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南水北调工程部分线段应采用管道输水(1)

2017-09-02 03:49 摘要：对南水北调东线和中线工程现行输水方案进行了简要分析，提出中线输水总干渠将形成一条“悬河”和两条输水总干渠均属于严重淤积渠道等两个重要疑虑。继而对管道和渠道两种输水方式的优缺点进行了全面系统的剖析；回答了人们最关心的四个相关问题；认为管道输水极有可能是这两项工程的一种最具竞争力的输水方式。
关键词：南水北调 疑虑 输水方式 管道 1 引言南水北调东线和中线工程近期将全面开工建设。根据目前的规划方案，这两项工程的全部线路均采用明渠输水（运河也应视为明渠）。其中东线为土渠，中线为混凝土全断面衬砌渠道。据报道，东线工程江苏段以及济宁至徐州段，除主要承担调水功能外，还兼起水运航道和排洪涝的功能。这部分线段采用渠道输水应该说是合理选择或唯一选择。但对其余绝大部分线段，尤其是调水流量小的末级线路和支线，例如东线工程黄河以北段和向胶东半岛调水的支线，以及中线工程河北至北京段和向天津调水的支线等，应采用管道输水方案。2 输水方式及其发展趋势迄今为止，大量水的远距离输送不外乎采用两种方式，即渠道输水和管道输水。渠道输水是一种古老的输水方式，并且至今仍在全世界广泛采用。相对而言，管道输水则是于近代才兴起的一种新型输水方式，承运的总输水量可能也远不及渠道多。但随着科学技术的进步，尤其是上世纪中期以来塑料工业的飞速发展，各种价廉物美的塑料管材相继出现，使管道输水的价格效益（Cost effectiveness）不断提高，已呈现出逐步替代渠道输水的趋势。全世界的城市生活和工业用水几乎全部采用管道输送；即使是农业灌溉，管道输水方式也正逐步被人们认可，使用量逐年大幅度高速增长。据报道，许多发达和准发达国家农业灌溉用水的输送都已基本上实现了管道化。在我国，除喷灌、滴灌、微喷灌和渗灌等现代先进灌溉方式通常都采用管道输水外，低压管道输水－地表灌溉也作为一种节水灌溉方式，正在大面积推广应用。南水北调东线和中线工程主要是解决沿线城市生活和工业用水，因而采用管道输水的价格效益应该更高。3 对现行规划输水方案的两个重要疑虑3.1 中线输水总干渠将形成一条“悬河”中线输水总干渠大体上布置在唐白河平原北部及华北平原西部的边缘，即所谓的高线。据称，最终选定高线主要是因为该线路位于绝大部分受水区的上方，可以扩大自流供水范围，并少占良田。这种考虑虽然有其有利的一面，但负面影响可能更大。由于渠底高于沿线受水区地面，就使中线输水总干渠形成一条纵贯南北1 000多km的“悬河”。“悬河”的危害是大家都知道的。黄河千百年来给下游人民带来的灾难和心理上的压力自不待言，就是其中游最大支流渭河今秋给人们的教训也够深刻的了。采用管道输水可避免“悬河”之忧。管道输水是压力输水，可以不走高线，如将管线布置在京广铁路东侧，西侧高处的城市及其它地区同样可以受水（不必再增压）。3.2 中线和东线输水总干渠属于严重淤积的渠道国内外教课书和文献推荐，为了避免出现淤积，渠道纵向坡降不应小于1/5 000。按照目前的规划方案，中线输水总干渠纵向坡降仅为推荐值的1/3～1/6。东线输水总干渠黄河以南段拟改变京杭大运河原有流向（有违自然规律？）。这段线路北高南低，反向高程差约40 m，经13个梯级泵站将水提升65 m后，形成了15 m的水位差，才使水由南向北流动，渠道纵向坡降更无从谈起。由此可见，中线输水总干渠全线和东线输水总干渠黄河以南段（黄河以北段资料不详，估计纵向坡降也不大）都属于严重淤积的渠道。如果渠内的沉积物不能及时清除，中线输水总干渠的“悬河”危害将进一步加剧，东线输水总干渠也将逐渐成为“悬河”。采用管道输水不存在上述问题。管道内的流速通常都设计成1.5 m/s或更高，不受沿线高程差的影响，管内的泥砂等杂质可随水流冲走。4 管道输水的其他主要优点采用管道输水除了能解决“悬河”和淤积问题外，与渠道输水相比，还具有以下主要优点。4.1 少占土地，并有利于环境保护采用管道输水时，管道埋在地下管沟里，回填覆土的厚度不小于1 m（具体深度根据当地最大冻土层厚度和地面荷载确定）。除水泵站、调节阀门站等局部地段外，其余绝大部分地段仍可在覆土上种植作物，可大大减少占地面积，并有利于环境保护。4.2 土建施工难度小，工程量小渠道输水是依靠重力自流，所有渠段都必须沿等高线布置，并保持合理的纵向坡降。管道输水则不受此限制，管道总是按最简捷（最短）的路线布置，可大大减少土建施工工程量。另外，修建一条渠底纵向坡降均匀、渠壁耐冲蚀并且不泄漏的渠道，要比开挖一条基本规整的管沟的难度大得多。再者，当输水线路与河流、道路以及其他管线等交叉时，采用管道时的处理方式要比渠道简单得多。对中线工程，大部分管线可紧挨107国道东侧布置，无需修建施工道路。4.3 不存在冬季和早春结冰问题，有利于保证长年正常供水东线和中线工程主要是解决京、津和华北的缺水问题。这些地区冬季和早春的气温低，处于结冰期。采用渠道输水方式，轻则减小输水流量，重则引起断流，并需要对调节闸门等各种活动结构件采取防冻措施。似乎可以这么说，如果不很好解决这两个时节输水过程中的结冰问题，则东线和中线工程北部线段的功能将大打折扣。显而易见，如果采用管道输水，管道埋在冻土层以下，该问题将迎刃而解。4.4 可避免输水过程中的渗漏和蒸发，输水损失小水在输送过程中的损失形式主要有三种，即渗漏、蒸发和泄漏。就农田灌溉工程而言，一般认为土渠的输水损失占输水量的10％～40％。损失所占比例的大小与输水距离和土质有关，输水距离越长，损失比例越大；土质越差（渗透能力越强），损失比例也越大。上述输水损失中包含了泄漏损失，约占输水量的5％。管道比渠道便于管理，泄漏损失也要小一些。由此可见，对于规划方案中采用土渠输水的东线工程部分线段，若改为管道输水，减少输水损失20％～30％是完全有可能的。对于中线工程，由于规划方案中采用衬砌渠道，渗漏损失很小（因渠底、渠壁可能会出现裂缝等原因，仍不能完全避免），但蒸发损失与土渠相同，预计采用管道可减少输水损失10％～15％。4.5 避免水污染，省去治污费用这一点对于地势较低、沿线已造成严重污染的东线工程尤其重要。据报道，按目前的规划方案，东线一期工程总投资120多亿元，同期沿线投入的污染治理费为138.2亿元；加上二期工程拟投入的治污费90.2亿元，合计高达228.4亿元。中线工程水源地——丹江口水库的水质极佳，如果在输送过程中受到污染，也同样需要投资进行二次处理。采用管道输水时，管道是封闭的，管内的压力高，水只能出不能进，这两项工程调用的水不与周围的水系接触，可避免受到污染。4.6 输水保证率高，并有利于分期施工投运对于渠道输水方式，当因自然灾害或人为因素造成渠堤溃破时，势必造成下游停水。采用管道输水时，管道数量一般都在4条以上，使风险分散，保证率提高。另外，修复管道所需的时间一般也比恢复渠堤所需的时间短。如果设置1～2条备用管道，不但保证率进一步提高，检修维护也非常方便。再者，采用管道非常有利于分期施工建设。例如，目前正开工建设的北京应急水源工程就可以先铺设2条管道，以后再根据需水情况，采取增加管道条数的方式续建和完建。4.7 可在不停水或基本不停水的条件下对输水线路进行维修和更换不管采用土渠、衬砌渠道或管道，当达到一定使用寿命后，都需要对它们进行修复或更换。如果采用渠道，尤其是中线工程的衬砌渠道，要想在达到寿命期后修复或更换衬砌层，则必须先停水才能进行作业。如采用管道输水，当需要修复或更换时，逐条管道进行，可保证正常供水或基本上正常供水。设想一下，如果50年前将北京城的电力供应停掉一半，甚或是全部停掉，恐怕也不是一个大问题。但如果现在将北京城电力供应的四分之一停供两个月，那会是一个什么样的景况？相对于电力而言，人们的生活和生产更是一刻也离不开水。4.8 维护费用低据报道，铸铁管埋地时的有效期望寿命为20～30年，塑料管（含玻璃钢管）为40～50年，预应力钢筒混凝土管为55年以上。在此期间，管道基本上不需要维护。而渠道（尤其是土渠）则不同，它很容易出现淤积、冲蚀、杂草滋生、泄漏等问题，可以说每时每刻都需要维护。可以预见，如果采用渠道输水，当这两项工程建成投入运行时，沿线将需要配备一支规模庞大的看管维护队伍，其费用可能也相当可观。共3页: 1 [2] [3] 下一页 论文出处(作者):