一种西线调水的替代调水方法.pdf

说 明 书1 / 7一种西线调水的替代调水方法技术领域：本发明涉及一种南水北调工程，特别涉及一种西线调水工程的替代调水方法背景技术：决定一个国家的命运不是石油危机，而是水危机西线调水可以从根本上改变西北的沙漠，减少沙尘和 沙尘暴 的发生，使西北土壤干旱变湿润，改善西部地区生态环境，西线调水不仅十分必要，而且非常紧迫但是， 西线调水工程和大西线调水工程存在 8大缺点： 1、施工地点为崇山峻岭，根本就没有施工条件，得人为创造条件去施工，首先修路就得修 3 年；2、施工地点为生态环境原始地区，远离现代工业的影响，西线工程对生态环境的影响是巨大深远的，生态环境一旦破坏就不可逆转； 3、施工地点为地质复杂区，地质构造呈断裂活动性和地震活动性，建高坝蓄水则极有可能诱发大地震； 4、西线地形北高南低，建高坝蓄水、加长渠道长度才能满足自流条件，需要开凿长达数百公里的隧洞把巴颜喀拉山打通，在地质活动带和地震带上打隧洞是不可行的； 5、调水区海拔都在 3500 米以上，生态环境极其脆弱，工程一旦建成将淹没大量草原、农田，在江河下游形成干热河谷，造成新的环境破坏； 6、调水区的居民大多笃信宗教，崇拜神山、圣水、喇嘛寺庙，有独特的文化习俗，工程一旦开工将在移民、寺庙搬迁等问题上遇到巨大的困难； 7、四川省有一部分河流开始缺水，缺水量是一个增加的过程，调水河流流经四川省，调水实质上是抽走四川省的未来用水； 8、西线调水量是 170 亿立方米 / 年，只能解决黄河下游缺水和西北、华北沙漠化地区缺水两个问题中的其中一个。

上述的第 1 至第 7 缺点的严重程度已经达到三个层次：不科学、不可行、不可能发明内容：本发明要解决的技术问题是西线调水工程的全部缺点调水分为 5 种调水方式： 1、以河代渠调水方式，利用现有河道做为运水渠道其调水成本最低，如果同时符合不超过河道的最大通水能力和自流这两个条件时，其调水成本为零； 2 、替代调水方式，把水调入一条河流水位较低河段的成本和缺点少于调入水位较高河段，则需要采用替代调水方式，其调水成本是修建调水水库，如果可以利用现有水库做为调水水库，则调水成本为零； 3、非贮压自流调水方式，指非封闭式贮压的隧洞、渠道、渡槽调水，其调水成本决定于地面的情况，地面平整的情况下成本低，地面越不平整其成本越高，与地面公路、铁路、河流交叉越多其成本越高； 4、管道贮压自流调水方式，这种调水方式的特征是利用水的压力，调水可以通过高低弯曲的管道，缺点是工程成本较高，其长期成本仅低于抽水调水方式； 5、抽水调水方式，其调水成本决定于抽水高度和调水时间，由于一直不停消耗电能，使用时间越长其成本越大，其长期成本大于其它所有的调水方式，因此尽量避免抽水调水方式第 4 种调水方式具有 6 大优点： 1、不占用地面，把管道埋在地表面之下，管道上方的地面可以用于公路、铁路、河流的交叉，可以做为耕地； 2、适用于高低不平的地面，只要管道的任何位置低于管道进水口一定高度，贮存的水位差压力能推动调水通过高低弯曲的管道； 3、缩短调水线路长度，在低于管道说 明 书2 / 7进水口一定高度的地域，可以采用垂直方向为直线的最近路线埋设管道； 4、不产生蒸发水量，尤其是西北地区气候干燥蒸发量大； 5、隔绝调水过程中受污染，管道是封闭的因此隔绝外界污染； 6、适用于沙漠地区和地质不稳定地区，管道埋在地面之下，因此不怕流沙或者流土的覆盖。

第 4 种调水方式的 6 大优点所产生的有益效果将远远超过工程成本较高这一缺点，如果把 6 大优点所产生的有益效果折合为人民币计算，其调水成本将会低于第 3 种调水方式，因此，在地面不平或者沙漠地区优先选择第 4 种调水方式第 2 种调水方式的原理：把水调入一条河流，以调入点为界，调入点下游方向的河段称为水位较低河段，调入点上游方向的河段称为水位较高河段；把水调入水位较低河段的目的是，替代水位较高河段流入水位较低河段的相等水量；相等水量是指与调入水量相等的水量；被替代之后，调入水量在水位较低河段完成原有水量的作用和功能；被替代之后，水位较高河段的相等水量由于停止流入水位较低河段，因此水位较低河段的水量并没有增加，而水位较高河段则增加了相等水量这种调水方式非常适用于黄河，把长江水调入水位较高黄河河道的缺点和成本，远远大于把长江水调入水位较低黄河河道的缺点和成本，在这种情况下使用第 2 种调水方式，不仅降低调水成本，而且完全避免西线调水的全部缺点替代调水方法是指：用一种调水方法替代另一种调水方法本发明是采用一种新的调水方法替代西线调水方法，这种新的调水方法把它称之为：西线调水的替代调水方法。

西线调水的全部缺点所产生的原因是，第一步没有使用第 1 种调水方式为了解决西 调水线工程的全部缺点，本发明采用如下技术方案：本发明是一种西线调水的替代调水方法，第一步使用第 1 种调水方式，以河代渠调水方式，利用长江河道，以河代渠，把金沙江、雅砻江、大渡河需要调出的 170 亿立方米 / 年的水量调入长江三峡水库第一步使用第 1 种调水方式的最大优点是，解决了西线调水工程的 8 大缺点第二步使用第 3 种调水方式，非贮压自流调水方式，三峡水库库水回水至香溪河高阳镇，从香溪河高阳镇开凿隧洞至谷城县南河水库，调水由三峡水库流入南河水库三峡水库水位 175 米，南河水库水位 151.5 米，因此可以满足自流条件第三步使用第 4 种调水方式，管道贮压自流调水方式，从谷城县南河水库埋设管道至开封处黄河，调水由南河水库流入黄河南河水库水位 151.5 米，出水口开封处黄河水位 81 米，因此可以满足自流条件第四步使用第 2 种调水方式，替代调水方式，根据替代调水方式原理得出，开封下游方向的黄河河段称之为水位较低河段，开封上游方向的黄河河段称之为水位较高河段，把水调入开封处黄河，替代水位较高河段流入水位较低河段的相等水量，被替代的水量在黄河上游大柳树水库、青铜峡水库、大峡水库调出，补水西北、华北沙漠化地区。

金沙江、 长江干流的水调入黄河的几十种调水方案中， 对生态环境破坏最少和长期成本最低的路线是：从香溪河三峡水库回水区调水至郑州、开封的黄河河段，本发明技术方案中的第二步和第三步就是根据这一路线而设计的使用第 1 种调水方式的南水北调东线调水工程，由于同时又使用了第 5 种调水方式，因此东线调水路线不是长期成本最低的路线本发明技术方案中第四步使用第 2 种调水方式，第 2 种调水方式是一种前所未有的新颖的调水方式，也是本发明的核心技术目前，黄河下游严重缺水，生态环境缺水、工农业缺水、新建调水渠用水和未来用水量增加的缺水，四项缺水程度达到 200 亿立方米 / 年，在此情况下无法使用第 2 种调水方式，因为把170 亿立方米 / 年的水量调入开封处黄河之后， 这些水量只能补充黄河下游的缺水， 所以不能替代上游方向流入开封处黄河的水量只有在不缺水的情况下，开封处黄河调入 170 亿 / 年的水量，上游方向河段才能说 明 书3 / 7减少 170 亿立方米 / 年的水量停止流向下游河道本发明使用第 2 种调水方式的条件是：建立在大中线工程二期工程的基础之上（大中线工程二期工程调入黄河的水量是 200 亿立方米 / 年， 具体资料参见专利申请文件申请号 201410765037.3 ） 。

大中线工程二期工程不仅解决了汉江中下游缺水和丹京渠缺水， 也解决了黄河下游缺水， 在解决黄河下游缺水的基础上，本发明技术方案中使用第 2 种调水方式才能发挥作用附图说明：图 1 是：具体实施方式 1 调水路线分布图图 2 是：具体实施方式 2 调水路线分布图内的数字代表图中的数字，数字代表（）前的名称代表的名称为：大柳树水库（ 1）中卫市（ 2）青铜峡水库（ 3）银川市（ 4）乌兰布和沙漠（ 5）青乌调水线（ 6）民勤县（ 7）玉门市（ 8）敦煌市（ 9）大西海子水库（ 10）塔里木河下游绿色走廊（ 11）台特玛湖（ 12）大塔调水线（ 13）河西走廊（ 14）巴丹吉林沙漠（ 15）大巴调水线（ 16）腾格里沙漠（ 17）兰州市（ 18）大库调水线（ 19）毛乌素沙地（ 20）库布齐沙漠 （ 21） 阴山 （ 22） 大科调水线 （ 23） 浑善达克沙地 （ 24） 科尔沁沙地 （ 25） 黄河 （ 26） 开封市 （ 27）香黄调水线 （ 28） 谷城县南河水库 （ 29） 香黄调水线隧洞 （ 30） 香溪河 （ 31） 长江三峡水库 （ 32） 长江 （ 33）大峡水库（ 34）红崖山水库（ 35）双塔水库（ 36） 。

具体实施方式：具体实施方式 1：具体实施第一步，修建香溪河至南河水库的隧洞和埋设南河水库至开封处黄河的管道为了便于以下描述，把从香溪河三峡水库回水区调水自流经过隧洞、南河水库、管道至开封处黄河的路线称为香黄调水线；三峡水库库水回水至香溪河高阳镇， 从香溪河高阳镇二里半 （北纬 31° 13′ 47″东经 110° 45′ 42″）附近修建香黄调水线渠首闸门，香黄调水线渠首必须修建在香谷渠渠首的东边（香谷渠具体资料参见专利申请文件申请号 201410765037.3 ） 从香黄调水线渠首修建隧洞至谷城县南河水库库尾何家村（北纬 32°06′ 00″东经 111° 27′ 44″）附近，这一隧洞称为香黄调水线隧洞隧洞进水口水位设计为 165 米，隧洞出水口水位设计为 151.5 米，隧洞长度为 116 公里，隧洞通水能力为 170 亿立方米 / 年南河水库位于湖北省谷城县南河下游， 水库正常水位 151.5 米， 多年入库平均径流量 25 亿立方米 / 年，除灌溉用水出库径流量 22 亿立方米 / 年南河水库库水调入黄河的成本，要低于三峡水库库水调入黄河的成本，因此把南河水库库水同三峡水库库水一起调入黄河。

从南河水库大坝埋设管道至开封小庄村北边处（北纬 34° 53′ 35″东经 114° 14′ 50″）黄河，与中线调水工程不同，沿线不供水，路线不平整，因此采用埋设管道管道进水口水位设计为 146 米，管道出水口水位为 81 米，管道长度为 421 公里，加上南河水库出库径流量 22 亿立方米，因此管道通水能力设计为 192 亿立方米 / 年为了便于施工和减少埋设管道的挖掘深度，铺设 4 条或者 6 条管道，铺设多条管道的方法可以减少管道直径和减少挖掘深度为了减少施工量，把管道直接放置在南河水库下游的河道内，再增加一条南河水库至汉江的泄洪排沙管，在洪水时期泄洪排沙管打开，其它时期泄洪排沙管关闭南河水库库水同三峡水说 明 书4 / 7库库水量一起调入黄河，因此，水库下游河道停止通水用于埋设管道，能减少埋设管道的挖掘量具体实施第二步，修建大柳树水库；从大柳树水库修建四条调水线分别至塔里木河下游、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠、浑善达克沙地和科尔沁沙地、毛乌素沙地和库布齐沙漠；从青铜峡水库修建一条调水线至乌兰布和沙漠补水区是指补充水量的地区香黄调水线调入开封处黄河 192 亿立方米 / 年的水量，替代黄河上游河段流入下游河道的 192 亿立方米 / 年的水量，被替代的水量从黄河上游调出，其中 170 亿立方米 / 年的水量调出至西北、华北沙漠化地区，其中 22 亿立方米 / 年的水量分配至青海黄河沿岸、甘肃黄河沿岸、宁夏、河套平原、山西、陕西用水量的增加。

把水调入西北、华北地区沙漠化地区的自流条件是水源水位不低于 1380 米，水位不低于 1380 米的水库大柳树水库距离补水区最近，因此确定大柳树水库为调水水源大柳树水库正常水位设计为 1380 米，坝顶高程设计为 1390 米，入库径流量 336 亿立方米 / 年，库容 170 亿立方米大柳树水库没有修建的原因是，淹没耕地 9.77 万亩，淹没区人口 8.65 万，淹没黄河石林地质公园主要景区，水库水位为 1380 米时回水至靖远县县城北端大柳树水库的工程效益是极为巨大的，从水库调水 160 亿立方米 /。