南水北调西线工程水源区可调水量“十问”

南水北调西线工程是我国“四横三纵”国家水网主骨架尚待建设的最后一环,而水源区可调水量是西线工程规划论证面临的焦点和难点问题。本文从水资源本底条件与演变趋势,生态环境与经济社会发展需水,调蓄水库与输水工程规模,调水对水源区及其下游水资源开发利用、水生态环境、水力发电、航运等方面影响的角度,提出了与水源区可调水量相关的10个问题;以长江上游分布式水文模型为基础,建立了南水北调西线工程水源区可调水量模拟分析模型,力图系统、定量地回答所提问题。本文的主要研究结论有:在仅考虑满足水源区河道内外生态环境和经济社会需水的前提下,“上线+下线”组合方案多年平均可调水量为1.59×10^(10)m^(3),“完全下线”方案在建设岗托水库进行联调时,多年平均可调水量将达到1.74×10^(10)m^(3);在综合考虑调水对水源区水平衡、水力发电和航运影响及其可接受程度后,南水北调西线水源区可调水量为1.22×10^(10)~1.26×10^(10)m^(3)。长远来看,应谋划西南片区水网与国家水网主骨架、“大动脉”的连接与融合,在减小南水北调西线工程调水影响的同时,提高南水北调西线工程的整体供水能力以及对气候变化等外部条件的适应性。

南水北调西线工程上线水源区大型底栖动物群落结构及环境驱动因子

为评估南水北调西线工程上线水源区大型底栖动物群落结构及环境驱动因子,于2022年7月(汛期)和11月(非汛期)开展监测采样工作。采用生物多样性指数和丰度-生物量比较曲线(ABC曲线)作为大型底栖动物群落特征参数,分析大型底栖动物群落在水源区的结构,并对其进行多元排序和Pearson相关性分析。结果表明:共采集45种大型底栖动物,隶属于4门5纲10目32科44属,其中优势种8种,所有优势物种出现频率均大于50%,水源区大型底栖动物群落结构一致性较高;水源区Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均值分别为4.01、1.68、0.61;多数采样区域大型底栖动物的ABC曲线呈纠缠态势,其丰度和生物量累积百分比的差值面积在0附近波动,群落以小个头物种为主;优势种以耐污值低的敏感种类为主,说明河流几乎不受污染,水体清洁;pH值是影响水源区大型底栖动物群落结构的主要环境驱动因子。

基于CMIP6的气候变化对南水北调西线工程水源区径流的影响

探讨未来气候变化对南水北调西线工程水源区水文过程的影响对其调水规划及开发利用具有重要意义。利用4种SSPs-RCPs情景下CMIP6中12个全球气候模式的输出结果,驱动DTVGM模型研究21世纪气候变化对西线工程水源区径流的影响。结果表明,在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,2021—2100年南水北调西线工程3个水源区气温、降水量、径流量均较基准期呈现不断增加的趋势,增幅随着辐射强度的升高而增大,其中金沙江水源区年径流量及年代际径流量变化较大,对气候变化的响应更为明显。未来各月平均径流也呈现出随年代增加的趋势,但不同月份增幅存在差异,枯水期月径流量相对基准期的变化较小,丰水期增量较大。根据径流与气温、降水相关分析结果,径流量对降水的改变更为敏感,降水量的变化始终对径流具有显著影响,气温对径流量的影响程度随辐射强度的升高而逐渐变大。研究结果可为南水北调西线工程水源区适应气候变化影响及水资源综合管理提供参考依据。

关于尽快推进南水北调西线工程,促进黄河流域高质量发展的提案

南水北调西线工程是构建我国“四横三纵、南北调配、东西互济”水资源格局的重大战略性工程,是国家水网大动脉的重要组成部分。从确保黄河长治久安、促进黄河流域经济高质量发展高度,尽快推进西线工程建设十分必要,效益巨大,影响可控,技术可行。一是解决黄河流域缺水问题,迫切需要建设西线工程。黄河流域最大的矛盾是水资源短缺。黄河多年平均水资源量580亿立方米,人均水资源量为全国的23%,亩均不足全国的15%。

南水北调西线工程水源区生态需水研究

可调水量一直是南水北调西线工程争论的焦点,水源区生态需水是合理确定西线工程可调水量的重要依据。分析了南水北调西线工程水源区的生态环境特征、主要生态环境保护对象,并针对西线工程水源区生态需水研究现状及存在问题提出了需要重点研究的关键科学问题:生态需水应统筹考虑川陕哲罗鲑等关键物种、河岸植被等优势群落、干旱河谷等典型生态系统,深入研究高寒脆弱区关键保护对象对水文过程的响应规律,以及协调节点-河段-河流廊道多尺度、物种-生境-生态系统多目标的生态流量需求核算。此外,提出了“识别特殊需求-建立响应关系-统筹核算水量”的生态需水研究思路,以及节约用水、科学研究、关键技术等方面的区域生态环境保护工作建议。

曾如明镜水澄流--南水北调西线工程地质安全风险勘察

水--生命孕育之源,浩渺宇宙之结晶。我国作为全球人均水资源贫乏国之一,水资源南丰北枯、分布不均的特点尤为明显。建国初期,一位伟人在视察黄河时说:“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。”由此,中国乃至世界最大的调水工程--南水北调工程,开始孕育规划。

南水北调西线工程受水区缺水形势研究

黄河流域最大的矛盾是水资源短缺。从农业、工业和生态用水等方面识别流域现状缺水状况,考虑新形势下黄河流域水资源条件、黄河流域生态保护和高质量发展等重大国家战略要求,预测黄河流域2035年需水量约为545亿m^(3),缺水量约为136亿m^(3),其中上中游六省(区)缺水量约103亿m^(3),占比76%,是流域内缺水最严重的地区。南水北调西线工程是解决黄河流域缺水问题的根本措施,上中游六省(区)是主要受水区,一期工程调水80亿m^(3)可基本解决上中游六省(区)生活、工业等刚性用水需求。

南水北调西线工程总体布局及一期工程方案研究

南水北调西线工程从长江上游调水进入黄河上游,已研究70多a,历经多个研究阶段,形成调水方案数百个。经过深入论证,西线工程总体布局和工程规划方案已纳入2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》,并在2008年完成第一期工程项目建议书。2008年以来,随着西线工程前期研究工作的深入,结合新形势和新发展要求,其调水规模和调水线路研究已逐渐聚集,形成了上下线组合调水的总体布局方案和一期工程方案。一期工程的上线和下线是独立的调水线路,其中上线已经过数十年勘察论证,前期工作基础扎实,入黄位置高,覆盖范围广;下线利用在建工程作为水源水库,水源条件相对较好。一期工程已具备开展可行性研究的条件。建议国家尽早决策西线工程开工建设,补齐国家水网主骨架,为实现“让黄河成为造福人民的幸福河”和支撑西部发展提供有力水资源保障。

南水北调西线工程下线调水方案沿革及研究

70 a来南水北调西线工程历经了多个论证阶段。基于西线工程原规划方案及第一期工程项目建议书提出的上线调水方案(金—雅—大—贾联合调水方案)调水80亿m^(3),开展西线工程调水断面下移方案研究,初拟4个自流方案、2个抽水方案,6个调水断面下移方案均初拟调水量170亿m^(3)。经多因素综合比较,推荐叶巴滩—两河口—双江口—洮河联合自流方案作为西线工程调水断面下移方案(称为下线方案)。下线方案的水源水库均已通过中华人民共和国国家发展和改革委员会核准,水源条件相对较好,可为西线工程前期工作论证提供重要技术支撑。

南水北调西线工程上线调水方案沿革及研究

南水北调西线工程历经70余a论证,经历了多个论证阶段。2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》提出了调水170亿m^(3)的总体工程布局,2008年完成的《南水北调西线第一期工程项目建议书》(初稿)提出了调水80亿m^(3)的工程布局。随着论证工作不断深入,对工程方案的技术经济可行性以及对调水区生态的影响认识不断加深。结合新时期新要求,依托前期工作成果,对调水方案深化研究,深入分析调水河流河道内生态环境需水量,复核已有方案调水规模,优化调水方案,分析调水影响,提出了优化后的金沙江—雅砻江—大渡河—贾曲(上线)方案,即金沙江岗托水库抽水40亿m^(3)+雅砻江、大渡河调水40亿m^(3)的联合调水80亿m^(3)方案。

南水北调西线工程受水区节水潜力研究

科学论证南水北调西线工程调水规模,需要以充分考虑黄河流域节水潜力为基础。以南水北调西线工程受水区为研究区域,分析了不同行业的节水现状、节水潜力及面临的问题。结果表明:黄河流域现状节水总体达到国内较高水平,但空间分布不均匀;黄河流域毛节水潜力约为25亿m^(3),净节水潜力约为19亿m^(3);西线工程受水区毛节水潜力约为21亿m^(3),净节水潜力约为16亿mm^(3);农业节水潜力占全流域及西线工程受水区节水潜力的80%以上;黄河流域节水潜力远低于缺水量,且农业节水量难以转让给其他行业;资源性缺水是根本问题,未来需要通过建设跨流域调水工程解决黄河流域缺水问题。

南水北调西线工程综合开发的筹融资模式

南水北调西线工程是构建我国“四横三纵”水资源配置的重大工程,全部依靠国家投资建设压力较大。贯彻“两手发力”的要求,利用受水区丰富的风、光、土资源进行“调水+能(牧)、农(土)”综合开发,提出在调水基础上构建多能互补清洁能源基地、黑山峡生态灌区与内流区光牧一体化基地的综合开发思路,缓解筹融资压力。研究表明:将调水80亿m^(3)方案与风、光、土资源开发结合,可实现清洁能源基地装机规模达64105万kW、黑山峡生态灌区达33.6万hm^(2)、光牧一体化基地养殖羊约500万只。据此提出西线工程综合开发的两种融资模式:一是不考虑国家出资,以清洁能源全部利润用于一期工程建设和基本运行;二是按综合开发方案确定的清洁能源基地建设规模,以电价补贴形式反哺西线工程。

南水北调西线工程输水隧洞建设关键技术及装备

任务来源:水利部重大科技项目任务书编号:SKR-2022029执行期限:2021年11月至2023年10月牵头单位:黄河勘测规划设计研究院有限公司课题负责人:张金良1研究背景南水北调西线一期工程输水隧洞总长约731km,最大埋深约2200m,隧洞沿线高寒缺氧、地形地质条件复杂,其工程规模、技术难度多项指标位于世界前列。巨大的工程规模、特殊的工程要求、复杂的工程地质条件以及青藏高原相对恶劣的自然环境条件,使得西线工程超长输水隧洞建设所面临的安全高效施工、长久可靠运行等问题愈加受到重视,也成为隧洞工程领域的重大技术挑战和前沿热点问题之一,迫切需要在超前地质预报、隧洞突涌水、TBM超硬岩掘进以及新型围护结构等方面开展科技攻关。

南水北调西线工程西部潜在受水区人口规模预测

水资源短缺制约着我国西部经济社会发展,南水北调西线工程是解决该问题的重要措施。目前,西线工程处于前期研究阶段,对潜在受水区人口规模合理、准确地预测是推进西线工程深入开展的重要前提。本文以南水北调西线工程西部潜在受水区2010-2019年历年人口规模为样本数据,分别构建马尔萨斯模型、趋势外推模型、logistic模型、GM(1,1)模型以及BP神经网络模型,并用2020年和2021年实际人口规模与模型预测结果进行检验和比较分析。结果显示BP神经网络模型预测结果更精确,该模型对2035年南水北调西线工程西部潜在受水区人口规模预测结果为8088.54万人,相较于现状年2019年人口规模增长约159.75万人。从预测结果来看,该区域在未来十多年人口规模仍将保持正增长状态,但随着时间推移,人口增长率将逐渐下降。

黄河上游南水北调西线工程可调水量及风险分析

南水北调西线工程调水区水资源丰富,生态环境脆弱,当地社会经济用水量很少,生态环境用水是决定调水区可调水量的关键。论文综合分析了引水坝址下游河道生态环境用水,并将其作为主要约束条件,提出了南水北调西线工程可调水量。风险分析表明,该调水方案风险小,可靠性高,实施多库联合调度后,可进一步减少风险。

南水北调西线工程区地应力测量及地应力场特征分析

基于对南水北调西线一期工程场区现场水压致裂地应力测试工作,得出如下初步结论:(1)各线路孔中最大水平主应力值最高约为25 MPa,最大水平主应力方向均为NNE或NEE;(2)各坝址孔中最大水平主应力值最高约为17 MPa,最大水平主应力方向受局部地形地势影响变化较大,但大多数孔方向仍为NNE或NEE;(3)在试验深度范围内,线路孔侧压系数随着钻孔深度的增加逐渐减小;当测试深度在200 m以下时,侧压系数值基本维持在2左右;(4)各测孔侧压系数均大于1,表明工程场区地应力以构造应力为主导;(5)在测试深度范围内,各测孔的最大、最小水平主应力随岩层深度的增加均有增大趋势;(6)回归分析结果表明线路孔的最大水平主应力值随深度呈现良好的线性关系;(7)由于隧洞洞室埋深较深,且穿越高应力区,存在中等强度岩爆或流变的可能性。

南水北调西线工程水源区降水时空特征

利用南水北调西线水源区内78个站点1956～2001年降水资料，运用Mann—Kendall秩次相关检验法、相关分析等方法，分析了降水的时空变化特征。结果显示：水源区多年平均降水在空间分布特征与大地形相关，青藏高原东部降水少，都在1000mm以下；四川盆地西部降水一般在1000mm以上，个别站点多年平均降水近2000mm；云贵高原西北部降水多在1000mm附近。降水年际变化总体不显著。降水年内分配一致性较好，大部分站点以夏秋季为主要降水时间，夏秋两季降水占年降水量的76％～91％。78个站点中，年降水量增加的有55个，减少的有23个，通过α=0．01显著水平检验的站点占总数的27％，总体上，降水变化趋势不明显。从大范围看，降水随海拔升高而减少；但从局地地形变化剧烈的山区看，降水量随海拔高度增加而增加的现象十分明显。

南水北调西线工程调水区地质灾害问题

南水北调西线工程地处青藏高原东南部,规划三期工程从长江上游的通天河及其支流雅砻江、大渡河年总调水170×108m3,经输水隧洞穿越江河分水岭巴颜喀拉山入黄河上游,解决黄河上、中游地区严重的水资源短缺问题。本文在对调水区气象气候、水文、地貌、岩性构造等环境背景条件分析研究的基础上,初步论述了西线工程建设中将面临的主要地质灾害问题,如水库诱发地震、库岸再造和岸坡变形、多年冻土和季节冻土、泥石流和严重水土流失、深埋长隧洞的高地温、高地应力岩爆、涌水及碎屑流等。针对这些灾害问题和西线工程目前现状,提出了五点指导性防灾建议。

南水北调西线工程调水地区水文气象特性

为满足南水北调西线工程规划设计需要，利用通天河、雅砻江、大渡河流域５０余个水文和气象站实测资料，分析了引水地区水文气象特性。该区气候环境严酷，严寒、低压、缺氧，且多霜冻、雪灾、雷暴等灾害性天气。引水区径流主要来自降水，６～１０月为汛期，系径流、洪水主要形成期，多年平均年经流量 ３８７．２亿ｍ～3 ．各引水分区平均年径流深９０～３８２ ｍｍ，其变差系数为０．１７～０．２９。本区汛期暴雨稀少，洪水主要由持续中～大雨形成，洪水呈矮胖型，７０％是复峰，历时长达３０天，洪水的 Ｃｖ值小于０．３８。引水区平均含沙量小于 1 ｋｇ／ｍ～３，多年平均输沙量不足 １０００万 ｔ。各引水河段冬季冰期长达４～６个月。

川西北高原地貌垂直地带性及山地灾害对南水北调西线工程的影响

川西北高原地貌垂直地带性明显：现在流水地貌带海拔高度＜3800m;冰缘地貌带为3800～4200m;冰川地貌带＞4200m;相应的主导地貌过程分别是流水侵蚀、冻融侵蚀和冰川侵蚀.川西北高原是大面积构造隆升背景下冻融侵蚀形成的夷平地貌,花岗岩和石灰岩等结晶岩抗寒冻风化能力强,三叠系砂板岩,抗寒冻风化能力差,前者可以形成冰川发育的高山,后者为融冻地貌等发育的丘状起伏的高原面.南水北调西线一期工程主要位于流水地貌带与冰缘地貌带的交界地带,滑坡、崩塌、融冻土流是工程沿线的主要斜坡灾害,规模多为中小型.工程沿线地区泥石流沟数量多、规模小,但流水地貌带内的部分沟谷可能有大型泥石流发生.融冻土流是该区河流泥沙的主要来源,侵蚀产沙对水库淤积的影响应引起重视.冰缘地貌和流水地貌的交错带部位,地貌过程对气候变化的响应相当敏感.