未能实现预期目标的水资源项目

(一)三门峡水利枢纽工程

三门峡位于黄河进入华北平原之前的峡谷中,从地形地质条件而言确实是一个修建水利枢纽的好地方。因此很多人都有在此建坝的设想。根据杨庆安(1993)主编的《黄河三门峡水利枢纽志》和有关资料,可以看出三门峡水利枢纽从设想、规划、设计、建设的过程:

1935年,国民政府黄河水利委员会挪威籍主任工程师安立森和中国工程技术人员对三门峡进行查勘,在查勘报告中认为:“就地势言之,三门诚为一优良库址。”并建议修建三门峡拦洪水库。

1935年11月14日,我国近代著名水利专家李仪祉在清华大学作“黄河流域之水库问题”的演讲,也认为:“因三门以上的地质地形皆权相宜,若设水库于是,而减小黄河洪水峰,诚堪欣幸也”。

日本侵华期间为掠夺我国资源,曾于1941年6月由东亚研究所第二调查(黄河)委员会第四部会派人调查黄河后,编写出《黄河治水调查报告书》和《黄河水力调查报告书》,其中对“三门峡发电计划”做了专门的论述。

1947年8月,我国著名水利专家张含英在《黄河治理纲要》中论述:“河在陕县孟津间位于山谷之中,且临近下游,故为建筑拦洪水库之优良区域,其筑坝之地址,应为陕县之三门(峡)及新安之八里胡同。唯如何计划以便防洪、发电、蓄水三者各得其当,如何分期兴建以使工事方面最为经济,应积极详细研究。”并认为:“库之廻水影响,不宜使潼关水位增高。”

1949年8月31日,黄委会主任王化云、副主任赵明甫联名给华北人民政府主席董必武呈报《治理黄河初步意见》,认为解除下游洪水为患的方法,应“选择适当地点建造水库”,并提出“可能筑坝的地点有三处,是三门峡、八里胡同和小浪底。”

1952年,黄委会、燃料工业部水电建设总局和苏联专家在勘查三门峡水库坝址后,认定此处地质条件良好,可筑高坝实行“蓄水拦沙”,并产生大水电效益。但这个方案几经斟酌权衡之后,终究因为要淹没八百里秦川、“损失太大”而舍弃,并将方向转为研究淹人淹地较少的邙山建库方案。(李文凯,2003)

1954年,苏联对华156项重点援建项目出台,其中包括黄河流域规划。以阿·阿·柯洛略夫为组长的苏联专家组应邀来华帮助进行黄河规划。1954年底黄河规划委员会^[1]完成编制《黄河综合利用规划技术经济报告》,提出了第一期工程的开发项目,其中重要的工程项目有三门峡和刘家峡水利枢纽工程。苏联专家组组长科洛略夫力荐三门峡水利枢纽工程方案。更关键的是,科洛略夫提出了“用淹没换取库容”的理由:“想找一个既不迁移人口,而又能保证调节洪水的水库,这是不可能的幻想、空想,没有必要去研究。为了调节洪水,需要足够的水库库容,但为了获得足够的库容,就免不了淹没和迁移。”

1955年,中共中央政治局基本通过黄河规划报告,黄河规划委员会提出三门峡工程设计任务书并上报国家建设委员会,大坝和水电站委托苏联电站部水电设计院彼得格勒分院设计,其余项目由国内承担。

1956年上半年,彼得格勒设计分院提出初步设计要点报告,推荐采用360米高程、设计最大泄量为6000m3/s方案。1956年7月,国务院审查初步设计要点,决定大坝和电站按正常高水位360m一次建成,1967年正常高水位应维持在350m,要求第一台机组于1961年发电,1962年全部建成。按照以上意见,彼得格勒设计分院于1956年年底完成初步设计。1957年2月,召开了有140余人参加、历时20天的三门峡水利枢纽初步设计审查会。枢纽工程原规划选定正常高水位360m,为了减少淹没损失,初期工程按350m施工,相应库容354亿m3,坝顶高程353m,运用水位340m,并按335m高水位库容组织移民。

1957年4月13日,三门峡水利枢纽开工典礼在坝址区鬼门岛上隆重举行。1957年12月13日,三门峡水利枢纽截流成功。

1959年,在建中的三门峡大坝发挥了部分拦洪作用,缓解了下游的洪水威胁。1959年7月22日9时35分,三门峡入库流量为12530m3/s,从左岸梳齿底孔下泄,最大下泄量为6260m3/s,削减洪峰流量50%。

1960年9月14日,三门峡水库提前蓄水运行。1961年4月,枢纽主体工程基本竣工。

这个在当年苏联援建的156个重点项目中惟一的一个水利工程,被誉为“万里黄河第一坝”。主坝为混凝土重力坝,坝长713.2m,最大坝高106m;副坝为钢筋混凝土心墙坝,长144m,最大坝高24m;主、副坝总长为857.2m。电站厂房为坝后式,全长223.88m,宽26.2m,可安装8台发电机组。使用混凝土量210万m3,淹没耕地99.95万亩。包括移民补偿费用在内,工程总投资为9.4亿元。

1956年,苏联电站部水电设计院彼得格勒分院完成三门峡工程初步设计的主要指标是:水库正常高水位(大沽标高)360m,库容647亿m3,将千年一遇洪水(32250m3/s)削减为下游安全泄量6000m3/s,装机容量116万k W,年平均发电量为60亿k W·h,灌溉下游农田6500万亩,并使下游河道通行达500t拖轮。淹没土地350万亩,移民89万人。后来调整的实施方案的规划指标是:三门峡水库将正常蓄水位调至350m高程,总库容354亿m3,设计允许泄量8000m3/s(黄河百年一遇洪水为24200m3/s),黄河下游洪水威胁将全部解除。用巨大库容拦蓄上游来沙,清水冲刷下游河床,最终将黄河这条“地上河”变成“地下河”,同时还对黄河下游有可观的灌溉和航运效益。

但是,水库从1960年9月开始蓄水到1961年底(最高蓄水位曾到332.5m),库区淤积泥沙13.62亿t,连同1959年、1960年两年淤积的3.68亿t泥沙以及库区塌岸1.8亿t泥沙,总淤泥沙共达19.1亿t,而下泄泥沙仅为1.12亿t,致使潼关河床严重淤积,渭河河口形成“拦门沙”,渭河口潼关河床抬升4.5m,加之淤积末端迅速上延,严重威胁到西安及关中平原的工农业生产安全,因而被迫将“蓄水拦沙”的运行方式改为“防洪排沙”(后改称“滞洪排沙”),枢纽工程随后也被迫改建,导致防洪、发电等主要规划目标都未能实现。1962年第一台机组(150MW)试发电,但试发电后因水库泥沙淤积问题马上停止运行。1964年3月5日,三门峡水电站原设计安装的第一台15万k W水轮发电机组发电,但不久因水流含沙量太高,机组遭到损坏,于当年5月1日停止运用。该机组随即移往丹江口水电站。

三门峡水利枢纽工程共经过两次重要改建:

第一次是在1964年12月5日到8日,周总理在北京主持召开治黄会议时决定:为有利于泄流排沙,批准三门峡水利枢纽工程“两洞四管”改建方案,即在左岸增建两条泄流排沙隧洞,改建坝身6～9号四条发电引水钢管为泄流排沙钢管,在坝前水位达315m时下泄流量为6000m3/s。改建工程于1968年完工。

第二次是从1970年初到1974年底,打开所有已经封堵的8孔导流底孔用于泄洪排沙,并改建电站1～5号机组,扩大泄流能力。

三门峡水利枢纽工程经两次改建,从1973年开始,水库按“蓄清排浑”调水调沙方式运用,使库区年内泥沙冲淤基本平衡,库区淤积终于得到控制,开始发挥防洪、防凌、灌溉、发电和供水的综合效益。但与原来的规划设计目标相比,工程的效益已经大打折扣,见表14-2。而且这些效益的取得还是以水库淹没区、回水和泥沙淤积影响区的巨大牺牲为代价的。2003年8月,渭河流域发生洪灾,堤防溃口11处,洪水淹没了102万亩农田和55个村庄,致使渭南东部250km2的大地沦为一片汪洋,56万人受灾,直接经济损失超过60亿元。虽然这次洪水洪峰流量只有1954年大水的47%,但洪水水位却超过1954年3.54m,造成渭河流域50多年来最为严重的洪水灾害,这其中三门峡水库回水、泥沙淤积上延使渭河变成地上悬河是主要原因。(李亦南等,2004;宗禾,2004)

虽然从辩证的观点看,三门峡工程也教会了我们很多东西,三门峡工程使广大水利工作者认识到了泥沙问题的复杂性,尤其是黄河问题的复杂性,为以后在多泥沙河流上修建水利工程积累了宝贵的经验,但从工程本身的规划目标来看,可以说三门峡工程几乎完全失败了!

表14-2　三门峡水利枢纽规划指标与实际指标

(二)“引大入秦”水利工程

“引大入秦”是一项跨流域引水的大型水利工程。它西起甘肃省天祝县与青海省互助县交界处的大通河天堂寺,东到兰州市以北60km处的秦王川。大通河发源于祁连山脉木里山,是黄河上游一级支流湟水的最大支流,全长554km,流域面积15130km2,年径流量30亿m3,水资源丰富。秦王川位于半干旱的黄土丘陵区,土地广阔但缺乏水资源。把大通河水引到秦王川地区开发灌溉农业、安置贫困移民,是一个大型水利扶贫工程。该工程于1956年进行勘测规划,1973年完成规划和初步设计,1976年通过审查并开工建设,1981年缓建,1987年全面复工建设,是国家“八五”、“九五”重点建设项目及甘肃省重点项目。

“引大入秦”工程包括渠首引水枢纽、总干渠、东一干渠、东二干渠、69条支渠及斗渠以下的田间配套工程。渠首设计引水流量38m3/s,加大引水流量42m3/s。总干渠、干渠、分干渠总长254.85km,69条支渠总长约840km,支渠以上总长1094.85km。1994年9月,全长86.84km的总干渠一次试通水成功,实现了全线通水。1995年10月,东二干渠比合同工期提前15个月全线通水,标志着“引大入秦”主体工程基本建成。

“引大入秦”工程的主要规划指标为:每年引水量4.43亿m3,灌溉面积86万亩。1997年重新进行节水灌溉规划,并经国家计委于2002年3月批复,节水灌溉面积调整为98万亩。灌区安置移民8万人,核定概算总投资29.34亿元(含群众投工投劳1.1亿元)。(甘肃经济信息网,2003)

但规划的98万亩灌溉面积,实际完成渠系配套的面积只有57万亩,而且由于灌溉效益不高,已有弃耕面积9万亩,实灌面积仅有48万亩(贾大林等,2003),只达到规划指标的一半。并且秦王川灌区土层较薄,仅为1～2.5m,北部地区不足1m,不宜发展灌溉业。因为灌溉面积没有落实,工程的效益难以完全发挥。

(三)“引滦入津”调水工程

“引滦入津”工程是跨流域的大型调水工程,从河北北部的滦河流域穿越燕山山脉调水到天津。(www.xing528.com)

天津位于海河口,依水傍海,素有“九河下梢”之称,本来水资源条件非常优越。但由于上游地区用水增加,来水日益减少,用水反而非常紧张。水质很差的苦咸水也要限量供应。“天津一大怪,自来水腌咸菜”成为这座干渴之城的真实写照。地下水超采严重,引起地面沉降,累计沉降最大的地方达到2.87米(新华网天津频道,2004)。1972年开始从黄河紧急调水入津。但20世纪70年代末华北地区降水转少,尤其是1980年和1981年,华北地区连续两年大旱,造成占地表水90%的官厅、密云两大水库来水锐减,到1981年7月下旬,这两座库容合计60多亿m3的水库总共只剩5.1亿m3的蓄水量,被迫抽取死库容维持。于是中央做出决策:密云水库停止向天津、河北供水,只保北京供水。为了给天津解决水源,中央同时决定一边从黄河紧急调水解天津燃眉之急,另一方面决定修建“引滦入津”工程。

“引滦入津”工程自1981年冬开始修建,1982年5月11日正式全线开工,比原计划提前两年于1983年9月5日建成通水。

“引滦入津”工程的水源为潘家口水库。滦河上游来水经潘家口水利枢纽调蓄后,计划每年供水19.5亿m3,再经大黑汀水库抬高水位,由分水枢纽送入“引滦入津”工程和“引滦入唐(山)”工程线,其中年供天津10亿m3。“引滦入津”工程的设计过水流量为60m3/s,校核过水流量为80m3/s。12.4公里长隧洞穿越滦河与海河分水岭,输水入于桥水库。经水库反调节,下泄设计流量为100m3/s,然后沿州河和蓟运河,经沿途灌溉及用水后,经三次提升、一次加压,分两路入天津自来水厂和海河。“引滦入津”工程主要包括引水隧洞、两座水库、三级提水泵站、专用明渠、输水暗渠等工程,全长234公里。

“引滦入津”工程自1983年9月11日正式建成通水至今,22年来已提闸输水81次,实际共向天津输送引滦水120亿m3(杜继昌等,2005),年均供水5.45亿m3。加上于桥水库的供水,整个“引滦入津”工程对天津的年均总供水量约8亿m3。

“引滦入津”工程供水提高了天津人民群众的生活质量,保证了天津国民经济与社会持续快速健康发展,被誉为天津的“生命线”。工程质量指标均达到国家优良标准,获得国家级1984年优质工程金质奖。在设计、施工和基建管理方面采用多项新技术,荣获国家级1987年科技进步一等奖(天津市水利局网)。

尽管“引滦入津”工程发挥了非常巨大的作用,但该工程从滦河的引水量在大部分年份都没有达到设计规模10亿m3。最大引水量是1989年从潘家口水库引了9.5亿m3。年均引水量只是设计引水量的55%。引水规模达不到设计标准有几个主要原因:一是因为通水初期配套工程没有跟上;二是由于丰水年引水少造成的,“引滦入津”系统工程中于桥水库与潘家口水库地理位置相近,属于丰枯同步地区,在丰水年,于桥水库自产水量大,必然造成从潘家口水库引水量相应减少,这在1994～1996年连续丰水年表现尤为突出(刘振邦);三是滦河流域用水量增加,可调水量减少。

(四)“引黄济青”工程

“引黄济青”工程是中国在“引滦入津”工程之后的又一项跨流域、远距离的大型调水工程。

青岛市是我国北方严重缺水的沿海城市之一,历史上曾因水源短缺发生过数次供水危机。历史上饮水长期靠凿井取泉来解决,水源高度分散。1899年末,德国人在海泊河水源地打井取水,日供水400m3。1950年,全市仅有李村河、白沙河等水源地的130眼滤水井,日供水仅1.97万m3。1957～1960年,建设中韩水厂、流亭水厂和崂山水库,日供水达10万m3(中国城市网)。为了缓和供水危机,从20世纪60年代末起,青岛市曾先后搞过4次应急工程,但都未从根本上解决问题。1968年11月,大沽河开渠引水工程开工,自大沽河即墨县岔河设拦水闸,开挖明渠22km,引大沽河上游尹府水库、产芝水库的水到仙家寨自来水厂,1969年首期工程完工,日产水4.3万m3。同时仙家寨自来水厂进行大规模改扩建工程,由原来的单一地下井群水生产,一跃成为集地下水、地表径流水和水库水生产的综合型净水厂,使青岛市日供水能力到21.6万m3。从此后青岛市供水主要依靠崂山和大沽河两大水系,形成地下水、地表径流水和水库水三种水源联供的新篇章。1977～1984年,青岛市相继进行了三期大沽河应急引水工程,在大沽河中下游300km2的富水区,建成各种供水井近千眼,并将输水明渠改为暗管,完善产芝、尹府两个大型水库的输水网,日供水突破20万m3。从此,大沽河水源地成为20世纪80年代青岛市最大的新水源(青岛新闻网,2004)。但1977年及随后几年的大旱,使河流干涸,市区地下水急剧下降,供水受严重威胁,日供水量被压缩到13万m3左右(卢少华等,2004)。

1982年,国务院有关部委会同山东省有关部门组织专家、学者,分析论证了从水源较丰的黄河跨流域调水的可行性。1985年10月,国家计委正式批准兴建“引黄济青”工程。同年11月,山东省“引黄济青”工程指挥部成立。1986年4月15日,“引黄济青”工程在桃源河畔揭开了实战序幕,1989年11月25日工程正式通水运行。

“引黄济青”工程从黄河下游打渔张引黄闸到青岛市白沙水厂,全长290km。工程建有253km人工衬砌输水明渠和22km暗渠,沿途有宋庄、王耨、亭口、棘洪滩4座泵站,总装机容量19160k W,倒虹吸、涵闸、渡槽、各种桥梁等建筑物近500座,渠首规划有36.3km2的沉沙池。在青岛城阳区兴建的棘洪滩水库,总面积14.4km2,库容1.58亿m3。渠首打渔张设计引水流量45m3/s,进入棘洪滩水库流量23m3/s。

“引黄济青”工程规划供水目标为:在保证率95%时,向青岛市区的供水规模为每年1.7亿m3,自来水净水量每日30万t,计划在保证青岛用水前提下,每年可为工程沿线地区供水6400万m3,向高氟区供水1100万m3。

自1989年11月25日工程正式通水运行以来,15年累计向青岛市及沿线供水24亿m3,既保证了青岛城市工业和居民生活用水,改善了青岛市的基础设施和外商投资环境,同时还为博兴县和沿线地区提供农业用水14多亿m3,扩大改善灌溉面积333.3km2,解决了沿途缺水地区75万群众的饮用水问题,并为青岛市和沿线补充地下水近6亿m3,取得了巨大的社会效益、经济效益和生态效益,被称为“黄金之渠”。

但是,“引黄济青”工程也存在利用率不高的问题。截止到2002年5月,“引黄济青”工程累计向青岛市供水7.5亿m3(吕福才等,2003),年均供水0.6m3,只相当于设计供水能力的35%。最近几年供水量有所增加,但利用率仍只有50%左右。

(五)“盐环定扬黄”工程

“盐环定扬黄”工程规划从黄河抽水到陕甘宁交界地区的宁夏回族自治区盐池县、甘肃省环县和陕西省定边县,解决当地的人畜用水问题。这项工程涉及的宁夏回族自治区盐池县和同心县、甘肃省环县、陕西省定边县,是原陕甘宁革命根据地的一部分,又是极度干旱缺水地区和氟病高发区。为了改变原有生态面貌,1987年国家计委决定,由国家和陕、甘、宁三省区共同投资,由国家负责共用工程投资、各省区负责各自专用工程的投资,兴建这项集人畜饮水、灌溉、地方病防治和生态环境改善为一体的大型电力扬水工程,解决4县36万人、127万头牲畜的饮水问题,新增水浇地32万亩。

陕甘宁“盐环定扬黄”工程共用工程在青铜峡河东灌区东干渠31km+200m处提水,经渠首、五里坡、沙蒿圈、红柳坑、邵家圈、胡家小井子、谢没子沟、白塔水八级泵站扬水(总扬程229m),运行47.8km进入盐池县境内老盐池。此后,渠道先后一分为三:一条由1号分水闸接宁夏专用工程——韦州干渠;一条由2号分水闸向南,经惠安堡后再向上扬两级到李家大庄泵站前池进口,接甘肃专用工程干渠;另一条由2号分水闸向东经龚儿庄泵站到黎明泵站后池,接宁陕专用工程干渠。工程设计总流量为11m3/s,分配给宁夏7m3/s、甘肃2m3/s、陕西2m3/s。灌区最高总扬程分别为:宁夏盐池灌区452m,同心灌区311m;陕西定边灌区526m;甘肃环县灌区651m。(盐池扬黄局)

“盐环定扬黄”工程共用工程于1988年7月破土动工,1996年顺利竣工。但各省负责的专用工程普遍滞后。专用工程资金全部由地方自筹,由于陕西、甘肃和宁夏三省区经济落后,地方财力薄弱,项目区各县又都属于国家重点扶持的贫困县,建设资金筹集十分困难,资金缺乏使续建配套项目无法动工。

甘肃省专用工程规划分两期进行,完成后可使环县11个乡镇受益。1990年动工,计划5年完成,但由于资金原因一拖再拖,到1997年累计投入3亿元后,因再没钱“接济”而中途搁浅(高宁生等,2000)。迄今只引水至甜水堡一个镇,但镇区及周围4000多居民用水仍得不到正常供应。建成的五级泵站有两级闲置,部分输水干渠长满了荒草。

陕西省专用工程建设同样半途而废,由于规划中的二期工程丝毫未动,喝上黄河水的群众还不及原定目标的一半。

这项计划要在“九五”末期充分发挥效益的工程,1999年底仅在宁夏解决了3万人、10多万头羊畜的吃水问题,不及目标的1/10;在土地开发方面,也只有宁夏和甘肃分别完成了8万亩和1万亩,仅占总任务的1/4。其中陕西定边工程前后投资3亿多元,至今还没有发挥任何效益,甘肃环县一期工程,原计划受益11个乡,目前只受益了一个乡(高宁生等,2000)。到2005年5月,整个工程投资已达9.58亿元,仅初步缓解了11万人、17万头牲畜的饮水困难。(姜雪城,2005)

“盐环定扬黄”工程主体部分包括11座扬水泵站,总装机容量为6.13万k W,工程设计流量为11m3/s。按设计目标运行,每年用水量为1.5亿m3,按11m3/s的流量计算,一年需要上水157天。但现在月水量仅为1900m3,只需开一台机组,按每秒2.4m3的流量上水,一年开机时间也仅有90天,3/4以上的设备闲置。(高宁生等,2000)

(六)“引黄入晋”工程

山西省人均水资源占有量只有460m3,仅为全国人均水平的17%左右,是中国水资源短缺最为严重的省份之一。“引黄入晋”工程从黄河北干流的万家寨提水,穿越吕梁山和管岑山,调水到汾河流域的太原市和桑干河流域(永定河上游)的大同市和朔州市,希望从根本上解决山西省太原、朔州和大同三市工业和城市生活用水紧缺的问题。

“引黄入晋”工程由万家寨水利枢纽、总干线、南干线、连接段、北干线和太原市供水工程5部分组成。工程从水利部、内蒙古自治区和山西省共同投资建设的万家寨水利枢纽工程取水,引水流量为48m3/s,年引水量12亿m3。工程分为两期:一期工程包括总干线、南干线、连接段,年引水3.2亿m3到太原,由5级泵站组成,总扬程636m;二期工程为北干线,引水5.6亿m3到大同、朔州,向太原供水增加到6.2亿m3。一期、二期工程引水量总计l2亿m3。工程主要指标见表14-3。

表14-3　万家寨引黄工程特性表

引自:水利部网站,http://www.mwr.gov.cn/weiye/yinshui/gongcheng1.html。

“引黄入晋”一期工程于1993年奠基开工,原计划2001年底完工,实际于2002年10月18日全线通水,2003年10月26日向太原市正式供水。2005年初一期工程扫尾工作基本结束,二期工程的准备工作也已全面展开。

但从实际运行效果来看,一期工程规划的为太原市调水3.2亿m3的目标难以实现。一期工程所增加的对太原市的供水能力超过了太原市需水量的增长,呼延水厂年新增自来水供水能力1.1亿m3,而2005年实际需水量只比2000年增加0.61亿m3(黄河,2002)。同时调水成本很高,超过了用户承受能力(菅二栓,2004),使用户更少。“引黄入晋”工程对太原市的实际供水:2003年10月26日正式通水至2003年12月31日为698万m3(梁敏等,2004);截至2005年3月上旬,引黄工程已累计向太原市供水6000多万m3(常慧忠,2005),预计2005年11月～12月,太原市黄河水日均供应量将再次增加10万m3,日供总量将增加到31.5万m3(常慧忠,2005);2005年太原市计划用黄河水8305.5万m3(张晓华等,2005)。总之,实际用水量与规划供水量相比还相差很远。