在许多人的想象中,跨越上千公里的调水工程,似乎更适合埋进地下,用一根根封闭的管道输送。管道可以减少污染、少占地,看上去更现代。
可南水北调呈现出的,大多是露天的渠道、横跨河谷的渡槽和一座座大坝。要理解这个选择,需要先看清这项工程要输送多少水、走什么样的地形、沿着什么样的路线。
南水北调被称为世界上规模最大、最雄心勃勃的水资源再分配工程。按照设想,它每年要从南方的长江调水448亿立方米,送往北方的黄河流域,这大约相当于美国加利福尼亚州每年用水量的一半。
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工程预算约620亿,几乎是三峡大坝预算的两倍。有观点认为,它正在成本、工期和争议程度上超过三峡。
这项工程本身由大量运河、渡槽和水坝构成,其中一部分已投入运行,但全部完工可能还要再过50年。整个工程分为东线、中线和西线三条线路,东线和中线已经开通,西线仍停留在规划阶段。
工程的起因是南北水资源的严重失衡。全国80%的淡水集中在南方,北方有12个省份缺水,其中2个被列为沙漠地区。
包括北京及周边在内的华北平原拥有全国42%的人口、40%的耕地,却只有8%的水资源,同时还集中了全国38%的农业、46%的工业和50%的发电量。科学家认为,华北平原居民超过4亿,这里的地下水将在未来二十年内耗尽。
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近年北京周边一些水井要挖到半英里以上的深度才能见水。
据中国首次全国水利普查,全国5万条河流中,有一半以上在过去二十年里消失,剩余淡水的70%受到污染。河南郑州周边成为水危机的中心,地下水位每年下降约1米,70%的水被认为"不适合人体接触"。
报告用的是"接触",而不是"饮用"。科学家也普遍认为,气候变化显著加剧了缺水问题。
调水的设想由来已久。1952年,毛主席提出:"南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。"
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东线的选择最能说明"明渠"从何而来。它的核心不是另起炉灶,而是对京杭大运河进行大规模升级。这条运河被称为世界上最长的运河或人工河,最古老的部分可以追溯到公元前5世纪,如今正在经历一场"21世纪的改造"。
东线在江苏江都从长江取水,取水点距上海约150英里。这里有一座巨型泵站,每秒可输水400立方米,折合每年126亿立方米。
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水随后沿运河北送,沿途依靠更多泵站一级级提水。东线全长716英里,设有23座泵站,总装机容量45.4兆瓦,据称这足以为45.4万户美国家庭供电。
之所以需要这么多泵站,是因为地形。水源长江处在较低的海拔,水在到达渡槽之前,全程都要靠泵站提升;过了渡槽之后,水才开始顺坡而下,不再需要提水。
遇到黄河时,东线没有在地面上与之交汇,而是让水流经两条直径9.3米的水平隧洞,从黄河下方70米处穿过,再经一座渡槽流向终点天津。
东线于2002年12月27日开工,原定2012年完工,但因施工延误和严重的水污染问题,工期一再推迟。2013年开始试运行,2014年水到达全线约四分之三处的山东,2015年抵达天津。
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如果说东线依托的是一条现成的运河,中线则是一条全新修建的输水渠,而且它最大的特点是全程依靠重力输水。
中线从汉江上的丹江口水库出发,一路通往北京。汉江是长江的支流。
工程的第一步是加高丹江口大坝:坝顶高程从海拔162米提高到176.6米,水库水位则从海拔157米提高到170米。坝顶就是大坝的最高处,上面常有道路通过。
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加高后多出来的水流入新建的调水渠,随后顺坡而下。
这条渠道长约765英里,约1264公里,大致相当于伦敦到法国南部马赛的距离。它穿越华北平原,全程利用重力输水,不使用任何泵站。
目前中线每年输水约95亿立方米,预计到2030年将达到每年140亿立方米,约相当于尼罗河46.6天的流量。水从源头流到北京大约需要15天,而北京目前约70%的用水来自中线工程。
不过,中线也不是从头到尾都是露天渠道。在郑州附近穿越黄河时,它和东线一样采用了两条建在黄河下方的隧洞,每条长4.3英里(7公里),内径8.5米,设计输水能力均为每秒500立方米。也就是说,在需要的地方,工程同样采用封闭的隧洞。
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中线于2004年开工,原定2010年完工,同样因为环境问题推迟到2014年。当年12月12日,中线正式通水,被称为"世界上规模最大的补水工程"。
关于输水方式的取舍,有资料提到,工程曾对比过10多种方案,最终选择了"明渠为主、管道为辅"的模式。管道其实用在了局部,比如北京段使用的是DN4000管道,单节长5米、直径4米、重约70吨。
为了避免用地矛盾、确保输水安全,北京段的管道埋深达30米。
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这类分析给出的理由主要有三点:一是造价,大口径管道每米的材料和安装成本就很高,再加上全线开挖、穿山过河,全部采用地下管道的成本难以承受。
二是技术和能耗,管道输水需要加压泵站,水压过大还可能导致管道破裂;三是维护,管道一旦老化渗漏,需要专业设备定位漏点再开挖修复,而明渠出现裂缝可以直接看到,就地浇筑混凝土即可修补。
把这些理由与东线、中线的实际情况放在一起看,脉络就比较清楚了。东线依托的是一条已经存在两千多年的运河,改造运河本身就意味着明渠输水。
中线的输水量以每年数十亿乃至上百亿立方米计,丹江口加高后的水位为整条线路提供了落差,渠道得以顺着华北平原的地势自流,连一座泵站都不需要。而在黄河这样必须跨越的障碍面前,两条线路都改用了隧洞,并没有拘泥于露天形式。
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明渠的问题同样真实存在,其中最受关注的是水质,东线尤其突出。东线沿途有许多较小的河流和运河汇入主线,其中很多几十年来一直被工厂和发电厂用来排放污水。
这一地区本来就污染严重,外界担心调水会让污染进一步加剧。中国政府称,工程周边已有3500家污染企业被迫关停,但这产生了多大影响,并不完全清楚。
水源本身也面临压力。每年约有300亿吨废水流入长江,约占中国废水总量的40%,长江因此被认为是世界上污染最严重的河流之一。
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2016年,长江水利委员会称,在其监测的329个饮用水水源地中,只有193个全年达到可接受的水质标准。全国估计约有3.6亿农村居民缺乏清洁饮用水。
由于长江在整个工程中起着基础作用,被污染的水直接流入大城市的担忧也随之而来。
2017年,中国启动了一项"1000亿"规模的计划,涵盖约8000个水体治理项目,以确保自来水至少达到饮用水的最低标准。但有观点认为,问题规模太大,这些措施可能仍然不够。
也有说法称,输水明渠沿线设有保护措施,水到达供水点后还会进行处理。不过,有些环境问题曾严重到让工程进度拖延多年,政府可能声称环境影响很小,但外界认为实际情况可能并非如此。
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西线则展示了另一种情形。这条被称为"大西线"的线路仍在规划阶段,而且可能会在规划阶段停留相当长的时间。
它计划从长江上游的通天河、雅砻江和大渡河引水入黄河,目标是调水38亿立方米,跨越279英里的巴颜喀拉山,送往中国西北。各段规划长度分别为:通天河段179英里,雅砻江段81英里,大渡河段18.6英里。
与东线、中线不同,西线需要穿越海拔3000至5000米的青藏高原和滇西高原,因此必须修建大量水坝和隧洞。可见,输水形式最终取决于地形,在平原上顺坡而下的渠道,到了高原山地便难以照搬。
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西线的疑问也很多。据估计,受益的北方地区到2030年需要额外45亿立方米水才能维持经济增长,而西线计划的调水量与之相比并不足够,这笔账"算不太过来"。
此外,工程存在可能引发洪水的担忧,线路还将穿过地震带。尽管有人坚定预测西线将在2050年完工,但它是否会推进,目前并不完全清楚。
南水北调之所以以明渠为主,与它的出身和地理条件密不可分:东线是在一条古老运河的基础上改造,中线依靠加高后的水库水位和平原地势一路自流,遇到黄河则改用隧洞,到了高原则不得不依靠大量水坝和隧洞。
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明渠的好处在于能利用现有河道和自然落差,代价则是持续面对沿线污染带来的水质风险。
对于这项工程的前景,中国官员持乐观态度,国外专家则高度怀疑。中国拥有世界20%的人口,却只有7%的水资源。
许多人认为,南水北调或许能带来短期缓解,但如果不在节水和制造业改革上协同努力,长期来看将完全不可持续。也有资料显示,截至2025年底,东、中线已累计向北方调水超过850亿立方米,华北地区浅层和深层地下水位分别回升了3.76米和7.65米。
渠道里的水已经流向北方,而这项工程能否真正解决北方的缺水问题,仍有待时间检验。
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