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【超级工程】新疆管道输水

【超级工程】新疆管道输水


笔者曾经研究新疆地区问题,新疆的问题实际上是经济问题,而新疆的经济问题又跟水资源的分布息息相关。而新疆的水资源实际上并不缺乏,但是由于新疆独特的自然环境导致地上自然河蒸发量与渗透量巨大,水资源浪费极大,地面明渠,蒸发量很大,渗透量很多,所以在沙漠深处往往断流,或者变为有始无终的季节河。真正能够应用人类生产生活的水资源极为缺乏。为了解决这个问题,吐鲁番先民在地下挖凿坎儿井,避免地上河的蒸发量。但是如今坎儿井已经废弛。


那么换为成本更低的管道输水,是不是能够减少地上自然河道输水的蒸发量以及渗透量,避免珍贵的水在河道中无谓的被蒸发或渗透。呢?我认为将新疆地上河变金属管道或混凝土管道输水,将水资源输送至乡镇一线,然后由乡镇配合修建防蒸发防渗透滴灌的有顶盖暗渠,输送至村组以及各家各户。并结合大棚技术,地膜滴灌技术,至少可以使新疆农业种植面积扩大3-5倍,变贫瘠的新疆为留着糖与蜜的乐土。


就目前而言新疆的总用水量已经接近极限状态。扣除掉地面自然河蒸发量,渗透量的结余量新疆总供水量580亿方。说明了新疆的水资源用量已经接近于极限。笔者查阅新疆水年蒸发量,在2800毫米到3600毫米之间,如果以河流表面积计算,这也是个很恐怖的数据了,即使不算上土壤水蒸发,单算河流表面积,也就是说一年下来,新疆所有的河流要有3米的水深的水量被蒸发掉,而如果算上地表自然径流的河岸土壤浸润面积的蒸发量,以及渗透量。实际上被蒸发的更多。所以如果我们能够减少新疆地表径流的蒸发量、渗透量,使新疆总供水量增大是没有问题的。而笔者认为这不会影响到新疆的水循环,因为农业用水,生活用水大部分也挥发进入大气,最终变为雪山冰雪,形成循环,当然这对新疆某些地表径流所形成的小生态环境恐怕会受到一定影响。


新疆甘肃青海这么大的面积,如果采用管道输水,加上充足的日照,结合大棚技术、地膜覆盖种植,生产高价值的经济作物,可以供应我国、整个中亚以及俄国。


新疆水资源大都是雪山融水,所以在雪山较低位置开挖水库作为总流量的调节是应有之意。输水管道沿地势修造,由于管道的密封可以借助虹吸效应,在较低处爬坡。因为山上的管道高度一定高于出水口。所以需要提升水量是很小的,管道地面铺设,在管道上可以安装光伏板,这样,利用新疆的优质阳光资源发电,为周边的村镇供电是没有问题的。全工程几乎是不耗能的,所以几乎算得上一劳永逸工程。如果能让新疆沙漠变为乐土,其功德不亚于拓土百万吧。


而这种变地面明渠为金属封闭管道输水,工程量虽然大,我初步估计金属管道长度恐怕得上万公里的长度,但是分成20-30年施工,财政压力并不大,而且正适合目前钢铁、水泥、建筑行业的产能过剩形势。实际上新疆金属管道输水已经搞了很多,不过看地图,其本意是为了沙漠中心地区的石油矿业供水。说明此技术是成熟并可行的的。但是这个问题涉及很广泛,因为是否会影响新疆沙漠地区本就脆弱的生态环境。


管道输水也分为地下式、地上式两种。个人倾向于地上式的,地上式的施工便捷,成本低,便于维护保养,查找滴漏点。维护修复成本低廉。但是战时容易被破坏。地下式的又分为掘开式埋设管道与地下管道顶进施工。掘开式的埋层浅,但是成本低。地下管道顶进施工,虽然可避免收到冬天冰冻,但是成本高昂。而管道我认为,与其搞大型的大直径管道,不如搞多条小直径管道。小直径管道便于运输安装,而且便于分流扩大流域面积。所以建议搞直径一米以下的小管道,水量大的话,可以多管道并行。总之要控制住全寿命周期成本。而管道既可以搞成钢铁的,也可以搞成混凝土管道。而且输水管道最好能够和原河道或者公路铁路道路并行,便于维护保养。


应该把新疆管道输水工程变成百年工程来做,建好之后,很少的维护就能维持一百年,甚至更长的时间。把新疆大多数地表径流河流变成管道输水,这个伟大的构想,这个世界上,也只有中国才有这个雄心和能力完成。而一旦完成,则是造福千秋的的伟大工程,是可以与都江堰相媲美的伟大工程。。。

2016年12月17日于沈阳

renfeng的博客
http://blog.sina.com.cn/renfeng2012

管道长途调水是新疆唯一出路,但是,你对供水量、蒸发量有基本常识方面误解。
新疆供水量580亿方,不是你理解的新疆年总水量,也不是你理解的扣除蒸发量和渗透量的实际剩余水量。
1、这个580亿是指截止某一年新疆水库等人工水利工程的供水量,新疆年总水量都不一样,丰水年超过1200亿立方,枯水年也在900亿立方以上。由于水利工程不足,至少一半水量荒废。
2、这个580亿方包括蒸发量和渗透量。例如:蒸发量它不是无限制的3米深,它要计算渠面面积、渠水深度,渠道长度,水流速度4个指标,明渠的渠面越宽、渠水越浅、渠道越长、流速越慢,该明渠蒸发量越大;明渠的渠面越窄、渠水越深、渠道越短、流速越快,该明渠蒸发量和渗透量越小。如果你来过新疆就会知道,新疆人工明渠都尽量追求窄深短快的特点,目的就是减少供水的蒸发量和渗透量。不懂这些常识,单纯把3米蒸发量拿出来无限发挥是很荒唐的。
3、新疆没有1000公里以上的人工明渠,在新疆如果搞1000公里以上的长途调水必须管道化,否则冬天冷冻、夏天蒸发。会导致调水失败。为保障冬季供水,管道如果建设在地上则需加暖房,没多大成本。一平米300元,暖气费一个冬季一平米15元,因为这是自己建自己用不存在利润,价格不高。3米高3米宽的暖房,1公里造价90万人民币,供暖费一个冬季4.5万元。1000公里9亿,取暖费一个冬季4500万。

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供水量与用水量一致


例如:2006年新疆水资源公报,全疆各类水利工程总供水量513.7亿m3,同年,全疆总用水量也是513.7亿m3。


供水量是水库统计的出闸水量,这是要算钱的,途中无论蒸发渗透剩余多少,供水量都不会因此给你减少。
而用水量含有购买量意思,也是按水库出闸水量统计的,无论你途中无论蒸发渗透剩余多少,用水量都不变,不可能你蒸发渗透了就给你减少数额。

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本帖最后由 .过客. 于 2016-12-17 13:29 编辑

新疆地面3米以下就不冻了,挖地下管道也很便宜,不存在昂贵。现在是挖掘机时代,只要挖掘机符合要求,连挖带填一立方10元就很高了,1000米长,3米宽、3米深是9000立方,才9万元,1000公里才0.9亿元。6米宽、6米深是36000方,才36万元,1000公里才3.6亿。微不足道的开支。
另外,地下管道也要建设走廊的,不是简单一埋了事。走廊建在3米以下,管道如果坏了可以通过预留井道进入走廊维护,而且走廊不仅仅有水管,可以有电力、通讯等其他用途,多功能,很合算。

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输水管道必须是钢筋混凝土的,不仅便宜,能解决蒸发渗漏问题,还不存在生锈问题,寿命也长
金属管道输水短期可以,长期不行,要生锈,不卫生。如果研制特殊的防锈合金钢管又太贵,产量有限,我国钢产量过剩是普通钢,特殊钢依旧属于短缺。

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在长江以北建造输水工程,都会遇到一个冬季结冰的问题,以前冬季不是大田灌溉用水高峰,这个问题也不严重。但近年随着温室大棚普及,冬季的农田用水也开始增加,建造地下输水管道是其中一个解决办法。我国北纬45度以南的中低海拔地方年平均气温大多在0度以上,而地下超过3米的地温会接近当地的年平均气温,所以这些地方建造的地下输水管道可以保持冬季输水不受影响。

地下输水管道除了供应冬季农业用水以外,冬季的工业用水也是一大项目,比如我国北方的能源矿产区大多缺水,现在不得不将大量能源矿产外运到水源丰富区域才能维持发电/化工等生产,如果有了地下输水管道向能源矿产区输水,则在矿产区当地即可发展化工电力产业,而这些产业对水源的需求通常是“水量较少而水质要求较高”,所以地下管道尽管费用较高但也能承受。

现在美国新政府在能源环保问题上的180度转弯,使到绿色环保运动的矛头一时间会转向美国,中国应抓住这个有利时机,大力扶植煤炭化工和煤炭替代液体能源,以便在下一个十年实现煤炭对石油在化工和油料领域的技术替代。这对中国在能源和国土安全方面都是至关重要的。

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本帖最后由 .过客. 于 2017-1-19 15:17 编辑

天兄:管道好,可惜无人重视。其实20年前,讨论南水北调东线、中线时,就有大量专家教授提出管道调水,既卫生、也省钱。。。。。结果。。。。。如今别说长江流域不重视管道输水,就连新疆也不重视管道输水。

塔里木河为例,古代塔里木河下游可能有上百亿方水,但是今天塔里木河下游可能顶多有5亿方水,主要原因是今天农业用水量太巨大,大多数水源被人为截留了,目前水量仅有古代几十分之一,次要原因是塔里木河河流太长、河面太宽、河水太浅、流速太慢,导致本来就很少的水还遭受严重蒸发、渗透。导致中下游经常断流甚至干枯。今后,只有重新建设一条渠很窄、水很深、流速很快的明渠或改建一条管道,才能使塔里木河下游在夏季完全恢复水流

具体如下:
1、塔里木河本身没有水源,水量完全依赖其他河流流入,某种程度可以把它想象成一条1321公里长的河道型肤浅的平原水库。其中:阿拉尔市附近的阿拉尔水文站到轮台县附近的英扎克水文站495公里是上游,英扎克至尉犁县附近的恰拉水文站398公里是中游,恰拉至若羌县附近的台特玛湖428公里是下游。历史上水量最大时曾有6条大河有大量水源流入塔里木河,但今天大都完全断流或基本断流,仅剩1条大河有大量水源流入塔里木河。

2、6大河简介:新疆南疆4地区4条大河:叶尔羌河(年70多亿方水)、喀什噶尔河(年40多亿方水)、和田河(年40多亿方水)、阿克苏河(年70多亿方水)在阿克苏附近的兵团阿拉尔市汇合,汇合后的河段改称塔里木河。另外,还有离阿拉尔汇合处很远的库车渭干河(年20多亿方水)也算大河,也入塔里木河。此外,离阿拉尔汇合处更远的库尔勒市附近还有一条间接流入塔里木河的大河叫开都河(年30多亿方水),它流入博斯腾湖,然后通过源自博斯腾湖的孔雀河间接流入塔里木河。。。。。。当然,这点水量的河在南方都只能算小河,可新疆就是大河。

3、古代南疆地区人口少、农田少,用水量很小,叶尔羌河、喀什噶尔河、和田河、阿克苏河、渭干河、开都河都有大量水源流入塔里木河,所以塔里木河水相对比较多,不存在塔里木河下游干枯问题。

4、后来南疆人口、农田大幅度增加,导致叶尔羌河、喀什噶尔河、和田河、渭干河、开都河5大河流彻底或基本被沿途截留,很多年以前就彻底或基本无水流入塔里木河。目前,仅剩阿克苏河一条河有较多水流进塔里木河。据上游起始点的阿拉尔水文站统计,在此进入塔里木河的水量年均45亿方。其中70%是阿克苏河的水。但这些水立即就被阿拉尔水库与中途其他水库拦截了,大部分被上游和中游的地方和兵团消耗,顶多有5亿方水流向塔里木河下游,中途进一步被沿途用水单位截留,导致很多河道长期断流。

5、加上塔里木河太长、河面太宽、河水太浅、流速太慢,导致本来就很少的塔里木河水,进一步蒸发、渗透,所以,塔里木河下游基本干枯。这些年基本是靠偶然从水库调水来象征性改善生态,根本无法解决经常断流问题。

6、建管道肯定没戏,没有人重视。例如:目前从额尔齐斯河向乌鲁木齐调水这么重要骨干工程,采用的都是明渠方案。而塔里木河断流处大都是沙漠,更无人支持管道了。这不仅仅是愚昧问题,除了认识不到重要性以外,也有相对合理原因:如:目前相对不缺水,再加新疆渠道很小,如果设计合理,现代钢筋混凝土明渠竞争力更强,不仅节水防渗,成本也非常低廉,能让沿途农民赚上钱。再如:管道很难解决输沙难题。塔里木河干游年输沙量约800万立方米,相当于1000米长、1000米宽、8米厚的输沙规模。这些沙子很容易堵塞管道。除非输送的是自来水或采用特殊的管道除沙技术,否则只能建一条科学点的明渠。

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随着各种过剩落后产能的压减,以及各种可再生新能源的投入使用,我国电力长远而言将出现富余的状态,所以,各地的调水工程,在规划设计时,可以不必拘泥于高水头向低水头调水以及开挖长距离输水隧道的传统模式,可以考虑电力抽水----中间水库蓄水蓄能-----过分水岭输水发电的新模式,特别干旱蒸发量大以及没有条件建中间蓄水水库的地方可以干脆电力抽水过分水岭进行输水。

现在各种可再生新能源电源在投入使用后往往出现“弃光弃风”现象,就是因为可再生新能源电源接入大电网后其功率输入时效的不稳定性,导致电网的运行不稳,抽水和发电的水轮机,其启动和关停的速度很快(分钟级),因此可以及时供大电网用于调节由于可再生新能源电源接入后产生的电力功率输入和负荷的波峰波谷,再进一步还可调频,这样,调水和电网调节一举两得。这类调水工程的资金投入,运行管理,以及与国家电网之间的协调,需要常设的国家机构进行介入和监管。

另外说句题外话,中东部落后产能的压减,长远而言可以由中西部新建的新产能和运输新通道来弥补,比如新疆甘肃四川的煤炭和钢铁产能(这三个省份同时也是调水的受益区),完全可以弥补河北山东等的产能压减,所以那种认为去落后产能导致新的短缺的观点站不住脚,恐怕是一种不愿开发西部和害怕产业西移的心态吧。

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