水是人類生存和發展不可替代的自然資源。地球表面的水有97%是人類無法直接使用的海水,在余下的3%的淡水中,有三分之二分布在冰川中,僅有三分之一可供人類開發利用,且分布不均衡。目前,世界上有30多個國家近2.5億居民常年處于缺水狀態,有近4億人口面臨“水荒”。隨著人口的增長和經濟的發展,人們對水資源的污染、浪費等造成的利用不合理因素更加劇了水資源危機的嚴重性。水資源問題已經成為制約人類生存與可持續發展的瓶頸因素,水資源分布不均與人類社會需水不均衡的客觀存在使得調水成為必然。利用跨流域調水的方法,解決水資源在時間、空間分布上的不均或資源性短缺,重新分配水資源、優化水資源配置,緩和以至解決缺水地區的迫切需要具有十分重要的現實性和可操作性。
一、國外部分現代跨流域調工程情況
20世紀40年代以后,許多國家如美國、澳大利亞、以色列、埃及等出于供水、航運、灌溉、發電、防洪等各種考慮,都提出了許多調水規劃,興建調水工程,進行嘗試,取得了巨大的社會和經濟效益。據統計,目前全世界已有40多個國家和地區建成了350余項調水工程,年調水規模超過了5000億立方米,相當于半條長江。放眼世界各地的大型河流和湖泊,如尼羅河、印度河、墨累一達令河、北美洲五大湖等,都分布著或大或小的調水工程。但同時,其中的某些大規模調水工程也引發了嚴重的負面影響,如河流入海經流量的降低引發海水入侵、河流水質下降、水生生物系統的破壞、大面積土地淹沒、非自愿性移民及第三方影響等問題。隨著上述影響問題的出現以及人們對這些問題的日漸重視,20世紀80年代后期發達國家修建的調水工程都嚴格考慮了生態環境的保護措施,并越來越注意第三方利益保護及水資源地居民的利益補償問題,以求水權再分配的公平性和合理性。
(一)澳大利亞雪山調水工程
開工于1949年,將斯諾伊河水調至澳大利亞東南部,輸水干線長224公里,年調水量30億立方米。雪山工程是澳大利亞雪山跨地區調水工程,把雪河和尤坎本河的水經尤坎本湖調節后,穿過隧洞向西引入墨累河流域,以發電、灌溉為主并解決澳大利亞南部城市供水和工業用水的跨流域引水工程。整個工程分為雪河至墨累河、雪河至蒂墨特河南北兩大系統。前者將雪河河水引至墨累河,后者將尤坎本河的河水引至馬蘭比吉河支流蒂墨特河。每年提供工農業用水24億立方米,灌溉面積26萬公頃,并為南澳大利亞首府阿德雷德88.5萬人口的城市用水及重要工業區“鐵三角”提供水源保證。該工程存在的問題主要有:一是雪水融化分為淡旺季,有枯水期、豐水期;二是雪山融水露天,水質保護需要加強;三是水量供給和電力分配之間存在矛盾;四是水資源的開發投入需進一步加大。對此,澳大利亞政府采取了一系列解決措施,一是制定政策與計劃,以幫助各有關方面實現可持續發展;二是靠立法完善水權制度,統一配置水資源;三是進行信息化建設和管理。
(二)以色列北水南調工程
以色列極度缺水,且水資源南少北多,該工程于1953年開工,把北部加里利湖水調到以色列中南部,輸水干線長300公里,年調水量14億立方米。途經多座加壓泵站,分支管道總長逾1萬公里,該工程帶動了以色列南部經濟發展,把大片荒漠變為綠洲,擴大了以色列的生存空間。存在的主要問題是:輸水分支管道長、加壓泵站多、能耗大,需加強對分支管道的管理。
(三)美國加利福尼亞水道工程
加州北部雨水豐沛,薩克拉門托河常常肆虐,南部干旱卻住著全加州三分之二人口,水資源分布不均。該工程于1957年開工,1973年竣工,1990年達到設計輸水能力。將費瑟河、薩克拉門托河、圣華金河水調至加州南部地區,輸水干線長1086公里,年調水量40億立方米,是美國已建成的最大調水工程。該工程至今仍在不斷擴展和完善,包括33座儲水設施,21個水庫湖泊和若干發電站,工程發電量在2002年達到85.7億千瓦時,使以洛杉磯市為中心的廣大地區受益,受益人口達2300萬。目前,加州人口、經濟實力、灌溉面積、糧食產量位居美國第一,洛杉磯發展成為美國第二大城市。存在的問題是:輸水干線長,對水源地區、沿途輸水地區以及受水區的生態環境產生影響。一是對魚類和野生動物棲息地的影響;二是對水源地及調水工程沿線河流水質的影響。1992年中央河谷工程改善法案停止了一些明顯對魚類和野生動物用水量和水質有影響的部分調水工程。
(四)美國中央亞利桑那調水工程
該工程于1973年開工,將科羅拉多河上哈瓦蘇水庫的水調至亞利桑那州中南部,輸水干線長540公里,年調水量18.5億立方米,整個工程設有14級泵站和1座抽水蓄能電站,提水揚程884米,工程設置了39座節制閘以控制水流,另有33個分水閘把水從渠道送至用戶,工程主要分3段,沿線包括泵站、隧道、倒虹吸和一些蓄水工程。該工程主要是提水揚程高、輸水線長、能耗大,應適當與水電開發相結合以節約能耗。
(五)埃及西水東調工程
埃及96%國土是沙漠,該工程開工于20世紀90年代初,把尼羅河水調至西奈半島,輸水干線長262公里,年調水量40億立方米,主要有兩部分,一是基礎設施工程,主要有灌溉排水系統,輸變電系統、道路工程。二是開發區及新村建設,主要有農場內部的灌溉排水網、住房、公共服務設施、內部供電和交通等。按1994年價,總投資約17億美元。存在問題:一是規模大、設施距離長、投資量大;二是受水區鹽堿化嚴重。對此要適當控制投資規模、降低地下水位、對土壤進行改良等。
二、跨流域調水的利弊分析
(一)跨流域調水對環境的有利影響
1 提高調入水地區社會和經濟效益。如供水效益(接濟人民生活用水、保障工農業發展、航運、旅游等)、防洪排澇效益、發電效益等。
2 解救調入水地區生態危機-生態效益。水源對因缺水而引發的地區性生態危機將起死回生。
3 緩解調出區地區的洪水威脅――防洪效益。因修建調出水地區工程,大壩架高、防洪庫容增大、防洪能力提高;
(二)跨流域調水對環境的不利影響
1 對調出水區可能引起生態環境用水不足。原來儲水量減小,水流量變小甚至干枯。
2 造成調出水區的調水河道過流條件惡化。利用原河道調水,增加流量和流速,引起河床不穩定。
3 對調入地區可能造成疾病傳入、污染輸入。在調水過程中,某些有害物質和元素,在不同地域因沖而減或因滯而增,特別是病毒病菌傳播,使傷寒、霍亂、痢疾等得以蔓延。明渠輸水易受污水侵害,以致污染輸入。
4 對洼淀和湖庫等蓄水的不利影響。調水沿線常有多處洼淀或湖庫調蓄,使原來的自然環境中增添了龐大水域,這對河流水文特征、庫區水狀態、地下水位、滲漏、消落區的穩定狀況、水生生物、岸邊生物、水體水質、氣溫、降水、魚產等生態環境均有可能造成不利影響。
5 對輸水渠系兩岸環境的不利影響。因滲漏、排水不足導致土地漬澇、土壤鹽堿化,危害農作物種植和生長。
6 對海水入滲及河口生態環境的影響。全球氣候變暖,兩極冰融,海平面升高,這對沿海口岸沖擊很大,海水入侵,淹沒土地港口,滲壓加大,土地鹽堿化加劇、水生生物生態環境改變、江河水流退縮、水質污染加劇,導致赤潮發生頻率加大。調水工程實施后,入海水量減少,將減弱對抵御海水入滲的緩沖力。
雖然跨流域調水有很多弊端,但從全球思維、地方行動以及大氣環流水循環角度看,它調整了局部地區的水資源分布,解決了缺水地區的生產生活用水,保證了人類的生存和發展急需,是十分必要的。
跨流域調水,關系到相鄰地區工農業發展,涉及有關流域水資源重新分配,可能引起社會生活條件及生態環境的變化。因此,必須全面分析跨流域的水量平衡關系,綜合協調地區間可能產生的矛盾和環境質量問題,對已建成運用的跨流域調水系統,可根據水資源承載力分析評價有關原則對其實際調水運行狀況進行評估,為進一步調水的規劃決策提供借鑒。
總之,跨流域調水是一項改造自然重新配置水資源的舉措,牽涉到地理、環境、歷史、社會、經濟、文化、法權,以及可持續發展等問題,是多學科、多部門、多地區綜合研究的對象,要廣泛深入地研究論證,注重水資源與水環境的承載能力研究,才能趨利避害,才能促使水資源的可持續利用。同時保護水環境,杜絕污染、節水和治污等多項措施并用才能真正解決水資源的合理配置和永續利用,造福人類。
參考文獻:
[1]《世界調水工程》王光謙 歐陽琪 張東遠.
[2]《調水工程對環境利弊影響綜合分析》汪明娜 汪 達.