跨流域调水

一个流域往另一个流域调水以解决缺水地区水资源需求的一项措施

一个流域往另一个流域调水以解决缺水地区水资源需求的一项措施。由于天然降水时空不均，造成不同流域间的水量丰沛与紧缺差距大，缺水流域的经济社会发展与居民生活受水资源制约。为解决缺水地区水资源需求，可以通过修建跨越两个或两个以上流域的引水(调水)工程，从丰水流域调入部分水量以调节缺水流域的用水，促进该流域经济社会可持续发展，但也可能引起社会生活条件及生态环境变化。中国的南水北调工程即是从长江流域向黄河、海河两个流域调水。此外还有引滦入津、引黄济青、东深供水等工程。

简介

跨流域调水（interbasin water transfer）指修建跨越两个或两个以上流域的引水（调水）工程,将水资源较丰富流域的水调到水资源紧缺的流域,以达到地区间调剂水量盈亏,解决缺水地区水资源需求的一种重要措施。跨流域调水,关系到相邻地区工农业的发展。同时,还会涉及相关流域水资源重新分配和可能引起的社会生活条件及生态环境变化。因此,必须全面分析跨流域的水量平衡关系,综合协调地区间可能产生的矛盾和环境质量问题。

据统计，目前世界调水工程不下160项。在世界的大江大河上几乎都能找到调水工程的影子。跨流域调水的鼻祖当选我国的京杭大运河。世界著名的调水工程有：美国的中央河谷、加州调水、科罗拉多水道和洛杉矾水道等远距离调水工程及澳大利亚的雪山工程、巴基斯坦的西水东调工程等，俄罗斯的调水工程更是世界著名。

历史背景

产生背景

随着人口的增长和经济的发展，水资源问题已经成为制约人类21世纪生存与可持续发展的瓶颈因素，水资源分布不均匀性与人类社会需水不均衡性的客观存在使得调水成为必然，采用跨流域调水的方法，重新分配水资源，缓和以至解决缺水地区的迫切需要，由来已久，许多国家如美国、前苏联、加拿大、法国、澳大利亚、巴基斯坦、印度等，都曾进行过尝试，有些还取得了巨大的效益。

发展背景

20世纪50年代以后，国外提出了许多调水规划。据不完全统计，目前世界上24个国家已建、在建或拟建的大型跨流域调水工程有160多项，遍布世界各个地区。半个多世纪来，国内外专家学者提出了许多跨流域调水工程规划、管理运行的决策模型与方法，归纳起来可分为两大类：一是通过各种方法对复杂跨流域调水系统进行简化后，采用单一的数规划模型或模拟模型进行跨流域调水工程的规划、管理运行决策研究；二是直接采用大系统优化决策模型和方法，通过先建立各种类型的大系统递阶结构模型，然后再运用多种数学规划或模拟技术(含自优化模拟技术)相结合的求解方法，进行该类工程的规划管理决策研究。近些年来，随着模糊数学、决策支持系统与专家系统、神经网络等新型理论、方法的不断发展和完善，人们开始探索这些新的理论、方法在跨流域调水工程规划管理决策研究中应用的可能性。如Jamieson等人(1986年)从一般的跨流域调水系统的规划、设计和管理决策过程出发，建立了跨流域调水规划的混合决策模型结构，并建议采用混合整数规划模型优选系统结构、模拟模型设计所含工程设施的尺寸大小、动态规划方法进行系统实时决策研究等等。

理论依据

跨流域调水是合理开发利用水资源、实现水资源优化配置的有效手段，水资源优化配置是多目标决策的大系统问题，必须应用大系统理论的思想进行分析研究，传统的水资源配置存在对环境保护重视不够、强调节水忽视高效、注重缺水地区的水资源优化配置而忽视水资源充足地区的用水效率提高、突出水资源的分配效率而忽视行业内部用水合理性等问题，影响了区域经济的发展和水资源的可持续利用，在水资源严重短缺的今天，必须注重水资源优化配置研究，特别是新理论和新方法的研究，协调好资源、社会、经济和生态环境的动态关系，确保实现社会、经济、环境和资源的可持续发展。

跨流域调水系统的可行性分析：

水资源承载力是在水与区域社会、经济、生态环境相互作用关系分析基础上，全面反映水对区域社会、经济、生态环境存在与发展支持能力的一个综合性指标，是反映区域水资源丰缺状况的一个相对指标。因此，通过调水前后调水区与受水区水资源承载力的对比分析研究论证跨流域调水的可行性问题是合理可行的。

实际运行中合理调水量的分析确定：

由于跨流域调水系统中各区域(流域)的水资源状况及其社会、经济、生态环境状况都在发生变化，因此系统中各区域的水资源承载力状况也在发生变化，这就可通过水资源承载力分析来确定某时期系统的合理调水量或评价调水的合理性。

跨流域调水的后评价：

对于己建成运用的跨流域调水系统，可根据水资源承载力分析评价有关原则对其实际调水运行状况进行后评价，为进一步调水的规划决策提供借鉴。

跨流域调水系统的水资源优化配置

理论上讲水资源承载力的表现形式是一个数组，用以反映在水资源最优(最合理)配置下区域水资源对区域社会经济各用水方面的支持能力，为了更直观地判断一个区域水资源承载力，可用“水资源的承载人口数”这一综合性指标来刻划水资源承载力，那么跨流域调水系统的水资源优化问题就可以表示为：如何分配有限的水资源使能承担的人口数量最大。

作用分类

按功能划分它主要有以下6大类：

①以航运为主体的跨流域调水工程，如中国古代的京杭大运河等；

②以灌溉为主的跨流域灌溉工程，如中国甘肃省的引大入秦工程等；

③以供水为主的跨流域供水工程，如中国山东省的引黄济青工程、广东省的东深供水工程等；

④以水电开发为主的跨流域水电开发工程，如澳大利亚的雪山工程、中国云南省的以礼河梯级水电站开发工程等；

⑤跨流域综合开发利用工程，如中国的南水北调工程和美国的中央河谷工程等；

⑥以除害为主要目的（如防洪）的跨流域分洪工程，如江苏、山东两省的沂沭泗水系供水东调南下工程等。

大型跨流域调水工程通常是发电、供水、航运、灌溉、防洪、旅游、养殖及改善生态环境等目标和用途的集合体。

系统组成

跨流域调水系统一般包括水量调出区、水量调入区和水量通过区三部分。

水量调出区是指那些水量丰富、可供外部其它流域调用的富水流域和地区；而水量调入区则是那些水量严重短缺、急需从外部其它流域调水补给的干旱流域和地区；沟通上述两者之间的地区范围即为水量通过区。

水量通过区，根据不同调水系统，常常又是水量调入区或是水量调出区，人们有时把跨流域调水系统直接分为工程水源区和供水区两部分。所谓水源区系指水量调出区域，它既可能只包括水量调出区，也可能含有水量调出区和水量通过区中的某些富水地区：而供水区则是所有需调水补给的地区，它可能只包括水量调入区，也可能包括水量调入区和需要补充供水的水量通过区。

跨流域调水的特点

1.跨流域调水系统具有多流域和多地区性

跨流域调水系统涉及到两个或两个以上流域和地区的水资源科学再分配。如何正确评估各流域、各地区的水资源供需状况及其社会经济的发展趋势，如何正确处理流域之间、地区之间水权转移和调水利益上的冲突与矛盾，对工程所涉及到的各个流域和地区实行有效的科学规划与管理，则是跨流域调水系统规划管理决策研究中所面临的一个重要问题。

2.跨流域调水系统具有多用途和多目标特性

大型跨流域调水系统往往是一项发电、供水、航运、灌溉、防洪、旅游、养殖以及改善生态环境等目标和用途的集合体。如何处理各个目标之间的水量分配冲突与矛盾，使工程具有最大的社会经济效益和最小的生态环境负效益，则是跨流域调水系统决策中的又—个重要课题。

3.跨流域调水系统具有水资源时空分布上的不均匀性

水资源量在时间和空间分布上的差异，是导致水资源供需矛盾的一个重要因素，也是在地区之间实行跨流域调水的一个重要前提条件。如何把握水资源时空分布上的这种特性，对多流域、多地区的多种水资源（如当地地表水和地下水、外调水等）进行合理调配，则是提高跨流域调水系统内水资源利用率的重要途径之一。

4.跨流域调水系统中某些流域和地区具有严重缺水性

在跨流域调水系统内，必须存在某些流域和地区在实施当地水资源尽量挖潜与节约用水的基础上水资源量仍十分短缺，难以满足这些地区社会经济发展与日益增长的用水需求，由此表现出严重缺水性。如何对缺水流域和地区进行科学合理的节水与水资源供需预测，正确评价其缺水程度，则是减少工程规模、提高工程效益、促进节水与水资源合理配置和整个国民经济发展的重要途径之一。

5.跨流域调水系统具有工程结构的复杂多样性

跨流域调水系统中工程结构的复杂多样性主要表现在以下方面：

a.蓄水水库或湖泊之间存在多种串联、并联以及串、并混联的复杂关系，与一般水库系统相比，不仅要考虑各水库的水量调节和上、下游水库之间的水量补偿作用，还要考虑调水量在各水库之间(不只局限于上、下游水库之间)的相互调节与转移，因而，跨流域调水系统内水库间的水量补偿调节与反调节作用更加复杂多变。

b.系统的骨干输配水设施（如渠道、管道、隧洞等）一般规模较大，输水距离较长，常遇到高填深挖、长隧洞与大渡槽、坚硬岩石和不良土质（如膨胀上、流沙等）地带等，所有这些都将给规划设计和施工管理增添较大的难度。

c.系统内往往会涉及到众多较大规模的河道、公路、铁路等交叉建筑物，这不仅增加了规划设计和施工管理的难度，还会给防洪、交通运输等带来影响，需进行合理布局和统筹安排，使其影响程度降到最低点。

d.有些采用提水方式进行的调水工程，常会面临高难度的高扬程、人流量等提水泵站规划设计与运行管理问题，如何对这些提水泵站（群）规模与布局进行合理优化规划，则是待研究的另一重要问题。

e.跨流域调水工程的投资和运行费用大

因跨流域调水工程结构复杂多变，且涉及范围大，影响因素多，工程规模相对较大：随着工程规模的增大，投资相对就会大幅度增长。远距离调水管理难度大，运行费用会相对较高。如何确定满足社会经济发展要求的合理工程供水范围与调水规模，则是减少工程投资和运行管理费用的重要举措之一。

6.跨流域调水系统具有更广泛的不确定性

跨流域调水系统的不确定性，和其它一般水资源系统—样，主要集中在降水、来水、用水、地区社会经济发展速度与水平、地质等自然环境条件、决策思维和决策方式等方面，而且比较而言其不确定性程度更大，范围更广，影响更深，结果是跨流域调水系统比一般水资源系统具有更大的风险性。

7.跨流域调水系统具有生态环境的后效性

任何人工干涉自然生态环境的行为（如各种水利工程等），都将导致自然生态环境的改变。跨流域调水系统由于涉及范围较一般水利工程大得多，势必导致更多因素的自然生态环境变化，有些生态环境的变化甚至是不可逆转的，这就表现出生态环境后效性。如何预见和防治生态环境方面的后效性，则是需要研究的又一重要问题。因此，有必要始终坚持“先治污、后调水”和调水有利于保护、改善生态环境的原则，进行跨流域调水规划和管理。

总之，跨流域调水系统是一项涉及面广、影响因素多、工程结构复杂、规模庞大的复杂系统工程，跨流域调水工程的决策本质上是一类不完全信息下的非结构化冲突性大系统多目标群决策问题，需要从战略高度上，对工程的社会、经济、工程技术和生态环境等方面进行统一规划、综合评价和科学管理，才能取得工程本身所含有的巨大经济、社会和生态环境效益，促进水利文化的进步。

生态影响

水是自然地理要素之一它是地域综合特征形成的基本因素，并对其他因素具有重要影响。因此，跨流域调水必定会影响不同流域地理环境的改变。这种改变，既有有利的一面，又有不利的一面。

有利的一面

①扩大农业灌溉面积，提高粮食产量。②提供水电。③促进航运。④改善受水地区的水质。⑤改善受水地区的自然环境。⑥有的调水工程或修筑的大坝(水库)还成为当地的旅游区。⑦防洪。

不利的一面

①淹没土地。②大量移民。③下游地区因来水减少，引起下游河水水质变差；河口地区咸水渗入；河岸动力失衡，海岸遭受侵蚀；下游沿岸环境质量下降。④可能因调水引发疾病，如疟疾、脑炎、血吸虫病等，影响人的健康。⑤因用水过多，或不当，可能造成受水地区耕地盐碱化。⑥浮游生物入海的数量减少，使河口地区捕鱼量减少。⑦有的河流，在洪峰期“泛滥”的洪水，一是将土壤表层盐碱冲走，另是洪水带来的淤泥为土地增加了肥料。

意义

西北地区是中国降水最为稀少的地区，水已成为区域工农业经济发展的限制因子，并随着西部大开发战略实施和经济的发展，城市和农村的生活用水越来越紧张。除了研究如何有效利用本地区的水资源，提高水资源综合利用效率外，跨流域调水也应在有条件的地区积极研究和展开。跨流域调水不仅是一项积极有效的措施来缓解区域水供需的矛盾，而且会大大改善西北地区的生态和环境。中国计划中和正在开展的跨流域调水有：①从长江上游引水到黄河上游的南水北调的西线工程；②新疆北部引额尔齐斯河的北水南调工程；③甘肃从大通河到秦王川、湟水河的引水工程；④从黑河向古城西安的引水工程等。

南水北调也是一种跨流域调水，分东中西三条线路，把长江流域丰富的水资源，调到缺水的西北华北地区

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