在干旱的北方多修水库人工湖,会不会改变干旱的局面?
从水库人工湖的功能来说,多修是肯定可以改变干旱,或者说改善干旱的局面的,但是这种方法措施并没有在北方得到广泛应用,其还有除了技术之外更深层的原因,以下从水库人工湖的功能、工作方式、改善效果、为何不能实施等方面进行分析。
水库人工湖的功能和工作方式
其实人工湖也可以理解为一种水库,这两者区别于一般河道的主要特征在于调蓄作用,也就是有足够的容量可以存贮一部分水量,库容越大,其存贮的水量越大。
如果是天然河道,一场暴雨下来,就在河道中形成洪水,这些洪水很快沿着河道流走了,这部分流走的水量根本没办法利用,怎么解决这个问题呢?那就是修建水库,水库有库容,对于暴雨形成的洪水、汛期大的流量,都先存放在水库中,等等没水的时候、没有降雨、干旱的时候,再把以前存的水放出来,这样就可以解决干旱的问题了。
北方干涸水库
其实水库或者人工湖承担的功能远非解决干旱供水的问题,对于存起来的水量,可以用于城市生活用水、河流生态用水、稀释生活污染物净化用水、农田作物的灌溉用水、城市景观用水等等,而且更重要的是可以发电,发电只利用水能落差,不消耗水量,所以在用水之前发电是很有必要的,一方面可以消耗高水头下的水流能量,一方面还可以实现发电效益,一水多用,所以大部分水库修建的时候都会配套电站,进行综合利用。
水库对干旱的改善效果以及影响因素
通过对水库功能进行分析,就可以明显看到有水库肯定比没水库更能改善干旱。北方的干旱主要体现在没有降雨,没有降雨,农田就缺少庄稼生长所需要的水量,怎么办呢?遥远的古代,中国人民就知道修建灌区,利用引水进行农田灌溉,例如南方著名的都江堰、北方黄河沿岸的多个灌区都是如此,但是利用天然河道引水的问题在于:矛盾的不可调和。
水利工程
怎么理解呢?那就是下雨的时候,河流中的水流大,但是下雨的时候,庄稼也不需要水量,反之,干旱的时候,庄稼需要水的时候,由于不下雨,河流中也没有多少水,对于北方的积极性河流,干旱的时候河流断流,根本没法利用河流中的水灌溉。
怎么解决这个问题呢?那就是修建水库,不仅可以解决河流断流的问题还可以解决干旱的问题。举一个例子来说吧,黄河之前经常断流,但是修建小浪底水库、三门峡水库等之后,其将汛期的水拦起来,等到非汛期的时候放水,不仅解决了黄河的断流问题,还使得下游的多个黄河灌区(利用黄河水修渠道灌溉农田)有了水,改善干旱。
那么水库对干旱的改善效果受哪些因素影响呢?第一是受水库能拦蓄的水量决定的,水库越小,其拦蓄的水量越少,而降雨越少,其拦蓄的水量越少;第二就是水库所在区域的用水要求,例如城市,可能就需要考虑城市的用水要求,例如北京的密云水库、郑州的尖岗水库、常庄水库,信阳的南湾水库等等,都是如此,如果在灌区,主要考虑种植农作物对水量的需求,比如水稻的需水量远远大于小麦。
北方为什么不能大规模修建水库
其实北方的水库 已经不少了,尤其是上世纪建国的时候,国家大规模修建水库,很大程度上改善了北方的干旱问题,但是并没有根本解除,原因主要在于两个方面,第一是北方水量很小,地形不太适合修建水库;第二修建水库成本太高,并不划算。
北方降雨量很小,其拦蓄不到多少水量,这是重要的一个因素,但是最为重要的是水库一般需要修建在山区,如果都是平原,那么修建一个拦河坝,淹没面积就很大,但是水库并不需要那么多的库容,所以我国的大部分水库都修建在山区,但是山区并不需要太多的水量,怎么办呢?修建渠道或管道,将山区的水库的水引导至平原区即可。
南水北调
第二原因是水库成本巨大,修建三峡水库耗费数百亿元,水库建筑复杂,工程投资极大,如果不考虑成本的话,那肯定是越多越能改善干旱,但是对于大多数地区其修建水库后带来的经济效益太低,也就是投资太大,但是回报太小,还不如直接引水呢,所以解决北方干旱的重要工程就呼之欲出了,那就是调水引水,这些工程成本远低于修建水库,因此南水北调、引江济淮等工程接连上马,其也会较大程度改善北方的干旱问题 。
在干旱的北方多修水库人工湖,会不会改变干旱的局面?
明确回答:不会,因为北方干旱的根本原因不是水库少,而是降雨少,缺乏有效降雨的情况下,就算把北方全部修成水库,也没什么作用,这就好比在问,多给穷人办理银行卡,会不会改变他们贫穷的局面是一样的。另外,即便近两年北方的降雨量有所增多,也不可能通过修建人工水库来全面改变北方缺水现状,因为北方缺水已经不再单纯指地表水,地下水的短缺同样已经很多年了,否则也就没必要耗费巨资修建南水北调。
可能问题提出者认为,水库、人工湖多了,水分子蒸发自然而然也就多了,那北方的降雨量就会有所增加,这样的理解大错特错,除非北方的人工水库加起来能与海洋面积媲美,否则基本不会起到任何作用。因为,形成地球降雨的水分子,近90%是由海洋贡献的,陆地湖泊占比量不足10%,显然我们不可能将北方全都变成人工水库,所以这个逻辑不成立,这个想法也不现实。
另外,为什么说北方缺水根本原因是降雨呢,其实降雨的背后关系到气候,全世界陆地都被海洋包围着,但世界不同纬度陆地的降雨量截然不同,我国南方的降雨量显然要不北多太多,这是因为在地球环流、季风、高低压等作用下,全球水分子的移动有指向性。举一个最简单的例子,春夏季我国南方会迎来梅雨季节,从华南开始向北最远可影响华北,但过了江苏北部、山东南部,能量就大大减弱了,不是地球缺少水分子,而是副热带高压北上过程中,随着北方温度降低而衰弱了,这种情况下北方降雨自然变少。
最后,北方缺水的另外一个重要原因是“水资源过度利用”,进入新纪元以来,我国不管是工业发展、农业发展,还是人口数量,都呈倍数激增,尤其是华北平原,各种重工业基地,各种农业种植基地,都需要大量的水资源来作为基础,当人类生产活动的取水量远远高于降水量以后,那出现的情况就是水库干涸、江河断流,甚至如上面所说,出现地下水位严重下降,而我们还普遍缺乏节水意识,这种情况下,再修建一万座水库又有什么用。
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在干旱的北方多修水库人工湖,会不会改变干旱的局面?
北方多年前全民修水库,建了数不清的大小水库,后来呢?大河小溪多断流,大小水库多干涸,不但没改变干旱的气候,而且造成地下水位下降,河道变成荒漠。事实证明,用建水库的办法力图改变北方气候是不现实的!要彻底改变北方干旱,唯一办法就是增加水量供应,中、东线南水北调工程已经向北方供水近500亿立方,改善了华北地区生产、生活用水供应,地下水位开始回升,部分河流长年保持不断流,对整个生态的修复作用开始显现。如果再建成西线南水北调工程,向北方再增加一条黄河的流量,特别是能够引藏水入疆,千里荒漠变成亿顷良田、森林、草场,北方生态环境进一步改善,大小河流流量恢复,地表湿度显著增加,促使形成良性大气环流,改变北方气候干旱的问题是可以实现的!
在干旱的北方多修水库人工湖,会不会改变干旱的局面?
北方与南方不一样,在北方多修水库,大概率是越修越干旱!
北方的干旱,有诸多原因(另见小本文章),但主要还是人口稠密、浪费严重、降水少和地下水位低。
而降水的要素中,北方并不缺乏水蒸汽,而是缺乏降水的条件。由于渤海的存在,北方的水蒸汽并不缺乏,但是副热带高压的影响范围有限,冷暖气流无法在华北形成有效交汇,锋面雨在北方的势头较弱,也很短暂。
北方不比四川盆地,北方水库的蒸发量大,但水汽也流动快,对局部的大汽循环影响并不大,也不能形成有效降水。
由于水库的建成截流了地表水,减少了下游的径流,也减少了湿地,更减少了对地下水的补充,严重破坏了水汽循环,既减少降水,也导致地表湿度降低,形成干旱。
小本认为,要解决北方的干旱:
一是南水北调,增加北方供水;
二是增加植被,利于涵养水源和良性的大气循环;
三是有适度的沙尘暴,促进华北、东北降水;
四是节约用水,减少浪费;
五是恢复地下水位;
六是适度,有规划的修建水库。
在干旱的北方多修水库人工湖,会不会改变干旱的局面?
一、郑州的暴雨
今年7月20日16点至17点一个小时内,河南郑州下了201.9毫米的雨,打破了原广西茂名168.3毫米的一小时城市降雨量的中国纪录。这个纪录的打破至少有两个特点,一是打破的量比较大,提高了33.6毫米;二是纪录的打破不是处于南方的多雨地区,而是处于北方的华北平原的西部地区,所以这个情况很特殊。而其实7月20日郑州当天从0点至16点,还下了229.2毫米的雨,所以20日当天的前17个小时内下了431.1毫米的雨。更且4月17日降雨量为48.8毫米,18日降雨量为28.7毫米,19日降雨量为22.5毫米,所以在7月17日至20日不足四天的时间内下了531.1毫米的雨。如此大的雨量,如果按雨区一万平方公里计算,总共下了53亿立方米的雨量,这些雨水的量可以装满一平方公里大小十米水深的湖泊达530个,考虑到雨区可能超过一万平方公里,而雨区的边缘地区降雨量比较小,更且由于地面的渗透,这些雨水装满300至400个一平方公里的湖泊应该是没有问题的。
但问题在于,平原地区,那来的湖泊,河道都被淤浅了,造成行洪不畅不算,还造成了水灾,当然这些水还都白白的流走了,是因为没有湖泊可以积蓄的原因啊!
问题还在于,象郑州这样的暴雨,并非独立现象,在开封或其它地区,还有类似的规模略小的暴雨,而其它地区这些雨量的总量,要比郑州大不知多少倍,可以灌满成千上万个一平方公里的湖泊,可惜都白白地流入了大海!
二、天上的雨
天上的雨每一场都是不一样的,有时大,有时小;有时白天下,有时晚上下;有时下在这边,有时下在那边;存在时间、空间、降雨量等等的不同差别。华北平原有31万平方公里的面积,一般而言,南边的降雨略多于北边,各地的降雨量也存在着明显的差异性。
河北省的年降水量为350至750毫米,河南省的年降水量在600至1000毫米,安微省的年降水量在700至2000毫米,山东省的年降水量在500至900毫米。所有的这些降雨降雪,如果都能够挖湖储存起来,不让其流入大海,那么这些降雨量己经足够维持和保证当地的生产生活之用。
淮河一年有700多亿的水资源流入大海,海河每年有200多亿方的水流入渤海湾,其它流入大海的河流的水,汇总起来不亚于海河的入海流量。不说淮河,单就海河而言,这个量要比京津地区从中东线调入的水资源要多得多!
从这个角度看,南水北调中东线的建设,有点外来和尚好看经的味道,因为从华北平原的河流中白白流入大海的水,要比中东线调入的水多得多!但问题在于:投入中东线的成本比开挖湖泊的成本低得多,更且开挖出来的泥土也无处可放,对于多余的泥土,就是你想弃也无法可弃!
我们按700毫米年降雨量计算,31万平方公里的华北平原年总降雨量为2170亿立方米,可以装满十米深一平方公里大小的湖泊2万多个,当然这其中去除渗透等原因外,开挖15000个上下的湖泊还是需要的。
我们可以从另一个角度来思考,华北地区干旱发生的频率比较高,连续数月不下雨也时有发生,如果一个一平方公里的湖泊,以保证浇灌20平方公里的土地为限,以1比20来计算,以连续浇三次透水为例,被浇水田一次浇水消耗十厘米水,则浇一遍水要降低2米,3遍要降低6米;因为湖泊深有10米,就是加上日常的蒸发,应该不影响湖泊的水产养殖,这也就是湖泊挖到近十米深的原因。如果湖泊太浅、数量太少,抗旱时期,大量抽取湖泊中的水来灌溉,以不取得抗旱胜利不罢兵的雄心,不见湖底不收兵的勇气,那么,湖中的鱼虾也就跟着遭殃了!而如果有众多且深的湖泊,可以既不影响灌溉或抗旱,又不影响水产养殖,两全其美,又何乐而不为呢?
用一比二十,来决定湖泊的开挖量,那么华北平原31万平方公里,需要开挖15500个一平方公里的湖泊,扣除现有的洪泽、高邮、白洋淀、微山湖等水面,再开挖近15000座左右的湖泊,应该是较佳的地理配置需要。
或许,从有水土质量的比例上来看,1:20是一个较佳的水土环境质量要求,就是说华北平原的31万平方公里的土地,需要配置开挖15500平方公里的水面,扣除现有的水面,也需要再开挖一万多平方公里的水面,如果有了这么多的水面,汇集流入大海的水资源,可以有效解决华北平原的干旱缺水问题。
三、水和水缸的关系
是水重要,还是水缸重要?我们肯定会说水重要,但从方便的角度讲,水缸比水更重要,因为水的供应是恒定的,没有水缸就会变得不方便,很麻烦;就是说华北平原干旱的焦点,不在于缺水,而在于缺少湖泊!
对于华北平原,天上的降雨是一个具有恒定差异的客观之量,有众多的湖泊这个水缸,就能够方便地保证日常的生产生活用水之需;没有湖泊这个大水缸,天上下来的雨水都白白流到大海里去了!
开挖湖泊与建设水库是一个道理,差别是拦坝建库土方量小,可利用山谷的空间,还可以发电;开挖湖泊,土方量大,但只要开发出管道运输技术,也会产生水土面积的扩大、养殖规模的扩大、以及保证种植产业的稳产丰收。我们不能将湖泊建设与水库建设一起都去怀疑和否定掉。
在长江以南的南方,降雨要比北方充沣许多,但还是会产生干旱,所以在南方也需要建设湖泊,用以解决干旱时期的抗旱难题。多雨的南方都需湖泊,那么少雨的北方又为什么不去建设湖泊呢?而让河水白白流入大海呢?又或者还去否定湖泊的无用呢?
就华北平原而言,开挖众多的湖泊,对于解决干旱问题意义重大,并且具有决定性意义。而对于沙漠、草原地区,开挖湖泊缺少水的来源,只有蒸发,没有来源,这个湖泊建设就没有意义。在沿黄河的中上游边上,开挖湖泊,虽然灌溉作用不太强,但可以起到储存淡水、调节流量的作用。
四、管道运输技术
梦想很丰满,但现实很骨感,如何开挖这些众多的湖泊呢?泥土又堆放到那里去?所以关键的问题还是采用什么技术去实施的问题,纵观各种运输手段,管道运输技术是一种最低成本的泥土运输手段。一根直经1.2米的管道,设计管道内流速为每秒12米,如果泥水配比为1:3,一年可输送一亿方泥土;如果泥水配比为1:4,则一年可输送约八千多万方泥土;如果泥水配比为1:5,则年可输送约七千万方泥土。对于不同的土质,会产生不同的泥水配比要求;土质越细腻,泥土在管道中与水的结合,并经过长距离奔走,会变得越来越粘稠,这会影响到管道内液体的流动速度,影响运输的效率。但不管如何,一条直径1.2米的管道,一年能输送七千万方泥土,其运输效率还是相当不错的。
那么这些泥土运到哪里去呢?运到江苏东滩去,那里有20米水深的浅海超过20000平方公里,而北面与青岛东部的胶东半岛连接起来,至少可有三万平方公里的水面可围筑起来,因为这个湖把海州湾围了起来,所以给它起名叫“海洲湖”,再加上打通新通扬运河和胶莱运河,可以将长江水自流注入渤海湖,虽然落差不大,但每年输入渤海数百上千亿方淡水还是有潜力的。
对于开挖华北平原上的湖泊,曾总结过一个“一减一大于三”的公式,即挖出一平方公里的湖面,填出一平方公里的海上土地,并围出一平方公里的海上湖泊。这种工程方式的效益是巨大的,15000个湖泊,可以填出15000平方公里的土地,光这些土地的价值就是一个天文数字;一个3万平方公里的海州湖,以一平方米养一斤鱼计算,可每年产鱼300亿斤,每年可以有近3000亿的养殖收入。从这些角度看,投入巨量资本,研究和建设管道运输,有着巨大的经济效益。
于是,对于开挖建设水库或湖泊,不是仅仅能够有效解决华北平原干旱的问题,而是其在有效解决华北平原的缺水问题之外,还相关于海淡水水面土地资源的增加问题,以及相关于海谈水水产品生产的扩展问题,以及相关于提高农业种养结构,提高国民膳食的结构与质量,以及提高就业空间、提高就业质量,提高国土的环境质量等等的相关问题。
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在干旱的北方多修水库人工湖,会不会改变干旱的局面?
多修水库不但不能增加地下水渗入量,反而极大的减少了渗入地下水量,为何?无雨水季节水库不排水,造成下游河流无水,雨水季节又大量排水,库水河水很快流入大海,怎么能让河水长年渗入地下呢?
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