摘要:从自然、技术、经济、社会和环境等5个方面对南水北调大西线调水工程进行了解析:在自然方面,有进行调水的必要性、水量的可取性和地势优势增强自然规律的协同度;在技术上,特殊的自然因素在一定程度上导致技术因素成为整个系统工程的偏离者,需要一个向协同者转化的动力过程;在经济上,我国有能力建设大西线工程;在社会方面,大西线调水的社会因素基本上是协同的;在环境上,大西线调水可能对调水区的生态环境造成破坏,但危害较小。五律解析表明,大西线调水具有一定程度的潜在五律协同度。

　　 实地勘察和规划研究表明,从长江干支流通天河、雅砻江、大渡河上游河段调水到黄河,距离较近、工程规模相对较小,但是调水量受到限制,不能适应西北地区长远发展的需要[1]。近年来,有关专家提出了6种具有代表性的调水方案[2-7]。其中:郭开方案(简称“大西线调水”)受到国内外学者的关注[8-13],赞成者认为其是我国经济社会发展不可回避的选择,质疑者认为其不科学、不必要、不可行。笔者从自然、技术、经济、社会、环境5个方面对大西线调水进行初步的五律解析,以期为水资源调控策略提供研究依据。

1　概　述

    所谓大西线调水,是指从西藏东南部的雅鲁藏布江、怒江、澜沧江国际河流和长江上游的雅砻江、金沙江、大渡河向黄河以及西北地区调水,以解决我国西北地区和黄淮海地区的干旱缺水问题。大西线调水一期工程从雅鲁藏布江的朔玛滩至黄河,直线距离1 076 km,实际流程1 239 km,隧洞总长231 km,年引水量为1 000亿~1 280亿m3,其中:直接进入黄河500亿m3,从拉青大渠向青海湖耳海引水300亿~580亿m3,向黄黄工程(从黄河拉加峡水库引水入洮河等,向黄土高原供水)输水200亿m3。二期工程年引水2 006亿m3,黄河仍维持500亿m3水量,青海湖耳海增至1 200亿m3,黄黄工程增至300亿m3。
    左玉辉认为制约人类生存和发展的规律可以概括为5类[14]:自然规律、技术规律、经济规律、社会规律和环境规律。五律解析是将宏观领域的问题按自然、技术、经济、社会、环境5个要素进行系统分析,探索其发展的一般规律,从中寻求环境调控空间、调控机遇,为制定和遴选环境调控策略提供理论基础。当五类规律作用方向都与目标一致时,它们都是实现目标的动力,这种状态称为五律协同。人类的目标选择具有多样性,实现目标的途径也具有多样性,战略目标的确定和实现目标的途径都应尽可能实现五律协同。             

2　大西线工程五律解析

2.1　自然解析
    受空间属性、气候资源、地质地貌等自然因素的影响,大西线调水区域具有独特的自然条件。西南地区和青藏高原区域多类型、多尺度、多体制的地貌格局和构造类型决定了大西线调水工程的高风险性,需要深入系统地研究,以消除地质构造对大西线调水的拮抗作用。
    (1)降水量。受水区降水资源不足,调水区降水丰富。
    (2)干旱类型。长期的资源型缺水使西北、华北、东北地区的干旱容易连成一片[15]。
    (3)可取水量。总径流量为5 890亿m3。
    (4)梯度地形。雅鲁藏布江大拐弯、若尔盖草地的黄河上游大拐弯、内蒙古黄河中游托克托大拐弯连成一线,地势从西南向东北方向逐渐降低。
    (5)地质构造。调水区地貌格局和构造类型具有多类型、多尺度、多体制的特点,且不同的垂向升降速率和水平差异运动易激发崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害[15]。但可利用追踪不整合界面实现调水区域的地体划分,避免在界面上建设隧洞、大坝和水库;利用运动学的眼光来审视调水区域地质增生、移置和挤出活动,有助于认识复杂化的大陆地壳生长,为风险预警系统提供支持。
    (6)河谷地貌。V形峡谷有利于堆石坝的建造[16],断裂带多且深,易引起崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害。
    (7)工程地质条件。工程地质特点多样,滑坡、崩塌、溶岩、地震、泥石流、冻融侵蚀和冻土是其典型的不良地质类型[17-18]。
    (8)有进行调水的必要性、水量的可取性和地势优势增强自然规律的协同度,工程地质条件导致自然规律存在一定程度的偏离度。但是,需要解决关键技术问题,以消除地质构造的拮抗作用。

2.2　技术解析
    技术突破是工程建设可行性的基础。大西线调水的水工建筑物主要包括大坝、泵站、水闸、隧洞、暗涵、引水渠等。兴建高坝大库、开挖深埋长隧洞和开凿大断面引水渠等在技术上存在一些难度,但也有很多可借鉴的实践经验和研究成果。特殊的自然因素在一定程度上导致大西线调水的技术因素成为整个系统工程的偏离甚至拮抗者,需要一个向协同者转化的动力过程,并将推动和增强其他4个规律的协同。
    (1)大坝技术。其坝群是“数量最多、海拔最高、坝高最大、地质条件最复杂”的巨大工程,“难度之高、数量之多、辐射之广”前所未有,具有脆弱的地质基础条件、高坝技术难度、多年冻土施工的风险。但是,青藏铁路成功建成、已取得的大坝技术参数,尤其是三峡、二滩、小浪底、天生桥等水电工程的成功建设,已积累了丰富的建坝经验。
    (2)水库技术。水库地质条件脆弱、库容大、取水量多、水位高、布局随输水线路从高到低分布,库区岩溶发育、碳酸盐类地层丰富、地震活动强烈,易诱发地震,水库防震困难,危岩难以防治。三峡水库的竣工,积累了丰富的实践经验和研究成果,为水库建设提供了理论基础和研究平台。
    (3)隧洞技术。隧洞长度长、洞径大、年输水量多、过水能力强、海拔高、埋深厚,将增加技术措施和安全施工的难度,活动性构造影响洞室的稳定性、高地应力影响围岩的稳定性以及高压水头、碎屑流、外水压力与衬砌、洞室涌水、高地温、有害气体、冰冻等问题在大西线调水工程中都有可能遇到,甚至有些疑难技术是前所未有的。TSP超前预报、TBM全断面掘进和多施工支洞等技术,将对减少和消除地下工程灾害和克服长深隧洞施工困难有帮助[19-21]。
    (4)引水渠技术。引水渠输水量大、断面大、落差大、地形条件复杂、岩土地质脆弱,防冻、防渗、防滑坡、防崩塌等技术要求高,设计和施工的难度较大[22]。
(5)特殊的自然因素在一定程度上导致技术因素成为整个系统工程的偏离者,需要一个向协同者转化的动力过程,随着科学技术的发展,在技术上是有可能突破的。

2.3　经济解析
    工程巨大且复杂多样,水工建筑物处于不同的地质条件,其单个工程的成本相差悬殊。
    (1)经济成本。包括工程费用、移民成本、生态补偿成本和其他保护成本,应用模糊数学原理[23],估计为12 000亿~12 500亿元。
    (2)经济收益。具有增强国家竞争力、扩大内需,有利于加强农业的基础地位、促进第二产业和西部地区旅游业的发展及改变生产力布局、优化要素配置等宏观经济效益。微观经济收益主要有年均供水效益为1 400亿~1 600亿元和发电效益为1 000亿~2 500亿元。
    (3)投资能力。工程成本约占2015~2035年全国资本形成总额的0. 2%。
    (4)我国中远期在经济上有能力承担大西线调水工程投资。

2.4　社会解析
    社会稳定是经济发展的助推器,是构建和谐社会的基石。大西线调水将对地区发展、能源安全、农业发展、就业、区域关系等社会因素产生重大影响。大西线调水有可能成为西部大开发的战略性基础工程,可促进东、中、西三大区域的协调发展,具有较高的社会协同性。
    (1)地区发展。将有效拉动西部经济增长、促进全国经济发展格局的战略性调整、为东中部地区提供大量物质资源、为东中部地区经济发展和人民生活提供有力支持。工程建设需要大量的设备、材料、技术和人才,为企业“西进”提供广阔的市场空间和投资机会,并促进产业结构调整。
    (2)能源安全。通过水资源的重新分配,有助于发展西部新能源,增加可再生能源的供应,实现中国能源的可持续发展。
    (3)农业发展。将带动西北地区能源农业的发展,成为农业空间结构调整的契机和传统农业向现代农业转型的战略机遇,发展木本或草本能源作物,实施退耕还林还草工程。
    (4)就业。为1亿~2亿人提供就业机会,带动西部地区人口的迁移。
    (5)社会影响。工程的实施将涉及到国家关系、流域内经济和社会的发展,也涉及到生态环境的保护等问题,如处理不善,将引起双方或多方国际纠纷,需要国家之间的沟通和谈判来最终解决,并可能导致调水区、受水区以及被调水河流的下游地区产生不利的社会影响。
    (6)大西线调水的社会因素基本上是协同的,不协同的社会影响因素可以通过沟通和谈判来解决。

2.5　环境解析
    人与环境和谐是人类与环境相互作用的核心规律[14]。环境问题涉及复杂的地球物理化学生物过程,需要进一步深入研究,找出各系统之间的相互关系及影响规律,并提出合理的评价系统。
    (1)生态环境现状。干旱缺水使得西北、华北地区生态环境十分脆弱,如西北地区荒漠化面积扩大、水土严重流失、地下水位下降、绿洲衰亡、草地退化、河湖干涸,华北地区水量和水质条件差、土地沙化、水环境恶化、植被功能衰退,大西线调水将是西北、华北地区生态环境构建的基础和改善的动力工程。
    (2)生态环境需水。西北地区总供水量为1 500亿~1 600亿m3,不能完全满足未来西北地区的需水要求,需要跨流域调水1 000亿m3 [24]。黄淮海地区生态环境需水缺水量为307亿~866亿m3 [25]。
    (3)生态环境建设。通过调水可使生态修复与高产集中、生态修复与能源生产、自然修复与人工修复等结合起来。受水区将产生巨大的生物质能间接效益、调水调沙净水效益和绿洲、局地气候、局部水循环等效应。
    (4)生态环境影响。对环境产生的负面影响包括破坏生物物种的生境和地表植被,加速调水区生物多样性的丧失,容易导致传染病、地方病的发生,可能改变局部大气状况,导致区域范围的降水量变化和改变地表径流量等。
    (5)大西线调水可能对调水区的生态环境造成一定的破坏,但相对于其环境效益而言,危害是较小的。

3　结　语

    (1)运用五律解析法和五律协同原理对南水北调大西线工程进行系统分析,可为大型工程的可行性分析提供一个新方法和新理念。
    (2)在大西线调水的五律解析中,自然合理是工程可行的基础,技术可行是工程实现的重要保证,经济允许是工程开展的基本保障,社会和谐是工程建设的根本,环境友好是工程实施的前提。
    (3)大西线调水具有一定程度的潜在五律协同度。工程建成后将成为我国水安全、生态安全、能源安全和构建和谐社会的战略性基础工程。但是,就目前的社会经济和技术而言,还需要对区域自然环境、工程地质条件、关键技术难题、经济可承受能力、国际社会关系以及生态环境风险等做进一步的研究。

参考文献:
[1]　潘家铮,张泽祯.中国北方地区水资源合理配置和南水北调问题[M].北京:中国水利水电出版社,2001.
[2]　中国社会科学院经济文化研究中心国际问题研究组.再造一个中国———朔天运河简介及其意义浅析[J].当代思潮, 1998(6): 34-44.
[3]　袁嘉祖.要统筹解决西北和华北地区干旱缺水问题[J].河北林果研究,2001, 16(1): 1-6.
[4]　袁嘉祖.实施大西线调水解决有关国际问题的思考[J].河北林果研究,2002, 17(3): 191-195.
[5]　林一山.南水北调大西线工程简介[J].水利水电快报, 1998, 19(9): 14-16.
[6]　陈效国,席家治.南水北调西线工程与后续水源[J].人民黄河, 1999, 21(2): 16-19.
[7]　陈传友,马明. 21世纪中国缺水形势分析及其根本对策———藏水北调[J].科技导报, 1999(2): 7-11.
[8]　吴致尧,谈英武,崔荃.对“大西线调水”构想的看法[C]∥潘家铮,张泽祯.中国北方地区水资源的合理配置和南水北调问题.北京:中国水利水电出版社, 2001: 275-282.
[9]　蔡金水.“大西线”应该上[J].科学决策, 2006(12): 17-18.
[10]　戚棱俊,彭阜南,叶银灿,等.“大西线”调水的工程地质条件和问题初探[J].西部探矿工程, 2002(1): 6-9.
[11]　汪小刚,邢义川,赵剑明,等.西部水工程中的岩土工程问题[J].岩土工程学报, 2007, 8(29): 1129-1134.
[12]　李伯衡.大西线南水北调虚拟仿真方法论[J].中国工程科学, 2003, 5(5):19-23.
[13]　郭晓明.青藏高原的虹吸效应对欧亚大陆水循环的影响及逆转措施[J].南水北调与水利科技, 2007, 5(1): 74-78.
[14]　左玉辉.环境学[M].北京:高等教育出版社, 2002.
[15]　罗忠新.凉山州泥石流形成原因及防范对策[J].气象, 1991, 17(2): 27-29.
[16]　何果佑.论西藏“藏电外送”的可行性[J].水利规划与设计, 2006(3):16-18.
[17]　李金都,陈书涛.南水北调西线调水区地质条件与关键工程地质问题分析[J].人民黄河, 1999, 21(2): 22-24.
[18]　符新阁,黄志全,路新景,等.南水北调西线工程区工程地质辩证[J].人民黄河, 2006, 28(12): 69-71.
[19]　刘志刚,刘秀峰.TSP在隧道隧洞超前预报中的应用与发展[J].岩石力学与工程学报, 2003, 8(22): 1399-1402.
[20]　沈凤生,刘新.隧洞掘进机在西线调水工程中的应用前景展望[J].人民黄河, 2002, 24(4): 39-41.
[21]　侯放鸣,乔世珊.南水北调西线工程对TBM施工的特殊要求初探[J].中国水利, 2004(8): 41-43.
[22]　潘家铮.千秋功罪话水坝[M].北京:清华大学出版社, 2000.
[23]　李士勇.工程模糊数学及应用[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.
[24]　鞠荣华.西北地区开发与西北水资源问题研究[J].调研世界, 2002(1):32-35.
[25]　田英,杨志峰.城市生态环境需水量研究[J].环境科学学报, 2003, 23(1):100-106.