藏水入疆的调水方案及其若干问题的研究

吕学礼

摘要：提出了用硅铝合金管道从昌都地区调水入南疆的方案，同时讨论了可改变塔里木盆地气候的地理上的特殊性。对具体的调水路线及方法及工程的管理做了比较详尽的提议。

关键词：南水北调 塔克拉玛干沙漠 沙漠植被，降雨与蒸发 管道调水 水电利用

第一章 总论

南水北调可改变塔里木盆地的气候，是万万年大计，非多收些农产品而获得一些经济收入而能相提并论。西线南水北调的方案有许多种，许多是要调取国际河流雅鲁藏布江、怒江、及澜沧江的水。可能国家避免造成国际纠纷影响团结而不予采纳。同时各种方案都是建立在开明渠及打隧道基础之上。

把藏水调到新疆，目前有两种办法，一是打隧道，二是电力提升配合管道输水。打隧道的费用并不过大，只是耗时过长。调水方案是从昌都地区的河流中用混凝土坝堵截到3800米-4000米左右的高位，然后用850米杨程的大型潜水泵提压，用逼压的方式输水到昆仑山口下的不冻泉附近，从海拔4600位置打隧道约30公里，穿过昆仑山聚于纳赤台附近的昆仑河中，并且以昆仑河为调水库；出库后再用管道沿格尔木到茫崖的县级公路输水到南疆。

调水工程以大型潜水泵和水轮机为主要设备，及用管道配合。可用直径20-30米的大型硅铝合金管道进行调水。可形成两大级水力发电站.一级建立在水库入口处，水电能5280万千瓦；二级建在水库出口到海拔1300米的南疆一带，而且从4个月调水调成6个月运行，流量为3200立方米/秒，水电能7040万千瓦，合计为12320万千瓦。水库前电站4个月可发电1368亿度，水库后电站六个月可发电2737亿度，总计可发电4100亿度，是三峡水电站的5倍。

从昌都地区各河流到昆仑山口用2根30米直径的硅铝合金管道，约534万吨。从纳赤台到和田1500公里用一根20米直径的管道，用硅铝合金381万吨，合计为915万吨。其次是从昌都地区各河截水提高河床到海拔3800米-4000米（以下以3900米进行计算），约300米高坝，按照20米厚的混凝土，300米宽的河需180万方混凝土，以6条河初算，为1080万方。河床用850米杨程潜水泵提水850米高，需11400台4000千瓦的大型潜水泵。

收益为两大项，一是农业收入，500亿水可开发1.6亿亩耕地，亩产值以1500元计算，为2400亿左右；二是总发电4100亿度电中，除去自用1311亿度外，可外售2700多亿度，按照0.5元电价，产值1350亿；总的年产值为3750多亿。可见，投资可在总工程完成后的当年收回。

第二章 调水措施及其研究

第一节 电力提升配合管道在藏水入疆中的特殊作用

西南到塔里木盆地位差在3000-3500米，具有大的水电能，能够为管道逆流输水提供动能。例如用管道从昌都调水到昆仑山口，自然上成为逆差，用电力提水可以令流水逆流。从昌都到昆仑山口约700公里運距的逆流条件下，只需配给管路压头几十米就可成功调水。如果自制硅铝合金材料，加上管道制作及配件，每吨约6000元，约550亿。就变得可为目前的经济状况所接受。

管道的缺点是使用期是有限的，不同于自流河一旦建成则一劳永逸。因此，最好选择寿命力较长的材料。通过理论研究，硅铝合金材料相比其他材料最为理想。实验室研究在温度80度的条件下其腐蚀速率是0.13毫克/平方米日，即每年腐蚀0.00175毫米，1000年为1.75毫米。制作15毫米厚的管道时，还有13.25毫米厚的管壁可以继续维持调水。就是说，3000年还有10毫米厚，可以继续工作，可知寿命力可达三千年以上。除此，硅质管道的光滑性好，对流水的阻力小，对提高流速及节省管道有利。另外，硅铝合金管道具有160Mpa的抗压力，能够承担爬1000米以上高坡的重任。

第二节 调水方法的研究

1、80万千瓦水轮机的直径在10米左右，可将20米直径或30米直径的管道缩口后直接冲击水轮机。

2、从玉树到不冻泉有海拔4200--4600米的谷地利于调水管道西进。从昆仑山口过昆仑山，其优点是昆仑山口是青藏高原各大山最低的垭口.在打隧道有过大困难情况下，可以考虑电力提升配合管道翻山。同时，从昌都地区到南疆以及叶城，从昆仑山口过山距离近于其他路线，节省管道。

3、在高位设水库有利于发电站的建设与利用，也对农业用水有利。如果仅就发电来说，可以在管道中直接串联水轮机，有无水库关系不大。因是同样多的水，又是同样位差。四个月的流量比六个月的流量大，发电量也大。四个月调水期所用水轮机工作时间短于六个月的运行期，相对地节省水轮机的投资。

4、管道代替明渠，优点是调水利用率高。因所调水源有限，还是珍惜的好。至于投资大的问题，如果采用大直径的管道，可以减少阻力压头，提高流速而相对地节省了管道用量。例如从昆仑河顺阿尔金山及南疆的昆仑山北坡海拔1500米位置修一条明渠，可以找到坡降小的路线。但山坡中的横向有许许多多的山梁，人工修一条500米宽1500多公里长的明渠，大约需1000多亿。而用直径20米的管道，也只有200多亿。二者的特长有所不同，明渠可以开通水运，管道水利用率高。

5、管道输水的总动力关系到流速的大小及管道的用量。提供的总压头首先要核减管道的阻力及位差（有正负）。管路阻力由管路长度x流速的平方x管道材料阻力系数/管道的直径x2x9.8。可见，缩短管路长度和增加管道直径以及选择光滑管道都可减小管路阻力。

6、从昆仑山口打隧道可能是穿过整个昆仑山距离比较短的位置，大约需打隧道30公里左右可穿过昆仑山。如果从两头同时开进，而且在100米宽的开口分多股同时进行，以每头每年3公里进程，有5年可打通，具有实用价值。

第三节 调水点选择的原则与优势性

雅鲁藏布江和怒江及澜沧江都是国际性河流，不能大量取水。长江虽然每年有9700亿立方米水，但我国在上面建设的水电站已经达2441座，装机6972.71万千瓦，又是我国的航运的黄金水道。根据我国的地理现状，可调取的水源应当选择西至那曲地区东到川西高地的东西500公里左右，南北400公里左右约20万平方公里区域的水。此区域降水量在500米左右，大约年得1000亿立方水，有着较大的水资源量。endprint

昌都地区有着丰富的水量。而且具有4500米左右的地势，河床也相对较高。例如昌都一带的河流，夹在大山之中，周围的大山在4000米以上，虽然可能需设500米左右的特高坝才能将水位提高到4000米以上，但周围的大山具有相当的强度与抗力，又不会对周边形成淹没，就目前的建筑技术，建500米高的而且具有安全性的大坝应当能够办到。又如东侧同纬度方向的浪多在3770米，设230米的高坝就可以建立起海拔4000米的调水库。

那曲地区的代表河流中，那曲河有138亿的径流量。那曲东部属高原山地，海拔在3800-4500米，平均4100米。地势自西北向东南倾斜，海拔渐次降低。西部海拔4400米，多低山丘陵。东部海拔3800米，多高山峻岭，区域内除少量地方有高山草原外，其余均高山突兀，山势险峻，高山与高山之间形成深深的峡谷，谷地与山顶的高差多在1000米以上。由此情形，可在西部借4400米的高原地建立高位调水库，将减轻提水所用电力。东部的河流也可以借大山设大坝。

从玉树向西经楚玛尔河一直到青藏公路的一线，海拔在4200到4500米之间，例如玉树4200米，曲麻莱4250米，楚玛尔河汇入口4388米，楚玛尔河火车站4495米。所以从海拔4000米提升600米时流水能够通行。

第一期先从玉树的金沙江上开始调水。可利用玉树海拔4200米高地将河床提高到4200米，则只需提高水头400米可以达到楚玛尔火车站处之不冻泉的昆仑山口下。从玉树调水比从德格调水减少管道200多公里长。

第四节 具体的调水位置

调水点主要有：

1、那曲河

那曲河、贡曲河、莫曲河、菜曲河、劳曲河都是那曲河的重要支流，其总流量每秒440.2立方米，年平均径流量138亿立方米。但那曲河是怒江的上游，仍然是外流河怒江的一部分。所以，可控制怒江总水量700亿立方的10%，即70亿立方米。

2、通天河

通天河是我国的内流河，无国际纠纷之顾虑。但长江关系国内的电力建设和使用及航运，也不宜过多调取。根据长江三峡水库的洪峰流量达每秒55000立方米，而年平均流量是21500立方米/秒，径流量达6800亿，6、7、8、9、四个月占70%，为4760亿，平均流量为每秒46000立方米。洪峰值超过正常9000立方米，20天可积余155亿立方米。此过量的水往往造成下游的洪灾。因此，可以将此余量安全地调出，防止洪灾的再次发生。

3、易贡藏布江

易贡藏布江沟谷实际是念青唐古拉山及以南地区的降雨的集结，东西300公里，南北150公里，约4.5万平方公里，其降雨水平在700毫米左右，按照50%聚集量，有150亿立方米。因为内地集雨，无需顾虑外流河与否，可调取50%，为70亿立方米。易贡藏布江海拔在3650米左右，也需要设坝提高水位，然后需用电力提升700多米到达昆仑山口。

4、浪多雅砻江调水线

雅砻江虽然有560亿的年径流量，即使在甘孜也有87亿，但过了石渠县后，水面地势开始下降，到了浪多，从呷衣寺的4158米降到了3730米，如果到了甘孜，则为3390米。过低的水位需要电力提升的高度过大，但过靠上端可调的水量减少。所以可选择在浪多以上比较合适，经设坝提高水位到4000米，再用潜水泵提升高度600米左右，可满足调取雅砻江的水量在70亿立方左右的要求。

5、尼洋河

尼洋河的径流量达220亿立方米。虽然汇入雅鲁藏布江的河口海拔较低，但中上游地势较高，其周边多是4000米以上的高原，也利于作为调水点。考虑到雅鲁藏布江为国际河流，可调取少量的水，例如可在上段调取70亿立方米，加上易贡藏布的70亿，总的在雅鲁藏布江上限制在140亿立方米以内。

6、扎曲

扎曲主要有扎阿曲和扎那曲。扎那曲的径流量是35亿立方米，扎阿曲10亿立方米，所以约有45亿立方米，计划提取30亿立方米。

7、昂曲

径流量为58亿立方米。

舍曲在昌都地区为16亿立方米。

二者合计74亿立方米，计划提取40亿立方米。

都以取部分水量为限，以保持生态的持续发展。

8、多雄藏布备用线

多雄藏布的沟谷利于建立提水库，即使将雅鲁藏布江的水提升到此谷，也有一定的库容。如果国际支持可调取15%的水，还可以从雅鲁藏布江上调水70亿立方米，则可从桑桑附近将雅鲁藏布江的水调取70亿入多雄藏布江一起北调。

如此，由通天河的150亿加上那曲河的70亿，及易贡藏布70亿，及拉萨河70亿，及雅砻江70亿，及扎曲和昂曲70亿，共500亿立方米。

第三章 工程的管理办法

第一节 硅铝合金材料自制

硅铝合金材料价格昂贵，目前市场价格在每吨2万元以上，所以需自制。成本高的部分是铝，所以需要降低铝的使用量。铝的减少意味着硅的增加。高的硅含量利于耐腐，但降低了抗壓强度。铝是强度的支撑者，而且因有氧化膜的保护也利于耐腐蚀。铝的这个性能具有独特性，诸如铁等其他材料是不能代替的。因为水管的压力不是很大，一般能够耐20Mpa的压力就可以了，如此，就不必再另外加价格昂贵的金属铝来提高铝的比例，成本大降。生产成本的明细为，需1.5吨左右的高岭土，价格一般在1000元左右，为1500元，加上不到1吨的还原炭（最好是兰炭）1000元左右，及1.4万度电约1400元（自制水电按照0.1元计算），加其它如管理费用等以1000元计算，制作硅铝合金的产品成本在5000元左右。再制成管道，还需要连接法兰及螺丝等，以1000元小计，那么，硅铝合金管道的成本就变成了6000元。915万吨硅铝合金管道总需550亿元左右。

但如何自制915万吨硅铝合金？有一个简便的方法，是收购现有的硅铁冶炼炉进行改造及划拨现有的西南的国有水电站归藏水北调工程管辖。因之后多数电站将无水可发电，其各个方面都要转迁于新的水电系统，不如提前归入藏水入疆的管理系统内。endprint

冶炼硅铝合金的技术与冶炼硅铁略有不同，主要是在没有铁的存在下，游离的氧化硅与氧化铝不易控制，所以要提前到有关企业进行技术培训，例如到乌克兰的老的硅铝合金冶炼厂去学习。

硅铝合金管道的焊接技术也非一般钢材的焊接相同，具有一定的难度。所以，需要组织专门的学习与培训。

第二节 管道的安装工程

可在玉树以及昌都、格尔木、若羌、和田等与调水路线较近的城市建立临时的管道或半管道制作企业，为运输和安装创造条件。

20米或30米直径的大型管道，有20-30米宽和20-30米高，运输比较困难。在公路条件较好的地区，尤其是玉树到不冻泉的县级公路，基本上没有其他车辆通行，所以可以用多组板车并联在一起进行运输。也可以由吊车移动性安装。尽管吊车的移动速度较慢，但能够解决大直径管道的运输难的问题。只是管道制作厂要建在施工现场的附近，也可以在现场直接焊接。

第三节 启动用电的解决办法

我国西南已经开发313座水电站，年发电442.77亿度电，可满足工程启动用电，例如工程分5期进行，每期平均用于提水的电力为250亿度电。但加上冶炼用电就有些不足。所以需要冶炼硅铝合金材料先行。当管道调水通行以后，每年有100亿的水在3000米位差下发电，水能达1920万千瓦，180天发电830亿千瓦时，则可以满足提水需要。

第四章 设备及主要材料投资

第一节 投资概算

1、潜水泵 4000千瓦 扬程850米 价格预估100万 12000台 120亿

2、水轮机 80万千瓦 4.亿 154台 616亿

3、冶炼炉 25000千瓦 1000万 50台 5亿

4、硅铝合金管道 直径30米 每根 70万米长 267万吨 160亿 2根 320亿

5、硅铝合金管道 直径20米 每根 150万米长 381万吨 230亿 1根 120亿

6、安装费 10% 125亿

小计 1311亿

7、水坝 混凝土 800元 1080万方 86亿

8、隧道工程 每公里 5440万 16亿

9、未能预见费 15% 210亿

小计 1623亿

合计 1700亿

第二节 投资解决办法

首先需解决约330亿的启动资金，无论是国家财政解决，还是国内或国外垫资性工程承包，此笔资金应当能够解决。因此笔投资可在农业开发上首先获得约500亿的产值，在当年就能够收回投资.或国家可以发放500亿的贷款给调水工程，而不至于造成货币贬值、通货膨胀。

第五章 调水的使用价值

第一节 调水对气象的改变

根据一般的气象知识，在2000米低空以下水汽的分布占50%，4000米以下总分布占75%.但塔克拉玛干沙漠的飞沙常年不断，多数时候飞沙高近1000米，所以位于塔克拉玛干沙漠的水汽大部分被卷入飞沙中，尤其极细的沙粒与水汽有可能完全地混合在一起。如果集中用水到塔克拉玛干沙漠，估计有50%水形成的水汽分布在1000米以下的与飞沙混合的空间。由于沙粒的作用，也极易形成降雨，形成自然循环。可能有70%左右的水汽循环于整个新疆地区。尤其塔里木盆地会形成一个高的降雨区。而就50万平方公里的塔里木盆地及周边而言，1000米高空约有空气500万亿立方米。我们的调水量有500亿立方，可化水汽为500亿x1000x22.4/18=60万亿立方米，如果有50%在1000米高空内保留，为30万亿，在空气中的比例为6%，在12.79度的温度下，其饱和度为1.68%，有4.32%过饱和成为降雨，占补水量的35%。到了温度5度时，饱和度为0.68%，有88%形成降雨。那么，如果每年能够在塔里木盆地积存50%，即250亿立方米水，20年可积存5000亿立方米。此数在50万平方公里的塔里木盆地平均每平米内有1米的水。如果有50%以固定方式存留在土壤中，50%以降雨方式出现，则降雨量达500毫米，与黄河南的中原地带相当。所以，主要调水到塔里木盆地对改变气候有利。而500毫米的降雨量本身会令沙漠上的水草有新的生机，会改变飞沙漫天的现状。

第二节 对沙漠的改造

每年以调水100亿对沙漠冲击，可形成冲击平原。在人为操作下，控制土壤1米层湿度50%，可冲出2万平方公里的耕地（3000万亩）。

调水在蒸发量达3000米左右的塔里木盆地的环境下，蒸发形成的水循环成为改造沙漠的又一重大力量。加上沙粒的凝聚，降雨条件具备。尤其到了冬季，在零下20度时，水汽的饱和度降为0.1%，几乎全部水汽以霜与雪的形式回归于大地。那么，所降雨与雪，将在被风翻动的沙漠中与沙粒混合在一起，有的可能被覆盖在几十米以下，反而对水的固定有了保护作用，则原生植物有了复活的机会。尤其如梭梭、怪柳等大型植物，逐漸会成为固定沙漠的主要力量，一些续根植物也能够经得起风沙的颠覆，成为降低蒸发量的助手。

第三节 用水区农牧业开发

1技术措施

沙壤土的缺点是渗水率高，不易保水，所以植物常常因缺水而不能旺盛地生长。在上世纪的六七十年代，陈永贵带动大寨人用鞋底子衬到土层中以保水，可谓是愚公移山的精神。但此法因劳力过大及鞋底有限不具有通用性。实际上利用沙壤土最有效也是最省力的办法是配合滴灌网。其特性是不求快速灌溉，只求有效耕作层对水的有较长的占有时间。

2总的部署与规化

第一期的调水直接用于农业，例如向若羌及和田一带用水。若羌一带是海拔800米左右的低地，沙漠化相对较轻，利于农业开发。和田有610万亩宜农地及720万亩的沙化地可以用于农业开发。此步很重要，可以让调水在当年获利。例如100亿立方米水可以开垦3500万亩耕地，可获得525亿元的产值，可以收回当年的调水工程的投入。如此，即使将工程向全社会承包，也会有投标者前来。endprint

第二期增加的100亿水可向南疆的塔里木河及和田河等原有河流补水，就势发展农牧业。因第一期扩大的农业仍然在收益，则新增加的调水可以扩大到冲击沙漠。如此，经20年的时间可得到6亿亩的冲击平原。

3重点开发

1）和田地区

和田市有24.78万平方公里，人口244.98万，生产总值236.33亿，是一个颇具规模的西部的大市。和田以产和田玉最为出名，有其独到之处。利于发展农业的是光能利用高，昼夜温差大，可以含糖量高的农产品成为高价值商品的基地。和田现有后备资源1500万亩，宜农地610万亩，宜林地460万亩。

2若羌地区

若羌是巴音郭楞蒙古自治州的一个县，有20多万平方公里，是全国最大的县。若羌中部为冲击扇绿洲平原，海拔880-1500米，为农业种植区和主要人口居住区。北部为平原沙漠区，海拔763-1000米。

3城市建设

城市是地区繁荣的中心。生活较好的农民要到县级城市居住或为子女购房，生活更好的要到地级市购房，生活忒好的要到第一二线大城市去集中。

第四节 对民族融合的促进作用

20年可扩大6亿亩耕地。以人均60亩计算，可以迁入1000万人务农，同时还会形成1000万人的新型城市。则可容纳2000万人从内地迁入。其主要以汉族为主。而当地现有居民以维吾尔族为主，则会对民族融合有利。过去位于东北的辽金，以满族统领全国为思想，打了多少年的仗，而现在经民族融合，已经分不清满汉了。调水于新疆形成的人口大迁移，可能又是一个民族大融合的机会。

第六章 对隧道水汽大通道的期盼

尽管打1000多公里的隧道有点脱离现在的实际，但也并非不可以去探索。尤其在未来打隧道技术大有进步的情况下，例如有可能出现上万千瓦的掘进机系统，打隧道的速度会有新的突破。

目前配合掘进机工作的是输送带，可将挖掘的料石随时送往洞外。如果能够用引风机将粉碎的料石及时引走，将更具技术的尖端化。例如用刚坚无比的刀头，将岩石粉碎成毫米或微米级。然后制作上万千瓦的引风机，风力为台风级，将粉尘引出在10公里左右设的临时天窗，将洞外的引风机与洞内的引凤管联通，随时将粉尘引出。

隧道也可以打成斜坡，例如从波密海拔2600米到南疆山坡1600米，有1000米的位差，而5米高100米宽的隧道成为一个大型通道，具有较高的流速。从波密到南疆直线1000公里左右，则隧道的水流速可达每秒6.7米左右，流量为3350立方米。6个月可调520亿立方米水。到了非调水期，隧道成为空洞，也就成为水汽通道。则印度洋的水汽会进入新疆。最令人欣慰的是从易贡藏布接通一条到新疆的水汽通道，那确实是一件十分伟大的事。

第七章 结论

关于生态问题，如果用管道进行调水，而且建立在只取丰水期6、7、8、9月过量的水，具有适度性，则不会对生态有大的破坏性。

关于金价的问题，即合算与否，应当从大局出发。就我国河套农田水利的例子，例如从解放前开渠八大水系到上世紀50年代开总干渠，耗费的劳力无法统计，但河套地区的水利改造利大还是弊大有目共睹。再往上推到人人大骂的隋炀帝开大运河的事，当时可能确实是金价，但用千年万年去分摊就不大了。实际上隋炀帝的大运河还是功大于弊，为多少个子孙后代造了福。如果调取500亿水，可开发1.6亿亩耕地，每年增加产值2400亿；每年还可余出约2700多亿度的水电，产值1400多亿；当降雨量达到500毫米时，如同7亿亩塔里木盆地每亩得到333立方米的水，与水浇地没有多少区别，除了1.6亿亩农田外，尚有5亿多亩可发展牧业。以每亩养一只羊，有5000亿的产值。综合算反而是可得金价了。endprint