地理小博士2017年論文
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論跨流域調(diào)水工程
水是萬(wàn)物之源。地球的表面，70%覆蓋著水，但其中的97%是人類無法直接飲用或使用的海水，在余下的3%的非咸水中，僅有1/3可以供人類開發(fā)利用。即便是如此之少的淡水，在分布上也極不均衡。目前，世界有26個(gè)國(guó)家2.32億居民處于經(jīng)常缺水的狀況，還有4億居民已面臨“水危機(jī)”。缺水，已對(duì)人類的生存和發(fā)展敲起了警鐘；缺水，已成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。發(fā)生在現(xiàn)代的水資源危機(jī)是人類生存又一次面臨的嚴(yán)峻問題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，僅憑流域內(nèi)調(diào)水已難以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的用水需求，迫切需要跨流域調(diào)水�？缌饔蛘{(diào)水就是為解決水資源在時(shí)間、空間分布上的不均或資源性的短缺而采取的水資源優(yōu)化配臵工程措施。隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源問題已經(jīng)成為制約人類21世紀(jì)生存與可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素，水資源分布不均勻性與人類社會(huì)需水均衡性的客觀存在使得調(diào)水成為必然。世紀(jì)50年代以后，國(guó)外提出了許多調(diào)水規(guī)劃。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上24個(gè)國(guó)家已建、在建或擬建的大型跨流域調(diào)水工程有160多項(xiàng)，遍布世界各個(gè)地區(qū)。半個(gè)多世紀(jì)來，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者提出了許多跨流域調(diào)水工程規(guī)劃、管理運(yùn)行的決策模型與方法，歸納起來可分為兩大類：一是通過各種方法對(duì)復(fù)雜跨流域調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化后，采用單一的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型或模擬模型進(jìn)行跨流域調(diào)水工程的規(guī)劃、管理運(yùn)行決策研究；二是直接采用大系統(tǒng)優(yōu)化決策模型和方法，通過先建立各種類型的大系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)模型，然后再運(yùn)用多種數(shù)學(xué)規(guī)劃或模擬技術(shù)(含自優(yōu)化模擬技術(shù))相結(jié)合的求解方法，進(jìn)行該類工程的規(guī)劃管理決策研究。近些年來，隨著模糊數(shù)學(xué)、決策支持系統(tǒng)與專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新型理論、方法的不斷發(fā)展和完善，人們開始探索這些新的理論、方法在跨流域調(diào)水工程規(guī)劃管理決策研究中應(yīng)用的可能性。如Jamieson等人從一般的跨流域調(diào)水系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理決策過程出發(fā)，建立了跨流域調(diào)水規(guī)劃的混合決策模型結(jié)構(gòu)，并建議采用混合整數(shù)規(guī)劃模型優(yōu)選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模擬模型設(shè)計(jì)所含工程設(shè)施的尺寸大小、動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)時(shí)決策研究等等。
1工程實(shí)例
1.1以色列北水南調(diào)工程 以色列極度缺水，而且水資源南少北多。它的北水南調(diào)工程的主輸水管長(zhǎng)約300公里，管徑2.2～2.8米，途經(jīng)多座加壓泵站，分支管道總長(zhǎng)逾1萬(wàn)公里，年供水量14億立方米。工程不但帶動(dòng)了南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且把大片荒漠變?yōu)榫G洲，擴(kuò)大了以色列的生存空間。
1.2 澳大利亞雪山工程 澳大利亞氣候干旱，水資源相對(duì)短缺，為此修建了雪山工程。它在雪山山脈的東坡建庫(kù)蓄水，將斯諾伊河的多余水量引向西坡，在調(diào)水沿途利用落差發(fā)電。雪山工程是世界上最復(fù)雜的大型水電工程之一，包括7個(gè)水電站、80公里引水管道、11條共145公里壓力隧洞、 16座大壩、1座泵站、510公里高壓電網(wǎng)等，年供水23.6億立方米，灌溉總面積26萬(wàn)公頃。在它的幫助下，西部水質(zhì)也大為改善，生態(tài)環(huán)境變得更加宜人。
1.3美國(guó)加州北水南調(diào)工程 美國(guó)西部干旱缺水，為此先后建成十幾項(xiàng)調(diào)水工程，其中最具代表性的就是著名的加州北水南調(diào)工程。加州北部雨水豐沛，薩克拉門托河常常洪水肆虐；南部則是天干地裂土冒煙，卻住著全州2/3的人口，水資源分配也極度不均。早在1919年，就有地質(zhì)學(xué)家提出北水南調(diào)的想法。二戰(zhàn)后，加州經(jīng)濟(jì)發(fā)展，缺水問題愈加嚴(yán)重，調(diào)水工程提上議程。為此，加州的南、北方爭(zhēng)吵不休，媒體也推波助瀾，公開號(hào)召選民反對(duì)州的調(diào)水計(jì)劃。1960年，加州就此舉行全民公決，結(jié)果51%贊成，49%反對(duì)，贊成票只比反對(duì)票多了17萬(wàn)張。引起人們注意的是，在大部分縣投票反對(duì)的北部供水區(qū)，也有1個(gè)縣的贊成票超過50%，這是因?yàn)樵摽h居民認(rèn)識(shí)到，工程確實(shí)也有利于防洪和減少損失。工程于1973年竣工，1990年達(dá)到設(shè)計(jì)輸水能力。該工程至今仍在不斷擴(kuò)展和完善，工程發(fā)電量在2002年即已達(dá)到85.7億千瓦時(shí)，使以洛杉磯市為中心的廣大地區(qū)受益，受益人口高達(dá)2300萬(wàn)。目前，加州的人口、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、灌溉面積、糧食產(chǎn)量全部位居美國(guó)第一，洛杉磯更是發(fā)展為美國(guó)第二大城市。當(dāng)年許多投票反對(duì)的居民也不得不承認(rèn)，北水南調(diào)工程對(duì)加州經(jīng)濟(jì)起飛的貢獻(xiàn)，確實(shí)功不可沒。
1.4俄羅斯莫斯科運(yùn)河工程 1930年，莫斯科的水資源開發(fā)殆盡后，前蘇聯(lián)開始興建莫斯科伏爾加運(yùn)河（1947年后改稱莫斯科運(yùn)河），不僅為首都莫斯科市提供了穩(wěn)定水源，而且顯著改善了莫斯科河的水質(zhì)及城市景觀
1.5埃及西水東調(diào)工程 埃及有96%的國(guó)土是沙漠。為了開發(fā)西奈半島，修建了西水東調(diào)工程。主干線長(zhǎng)262公里，設(shè)有7級(jí)提水泵站，年供水量超過40億立方米。它為西奈半島提供了寶貴的水資源，促進(jìn)西奈的全面發(fā)展。對(duì)埃及整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展也做出了巨大貢獻(xiàn)。
2影響
2.1減少調(diào)出水地區(qū)的洪澇災(zāi)害對(duì)于水量輸出區(qū)，嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害可以說是最大的生態(tài)環(huán)境災(zāi)難。輸水工程在水量輸出區(qū)具有明顯的防洪效益，其防洪作用本質(zhì)上就是減輕生態(tài)環(huán)境災(zāi)難的發(fā)生。
2.2改善輸水通過區(qū)氣候環(huán)境、地下水和水質(zhì)狀況 輸水工程有利于改善兩岸沿線氣候、環(huán)境，尤其有利于沿線地下水的補(bǔ)充。而輸水渠道對(duì)自然生態(tài)環(huán)境更大的影響在于對(duì)土地生態(tài)系統(tǒng)的影響，許多荒原、沙漠、沿岸地帶經(jīng)過灌溉成為肥沃良田、菜地、林場(chǎng)和果園，兩岸沿線地下水位普遍升高，對(duì)地下水超采地區(qū)是一個(gè)有益的補(bǔ)充。
2.3緩解調(diào)入水地區(qū)的生態(tài)危機(jī) 調(diào)水可以使缺水地區(qū)增加水域，導(dǎo)致水圈和大氣圈、生物圈、巖石圈之間的垂直水氣交換加強(qiáng)，有利于水循環(huán)，改善受水區(qū)氣象條件，緩解生態(tài)缺水問題。另外，調(diào)水還可以增加受水區(qū)地表水補(bǔ)給和土壤含水率，形成局部濕地，有利于凈化污水和空氣，匯集、儲(chǔ)存水分，補(bǔ)償調(diào)節(jié)江湖水量，保護(hù)瀕危野生動(dòng)植物。
2.4不利影響輸水工程同時(shí)會(huì)導(dǎo)致調(diào)水江河流量減少，產(chǎn)生河口咸水倒灌，破壞河口生態(tài)系統(tǒng)；引起調(diào)出水區(qū)生態(tài)環(huán)境用水不足；發(fā)生“水華”泛濫，藻類繁殖，江水腥臭變色；河道過流條件惡化；調(diào)水區(qū)下游及河口地區(qū)工農(nóng)業(yè)水源枯竭，水質(zhì)惡化等。
3 結(jié)論
3.1我國(guó)存在著水資源諸多問題，資源性缺水、時(shí)空性缺水、污染性缺水、浪費(fèi)性缺水、區(qū)域水資源短缺以及人均水資源量嚴(yán)重不足，已嚴(yán)重影響和制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在某一時(shí)期、某一區(qū)域，采取跨流域調(diào)水工程，這是可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略措施，是必要的。
3.2跨流域調(diào)水是一項(xiàng)改造自然的舉措，牽涉到地理、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、歷史、法權(quán)以及可持續(xù)發(fā)展等問題，是多學(xué)科、多部門、多地區(qū)綜合研究的對(duì)象。只有廣泛而深入地研究論證，才能趨利避害。只有注重水資源與水環(huán)境的承載能力研究，才能促使水資源的可持續(xù)利用。
3.3生態(tài)環(huán)境問題是調(diào)水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)重視的問題，應(yīng)做好工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)，權(quán)衡利弊；工程實(shí)施前后以至工程建成運(yùn)行的整個(gè)過程中，自始至終都應(yīng)嚴(yán)加管理，減小污染破壞；不同的引水工程有其獨(dú)特性，對(duì)環(huán)境不利影響可能不同，影響的大小也不一樣，因此要具體問題具體分析，環(huán)境影響的具體評(píng)價(jià)方法很多，選用時(shí)要注意方法的綜合性、靈活性和目的性，才能較準(zhǔn)確地查出真正的影響，抓住臨界的影響，評(píng)價(jià)影響的實(shí)際大小和識(shí)別總的影響。
3.4跨流域調(diào)水有其優(yōu)勢(shì)，而工期長(zhǎng)、耗資多，又是其弱勢(shì)，也并非解決水荒的惟一途徑。節(jié)流和水資源可持續(xù)利用的科學(xué)管理同等重要。解決水資源時(shí)空分配的不均是實(shí)施工程調(diào)水的一大前提。就水量而言，確定一個(gè)地區(qū)是否需要調(diào)水需分析調(diào)入?yún)^(qū)缺水的性質(zhì)。屬于資源缺水型為主的地區(qū),調(diào)水的必要性比較容易確定;不完全屬于資源型缺水的地區(qū)，調(diào)水的必要性須作充分的論證；完全不屬于資源型缺水的地區(qū),則無調(diào)水的必要。因此，地區(qū)的缺水問題，要判斷其性質(zhì)，并且根據(jù)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的近期與遠(yuǎn)期需求進(jìn)行周密的區(qū)域水資源供需平衡分析,以確定調(diào)水的合理規(guī)模。同時(shí)，跨流域調(diào)水對(duì)于調(diào)入?yún)^(qū)來說,是一種重要的開源,而開源又必須在節(jié)流的前提下進(jìn)行。在多數(shù)情況下,調(diào)水應(yīng)是對(duì)當(dāng)?shù)厮吹难a(bǔ)充。只有實(shí)現(xiàn)了地區(qū)的節(jié)流,充分挖掘地區(qū)水資源潛力之后,實(shí)施調(diào)水才是最經(jīng)濟(jì)、最合理的。挖潛與節(jié)流并舉的對(duì)策,既可緩解調(diào)水工程實(shí)施前的.缺水壓力,又能減小調(diào)水工程的規(guī)模，從而減少水量調(diào)出區(qū)的利益損失和整個(gè)工程的環(huán)境負(fù)效益。
3.5節(jié)水和治污是解決水資源合理配臵和持續(xù)利用的兩大問題。社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展受制于地區(qū)水資源承載能力和水環(huán)境承載能力，而節(jié)流就是提高水資源承載能力和水環(huán)境承載能力的最直接和最主要的方法。防污治污是水資源保護(hù)管理的永恒主題，必須解決污水處理問題。特別在水資源短缺且污染嚴(yán)重的地區(qū)，不治污是沒有出路的。在調(diào)水工程建設(shè)就要遵循“三先三后”原則，即“先節(jié)水后調(diào)水，先治污后通水，先環(huán)保后用水”的原則。
3.6調(diào)水水量應(yīng)合理。①當(dāng)?shù)厮屯庹{(diào)水都是可貴的水資源，要統(tǒng)一考慮，進(jìn)行合理配臵。原則上應(yīng)是在充分、合理利用當(dāng)?shù)厮Y源的基礎(chǔ)上考慮外調(diào)，否則，外調(diào)愈多，浪費(fèi)愈甚，污染愈劇。②生態(tài)環(huán)境用水，一定要給予滿足，在耗水量計(jì)算中，植被、造林、綠化等需水量必須計(jì)入，超采的地下水必須補(bǔ)回，對(duì)地下水的開采利用必須做到在長(zhǎng)系列中維持平衡，豐水年回灌，枯水年臨時(shí)超采。各河道要在一定季節(jié)維持一定流量，不使河道長(zhǎng)期斷流、萎縮、淤高和導(dǎo)致河口地區(qū)情況惡化。③要遵循以供定需的原則，變供水管理為需水管理，通過需水管理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不能讓耗水產(chǎn)業(yè)大量無限制地發(fā)展。④在確定可調(diào)水量的過程中必然遇到調(diào)水輸出區(qū)與調(diào)水輸入?yún)^(qū)之間用水利益沖突,原則上應(yīng)以不影響輸出區(qū)現(xiàn)狀與未來用水需要為原則,或者用補(bǔ)償?shù)霓k法減少對(duì)調(diào)出區(qū)的影響以保證調(diào)出區(qū)的利益。
3.7水資源的所有權(quán)屬于國(guó)家，這要求及其水行政主管部門在水資源的開發(fā)、利用、保護(hù)和管理上，應(yīng)起到宏觀調(diào)控作用，指導(dǎo)和調(diào)節(jié)流域性的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，依法治水，防污、節(jié)流，以達(dá)到水資源的優(yōu)化配臵和可持續(xù)利用。這包括：制訂有關(guān)的水利政策、制訂和建立相應(yīng)的法律保障體系、管理設(shè)立及行業(yè)準(zhǔn)入等等。
3.8跨流域調(diào)水應(yīng)以水權(quán)為基礎(chǔ)。當(dāng)前，水作為一種資源，已日益突顯其重要性。作為一種資源，水具有地域性。從一區(qū)域引調(diào)水到另一區(qū)域，是以犧牲前者水權(quán)益為代價(jià)的，按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，受益區(qū)域應(yīng)支付等價(jià)利益。在不侵犯原有水權(quán)者利益的前提下，通過水權(quán)交易，改善水資源的配臵，從而實(shí)現(xiàn)“雙贏”。水資源使用的有償性，要求實(shí)現(xiàn)水資源和水權(quán)的有償交易，形成水交易市場(chǎng)，并建立起以水權(quán)、水市場(chǎng)理論為基礎(chǔ)的水資源管理體制，充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制的作用，讓經(jīng)濟(jì)手段在水資源配臵中起重要作用。
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