成一个可持续发展的局面，有利于今后对黄河干流的航运进行开发。

黄河流域的西北地区人口密度较低，人类活动相对较少，对森林破坏的能力相对较低，也非常有利于该地区今后森林覆盖率的提高。

2 中线、东线所调水的补充

假设南水北调中线所调水量全部是长江下游靠近扬州附近的，中线远期每年调水130×108m3，东线第3期工程多年平均抽江水量达到148×108m3，两者合计278×108m3，占长江年平均入海水量9 600×108m3的2.9%。

长江流域平均年降水量1 067 mm。2003年结束的第6次全国森林普查，长江流域森林覆盖率是30.50%；2008年结束的第7次普查，长江流域是34.37%，提高了3.87%；5年内长江流域平均年降水量至少增加38.7 mm, 长江年平均入海水量至少增加348×108m3，大于中线和东线合计调水的278×108m3。根据这样推算，长江流域5年内的由森林覆盖率增长(近段时期也在增长)所增加的水量完全可以弥补中线和东线工程所调水量，而且还有剩余，对长江入海口的现有航运、水利等用水不会产生任何不利影响。根据《长江流域防护林体系建设三期工程规划(2011—2020 年)》，2020年工程区森林覆盖率将达到39.3%，长江的年平均入海水量又将多出4百多亿m3，将长江下游作为南水北调中线和东线的水源，可以完全解决南水北调中线调水对汉江流域造成的那些不利影响问题。

长江整个流域的集水面积远大于南水北调中线工程现有水源地的集水面积，只要长江流域生态不被严重破坏，长江下游入海口地区就可以永不断流，且所调水可以得到有效补充，水量也非常充足。长江整个流域森林覆盖率的提高目前还有非常大的余地，把长江下游地区扬州附近作为永久水源地，调水回旋余地就大大增加，是非常理想的选择。现有中线工程如果经过航运开发可以成为长江以北航道网的一部分，长江以北智能航道网与水网的建设与完善将可以彻底解决供水与航运的相关问题。

3 有效控制航运所产生的污染

若南水北调中线和东线水道允许航运开发，航运所产生污染的主要是船舶和所运输货物；船舶所产生的污染主要是船员生活所产生污物。南水北调线路的航运主要采用梯级运行，自净能力较差，船员所产生的生活垃圾和污水必须要合理处理。目前高铁列车已经有了现成处理方法，南水北调线路的航运船舶可将船型标准化并借鉴高铁列车对生活垃圾和污水的处理方法。

货物污染可以通过控制运输货物种类及笔者之前论文所述方式将污染纳入可控范围以内。船型的标准化对航道的污染控制非常重要，南水北调工程航运开发采用标准化船型，提升优势产品，提高批量生产和管理能力，即可以大量节约成本，又可以有效控制污染，可大大简化污染物的处理过程。对于水质要求很高的航段，可以只允许符合标准的船只进入。总之，可以控制有关污染的有效方法有很多。

4 南水北调中、东线工程航道穿黄水运隧道船舶运行方式

南水北调中线和东线工程若进行航运开发，必须穿过黄河。由于黄河近年多次断流，流量很不稳定，相关河段处于地上状态，需要对河床进行冲刷以降低河底高程，以利于对主流河道的控制、防洪和以后的航运开发，南水北调中线和东线一期工程都采用河底隧道的方案并获得成功。目前采用该种方式是切实可行的水道穿黄方式，现将船舶通过黄河水运隧道的方式进行论述，如图2。

图2 穿黄水运隧道船舶运行示意Fig. 2 Schematic diagram of the operation of ships passing through the Yellow River waterway tunnel

1)水运隧道南北各设置一处船舶升降闸室，南北船队都进入闸室，如图2(a)；

2)从北岸将隧道内的水抽出，船队随水位降低而降落，并到达指定位置；如图2(b)；

3)南北船队各自穿过隧道到达对面闸室，如图2(c)；

4)从南岸将水注入水运隧道，船队随水位上升而升高，并到达指定高度后可以驶出闸室，如图2(d)。

这种穿黄方式可根据当时的技术能力进行，由浅入深，从无到有，从易到难多次进行。由于黄河上已建多座水利枢纽，可有效控制流量，对于隧道的开挖施工非常有利。

5 结 语

谨慎对待南水北调西线工程现有建设方案。根据提高森林覆盖率可以增加降雨量这种方式，主要提高黄河流域、长江流域及附近地区森林覆盖率以增加该区域降水量，从而增大黄河、长江的径流量，形成一个利于生态环境改善并可持续发展的局面，以保护长江上游和黄河上游现有的原始生态环境不被破坏，使长江和黄河的径流量能维持和增长，才可以保证南水北调工程所调水的补充，同时也保证了内河航运及经济发展所需要的水量。

根据笔者论述，将长江下游作为永久水源地，依托长江丰沛的水资源，南水北调中、东线工程的航运开发利远大于弊，不仅可以彻底解决沿岸地区的长期用水问题，永远与干旱告别，而且由于内河航运可以运输大件货物，从而能够使沿岸许多地区大幅度扩大产业范围，产品单体重量可以从目前的60 t提高到400 t以上，完成公路、铁路、航空无法完成的运输，并且直接与海运对接。由于适合海运的货物绝大部分适合内河航运，非常有利于地区经济的快速发展，且类似污染的很多弊端是可以有效控制并除掉的。水源地虽然是长江下游，但只是在缺水时期排上用场,可以利用智能航道网进行合理调节。

如何合理解决南水北调中线和东线船舶穿黄是工程实施当中必须解决的问题。采用水运隧道，在黄河南岸注水、北岸抽水，可以使船舶顺利穿黄且不影响黄河主河道未来水利和航运等方面的发展。

始建于春秋时期的京杭大运河，之所以到目前还是中国内河的一条重要航道，就是因为其本身可以为沿岸地区带来无法估量的经济效益和社会效益而得以生存，南水北调中、东线如果进行合理的航运开发，可以发挥同样的作用。

[1] 谭彬．南水北调工程与河南内河航运联系的分析[J]．价值工程，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] 谭彬．南水北调工程与内河航运是否相互排斥[J]．中国水运，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] 河南省交通运输厅航务局．河南省内河航道与港口布局规划(2011—2030年)研究[R]．郑州：河南省交通运输厅航务局，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] 河南省交通运输厅．河南省水路交通“十二五”发展规划及2030年规划设想[R]．郑州：河南省交通运输厅，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，余新晓．水源涵养林研究综述[J]．北京林业大学学报，2000，22(5)：78-82． GAO Chengde, YU Xinxiao. Review on researches of water conservation forests[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 2002, 22(5): 78-82．

[6] 姜文来．森林涵养水源的价值核算研究[J]．水土保持学报，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] 黄锡荃．中国的河流[M]．北京：商务印书馆，1996． HUANG Xiquan.ChinaRiver[M].Beijing:The Commercial Press, 1996．

[8] 严平，韦朝岭，王相文，等．森林覆盖率对区域降水的影响[J]．经济林研究，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] 马广慧，夏自强，郭利丹，等．黄河干流不同断面生态径流量计算[J]．河海大学学报(自然科学版)，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] 黄镇东．加强长江上游航运发展研究,服务于“一带一路”和建设长江经济带的国家战略[J]．重庆交通大学学报(自然科学版)，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.

(责任编辑：刘 韬)

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

谭 彬(1967—)，男，湖南华容人，高级工程师，硕士，主要从事内河航运开发方面的研究。E-mail：tanbin2013@126.com。

U612

A

1674-0696(2017)07-073-04