跨流域调水工程--美国加州水道工程
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国外大规模长距离跨流域调水概况摘要据不完全统计,世界已建、在建和拟建跨流域调水工程已达160多项,分布在24个国家,其经济效益和社会效益明显。
地球上水资源分布的空间十分悬殊。
以干旱著称的非洲,虽然有一半面积年平均降水在500mm以下,但刚果盆地和几内亚海湾沿岸一带年降水量却超过1500mm。
前苏联水资源总量较为丰富,其河川年平均径流量仅次于巴西,居世界第二位,但人口稀少的北部和东部寒冰地区占去全苏水资源总量的88%,而集中了3/4人口和4/5的工农业产品的南部和西南部水资源却只占12%。
美国东部湿润,水资源较丰富;西部干旱,年降水量多在550mm以下,其中有的地区不足100mm。
我国东南沿海和西藏东部湿润,年降水多在1000~2000mm,其中墨脱地区降水量多达3000~4000mm;西北地区干旱,平均年降水量只有164mm,全年降水量占全国的9.5%,其中新疆塔晨木盆地中心部分仅为10mm。
于是,大规模、长距离、跨流域的调水就自然成为人类重新分配水资源,缓解缺水地区供需矛盾的主要途径,引起国际社会的广泛重视。
1 大规模、长距离、跨流域调水概况河川径流是人类最早利用的水资源,也是上、中、下游地区重新分配水资源的必由之路。
但是,由于社会经济发展,仅凭流域内调水已难以满足经济发达地区的用水需求,迫切需要跨流域调水。
于是,在上个世界中叶,跨流域调水规划便迎运而生了。
据不完全统计,目前世界已建、在建和拟建的大规模、长距离、跨流域调水工程已达160多项,分布在24个国家。
其中已建的调水工程调水量较大的是巴基斯坦西水东调工程,年调水量148亿m3;距离较长的是美国加利福尼亚北水南调工程,输水线路长900km,调水总扬程1151m,年调水量52亿m3。
1.1 美国美国已建的跨流域调水工程有10多项,主要为灌溉和供水服务,兼顾防洪与发电,年调水总量达200多亿m3,除加洲最大的北水南调工程外,其它较重要的调水工程还有:科罗拉多—大汤普森工程、煎锅—阿肯色河工程、中央河谷工程、中部亚利桑那工程等。
盘点国外调水工程据不完全统计,目前世界已建、在建和拟建的大规模、长距离、跨流域调水工程已达160多项,分布在24个国家。
国外已建的调水工程调水量较大的是巴基斯坦西水东调工程,年调水量148亿立方米;国外调水距离较长的是美国加利福尼亚北水南调工程,输水线路长900千米,年调水量52亿立方米。
美国加州的北水南调从20世纪初至20世纪末,美国联邦政府和地方州政府组织兴建了大量的水利工程。
迄今为止,美国已建跨流域调水工程10多项,主要为灌溉和供水服务,兼顾防洪与发电,年调水总量达200多亿立方米,著名工程有:联邦中央河谷工程、加利福尼亚州北水南调工程、向洛杉矶供水的科罗拉多河水道工程、科罗拉多—大汤普森工程、向纽约供水的特拉华调水工程和中央亚利桑那工程等。
这些工程在除害和兴利两方面都起了很大作用,一是有效提高了主要江河的防洪能力,二是水资源得到了有效的开发利用,同时水电、航运、环境、旅游等也得到长足发展。
调水工程建设的成功,使美国西南部大片荒漠变为繁荣的经济高增长区,不仅使农业和牧业稳定的发展、农产品的出口量不断增加,而且绿化美化了环境,诸如航天航空、原子能、飞机制造、石油化工、机器制造、电影工业等也发展迅速,使西南地区和西海岸成为美国石油、电子、军事等尖端新兴工业的中心。
加利福尼亚州的北水南调工程是美国最具代表性的调水工程,也是全美最大的多目标开发工程。
加利福尼亚州位于美国西南部,西临太平洋,面积41万平方千米,人口2300万。
北部湿润,萨克拉门托河等水量丰沛。
南部地势平坦,光热条件好,是美国著名的阳光地带,但干旱少雨,圣华金河流域及以南地区水资源短缺。
全州年径流量870亿立方米,其中3/4在北部,而需水量的4/5在南部。
为了开发南部,联邦政府建设了中央河谷工程,加州政府建设了北水南调工程,两项工程相辅相成,共同把加州北部丰富的水资源调到南部缺水地区。
加利福尼亚北水南调工程是联邦政府与加州政府的台建项目。
美国两项跨流域调水工程和技术特点摘要:文中扼要介绍了美国科罗拉多-大汤姆逊河调水工程及萨克拉门托河-圣华金河调水工程的工程情况及主要技术特点,供我国南水北调中线工程参考借鉴。
关键词:跨流域调水反调节多目标综合利用图1 调水工程布置图科罗拉多河――大汤姆逊河调水工程 (美国内政部肯务局)1 引言1980年10月参加“长江三峡水利枢纽项目”技术考察组,赴美国考察河流开发与大型水利水电建设[1]。
考察的两项跨流域调水工程,条件不同,规模悬殊,而所用的设计原则和重大技术措施是相仿的。
这篇短文参考资料10份,其中6份是工程技术小册子[2,4-8],3份是最近在电脑网检索的[3,9,10]。
2 科罗拉多(Colorado)河―大汤姆逊(Big Thompson)河调水工程[1,2,3]2.1 经过概况美国科罗拉多州东部干旱少水,年雨量200~500 mm,平均330 mm;而落基(Rocky)山以西科罗拉多河水量丰沛,为高峻的分水岭所阻而不能东流。
早在1870年,东部大汤姆逊河、圣弗仑(St.Vrain)溪等处即进行开发,规模较小。
1935年,垦务局提出了打通落基山进行跨流域调水的可行性报告;1937年对用水及分摊费用的偿还签订了合同;1938年开工;1959年竣工。
设计调水规模为每年3.8亿m3;调出地区比调入地区高800多m,同时还利用落差发电。
2.2 水源建设调出地区在科罗拉多河上修建了格兰比(Granby)水库和影山(Shadow Mt.)水库,在两条支流上修建了青山(Green Mt.)水库、柳溪(WillowCr.)水库。
并修建了两座泵站――格兰比泵站,将流量17 m3/s扬高55.7 m,功率1.34万kW;柳溪泵站,功率0.75万kW,将流量11.3 m3/s扬高53.4 m;青山水库安装2.16万kW可逆机组,水头62 m,年发电78×106 kW・h。
4座水源水库联结成群,总库容8.92亿m3,为年调出水量的2.35倍。
跨流域调水(interbasin water transfer)指修建跨越两个或两个以上流域的引水(调水)工程,将水资源较丰富流域的水调到水资源紧缺的流域,以达到地区间调剂水量盈亏,解决缺水地区水资源需求的一种重要措施。
跨流域调水,关系到相邻地区工农业的发展。
同时,还会涉及相关流域水资源重新分配和可能引起的社会生活条件及生态环境变化。
因此,必须全面分析跨流域的水量平衡关系,综合协调地区间可能产生的矛盾和环境质量问题,[1]据统计,目前世界调水工程不下160项。
在世界的大江大河上几乎都能找到调水工程的影子。
跨流域调水的鼻祖当选我国的京杭大运河。
世界著名的调水工程有:美国的中央河谷、加州调水、科罗拉多水道和洛杉矾水道等远距离调水工程及澳大利亚的雪山工程、巴基斯坦的西水东调工程等,俄罗斯的调水工程更是世界著名。
[地理背景]水是自然地理要素之一它是地域综合特征形成的基本因素,并对其他因素具有重要影响。
因此,跨流域调水必定会影响不同流域地理环境的改变。
这种改变,既有有利的一面,又有不利的一面。
有利的一面:①扩大农业灌溉面积,提高粮食产量。
②提供水电。
③促进航运。
④改善受水地区的水质。
⑤改善受水地区的自然环境。
⑥有的调水工程或修筑的大坝(水库)还成为当地的旅游区。
⑦防洪。
不利的一面:①淹没土地。
②大量移民。
③下游地区因来水减少,引起下游河水水质变差;河口地区咸水渗入;河岸动力失衡,海岸遭受侵蚀;下游沿岸环境质量下降。
④可能因调水引发疾病,如疟疾、脑炎、血吸虫病等,影响人的健康。
⑤因用水过多,或不当,可能造成受水地区耕地盐碱化。
⑥浮游生物人海量减少,使河口地区捕鱼量减少。
⑦有的河流,在洪峰期“泛滥”的洪水,一是将土壤表层盐碱冲走,另是洪水带来的淤泥为土地增加了肥料。
水是万物之源。
地球的表面,70%覆盖着水,但其中的97%是人类无法直接饮用或使用的海水,在余下的3%的非咸水中,仅有1/3可以供人类开发利用。
即便是如此之少的淡水,在分布上也极不均衡。
第十一单元资源的跨区域调配第11.1节我国天然气资源跨区域调配的地理背景考向指径1.了解潜力巨大的天然气资源2.理解我国天然气资源分布状况和开发状况课文整理一、跨流域调水工程美国的调水工程:线路:联邦中央河谷工程、加利福尼亚州北水南调工程、向洛杉矶供水的科罗拉多河水道工程、科罗拉多一大汤普森工程、向纽约供水的特拉华调水工程和中央亚利桑那工程我国的调水工程:已建成:引滦入津、引滦入唐、引黄济青;在建:南水北调(东线、中线、西线);东北的北水南调澳大利亚的调水工程:东水西调二、我国的能源调配:北煤南运(神骅工程);西电东送;西气东输;西油东输内容精析一、潜力巨大的天然气资源利用1.天然气作为能源的优点世界能源发展的总趋势是使用高效清洁的能源。
天然气是目前最清洁的高效矿物能源之一。
它既可以作为民用和工业用的动力燃料,又是重要的有机化工原料。
其产量在一次能源中的比例不断增长,开发利用水平已成为衡量一个国家经济发展水平的重要指标。
与其他矿物能源比较,天然气最突出的优点是干净、清洁、使用方便、燃料效率高、比较价格低等。
能源的分类:能源的种类很多,其分类标准、分类方法也很多,同一种能源因分类方法不同,它的名称也不同。
最常见的能源分类方法有以下四种。
(1)按照能源资源的形成和来源分类:(2)按照能源资源的性质分类:在人类历史时期可以不断再生,或者有规律地得到补充的能源叫可更新能源或可再生能源;反之,叫不可更新能源或不可再生能源。
可更新和不可更新的分类方法,只适用于一次能源而不适用于二次能源。
(3)按照能源基本形态是否改变分类:从自然界可以直接取得的天然能源,叫一次能源。
由一次能源加工转换成人们所需要的另一种形式的能源,如电力、汽油、焦炭等,叫二次能源。
(4)按照利用能源的技术状况分类:把已被人类利用多年、目前仍在大规模使用的能源,叫常规能源,把近若干年才开始被人类利用,或过去已有利用、现在又有新的利用方式的能源如太阳能、风能等叫新能源。
论跨流域调水工程由于气候、地形、纬度、海陆位置等不同条件,各地区自然水资源分布不均匀是非常普遍的现象。
随着人口的增长和经济的发展,水资源分布不均匀与人类社会需水矛盾更加突出。
许多国家和地区采用跨流域调水的方法,重新分配水资源,缓和缺水地区的迫切需要。
为了学习和研究跨流域调水问题,我在老师的指导下,对几个案例进行了一些分析和思考。
案例一:美国加洲水道工程美国加州调水工程的目的是对水资源进行时间上的调节及空间上的合理分配,这些调水工程对加州的发展起到不可估量的作用。
其中加州水道工程于1951年由加州议会批准,由州政府投资兴建,全部工程分两期完成,第一期工程于1959年开工,1973年底主要工程竣工,可供水28亿立方米,丰水年可达37亿立方米。
二期工程于2000年前后完成。
全部工程包括水库23座,总库容71亿立方米,输水干支渠5条,总长1028公里。
加洲水道工程从加州北部调入南部的水量占整个加州调水工程的59%,除保证城市工业用水外,还具有防洪、灌溉、水力发电及旅游等综合效益。
案例二:利比亚“大人工河”工程利比亚位于非洲北部,紧邻地中海。
随着北部沿海地区经济发展,用水量不断增加,地下水超采严重,引起海水倒灌、土地盐碱化、水质下降。
而在南部沙漠地区,则蕴藏有丰富的地下淡水资源。
为了解决人口饮水和工农业用水问题,发展农业生产,实现粮食自给,1983年利比亚决定实施“大人工河”计划,把南部撒哈拉沙漠中的4处地下水抽上来,分别用管道远距离送到北部沿海地区,并联成全国统一的地下供水管网。
“大人工河”工程总调水量为每年25亿立方米,输水干线总长4500公里,虽然已经分部分期完成部分工程并投入使用,但至今尚未完全完成。
该项目被称为世界土木建筑史上的第八大奇迹。
案例三:埃及西水东调工程埃及全国86%的地区属热带沙漠气候,仅地中海沿岸属亚热带地中海式气候。
其位于亚洲部分的西奈半岛非常缺水,地表大部为沙漠覆盖,埃及唯一的水源是尼罗河,要开发西奈只有跨大洲从尼罗河调水。
论跨流域调水工程
——美国加利福尼亚州水道工程
当今世界面临着人口、资源与环境三大问题,其中水资源是各种资源中不可替代的一种重要资源,水资源问题已成为举世瞩目的重要问题之一。
地球表面约有70%以上面积为水所覆盖,其余约占地球表面30%的陆地也有水存在,但只有2.53%的水是供人类利用的淡水。
由于开发困难或技术经济的限制,到目前为止,海水、深层地下水、冰雪固态淡水等难被直接利用。
比较容易开发利用的、与人类生活生产关系最为密切的湖泊、河流和浅层地下淡水资源,只占淡水总储量的0.34%,还不到全球水总量的万分之一,因此地球上的淡水资源并不丰富。
随着经济的发展和人口的增加,世界用水量也在逐年增加。
目前全球人均供水量比1970年减少了1/3,这是因为在这期间地球上又增加了18亿人口。
世界银行1995年的调查报告指出:占世界人口40%的80个国家正面临着水危机,发展中国家约有10亿人喝不到清洁的水,17亿人没有良好的卫生设施,每年约有2500万人死于饮用不清洁的水。
联合国预计,到2025年,世界将近一半的人口会生活在缺水的地区。
水危机已经严重制约了人类的可持续发展。
在水资源分布不均与人类社会需水不均衡的客观现实面前,采用跨流域调水的方法,重新分配水资源,缓和以致解决缺水地区的需要,成为了一种必然结果。
跨流域调水由来已久,20世纪中期开始,就有许多国家进行了尝试,如美国、前苏联、埃及、以色列、澳大利亚等。
其中,有些还取得了巨大的效益。
以美国California为例,加利福尼亚州又称加州,南北地理条件大有差
别。
从地形上来说,基本上,北加州主要是由一圈山脉围绕形成的盆地,整个盆地唯一的缺口,就是旧金山所在的湾区;而洛杉矶所在的南加州则在盆地之外,靠近墨西哥的边境。
这种地形差异,也使南北加州气候有所不同,北加州相对于南加州来说要湿润很多。
由于加州一年四季阳光普照,使得南加州洛杉矶的天气几乎可以用酷热干燥来形容,而北加州的旧金山却总是因为湿润而雾气朦胧。
所以除了沙漠之外,高山、海湾与湖泊几乎全都集中在北加州。
因此南部沙漠地区干旱,北部沿海地区经常发生水灾,由此形成了北水南调工程。
加利福尼亚州水道工程解决了加利福尼亚州水资源分布南北不均的问题,为加利福尼亚州的经济社会发展提供了水源保障,在规模和效益上居世界前列,其成功运行建立在可靠的工程设施及科学的运行调度模式的基础上。
但是,在为加州的社会发展提供保障的同时,不可避免的,对生态环境产生了负面影响。
一、生态问题
由于中央河谷工程和加州水道工程都以加州北部的萨克拉门托河为取水水源,而且调水量又比较大,大大降低了南部三角洲河口处淡水的入流量,造成了河口海水倒灌现象。
不仅对旧金山湾的水质和鱼类资源产生不利影响,造成海湾水质恶化,影响海湾水生生物的生存,而且使得旧金山湾地区的土地盐渍化,给生态环境带来了不利影响。
二、水质问题
加州水道工程和中央河谷工程对南部三角洲、水源地以及沿线河道的水质带来一些问题。
目前,比较显著的问题包括水体富营养化、有害物质在鱼类中累积、高盐分等。
在夏季,当水位较低的时候,由于水温升高、营养物混合以及水库表面的旺盛水藻等多种因素综合影响,导致水源地水库中的水质恶化。
随着公众和政府对由大型调水工程导致的不利生态环境影响的认识越来越高,相应的法规条例、各种工程补救措施以及调水工程运行管理改善措施相继出台。
我认为,生态环境问题是调水工程规划设计应重视的问题,应做好工程环境影响评价,权衡利弊;工程实施前后以至工程建成运行的整个过程中,自始至终都应严加管理,减小污染破坏;不同的引水工程有其独特性,对环境不利影响可能不同,影响的大小也不一样,因此要具体问题具体分析。
总之,大型跨流域调水工程的开发与建设,不仅要解决一些关键性施工和运行管理技术问题,而且还要深入研究工程建成及其运行可能带来的不利影响。
并从自身实际出发,借鉴其他国家或地区成功的跨流域调水工程建设经验。
在规划和设计甚至运行阶段,都应对其可能产生的生态环境影响进行充分的论证,并给出相应的改善措施。