一、汉江流域水资源
(一) 流域概况汉江是长江中下游最大的支流,发源于秦岭南麓,流经陕西、湖北两省,于武汉市汇入长江,干流全长1577km,流域面积约15.9万km2,包括陕西、河南、湖北、四川、重庆及甘肃省(直辖市)的部分地区。
干流丹江口以上为上游,长约925km,集水面积9.52万km2;丹江口至皇庄为中游,长约270km,集水面积4.68万km2;皇庄至河口为下游,河段长382km,集水面积1.70万km2。下游河道两岸均筑有堤防。
(二) 水文气象特征汉江流域属东亚副热带季风气候区。
冬季受欧亚大陆冷高压影响,夏季受西太平洋副热带高压影响,气候具有明显的季节性,冬有严寒,夏有酷热。流域多年平均降水量883.8mm,其中上游约800~1200mm,中游700~900mm,下游约900~1200mm。
降水年内分配不均匀,5—10月降水占全年的70%~80%,7月、8月、9月三个月占全年降水量的40%~60%。流域内多年平均气温12~16℃,月平均气温7月最高,为24~29℃。1月最低,为0~3℃。
极端最高气温在40℃以上,极端最低气温为-17~-10℃。流域多年平均水面蒸发能力893mm,最大值出现在6月、7月,可达100~200mm,最小值出现在1月小,仅18~31mm。
陆面蒸发量513mm。流域多年平均风速为1.0~3.0m/s,最大风速为24.3m/s。风向具有明显的季风特点,冬季以东北风为主,夏季以东南风为主。
(三) 水资源
1.水资源总量据1956—1997年资料统计,全流域年均降水总量1405亿m3(降雨深883.8mm),丹江口水库以上848亿m3(降雨深890.5mm);全流域地表水资源量566亿m3,丹江口以上地表水资源量388亿m3;全流域地下水资源量为188亿m3,丹江口以上约111亿m3。扣除地表、地下水重复水量172亿m3,水资源总量582亿m3,丹江口以上388亿m3。
2.水资源评价汉江流域年均径流量566亿m3,水资源总量582亿m3,与黄河水资源量相近。现状耗水量约39亿m3,出境水量527亿m3,耗水量仅占天然径流量的7%,说明流域水资源量较丰富,有余水可供北调。20世纪90年代,汉江流域发生了历史上较长的枯水期。
1991—1998年丹江口以上年均径流量297.4亿m3,约为多年平均值的76.6%。经过对这一连续枯水段的降雨-径流关系深入分析,径流系数没有发生变化,因此,枯水段主要是因为降雨减少引起的,可以排除流域下垫面发生系统变差的因素和人类活动的因素。
中国在西北开拓出80万平方公里的广袤平原,相当现在中国三大平原面积之和。
中国三大平原面积才82万平方公里。
西北的河套,河西和阿拉善等地平坦土地面积超过70万平方公里,塔里木盆地内平原面积也超过50万平方公里。
若能通过调水工程开发30万平方公里,也就是5亿亩的灌溉区,其他的能成为草原牧场。5亿亩灌溉区,需要约1500亿立方米的地面径流。
通过南水北调西线和黄河黑山峡获得500亿立方米水资源,加上祁连山内流区100亿立方米,塔里木河400亿立方米等水资源。总共可稳定每年获得1000亿立方米,这些新增加水资源在该区域内形成水循环,最终获得地面径流1500亿是有希望的。
下面介绍关键的几个工程内容;
南水北调西线
海拔高度的选择,在3000~3400之间。
线路的选择,在高度确定后,根据地形选择可调水量最大的线路。
南水北调西线设计从雅砻江和大渡河上游调走170亿至240亿水资源。
目前最优化方案如上图,改优化方案是望月湖在2024年12月跟公众号读者唐教授微信聊天,唐教授认为改嘉归汉工程的低成本有望在藏水入疆工程中复现,让望月湖等人设计藏水入疆,而在此之前,望月湖等人认为藏水入疆很难实现商业化建设和运行。
在两个星期之内,望月湖利用工程优化算法,在有限的地形数据下,实现了南水北调西线免收调水水费,仅通过黄河上游水电站发电,吨水收入1.4元,实现调水130亿吨,如果调水规模增加到240亿吨每年,则需要收取调水水费,因为海拔3200米以上的水资源没有这么多,需要在海拔3000米以下的水源地抽水。
有人认为抽水会增加运行成本,甘孜海拔水面3300,鲜水河3250,完全可以长隧洞自流阿坝。抽水是为了增加库容,下库需要存200亿的洪水。
另外抽水也是为了储能,储能电站运行时长不到5小时。而这4gw,运行24小时。电费能保证抽发相当。
抽水蓄能的回报时间缩短到8年以内。
目前此方案仍需要更多专业人士参与完善,线路也可能不是最优的。
该方案的出现,将会使得南水北调西线进入施工,但即便2025年重新设计,也要数年才能完成设计。
可见其紧迫性。
云运河
将黑山峡大坝加高至1420米至1450米之间。加高后的大坝将能够更好地拦截和蓄积来自上游的水流,再通过精心设计的调水线路,将这些宝贵的水资源输送到干旱缺水的西北地区,
云运河中间段走向
这是一条在天上云朵里的运河,暂且称为“云运河”工程。
云运河过玉门关
如上图是工程的关键,玉门分水岭海拔达到1400米,而降低100米,就可以实现黄河长江水流入新疆。
南水北调中线全长1432公里,落差只有100米不到。
上面规划的运河总长约2600公里。落差220米。
云运河塔里木盆地内走向待优化设计,
若能再降低100米起点和终点海拔,建设成本会更低。
长江黄河约500亿水资源调配给西北。
华北航运复兴工程
微山湖有水之后可以恢复卫河,京杭大运河的航运。
黄河下游将引入汉江、淮河水源至华北平原,实现黄河水量分流,下游恢复2000吨级航运,华北平原不缺水,黄河上游获2亿耕地。
黄汉运河(南水北调中线二线)总长600千米,具备通航2000吨级航道,年调水最低250亿立方米,过流能力2000立方米每秒。
华北航运复兴工程示意图
黄汉运河满足河南、河北、山东用水需求,同时防洪、蓄水,保证汉江、淮河下游用水。
改嘉归汉工程
并将汉江丹江口和嘉陵江亭子口水资源多年平均约600亿立方米至少450亿立方米调配到黄河下游。
实现丹江口水库以上多年调节。可以丹江口水库来水既可以满足黄河下游水资源需求每年至少450亿立方米,下排到亭子口水库,丹江口水库下游150亿立方米
丹江口水库遇极枯年份,抽取三峡、嘉陵江洪水,至少400亿立方米,三向分配。来水超800亿立方米,入黄汉水量560亿立方米。
引嘉济汉工程调水通路投资少于300亿,年调水90~250亿立方米,其中至少70亿为洪水。未来实施后,将成水资源利用里程碑。
了将嘉陵江亭子口水库全部洪水调配到汉江流域,按照最大流量2200方每秒的抽水蓄能加隧洞调水的方式,每天24小时抽水,最大可以抽水2亿立方米每天。
如上图,宝珠寺水库大坝加高至620米,水域面积由590米62平方千米增加到约150平方千米,增加库容约20~25亿立方米。
广坪河大坝坝高610米,朝天大坝坝高600米,一次建成,分期分批蓄水,待河道内所有拆迁完成后水面最高600米。初期水面高540米。
实现上面的目标可以确保汛期嘉陵江亭子口水库没有洪水下排,不存在泄洪弃水。