青藏高原东南部地貌特征与藏水北调源头段的可能线路-试评“红旗河工程”构想

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深埋长隧洞,红旗河工程,自流河道,青藏高原,高山深谷,青藏高原东南部地貌特征与藏水北调源头段的可能线路-试评“红旗河工程”构想

本文根据 S4679 课题组关于“红旗河”西部调水工程的网络报道信息和王浩院士在清华大学的讲演视频, 按其提供的“红旗河”河道节点高程, 在 Google Earth 地图上标定了“红旗河”在雅鲁藏布大峡谷的起点和源头段多处河流节点的地理坐标。按照课题组设定的自流河道坡度(2.10‱或稍高), 作者无法在我国境内等高线图上找出一条能“自流”到怒江的河道线路, 这是由青藏高原东南部(地球上高差最大地区)被并行南流的一系列大江大河深深切割的高山深谷地貌特征所决定的。“红旗河”构想的无深埋长隧洞的 509 km 源头段自流河道纯属虚构, 实际上在我国境内不存在这样的自流线路。若辅助于深埋长隧洞工程, 本文提出含有70 km 隧洞穿越岗日嘎布山和 66 km 隧洞穿越伯舒拉岭的自流河道新线路, 称之为“雅怒河”, 以备参考。同样, 对于源头段以下的“红旗河”河道, 由于天然河道比降太大, 亦无法像课题组构想的那样, 对怒江 60 km、澜沧江 43 km 和金沙江 97 km 共计 200 km 自然河道加以利用。

内容摘要:

在全球大气环流格局和中国三大地势阶梯等因素的影响下, 中国的降水主要受东亚或太平洋季风、南亚或印度洋季风和西风环流的控制, 从而形成了中国东南部和南部降水丰沛、气候湿润, 而西北部降水稀少、气候干旱的明显对比。有感于这种地势特征与水资源配置的不平衡, 古人发出了“百川东到海, 何时复西归”的慨叹。在现世中, 通过修建三门峡、长江三峡及遍布全国的无数水库电站,以及近年来的南水北调东线、中线等大型调水工程,以图缓解某些地区对水和电的需求, 但同时在生态环境和民生国力方面产生了灾害和损失。这些利弊得失, 实非当下浮躁功利心态所能明鉴。只有在假以时光而品尝了违背自然规律的自酿苦果后, 方能做出比较客观和符合实际的评价。作者通过半个多世纪对全国的实地考察, 心底的评估在总体上是负面的(赵希涛等, 2018)。
继南水北调中、东线工程全面完成之后, 2017年 11 月 2 日, 搜狐视频等网络媒体发布了以中国工程院院士、水文水资源学家王浩为专家组组长, 由 6 位院士、12 位教授和多位年轻博士组成的 S4679课题组提出的“红旗河”西部调水工程的宏大构想,简称为“红旗河工程”或“红旗河”(S4679 课题研究组, 2017)。该构想自评为“探索出一条现实可行、科学合理的西部调水路线——‘红旗河’。这是一条沿青藏高原边缘全程自流进入新疆的调水环线, 将一举改变中国生态格局。”这一消息一经公布, 即引起极大反响, 但褒贬不一, 反差甚大。“红旗河工程”规模空前巨大, 是涉及中国水资源配置、沿程不同流域广大地区的生态环境、以及数亿民众生产生活的重大事件。不少科学家秉持科学精神, 指出对待此类改造自然的重大问题, 应采取谨慎和科学的态度(孙鸿烈等, 2018)。毕竟, “人类计划假如不把自然规律作为依据, 只会带来更大的灾难。”
本文第一作者涉足“红旗河”源头和大多数河段, 曾多次考察雅鲁藏布大峡谷及其支流帕隆藏布、易贡藏布(曾庆利等, 2007; 赵希涛等, 2009; Zhuet al., 2013; 赵希涛, 2016), 对怒江、澜沧江和金沙江, 特别是“三江并流”地区的考察达数十次之多(赵希涛等, 2006, 2007, 2008, 2011, 2015; 张永双等,2007; 张永双和赵希涛, 2008; 赵希涛, 2016)。此外,参加了南水北调中线的有关考察工作(赵希涛等,1997)。基于上述实地考察经验和专业背景, 笔者对“红旗河工程”构想中的某些可行性或合理性问题,提出质疑或不同看法, 并辅以支持本文论点的科学依据。
1 “红旗河”构想: 从雅鲁藏布大峡谷自流509 km 到达怒江和利用怒江、澜沧江与金沙江 200 km 自然河道窥探“红旗河”西部调水工程之端倪, 仅见网上流布的来自 S4679 课题组的简要论述和王浩院士在清华大学所做报告的视频(S4679 课题研究组,2017; 王浩, 2017)。为了获得详实信息, 作者拜访了多位参加 2018 年 1 月第二次“红旗河”西部调水工程科学研讨会的院士、专家, 然而他们一致表示:除了 40 分钟左右的报告之外, 没有获得更详细的资料。故本文只能将网上资料及中国国家地理 2018年第 5 期上所刊登的“12 个关键词 14 位专家带你一起热议‘红旗河’”一文(王浩等, 2018)作为主要的讨论对象。
按照 S4679 课题组公布的构想: “红旗河”从雅鲁藏布江“大拐弯”附近开始取水(水位 2 558 m),沿途取易贡藏布和帕隆藏布之水, 自流 509 km 后进入怒江(水位 2 380 m); 然后, 于三江并流处穿越横断山脉, 借用怒江河道 60 km 后经隧洞进入澜沧江(水位 2 230 m), 借用澜沧江河道 43 km 后经隧洞进入金沙江(水位 2 220 m); 借用金沙江河道 97 km后, 以隧洞、明渠和水库相结合的方式绕过沙鲁里山达到雅砻江(水位 2 119 m), ……全程 6 188 km(含200 km 自然河道 ), 落 差 1 258 m, 平均坡降2.10‱(图 1)。高水位运行, 使更多地区可以自流受水。……基于对输水能力和水源地情况分析, 预计年总调水量可达 600 亿 m3, 仅占主要河流取水点总量的 21%。
另在“十问‘红旗河’西部调水工程”一文(S4679“红旗河”西部调水课题组, 2018)中, S4679 课题组回答了十个质疑问题。对于第一问: “红旗河”西部调水方案真的能做到全程自流吗?课题组的回答是: “红旗河”主线面对的问题是如何将青藏高原东南部的水自流调往广大的西北地区。中国的地形总体上为三级阶梯, 其中青藏高原为第一阶梯。因此, 从地形上看, 青藏高原周边必然可以找到一条高程依次降低的环绕线路。当然, 青藏高原周边并非规则的坡面, 特别是黄河以南线路所经过的青藏高原边缘, 多为高山峡谷, 因此, 我们采用了隧洞和水库相结合的方式输水; 而过黄河以后, 我们设计的高程位于祁连山、昆仑山的山前平原上, 因此找到高程逐渐降低的线路比较容易, 且地形平坦,因此以明渠方式进行输水。“全程自流”是“红旗河”最重要的特色, 也是整个方案的基础。因此, 在选线之初, 我们就坚持“测绘先行”, 以测绘、遥感、地理信息系统为基本手段, 基于多种独立数据源,对线路进行了详细比选和多次确认。
对于第二问: “红旗河”西部调水方案从工程实践的角度具有可行性吗?课题组的回答是: 确保所有单体工程建设难度均低于已有案例是“红旗河”设计的重要原则。而从保证“全程自流”且尽可能缩短隧洞长度的角度来看, 只有绕行青藏高原边缘的线路才能实现, 也正是利用了高原边缘山谷较多的特点。由此, 形成了最大坝高不超过 280 m、最长隧洞 55 km 的绕行青藏高原线路。其中, 除最长隧洞外, 其他隧洞长度均不大于 40 km, 平均长度17.2 km。
王浩院士还透露: 整个 6 188 km 线路, 一共是136 条隧洞, 只有一条 55 km长的隧洞, 剩下的都小于 40 km, 隧洞的总长度是 2 337 km, 平均长度17.2 km(王浩等, 2018)。
2 青藏高原东南部的地貌特征及其对降水与径流的影响
无论是“红旗河”构想还是其他类似跨流域调水工程, 都必须考虑到两个基本前提条件: 充足的水源和自流的路线。这些都与中国的地貌特征有关。故本文首先要对中国地势的三大阶梯及其对气候与环境的影响和调水河道源头与上游段流经地区——主要是青藏高原东南部的地貌特征及其对气候和径流的影响做一简要介绍, 作为本文和后续讨论的基础。
2.1 中国三大地势阶梯
中国地处欧亚大陆的东南部, 地势西高而东低,形成了一个以青藏高原最高, 向东逐级下降的阶梯状斜面。中国地势主要由三个阶梯构成。昆仑山、祁连山以南, 岷山、邛崃山和横断山脉以西的青藏高原属于第一级阶梯, 平均海拔 4 500 m, 被称为“世界屋脊”。高原上横亘着主要为东西走向的喜马拉雅山、岗底斯山、念青唐古拉山、唐古拉山、可可西里山以及昆仑山、祁连山等一系列巨大山脉。山岭间镶嵌着辽阔的高原、盆地和谷地。青藏高原外缘至大兴安岭、太行山、巫山、雪峰山之间, 是第二级阶梯, 主要由广阔的高原和盆地组成, 其间也分布有一系列高大山地。其中, 内蒙古高原、黄土高原、云贵高原和塔里木盆地海拔大多在 1 000~2 000 m 间, 而准噶尔盆地与四川盆地的大部分则下降到海拔 500 m 以下。高原盆地之间的阿尔泰山,天山都超过 4 000 m, 阴山、秦岭也在 2 000 m 以上。
第二阶梯以东, 地势降到海拔 500 m 以下, 主要由宽广的平原与丘陵组成, 为第三级阶梯, 主要有东北平原、华北平原、长江中下游平原, 海拔大多在200 m 以下。长江中下游平原以南为低山丘陵。从大陆外伸的浅海大陆架, 面积广阔。第三级阶梯范围内还散布着一些山地, 除台湾山地、长白山和武夷山的一些高峰外, 大多低于海拔 1 500 m(图 1)

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