中國跨流域調(diào)水與內(nèi)河航道網(wǎng)中長期發(fā)展研究

梁書民

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與發(fā)展研究所，北京 100081)

1 研究背景

跨流域調(diào)水與內(nèi)河航道網(wǎng)建設(shè)具有統(tǒng)一調(diào)配水資源，促進工業(yè)和城鎮(zhèn)化發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境，發(fā)展灌溉農(nóng)業(yè)保障糧食供給，優(yōu)化開發(fā)水電資源，提高流域防洪能力，形成便捷廉價水運體系，催生沿河旅游帶等眾多戰(zhàn)略意義。相較于公路和鐵路交通，內(nèi)河航運具有占地少、易建設(shè)、成本低、運費低、運距短、運量大、能耗低、污染輕等諸多優(yōu)點，最適宜糧食的長途運輸，對平抑物價和提升農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力作用顯著。投資跨流域調(diào)水與內(nèi)河航道網(wǎng)建設(shè)還有拉動經(jīng)濟增長、增加就業(yè)機會、推動上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進新能源利用、減少交通污染等諸多積極意義。通過跨流域調(diào)水工程增加農(nóng)田灌溉面積，開發(fā)宜農(nóng)荒地資源，同時利用發(fā)達的內(nèi)河航運降低糧食運輸成本，是人口大國和主要農(nóng)產(chǎn)品出口國的普遍國策。當(dāng)代世界大江大河都建有重大水利工程和發(fā)達內(nèi)河航運體系，美國開發(fā)西部水資源發(fā)展大平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，成為世界糧食出口大國；印度和巴基斯坦通過跨流域調(diào)水，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保障穩(wěn)定的糧食供給；歐洲和北美洲的內(nèi)河航運體系最為完善，其次是南美洲的亞馬遜河和拉普拉塔河，非洲剛果河、尼日爾河和尼羅河，澳大利亞墨累河和達令河，東南亞湄公河和伊洛瓦底江，南亞的恒河和印度河，以及俄羅斯北冰洋水系鄂畢河、葉尼塞河和勒拿河季節(jié)性航道[1]。我國水利和內(nèi)河航運發(fā)展歷史悠久，伏羲氏命鳥明建方?jīng)姼T木，絕港道，以濟不通；神農(nóng)氏命白阜度地紀(jì)，脈水道，窬木方竹，杭潢洋而有亡達；黃帝命共鼓、貨狄刳木為舟，剡木為楫，以濟不通；《禹貢》記載了天下九州朝貢內(nèi)河航運網(wǎng)；春秋戰(zhàn)國已有樓船用于內(nèi)河水戰(zhàn)；秦代建有鄭國渠、都江堰和靈渠用于農(nóng)田灌溉和跨流域內(nèi)河航運；漢唐盛世在西域發(fā)展水利駐軍屯田；隋唐和元明清分別開鑿東西向和南北向大運河漕運糧食。新中國組建新疆建設(shè)兵團發(fā)展水利屯田守邊，并在全國各地大力發(fā)展水力發(fā)電和農(nóng)田水利，截至2020年大中型水庫總庫容達8589億m3，是美國的91.0%；庫容調(diào)節(jié)系數(shù)約為16.8%，同美國的20.5%接近[2]；農(nóng)田灌溉率為54.1%，比6年前提高了9個百分點；內(nèi)河航道通航里程12.77萬km，通航率達到94.5%。

2020年以來受新冠肺炎流行和俄烏戰(zhàn)爭影響，全球石油天然氣價格飛漲、海運費增加、糧食和油料價格上漲創(chuàng)歷史紀(jì)錄，世界糧食危機已經(jīng)出現(xiàn)。由于加入WTO以來大量進口大豆、飼料和食用油，我國食物自給率自初期的100%左右每年下降約1個百分點；2021年糧食總產(chǎn)量為68285萬t，進口量達16454萬t，糧食自給率下降為80.58%；進口食用植物油、豬肉、牛肉、奶粉的谷物當(dāng)量高達7358.5萬t，實際食物自給率已經(jīng)下降為74.14%，正在步日本和韓國食物自給率下降的后塵，受世界糧食危機影響的風(fēng)險與日俱增。近年來國家高速公路網(wǎng)和高鐵網(wǎng)已經(jīng)基本建成，房地產(chǎn)發(fā)展已處于過剩狀態(tài)，普通公路、普通鐵路建設(shè)也進入中后期，發(fā)展速度減緩。但我國是發(fā)展中國家，依靠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資乘數(shù)效應(yīng)推動經(jīng)濟發(fā)展的潛力仍然很大。與歐美發(fā)達國家相比，我國同農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品物流相關(guān)的水電水利、內(nèi)河航運仍處于快速發(fā)展階段；農(nóng)業(yè)水利和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)是鄉(xiāng)村振興基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要成分；發(fā)展跨流域調(diào)水、水電水利、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和內(nèi)河航運將成為我國未來30年經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力。我國糧食生產(chǎn)發(fā)展?jié)摿χ饕植荚诒狈絻?nèi)陸干旱半干旱區(qū)；水資源開發(fā)潛力分布在青藏高原和大型山區(qū)。當(dāng)前我國大型水利工程建設(shè)持續(xù)快速推進，南水北調(diào)和各地區(qū)的跨流域調(diào)水初具規(guī)模，其中南水北調(diào)中線和東線的一期工程已經(jīng)運營近10年，直接受益人口超過1.4億人，黃淮海平原地下水位大面積回升；已形成了珠江、長江、黑龍江水系高等級航道網(wǎng)，并開始修建主要水系連通工程，主要河流梯級水電開發(fā)在規(guī)劃和實施中[3- 4]，為開發(fā)和完善全國統(tǒng)一跨流域調(diào)水和內(nèi)河航運網(wǎng)打下了堅實基礎(chǔ)。在當(dāng)前大國博弈日益劇烈的復(fù)雜國際形勢下，為長期保障人口大國的糧食安全，應(yīng)大規(guī)模開發(fā)水資源和宜農(nóng)荒地資源，逐步提升食物自給率；同時建設(shè)發(fā)達的內(nèi)河航運網(wǎng)，降低糧食油料和能源等大宗商品的運輸成本，穩(wěn)定國內(nèi)的食物價格，提高我國的農(nóng)產(chǎn)品國際競爭力。本文基于跨流域自流調(diào)水和實現(xiàn)全國水系連通的基本原則，選擇中長期水資源土地資源開發(fā)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的地域，評價調(diào)水墾荒的經(jīng)濟效益，研究規(guī)劃水系連通線路和建設(shè)發(fā)達內(nèi)河航運網(wǎng)的最優(yōu)方案，并根據(jù)自然條件分析各地的內(nèi)河航運礙航因子，提出利用相應(yīng)的航道整治技術(shù)和消除礙航因子的對策建議。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源主要有：全國第二次內(nèi)河航道普查數(shù)據(jù)，用于分析礙航因子在各地區(qū)的分布情況；國家級、省級和各大流域的發(fā)展規(guī)劃，包括內(nèi)河航道和水利發(fā)展規(guī)劃、大型跨流域調(diào)水規(guī)劃、水電基地開發(fā)規(guī)劃等；專項水利工程規(guī)劃研究科技論文數(shù)據(jù)；徑流深度和徑流年際變率數(shù)據(jù)，水庫調(diào)節(jié)能力數(shù)據(jù)，全國和省級逐年水庫庫容統(tǒng)計數(shù)據(jù)，大中型水庫庫容表等，用于規(guī)劃水庫調(diào)節(jié)和河流梯級開發(fā)；海拔高程DEM(數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)和河流矢量數(shù)據(jù)來源于USGS(美國地質(zhì)調(diào)查局)[5- 6]，用于規(guī)劃設(shè)計調(diào)水線路和內(nèi)河航道跨流域連通工程；河流水面寬度、河床地貌與水勢數(shù)據(jù)來源于天地圖和Google Earth(谷歌地球)和作者多年來在全國各地的實地考察，用于分析礙航因子對內(nèi)河航道等級的影響。

2.2 研究方法

本文采用的研究方法主要有：①確定航道等級設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。參照國家和廣東省航道等級標(biāo)準(zhǔn)[7- 8]，在航道等級國家標(biāo)準(zhǔn)I—VII級7級方案基礎(chǔ)上增加VIII級航道。由于低級航道多需要深挖河道，而拓寬的工程量較大，主張?zhí)岣遃III級航道的水深標(biāo)準(zhǔn)，以提升內(nèi)河航道質(zhì)量；并以承載1～2個標(biāo)準(zhǔn)集裝箱為最低條件，研究提出VIII級航道集裝箱內(nèi)河航道運輸裝載量(表1)。②利用GPS(全球定位系統(tǒng))、GIS(地理信息系統(tǒng))和衛(wèi)星遙感相結(jié)合判斷內(nèi)河航運等級。利用谷歌地球的歷史衛(wèi)星影像測量河道寬度季節(jié)變化和河流縱向坡降，觀察河床地貌形態(tài)判斷礙航因子，按照工程量最小的原則確定適宜開發(fā)的內(nèi)河航道等級；利用GIS空間分析和網(wǎng)絡(luò)分析方法，設(shè)計規(guī)劃航道等級和跨流域調(diào)水與內(nèi)河航道連通方案，匯總計算分流域各級內(nèi)河航道長度。③利用邁阿密自然生產(chǎn)力模型和經(jīng)濟系數(shù)估算跨流域調(diào)水墾荒的糧食增產(chǎn)潛力[9- 10]。跨流域調(diào)水灌溉耗水量是根據(jù)水資源豐富度按噴灌、滴灌、覆膜滴灌分別計算的，對糧食油料增產(chǎn)潛力估計是基于當(dāng)前糧油種植結(jié)構(gòu)和灌溉農(nóng)田的單產(chǎn)水平的保守且穩(wěn)妥的估計；若普及水肥一體化覆膜滴灌，測土足量施肥，選擇種植高產(chǎn)糧油作物品種，按農(nóng)產(chǎn)品熱量值產(chǎn)出最大化調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，農(nóng)產(chǎn)品單位面積產(chǎn)量和總產(chǎn)量進一步增加的潛力仍然很大。④利用工程投資技術(shù)經(jīng)濟分析的成本效益分析法，簡略計算調(diào)水工程建設(shè)投資的內(nèi)部收益率和投資回收期，評價工程投資的經(jīng)濟可行性，判斷工程建設(shè)的難易程度。

表1 本文采用的VIII級內(nèi)河航道標(biāo)準(zhǔn)同廣東省的標(biāo)準(zhǔn)比較

3 調(diào)水線路與內(nèi)河航道

按照水系流域歸類將全國分為北方東北、中原、黃河、新疆和南方東南、長江、珠江、西南、西藏9大區(qū)，設(shè)計規(guī)劃各大區(qū)的跨流域調(diào)水線路，設(shè)置內(nèi)河航道8個等級和跨流域內(nèi)河航道連通工程如圖1—2所示。本文只描述流域區(qū)適宜開發(fā)的主要調(diào)水線路、內(nèi)河航道和航道連通工程，次要線路和航道僅列表備覽見表2，重要性更低的僅繪于地圖中。

圖1 中國跨流域調(diào)水線路和內(nèi)河航道網(wǎng)地形圖

圖2 中國跨流域調(diào)水線路和內(nèi)河航道網(wǎng)流域圖

表2 各流域區(qū)適宜開發(fā)的次要內(nèi)河航道

3.1 東北地區(qū)

本區(qū)包括東北三省和內(nèi)蒙古東部外流區(qū)，內(nèi)河航道自成體系，調(diào)水工程發(fā)展重點是引黑濟嫩、大興安嶺東麓、小興安嶺南麓和大興安嶺西麓4項北水南調(diào)工程，用于灌溉東北平原和呼倫貝爾高原。主要內(nèi)河航道開發(fā)工程有：311松遼運河與國際內(nèi)河航運通道；312松花湖-東遼河連通；313嫩江航道上溯連通黑龍江航道[11]。

3.2 中原地區(qū)

本區(qū)包括黃淮海平原。跨流域調(diào)水有南水北調(diào)中線和東線工程。其中關(guān)鍵工程是將南水北調(diào)中線調(diào)水源頭自丹江口水庫向南延伸到三峽水庫，開鑿隧道自流調(diào)水不通航，大幅增加調(diào)水量；由于南水北調(diào)中線調(diào)水以飲用水為主，不宜發(fā)展航運，本文設(shè)計新開辟丹江口水庫-方城-鄭州通航輸水運河，開發(fā)IV級航道，沿途修建9個出水口用于補水通航，依次為：①漢江III級航道；②南陽白河IV級航道入漢江；③平頂山北汝河IV級航道入潁河；④鄭州索河IV級航道入賈魯河、潁河II級航道，向南經(jīng)引江濟淮II航道通江達海，為歐亞運河?xùn)|端的主干線；⑤黃河干流航道，在穿黃隧洞南口向黃河干流補水，用于開發(fā)黃河入海航道和京杭大運河黃河以北航道；⑥黃河補水開封惠濟河III級航道經(jīng)亳州入淮河；⑦黃河補水蘭考廢黃河III級航道(隋唐通濟渠)自江蘇燕尾港入海；⑧黃河沁河口補水衛(wèi)河航道V級航道，經(jīng)武陟縣東和修武縣西入衛(wèi)河；⑨增加南水北調(diào)中線穿黃過水量，發(fā)展海河流域的農(nóng)田灌溉和支流通航。本區(qū)適宜開發(fā)的內(nèi)河航道工程主要有：321大運河黃河以北段，大運河黃河以北通航北京，適宜建設(shè)IV級航道，末端通北京溫榆河-沙河水面寬80m，宜建IV級航道，設(shè)沙河水庫為貨運始港；支流清河水面寬59m，宜建IV級航道，通頤和園昆明湖旅游客運碼頭。322津沽航線，海河經(jīng)天津市區(qū)自天津新港入海，建IV級航道；323津保航線，南水北調(diào)中線補水保定-雄安新區(qū)-天津V級航道，保定清苑為首港，經(jīng)唐河、白洋淀、大清河、獨流減河入海，河口建天津唐家河港；324衛(wèi)河-大運河航道(隋代永濟渠，宋元稱為御河)，自黃河沁河口-新鄉(xiāng)-臨清，適宜建V級航道。325灤河航道，灤河口-承德適宜建IV級航道，承德-郭家屯適宜建V級航道，郭家屯-正藍旗適宜建VI級航道。326黃河下游干流入海航道，西霞院-蘭考段，利用三門峽、小浪底、西霞院水庫調(diào)節(jié)，承接南水北調(diào)中線補水，采用徑流量均勻化調(diào)節(jié)和辮流束流適宜建II級航道；黃河蘭考-濟南段，適宜建III級航道；濟南-黃河入海口，適宜開發(fā)IV級航道。327膠萊運河，適宜開發(fā)III級航道。328淮河干流入海航道，汝河口以下適宜開發(fā)III級航道，潁河口以下建II航道，經(jīng)淮河入海通道在江蘇扁擔(dān)港入海。

3.3 黃河地區(qū)

本區(qū)包括黃河中上游地區(qū)和青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古內(nèi)流區(qū)，是南水北調(diào)西線工程的主要受水區(qū)。自南水北調(diào)西線中高海拔線出水口洮河九甸峽水庫、黃河劉家峽水庫和大柳樹水庫建4總渠5干渠，輸水為主，兼顧通航：①九甸峽-毛烏素引洮總渠(毛烏素總渠)，自洮河九甸峽經(jīng)定西、固原沿山脊線向東北延伸至毛烏素沙地，最遠可抵達內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗，不通航，中途建設(shè)鹽池和杭錦旗2支渠；②黃河大柳樹引水干渠[14]，起始大柳樹水庫1380m水位，建東干渠和西干渠向?qū)幭钠皆鈬由欤煌ê剑虎蹌⒓覎{-景泰輸水總渠，自劉家峽水庫沿黃河西岸向北延伸，經(jīng)白銀至景泰不通航，西接河西總渠，東接景泰-黃河五佛通航運河；④河西總渠，自景泰經(jīng)張掖、玉門西通新疆，輸水通航；⑤賀蘭山西麓干渠，自河西總渠古浪縣冰草灣建設(shè)古浪-孿井灘-賀蘭山西麓干渠，不通航；⑥石羊河干渠，自河西總渠增加向甘肅民勤輸水量，不通航；⑦雅布賴山-陰山-大興安嶺總渠，起始河西總渠張掖市甘州區(qū)北灣灘，終內(nèi)蒙古霍林郭勒，線路長，分支多，支線干渠主要有雅布賴山西麓、狼山東麓、狼山西麓、陰山北麓(需提水)、壩上高原(需提水)、西拉木倫河，末段正鑲白旗以北不通航；⑧弱水干渠，起始河西總渠張掖市甘州區(qū)上龍王廟，在酒泉市金塔縣鼎新鎮(zhèn)分水東干渠和西干渠；⑨敦煌干渠，起始河西總干渠玉門市黑崖子，向西延伸至甘新交界處的庫姆塔格沙漠梭梭溝三角灘。另外有南水北調(diào)西線高海拔線引江濟柴調(diào)水工程[15]，以長江上游支流楚瑪爾河-格爾木河調(diào)水隧洞為主，其延伸調(diào)水工程有開鑿隧道連通新疆庫木庫勒盆地的內(nèi)陸湖，將流入內(nèi)陸湖的淡水資源引入柴達木盆地西南部。本區(qū)內(nèi)河航道工程主要有：331黃河中上游干流航道。瑪多鄂陵湖-賈曲口，適宜開發(fā)VII級航道；賈曲口-青海興海縣，適宜開發(fā)VI級航道；興海-劉家峽，適宜開發(fā)V級航道；劉家峽-黑山峽-紅寺堡紅柳溝口，適宜開發(fā)III級航道；紅寺堡紅柳溝口-托克托河口鎮(zhèn)-渭河口，適宜開發(fā)IV級航道；渭河口-西霞院，適宜開發(fā)II級航道。332渭河干流航道，利用九甸峽引洮工程自渭源縣補水渭河干流，適宜開發(fā)渭河天水-涇河口V級航道；涇河口-黃河潼關(guān)開發(fā)III級航道。333涇河-紅柳溝III航道，是歐亞運河和西北地區(qū)入海主要通道，自涇河支流環(huán)江源頭分水嶺承接毛烏素總渠補水，依托自然河流向南北開發(fā)梯級航道發(fā)展內(nèi)河航運。向南利用東莊水庫和賈咀水庫回水，經(jīng)渭河入黃河；向北沿苦水河、太陽山、紅寺堡、紅柳溝在寧夏中寧鳴沙鎮(zhèn)入黃河。334河西走廊III級航道，自黃河向西分段開發(fā)，甘肅景泰五佛-草窩灘航道，水面海拔由1380m上升為1710m；草窩灘向西沿河西總渠延伸，經(jīng)武威、張掖、酒泉至玉門，水面海拔降為1660m，為歐亞運河河西走廊段。335湟水-青海湖航道，湟水口至西寧建湟水梯級渠化航道連通黃河航道，適宜開發(fā)VI級航道，上溯湟水向西延伸連通青海湖，適宜開發(fā)VII級航道，從而實現(xiàn)青海湖外流通航。336桑干河-永定河梯級航道，自山西朔州太平窯水庫沿桑干河、永定河建梯級VI級航道，經(jīng)北京門頭溝，在天津武清流入大運河，經(jīng)海河入海；支線洋河宜開發(fā)VII級航道，自內(nèi)蒙古興和東洋河友誼水庫向下游經(jīng)懷安、宣化入洋河、桑干河。黃河中上游同長江跨流域連通有5處：①已建成引漢濟渭工程調(diào)水不通航；②陜西鳳縣-寶雞通航，適宜開發(fā)VII級航道，需開鑿?fù)ê剿淼溃婧０?300m，長10.77km；③南水北調(diào)西線中低海拔線白龍江-洮河調(diào)水不通航；④紅原白河-四川馬爾康航道，適宜開發(fā)VII級航道，黃河上游支流白河同大渡河上游支流連通，需開鑿?fù)ê剿淼溃婧０?575m，長19.84km；⑤南水北調(diào)西線中高海拔線通天河側(cè)仿-黃河賈曲調(diào)水不通航。

3.4 新疆地區(qū)

本區(qū)包括新疆內(nèi)流和外流諸流域。調(diào)水和通航工程主要有：341歐亞運河新疆段調(diào)水通航，3411玉門-烏魯木齊運河IV級航道，沿北山山麓和天山山麓，海拔1200～1660m，在敦煌北部需建白山通航隧洞，通航水面海拔1400m，長18.92km；3412烏魯木齊-阿拉山口運河V級航道，沿天山北麓向西延伸在阿拉山口出境，西接歐亞運河中亞段和歐洲運河網(wǎng)通德國漢堡。342南疆北運河調(diào)水通航，敦煌方山口-庫爾勒V級航道，自方山口礦區(qū)向西沿紅柳河和庫魯克塔格山南麓開鑿輸水通航運河，海拔由1390m下降為1050m。343庫爾勒-阿克蘇河口輸水運河，海拔由1050m下降為1020m，不通航。344南疆南運河，調(diào)水不通航，起始甘新庫姆塔格沙漠梭梭溝三角灘海拔1650m[16]，向西穿越沙漠經(jīng)新疆若羌、和田至喀什，海拔降為1500m。另有在建的新疆北水南調(diào)工程，分三期自額爾齊斯河及支流分別向克拉瑪依、烏魯木齊和哈密調(diào)水，未繪入本文地圖中。

3.5 東南地區(qū)

本區(qū)包括東南沿海諸河，主要開發(fā)具有國防意義的省際內(nèi)河航道連通工程。351浙贛江山玉山運河，挖掘人工運河通航，水面海拔116m，自然河道水面寬34m，適宜建V級航道。352浙閩龍泉松溪運河，挖掘人工運河通航，運河水面海拔316m，自然河道水面寬21m，適宜建VII級航道。353贛閩運河黎川-光澤線，運河水面海拔280m，需開鑿?fù)ê剿矶矗匀缓拥浪鎸?4m，適宜建V級航道。354廣東龍川東江-梅江運河，在龍川縣豐稔鎮(zhèn)蓮風(fēng)村-鐵場鎮(zhèn)谷前村建通航隧洞，運河水面海拔150m，自然河道水面寬38m，適宜建VI級航道。

3.6 長江地區(qū)

本區(qū)包括長江中下游諸河，是南水北調(diào)東線和引江濟淮工程的水源區(qū)。適宜開發(fā)的省際內(nèi)河航道連通工程主要有：361贛湘運河，開辟萍鄉(xiāng)-蘆溪明渠，水面海拔155m，自然河道水面寬40m，適宜建V級航道。362贛粵運河[17]，開辟信豐-南雄明渠，運河水面孔江水庫海拔195m，自然河道水面寬28m，適宜拓寬建IV級航道。363湘桂運河興安-靈川線，為靈渠漓江線，開辟興安-靈川明渠，運河水面海拔204m，自然河道水面寬55m，適宜建IV級航道；下接桂林-永福-柳州明渠，運河水面海拔150m，自然河道水面寬55m，適宜建IV級航道。364湘粵運河郴州-宜章線，開辟明渠，運河水面海拔200m，自然河道水面寬38m，為湘粵便捷通道，適宜建V級航道。365烏江-沅江運河石江線，貴陽石阡-江口自然河道水面寬40m，適宜建V級航道航道，需建通航隧洞，運河水面海拔600m。另外規(guī)劃有蕪申運河，將蕪湖-太湖-黃浦江古運河改造為III級航道，本文未繪入地圖。

3.7 珠江地區(qū)

本區(qū)包括珠江流域和兩廣沿海諸河。適宜開發(fā)的跨流域連通的內(nèi)河航道主要有：371平陸運河，在廣西橫縣和靈山連通沙坪河與舊州江，成為廣西及西南地區(qū)經(jīng)濟腹地的出海通道，沿牛營、出水坳線路深挖最佳，運河水面海拔75m，自然河道水面寬32m，適宜建VI級航道；規(guī)劃建設(shè)I級航道[18]，工程量太大，建議建III級內(nèi)河航道沿欽江入欽州灣。372北流-玉林運河，自北流-玉林茂林鎮(zhèn)開鑿明渠，經(jīng)南流江入北部灣，運河水面海拔85m，自然河道水面寬40m，適宜建V級航道。373貴陽花溪-惠水運河，是紅水河南盤江航道向北延伸，自清鎮(zhèn)市紅楓湖補水花溪水庫，向南開鑿明渠連通漣江，運河水面海拔1234m，自然河道水面寬35m，適宜建VI級航道。

3.8 西南地區(qū)

本區(qū)包括云貴高原和四川盆地諸河。跨流域調(diào)水工程有云南省滇中調(diào)水工程，本文未繪入地圖中。適宜開發(fā)的內(nèi)河航道跨流域連通主要有：381貴陽通烏江航道，自貴陽烏當(dāng)承接上游花溪水庫補水通航，烏當(dāng)段運河水面海拔1032m，自然河道水面寬40m，適宜建V級航道，下經(jīng)烏江III級航道通長江。382南盤江向西延伸，3821昆明晉寧-澄江航道：開鑿昆明滇池-撫仙湖通航隧洞，運河水面海拔1723～1889m，需建梯級航道或升船機，自然河道水面寬22m，適宜拓寬建VI級航道，下接撫仙湖和南盤江上游梯級航道；3822石屏縣南盤江異龍湖-元江(紅河)連通航道，開鑿異龍湖-元江通航隧道，自然河道水面寬28m，適宜建VI級航道，元江上溯到禮社江適宜開發(fā)V級航道。383元江航道向西延伸，3831元江-墨江航道：磨刀河(元江)-阿墨江連通，需建通航隧洞，水面海拔1250m，自然河道水面寬22m，適宜拓寬建VI級航道，通李仙江V級航道出境；3832寧洱北航道：把邊江(李仙江)V級航道連通景谷小墨江(入瀾滄江)，需建通航隧洞，水面海拔1000m，自然河道水面寬25m，適宜拓寬建VI級航道。384江油-崇州運河，連通涪江、沱江、岷江三航道，運河水面海拔620～630m，自然河道水面寬67m，適宜建IV級航道。385川渝開江-開縣運河，運河水面海拔430m，自然河道水面寬29m，適宜建VI級航道，延伸連通達州-巴中-廣元航道。386金沙江下游梯級航道，宜賓-攀枝花III級航道，海拔260～1000m；攀枝花-石鼓IV級航道，海拔1000～1810m。387普渡河滇池航道，運河水面海拔1889m，自然河道水面寬30m，至白鶴灘水庫正常水位海拔820m，航道落差1069m，適宜建VI級梯級航道。388金沙江-瀾滄江-怒江-瑞麗江4江連通出海航道，3881金沙江南延洱海通道：長江金王橋河-大理洱海通航隧洞，自然河道水面寬20m，洱海水面海拔1964m，為滇西貨物入江主要通道，金王橋河注入金沙江魯?shù)乩畮欤Ｐ钏缓０?221m，航道落差為743m，適宜建VI級梯級航道；3882洱海-瀾滄江內(nèi)河航運通道：大理西洱河漾濞江連瀾滄江，西洱河水面寬20m，適宜拓寬建VI級航道；3893瀾滄江-怒江內(nèi)河航運通道，昌寧大田壩-東河、枯柯河入怒江，航道經(jīng)薩爾溫江出境可以抵達安達曼海，自然河道水面寬30m，適宜建VI級航道。3894怒江-瑞麗江航道連通，建怒江保山潞江-龍川江騰沖芒棒通航隧道，自然河道水面寬45m，適宜建IV級航道，出國境沿伊洛瓦底江可以抵達安達曼海。

3.9 西藏地區(qū)

本區(qū)包括西藏、滇北和川西諸河。調(diào)水線路主要有：南水北調(diào)西線高海拔線，即楚瑪爾河-格爾木河線；南水北調(diào)西線中高海拔線，怒江東巴-黃河賈曲，即規(guī)劃西線及延伸；南水北調(diào)西線中低海拔線，即桑白-鐵關(guān)門線[19- 20]，以及南水北調(diào)西線中低海拔線延伸調(diào)水7支線：左貢縣玉曲、波密縣帕隆藏布、隆子縣加玉河、羊卓雍錯、亞東縣多慶湖、定日縣朋曲、聶拉木縣佩枯錯。本區(qū)適宜開發(fā)的內(nèi)河航道主要有：391金沙江梯級航道，金沙江干流云南麗江石鼓-青海格爾木唐古拉山鎮(zhèn)自然河道水面寬為石鼓228m、曲麻萊124m、沱沱河50m，適宜開發(fā)V-VIII級航道。392怒江梯級航道及延伸，怒江自然河道水面寬為國境線120m、錯那湖60m，適宜開發(fā)III-VI級航道，向西延伸連通錯那湖-扎加藏布-色林錯-格仁錯至申扎，自然河道水面寬40～80m，適宜開發(fā)VI-VII級航道。393怒江拉薩河連通VII級航道，西藏那曲縣香茂至古露通航運河水面海拔4720m，地勢平坦，較易連通。394雅魯藏布江干流航道，起點是林芝縣魯夏水庫，魯夏-曲水自然河面寬138～170m，適宜開發(fā)III航道；曲水-拉孜自然河面寬60～138m，適宜開發(fā)IV航道；拉孜-仲巴自然河面寬45～60m，適宜開發(fā)V航道；上溯延伸至仲巴縣帕羊鎮(zhèn)，適宜開發(fā)VII級航道。395拉薩河航道，拉薩河口-拉薩市適宜開發(fā)III級航道，拉薩市-墨竹工卡適宜開發(fā)IV級航道，墨竹工卡-旁多適宜開發(fā)V級航道；沿?zé)嵴癫夭枷蛏涎由熘辽Ｇ涌冢m宜開發(fā)VI級航道，再沿桑曲上溯適宜開發(fā)VII級航道連通怒江那曲。

4 線路里程統(tǒng)計與技術(shù)經(jīng)濟分析

4.1 調(diào)水渠和內(nèi)河航道分區(qū)統(tǒng)計

分流域進行的GIS空間統(tǒng)計分析結(jié)果是：本文規(guī)劃設(shè)計的內(nèi)河航道和調(diào)水干渠總計107850km，其中I—VIII級航道里程合計為88166km，調(diào)水干渠里程為19684km。內(nèi)河航道和調(diào)水干渠總計里程最長的流域依次為長江、黑龍江、黃河、珠江、塔里木，里程在6000km以上，其次是河西走廊阿拉善、海河、淮河、恒河(雅魯藏布江)，里程在3000km以上，其他如東南沿海諸河、瀾滄江-湄公河、內(nèi)蒙古、遼河、怒江-薩爾溫江等里程在3000km以上。適宜開發(fā)的I航道有2710km，主要分布在長江和珠江干流；適宜開發(fā)的II航道有6498km，主要分布在黑龍江、淮河、長江、珠江、遼河和黃河流域；適宜開發(fā)的III—VII級航道長度分別在11020～18503km之間，總計76717km，分布較為廣泛；適宜開發(fā)的VIII航道有2241km，主要分布在黑龍江、遼河、長江和西藏阿里邊境地區(qū)見表3。

表3 各流域調(diào)水干渠和內(nèi)河航道分等級里程 單位：km

2002年底進行的第二次全國內(nèi)河航道普查結(jié)果是：內(nèi)河航道總里程為13.51萬km，通航里程數(shù)為12.31萬km，占內(nèi)河航道總里程的91.13%。其中I—VII級內(nèi)河航道總里程62894km，通航率為96.6%；等外航道總里程72221km，通航率為86.4%。表明我國內(nèi)河航道分布的特點是總里程長，等級航道占比重低但是通航率高；等外航道占比重高并且通航率低。本文設(shè)計的內(nèi)河航道網(wǎng)主要是基于現(xiàn)有航道的升級改造和在干旱半干旱地區(qū)新開辟內(nèi)河航道。同第二次全國內(nèi)河航道普查數(shù)據(jù)比較，本文3級及以下內(nèi)河航道里程24130km，是普查值的2.98倍，5級及以下內(nèi)河航道里程56402km，是普查值的2.462倍，7級及以下內(nèi)河航道里程85925km，是普查值的136.6%。研究重點是具有跨省區(qū)戰(zhàn)略意義的主干內(nèi)河航道，本文設(shè)計的內(nèi)河航道里程比普查數(shù)據(jù)多的地區(qū)主要分布在依靠跨流域調(diào)水發(fā)展內(nèi)河航運的干旱半干旱地區(qū)和普查忽略的北京、西藏、新疆；比普查數(shù)據(jù)少的地區(qū)主要分布長江三角洲和珠江三角洲水網(wǎng)地區(qū)，以及多平行航道的淮河流域。

4.2 調(diào)水工程糧食油料增產(chǎn)潛力分析

據(jù)測算2020—2050年30年間我國通過建設(shè)跨流域調(diào)水工程，充分開發(fā)利用西南地區(qū)豐富的水資源與北方地區(qū)的土地資源，按當(dāng)前糧油種植結(jié)構(gòu)和單產(chǎn)水平總計可增加糧食油料產(chǎn)量54461萬t，涉及現(xiàn)有耕地62770萬畝，可新增灌溉耕地面積112301萬畝[21- 23]。近期糧食油料增產(chǎn)潛力約為16892萬t，需用10年時間(2020—2030年)投資以下5項工期短見效快的水利工程建設(shè)：①在黃淮海平原擴大南水北調(diào)中線和東線調(diào)水量，將水澆地和旱地全部改建為水肥一體化滴灌和微灌，充分發(fā)揮當(dāng)?shù)毓鉁貪摿Ω摺⒌孛嫫骄忂m宜機械化耕作的優(yōu)勢，涉及耕地3.35億畝，最多可增產(chǎn)6320萬t；②在甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古和新疆4省區(qū)將現(xiàn)有的漫灌和噴灌耕地全面改造成水肥一體化覆膜滴灌，利用節(jié)省的灌水配額開墾宜農(nóng)荒地，可凈增加灌溉耕地6055萬畝，增產(chǎn)糧食3331萬t；③在東北平原西部與內(nèi)蒙古興安盟和通遼市開展北水南調(diào)，開鑿松遼運河，廣泛推廣水肥一體化噴灌，灌溉當(dāng)前旱地29300萬畝和開墾2900萬畝宜農(nóng)荒地，可增產(chǎn)糧食油料4680萬t；④在內(nèi)蒙古呼倫貝爾高原開發(fā)豐富的地表水資源推廣水肥一體化覆膜噴灌技術(shù)，可新增灌溉耕地3146萬畝，增產(chǎn)糧食油料1161萬t；⑤在青海柴達木盆地利用本地地表水資源和從長江上游楚瑪爾河調(diào)水，普及水肥一體化覆膜滴灌，可灌溉墾荒4100萬畝，增產(chǎn)糧食油料1400萬t。五項工程10年開發(fā)期內(nèi)平均每年增產(chǎn)1689.2萬t；按照2000—2019年我國平均每年糧食油料消費增加1414萬t，其中生產(chǎn)增加907萬t，進口增加507萬t推算，10年間每年可減少進口275.2萬t。近期五項工程10年總計需投資21336億元，包括調(diào)水工程、支渠建設(shè)、修建蓄水池成本、建設(shè)滴灌系統(tǒng)成本和補償荒地價值5項，預(yù)計總收入為62638億元，包括開墾荒地總價值、售水收入、水力發(fā)電收入、航運價值4項，每增加1kg糧食油料產(chǎn)能需要12.63元投資，在當(dāng)前糧油價格上漲，銀行利率降低的經(jīng)濟大環(huán)境下，這是內(nèi)部收益率很高的投資項目。中期調(diào)水增糧通航工程包括許多施工速度慢的輸水隧洞，需提前開工建設(shè)方能保證2030—2045年15年間逐漸挖掘灌溉墾荒潛力，增加糧食油料產(chǎn)能。通過南水北調(diào)西線工程第1階段向陜、甘、寧和晉中北與冀西北谷地調(diào)水可新增覆膜滴灌耕地面積17106萬畝，增產(chǎn)糧食油料6687萬t；第2階段向內(nèi)蒙古狼山和陰山以西以南地區(qū)調(diào)水約可新增覆膜滴灌耕地面積24670萬畝，增產(chǎn)糧食油料8821萬t；第3階段向內(nèi)蒙古狼山和陰山以東以北地區(qū)、壩上高原、西拉木倫河和烏珠穆沁盆地調(diào)水，可新增覆膜滴灌耕地面積31721萬畝，增產(chǎn)糧食油料13225萬t，增產(chǎn)潛力最大。15年總計可增加糧食油料產(chǎn)能28733萬t，平均每年增加1916萬t。遠期2045—2050年通過南水北調(diào)西線第四階段向新疆調(diào)水，可新增覆膜滴灌耕地面積22603萬畝，5年增產(chǎn)糧食油料8836萬t，每年增加糧食油料產(chǎn)能1767.2萬t。考慮到未來食物消費增速將減緩，我國2043年可能變?yōu)榧Z食油料凈出口國，2050年以后每年糧食油料凈出口量可能達到10000萬t以上。中期和遠期調(diào)水工程30年建設(shè)投資合計為71827億元，預(yù)計總收入為206143億元，總計增加糧食油料產(chǎn)能37570萬噸，每增加1kg糧食油料產(chǎn)能需要19.12元投資。通過成本效益分析得出我國調(diào)水墾荒增糧工程的經(jīng)濟效益高，技術(shù)經(jīng)濟可行性強。上述以跨流域調(diào)水墾荒為主導(dǎo)的近期、中期和遠期水利和農(nóng)業(yè)靜態(tài)投資額30年總計為93163億元，為2021年我國GDP總值1143670億元的8.14%，為2021年底我國外匯儲備總額206523億元(32502億美元)的45.1%；年平均投資額3105億元，僅為2021年農(nóng)產(chǎn)品進口總金額14162億元(2198.2億美元)的21.9%；期間最大投資強度為每年4528億元，為“十三五”水利建設(shè)投資年平均投資強度7160億元的63.24%，僅為“十三五”交通固定資產(chǎn)投資年平均投資強度32000億元的14.15%。通過投資額比較分析得出的結(jié)論是我國調(diào)水墾荒增糧工程投資強度未超過我國綜合國力承受能力，通過動用外匯儲備和調(diào)整基礎(chǔ)設(shè)施投資結(jié)構(gòu)可以保障工程資金充足。

4.3 分區(qū)礙航因子分析

第二次全國內(nèi)河航道普查數(shù)據(jù)[24]統(tǒng)計了內(nèi)河航道的水域類型，由于水域類型中限制性航道、寬淺河流航道、山區(qū)急流河段航道、湖區(qū)航道、庫區(qū)航道是典型的礙航因子，各種水域類型的內(nèi)河航道里程可用于研究礙航因子的分布情況。作者將全國34個省級地區(qū)分為8大自然區(qū)，利用匯總統(tǒng)計的各大區(qū)各類水域類型的內(nèi)河航道里程來評價各大區(qū)的主要礙航因子，以礙航里程比重占內(nèi)河航道總里程的比重高于5%為標(biāo)準(zhǔn)判斷各地的主要礙航因子。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，東北區(qū)的主要礙航因子是寬淺河流航道，其次是庫區(qū)航道；華北區(qū)的主要礙航因子是限制性航道，其次是庫區(qū)航道；中北區(qū)(甘、寧、內(nèi)蒙古)的礙航因子較多，主要是寬淺河流航道，其次是山區(qū)急流河段航道、湖區(qū)航道、庫區(qū)航道；新疆區(qū)普查的內(nèi)河航道里程為0；華中區(qū)(長江中下游)的主要礙航因子是水網(wǎng)地區(qū)大量限制性航道，其次是庫區(qū)航道；華南區(qū)各種礙航水域類型里程比重均小于5%，最適宜發(fā)展內(nèi)河航運；西南區(qū)的主要礙航因子是山區(qū)急流河段航道和庫區(qū)航道；青藏區(qū)僅統(tǒng)計了青海省，主要礙航因子是湖區(qū)航道(表4)。各種礙航因子是我國內(nèi)河航道至今沒有全面開發(fā)的主要原因。筆者將內(nèi)河航運礙航因子細分為3大類20小類：1氣候氣象4因子，冬季冰凍河面、干旱區(qū)水面蒸發(fā)、季風(fēng)氣候區(qū)河流水位波動、強風(fēng)區(qū)庫區(qū)湖區(qū)風(fēng)浪；2地質(zhì)地貌11因子，寬淺河流、山區(qū)急流、灘險航道、多泥沙河流、縱比降大、辮流、洲灘、彎道河段、連續(xù)曲流、辮流分流口、辮流匯流口；3人工設(shè)施5因子，礙航水閘、礙航高壩、水上過河建筑物、浮橋、單行控制的窄運河。同時將相應(yīng)的內(nèi)河航運開發(fā)技術(shù)細分為6大類50小類：1船舶設(shè)計技術(shù)7項[25- 26]，適宜船型尺度、船舶船隊組合、船舶船隊尺度標(biāo)準(zhǔn)化、寬淺船型、深水船型、純電動船舶、集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化運輸；2船閘和升船機技術(shù)7項：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)閘航道、翻壩船閘、梯級船閘、升船機、斜坡升船機、內(nèi)河航道平交、內(nèi)河航道立交；3翻壩過駁技術(shù)7項，翻壩碼頭、集裝箱塔吊水上船對船過駁、集裝箱塔吊翻壩換船過駁、管道翻壩、水公水翻壩、水鐵水翻壩、齒軌鐵路翻壩；4航道建設(shè)整治技術(shù)18項[27- 32]，開鑿人工運河、自然河流渠化、湖區(qū)航道、庫區(qū)航道、水網(wǎng)地區(qū)航道、航道尺度標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)置航道最小彎曲半徑、航道挖泥疏浚、礁石險灘治理、航道截彎取直、溯河梯級航道、通航隧洞、通航渡槽、防止冰封礙航、防止冰害邊坡護理、丁字壩束流技術(shù)、河流梯級綜合開發(fā)、自然航道利用與拓寬；5徑流調(diào)節(jié)技術(shù)6項[33]，干旱區(qū)防止渠道蒸發(fā)、防止湖泊水庫蒸發(fā)、邊坡集雨匯水、運河調(diào)水補水、水庫群河流流量調(diào)節(jié)、多流域內(nèi)河航道連通；6內(nèi)河航運能源技術(shù)5項，太陽能利用、地?zé)崮芾谩L(fēng)能利用、水電能利用、火力發(fā)電及余熱利用。在實際工程建設(shè)中，聯(lián)合運用多項技術(shù)施工效果最佳，如在西部大風(fēng)干旱區(qū)用太陽能電池板建設(shè)封閉內(nèi)河航道，防止風(fēng)沙、蒸發(fā)和冰凍，同時利用太陽能驅(qū)動船舶；在黃河下游聯(lián)合運用流量調(diào)節(jié)、丁字壩束流技術(shù)、挖泥疏浚技術(shù)保障穩(wěn)定徑流和固定的航道；在西南區(qū)聯(lián)合運用溯河梯級航道技術(shù)、集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化運輸技術(shù)、集裝箱塔吊翻壩換船過駁技術(shù)，開發(fā)高海拔地區(qū)內(nèi)河航道；在建設(shè)航道跨流域連通工程中聯(lián)合運用開鑿人工運河、拓寬自然河道、上游水庫流量調(diào)節(jié)、運河調(diào)水補水、通航渡槽、通航隧道、船閘、升船機等技術(shù)。

表4 各大自然區(qū)第二次全國內(nèi)河航道普查礙航因子分析

5 結(jié)論與對策建議

本文主要結(jié)論有以下幾點：

(1)我國仍然處于投資拉動經(jīng)濟增加就業(yè)的中高速經(jīng)濟發(fā)展期，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金充足、人力豐富、裝備先進、技術(shù)一流，建設(shè)發(fā)達的跨流域調(diào)水系統(tǒng)和內(nèi)河航運網(wǎng)是可行的，經(jīng)濟發(fā)展帶來的消費需求增長使調(diào)水墾荒增糧的必要性逐步增加，大規(guī)模水利建設(shè)的時機已經(jīng)成熟。

(2)我國高等級內(nèi)河航道得到了充分開發(fā)，中低級內(nèi)河航道發(fā)展?jié)摿^大；各地中小規(guī)模跨流域調(diào)水工程發(fā)展較快，以南水北調(diào)西線工程為主的超大型跨省調(diào)水工程有待加速發(fā)展。

(3)跨流域調(diào)水同內(nèi)河航道建設(shè)相結(jié)合，可以在干旱半干旱地區(qū)開發(fā)農(nóng)業(yè)資源，增加糧食油料產(chǎn)量替代進口，提升食物自給率，保障國家糧食安全，同時開辟干線運河航道，促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。

(4)我國內(nèi)河航道資源豐富，但礙航因子較多，礙航里程長，受河川徑流量、徑流年內(nèi)和年際變化率和流域的地質(zhì)地貌影響，各地礙航因子迥然不同。

(5)率先開發(fā)青藏高原以外地區(qū)的高等級航道跨流域連通，可以實現(xiàn)全國內(nèi)河航道和沿海航道的互聯(lián)互通，在近期形成發(fā)達而便捷的水運網(wǎng)。

(6)青藏高原東南緣諸河的水電梯級開發(fā)為發(fā)展當(dāng)?shù)氐乃莺犹菁壓降来蛳铝嘶A(chǔ)，川西和云南內(nèi)河航道向高海拔地區(qū)延伸和跨流域連通，使西南內(nèi)河航道網(wǎng)連通雅魯藏布江和出海印度洋成為可能。

對策建議：

(1)完善水利水電規(guī)劃、建設(shè)和管理體制，全國統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)水力發(fā)電、內(nèi)河航運、農(nóng)業(yè)用水、城鎮(zhèn)工業(yè)用水、生態(tài)用水和防洪排沙等跨省大型水利工程，大幅提高水利、水運基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資占比，以增加跨流域調(diào)水墾荒和內(nèi)河航道工程建設(shè)投資。

(2)統(tǒng)一制定全國I—IX級9級航道標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的船閘、船舶標(biāo)準(zhǔn)，合理規(guī)劃布局內(nèi)河航道、河港和碼頭，鼓勵運輸效率高的內(nèi)河集裝箱船舶的開發(fā)，促進內(nèi)河航運的快速發(fā)展。

(3)優(yōu)先發(fā)展轉(zhuǎn)運方便現(xiàn)代化程度高的集裝箱內(nèi)河航運和水鐵聯(lián)運，爭取在近中期形成廉價便捷的貨運交通網(wǎng)，特別是發(fā)展具有國防意義的青藏鐵路、川藏鐵路同雅魯藏布江水系航道的聯(lián)運。

(4)統(tǒng)籌規(guī)劃盡早開工建設(shè)南水北調(diào)西線水源區(qū)輸水隧洞和受水區(qū)的調(diào)水線路與通航運河，采取分段包干同時施工加快建設(shè)速度，以九甸峽水庫和劉家峽水庫為基點，由近到遠分階段建設(shè)上游引水隧洞和下游輸水干渠。

(5)加快雅魯藏布江和青藏高原東南緣的河流梯級綜合開發(fā)速度，以水力發(fā)電為先導(dǎo)，提升水庫群的徑流調(diào)節(jié)能力，兼顧藏水北調(diào)和內(nèi)河航道梯級開發(fā)和連通。

(6)各大自然區(qū)確定優(yōu)先發(fā)展的重點水利項目，同步全面展開投資建設(shè)，如東北的松遼運河，華北的平原運河網(wǎng)，西部的南水北調(diào)西線工程和歐亞運河，南方的高等級航道跨流域連通，西南的通海國際內(nèi)河航道和青藏的班公湖-雅魯藏布江內(nèi)河航道。