质疑:“红旗河”调水功能的可行性
杨勤业1, 景可1, 徐建辉2
1. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101
2. 中国科学报,北京100864

第一作者简介:杨勤业(1940- ),男,湖北武汉人,研究员,研究方向为自然地理综合研究、区域自然地理。E-mail: yangqy@igsnrr.ac.cn

摘要

据报道,“红旗河”方案确定的基本目标是由雅鲁藏布江、怒江、澜沧江、金沙江、雅砻江、大渡河调水600亿m3至新疆等干旱区,发展2亿亩农田(1亩=1/15 hm2),建15万~20万km2绿带,以此彻底改善西北干旱区的生态与环境。“红旗河”通过上述河流的各调水点以上的年均径流量总和为1 444亿m3,占被调水河流总径流量的35%;“红旗河”计划年调水量约占可调水量1 444亿m3的42%。如果不考虑国际河流、调水口以下的水电站及工程的正常运行等因素,单纯就水资源而论,600亿m3总调水量是可行的。“红旗河”是跨流域调水的宏大设想,已经引起国内外的广泛关注,但这个宏大的设想也面临地质、技术、经济、社会、生态等领域的多重严峻挑战,存在极大的不确定性。特别是600亿m3的水能解决什么问题?在实施工程之前应该充分论证,采取有效措施防范和减轻这些风险带来的危害。从自然地理、资源环境和区域发展角度看,以下问题值得商榷:

从主要受水区域新疆看,依据现有农田的净灌溉定额(大约600 m3/亩),即使完全不考虑渠道(干渠及农田灌溉支渠)中途渗漏与水面蒸发,理论上最多发展1亿亩农田。同样,根据新疆为了维持塔里木河下游大海子水库以下的511 km2湿地所调用的水量估算,15万km2生态绿带建设每年至少需水1 100多亿 m3。600亿m3引水量既无法实现建造2亿亩农田的需要,也无法满足15万km2生态绿带的需要,二者同时实现更无可能。何况这600亿m3的水要经过6 000多km的长途跋涉,渗漏和蒸发非常大,最终能有多少水达到受水区?该项目计划建设期10 a、投资4万亿元,每亩农田(以2亿亩计算)2万元,每m3水费近66元。工程建成运行时,谁来为昂贵的水费买单?

调水可能引起的环境影响和生态后果具有极大的不确定性,需要给予高度关注。如调入区是内流区,降水量小,蒸发量大,地形封闭,缺乏排水出路,环境条件特殊。大量引水,在灌溉不当的情况下,极易导致土壤次生盐渍化。跨流域调水工程不仅仅是一个复杂的水利工程,还是一个十分复杂的生态系统工程,更是一个十分复杂的社会经济工程。环境效应、生态后果和社会经济影响涉及复杂的地球物理、化学和生物过程,也涉及复杂的人地关系和谐平衡过程。“红旗河”同时涉及国际河流,潜在的地缘政治关系需要引起重视。在现有认识水平下,需要对这些问题进行深入系统研究,分析各系统之间的相互关系及影响规律,提出理性的评价系统和论证方案。

此外,在“红旗河”的舆论造势中,还存在几个有悖科学认知的观点,如“改变中国气候格局”、“森林致水作用”、打破千百年来的“胡焕庸线”等。文章均进行了分析和澄清。

关键词: “红旗河”调水;; 自然规律; 环境影响; 生态后果; 社会经济影响
中图分类号:TV213.4 文献标志码:A 文章编号:1000-3037(2018)05-0893-06
The Query: The Feasibility of the Water Diversion Function of “Hongqi River”
YANG Qin-ye1, JING Ke1, XU Jian-hui2
1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. China Science Daily, Beijing 100864, China
Abstract

It is reported that the basic goal of the “Hongqi River” Project (also known as “Red Flag River” Project) is to improve the ecological and environmental conditions of dry areas in the Northwest China by transfering water from the Yarlung Zangbo River, the Nu River, the Lancang River, the Jinsha River, the Yalong River and the Dadu River in the Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau, to Xinjiang and other arid areas. By this way, 200 million mu (around 13.33×104 km2) of farmland and oasis could be developed in the dry areas.

“Hongqi River” Project is a grand idea of water diversion across river basins, which has attracted wide attention at home and abroad. However, this grand idea also faces multiple severe challenges in the fields of geology, technology, economy, society and ecology, and there is a great uncertainty.

From the perspective of physical geography, natural resources and environment and regional development, 60 billion m3 of water cannot meet the needs of the construction of 200 million mu of farmland, nor can it meet the needs of the ecological green belt of 15×104km2, and the two cannot be realized at the same time. In addition, how much water can reach the receiving area when there is strong leakage and evaporation along the river? The project is planned to be built for 10 years, with investment of 4 trillion yuan. The investment of farmland irrigation per mu is around 2×104 yuan, and the water charge per cubic meter is nearly 66 yuan. Who will pay for the expensive water bill when the project is completed and running?

The environmental impacts and ecological consequences caused by water diversion are of great uncertainty and need to be highly concerned. The water diversion project is not only a complex water conservancy project, but also a very complex ecosystem engineering, and a very complicated social and economic project. Environmental effects, ecological consequences and socioeconomic effects involve complex geophysical, chemical and biological processes, as well as the complex process of harmonious balance between human and earth relations. The “Hongqi River” Project involves international rivers at the same time. The potential geopolitical risks need to be drawn attention. At the existing level of understanding, it is necessary to make a thorough and systematic study of these problems.

In addition, in the public awareness of “Hongqi River”, there are still several views that are contrary to scientific cognition, such as “changing the climate pattern of China”, “forest causing precipitation”, and breaking the “Hu Huanyong Line”. The analysis and clarification for these misunderstandings are carried out in the paper.

Keyword: water diversion of “Hongqi River”; natural law; environmental effect; ecological consequence; socioeconomic effect

近一段时间以来, 关于“ 红旗河工程” 的报道频频见诸媒体, 引起国内外的广泛关注。“ 红旗河” 是从青藏高原向西北干旱区进行的大规模、远距离、跨流域的调水工程设想, 分别引我国西南诸河的水资源共计600亿m3, 通过隧道、水库、渠道输送到新疆等西北干旱地区, 绕山而行, 顺势而为, 全程自流6 118 km; 工程预计投资4万亿元, 工期10 a, 带来的效益是新增2亿亩农田(1亩=1/15 hm2)、15万~20万km2的荒漠变绿洲, 1 000多km的航道、改变中国的气候格局。这是足够美好的愿景工程。但我们认为面临着地质、技术、经济、社会、生态等领域的多重严峻挑战和极大的不确定性。还有市场需求、投资效益和国际河流水量分配等诸多问题。

1 引水量:无法满足目标用水需求, 经济上不可行

“ 红旗河” 的引水河流包括雅鲁藏布江、澜沧江、怒江、金沙江、雅砻江、大渡河等。根据水文资料, 这几条大河的年均径流总水量是4 139亿m3。红旗河穿越位置处诸河的年均水资源量分别是:雅鲁藏布江调水口大拐弯以上年均径流量634亿m3(邻近调水口的奴下水文站); 怒江调水点嘉玉桥附近年均径流量是241亿m3(嘉玉桥水文站), 澜沧江引水口的年均径流量164亿m3(在昌都与察雅之间, 澜沧江昌都水文站); 金沙江引水点岗托, 岗托没有水文站, 但在它上游150多km的直门达的年均径流量是116亿m3, 估计岗托的年均径流量不会超过130亿m3; 雅砻江调水点在甘孜附近, 甘孜年径流量115亿m3; 大渡河的调水点在大金川上游, 大金川年径流量160亿m3。合计1 444亿m3, 占被调水河流总径流量的35%; 红旗河计划年调水量是600亿m3, 占可调水量的42%(可调水量是指调水点以上流域来水量)。如果不考虑国际河流、调水口以下的水电站及工程、相关河流水文水资源、生态环境风险以及相关社会经济等其他因素, 单纯就水资源而论, 理论上可以满足600亿m3的总调水量。但600亿m3的调水量无法满足该方案设定的目标。

1.1 无法满足2亿亩现代农田建设用水量

众所周知, 在西北干旱区, 没有灌溉就没有农业。根据新疆塔里木河流域农田灌溉的数据看, 大致是:渠系水的有效利用系数在0.4左右, 流域农田灌溉面积787万亩, 年用水量132.05亿m3, 按此计算农田每亩用水定额, 毛灌溉定额1 670 m3/亩, 净灌溉定额是670 m3/亩; 又据新疆2012年的统计资料, 全疆灌溉面积9 266万亩, 总用水560亿m3, 平均604 m3/亩; 如果暂不考虑渠系的渗漏与蒸发, 那么净灌溉定额为600 m3/亩左右。如果按照此定额计算, 发展2亿亩农耕地需要1 200亿m3的灌溉水量。即使发展喷灌或滴灌, 根据新疆现有滴灌或喷灌的用水定额(400 m3/亩左右), 发展2亿亩这样的现代化农田每年的灌溉用水量至少也要800亿m3。 显然, 即使完全忽略渠道(干渠及农田支渠)渗漏与水面蒸发, 600亿m3的水绝对无法满足2亿亩农田的需要。理论上仅可发展1.5亿亩现代农田!如果考虑水渠渗漏和水面蒸发等因素, 充其量发展1亿亩多点。

1.2 无法满足15万km2生态绿带建设用水

在干旱地区建设1亩绿地需要多少水?暂且未见这方面的资料, 以新疆为了维持塔里木河下游大海子水库以下的511 km2湿地的存在, 自2000年至2017年的17 a共向下游输送生态用水70亿m3, 平均每年输水4亿m3, 平均每亩年需水约500 m3。如果按此标准计算, 15万km2生态绿带建设每年共需水量是1 125亿m3, 若建设20万km2生态绿带则需水量是1 500亿m3

不难看出, “ 红旗河” 每年调水量600亿m3, 已经大于黄河的天然年径流量(580亿m3), 是塔里木河年径流量(398亿m3)的1.5倍。尽管数字很惊人, 姑且不论有多少水能够到达受水区, 600亿m3的水既发展不了2亿亩农田, 更维持不了15万km2的生态绿带。

暂且用2亿亩现代农田目标来讨论经济效益问题。据方案披露, 该工程将用10 a时间、花费4万亿元经费(这个数肯定小了!), 调600亿m3水, 建设2亿亩现代农田和15万km2生态绿带。由此估算, 每m3水成本66元, 每亩农田水费2万元。如上所述, 600亿m3水无法满足1.5亿亩现代农田的需要, 更不可能再建造15万km2的生态绿带!何况干旱区的渗漏和蒸发非常大, 最终能有多少水到达受水区?这些昂贵如金的水用来种植粮食吗?谁来为高昂的水价买单?是由国家长期买单吗?

2 不确定性大:调水进入干旱内流区, 生态环境后果难以预估

跨流域远距离调水是一项复杂的工程。在决策之前, 首先要对可用水资源地表水和地下水的水量和水质进行综合评价; 其次, 对各种不同目的的需水情况进行评价; 第三, 对现有水资源的使用效率作出评价; 第四, 对调水工程的工程效益、环境影响进行评价。从环境与生态角度看, 调入区的调水规模必须适宜, 在缺水区增加水量并非愈多愈好。生态平衡与水量平衡之间有密切关系。众所周知, 对于一个地区, 水量平衡要素(如降水、蒸发、地表水与地下水等)是重要的生态物理因子。跨流域调水工程会引起相关地区水量平衡要素及其对比关系发生变化, 最终将导致生态系统的改变。一般说适宜于生态平衡的调水, 环境影响可望较小, 但是调水工程还包含其他一系列环境影响的问题, 必须作进一步的讨论。调水对环境影响的评价直接涉及到工程的可行性, 其影响有正有负, 内容十分广泛。由于水是自然环境的重要组成物质, 也是最活跃的环境因子。调水改变水平衡与水文循环会连带着环境的变化。调水对环境影响的过程, 可以归纳为以下模式:调水→ 改变原来的水文过程→ 自然环境变化→ 社会经济变化。以上模式表示了影响由初阶到高阶的顺序。因此, 跨流域调水工程不仅仅是一个复杂的水利工程, 还是一个十分复杂的生态系统工程, 更是一个重大的社会经济工程。环境问题涉及复杂的地球物理的、化学的和生物的过程, 在现有认识水平下, 仍需深入研究, 而不能鲁莽行事。

在内陆地区, 土壤中的盐碱依靠季节性的洪水和灌溉水多次冲洗到终端盐湖。干旱地区降水稀少, 但蒸腾蒸发能力特别强。世界上几乎所有依靠灌溉维持的耕地, 都深受盐渍化的困扰, 我国西北和新疆也不例外。“ 红旗河” 工程受水区亦存在这个问题, 即使引水水质再好, 若灌溉方式不当也必然会导致日益严重的土壤盐渍化。为了保持土壤中的盐分平衡, 而不致盐分越积越多, 就需要大量的水用于灌水洗盐。如果做不到这一点, 就只能把积盐淋洗到灌溉区周围的洼地, 使那里变成盐碱滩, 并越扩越大。对比国际上就有不少的干旱区引水失败的先例, 如20世纪30年代美国对中部大草原的开发, 50年代前苏联在中亚的跨流域调水和开发, 均因违反了自然规律而以失败告终。

3 宣传的观点:有悖科学认知

在“ 红旗河” 调水的舆论宣传中存在几个有悖科学认知的观点。

1)“ 改变中国气候格局”

中国气候格局是众多自然因素在长期的变化过程中逐渐形成的, 不是谁想改变就能改变的。中国气候格局的形成有漫长的地质过程, 古近纪行星风系环流形势支配了全球的气候, 我国大部分地区处于副热带高压控制下, 盛行干燥的东北信风; 当时气候带稀疏宽广, 极地至赤道地表热量分布较均匀, 亚热带北界可达北纬60° 左右, 我国绝大部分地区都属于热带和亚热带。到了中新世, 经过剧烈的喜马拉雅运动, 使整个东西向下垫面发生了深刻的变化, 改变了古近纪早期(早第三纪)古地形面貌, 地面抬升; 到了上新世, 青藏地区上升为高原, 海陆热力差异变大, 从而经向环流加强, 形成了原始的季风环流。进入第四纪, 青藏高原继续隆升到3 500 m以上高度, 开始成为北半球的巨大热源体, 形成强大的热力和动力作用机制, 从而加强了季风环流。同时青藏高原的隆升改变了原来的环流系统, 形成了别具一格的季风气候。东亚季风环流形成以后, 强化了东南沿海与西北内陆地区湿与干的对峙关系, 非夏季风影响区以干旱为其特点, 夏季风影响区以湿润为主, 过渡带为半干旱半湿润区。这就是我国气候基本格局的形成过程, 大气环流的水循环过程与气候格局是一致的。水循环的特点不完全取决于水量的多少, 而受众多因素影响。仅靠600亿m3的跨区调水就能改变我国的气候格局, 显然缺乏对我国气候格局形成的系统性基本认知。

2)“ 森林致水作用”

干旱地区和半干旱地区森林的作用问题早在20世纪80年代著名地理学家黄秉维先生就针对当时的三北防护林致水的观点进行过批驳, 对森林能否致水有过精辟的论述[1, 2, 3]

具体到“ 红旗河” 的600亿m3水引到干旱区用于农田灌溉或生态建设灌溉, 灌溉的水一部分是陆面蒸发, 一部分是植物的叶面蒸腾, 还有一部分入渗地下, 前二者蒸散发的水还能不能回到地面?这涉及干旱地区水分蒸发能否形成循环链。已有的大量数据证明干旱区不存在水分循环链。干旱区空气极度干燥, 地表蒸散发的水分进入大气后, 便立即随风远扬, 几小时就可到达数百千米以外, 既不会在原地上空积聚, 也不会在毗邻地区停滞; 即使蒸发的水分在上空停留, 也只能略微增加空气的湿度, 而不会致雨; 降雨有锋面降水、对流性降水、地形降水和台风雨等多种类型。我国西北、新疆等地不可能出现台风雨, 但无论其他何种降雨, 若要形成降水, 都必需满足几个条件:① 空气中含有足够的水汽; ② 空气温度下降到水汽能够凝结出来的程度, 即空气饱和时气温继续下降; ③ 有凝结核; ④ 水滴增大到能降落到地面。显然, 干旱区空气湿润度由地表蒸散发水分达到饱和是不可能的。也就是说, 在干旱区不可能因植树而增加当地的降水量。对于干旱区的内流河来说, 控制和减少蒸发是第一要务。这是可以依靠适当的生物措施来实现的。为了减少明渠灌溉的蒸发消耗, 新疆等地的“ 坎儿井” 就是千百年来当地群众适应环境的创举。目前新疆兵团实施的现代灌溉措施, 也有效地降低了单位面积农田的需水量。

3)打破千百年来的“ 胡焕庸线 ”

所谓胡焕庸线是指我国版图上黑龙江瑷珲至云南腾冲之间的连线。这是人口密度分布分界线, 更是一条自然地理界线。众所周知, 决定人类生存的两个基本条件:水和土地。水是生命之源, 土地是生存之本, 这条自然地理线决定了人类生存的水与土地的两个基本条件。瑷珲至腾冲线首先是一条地质地貌线, 其次此线北端是气候分布线。这条线形成于地质时期(早于东亚季风形成期)。东亚季风逐渐形成后, 北端的大兴安岭与太行山段成为气候分界线。由于这样一条自然地理线的存在, 决定了人类生存的两个基本条件水与土的分布特点, 此线东部的地貌以平原为主, 其次是丘陵、中低山地; 气候是湿润和半湿润气候, 制约人类生存的两个因素同时存在。而此线的西部又可分成两部分, 大致以秦岭为界, 北部地貌以剥蚀平原为主, 其次是丘陵山地; 气候是干旱、半干旱区, 受冬季风影响强烈, 干旱少雨, 制约人类生存的条件是水。秦岭以南除四川盆地外, 地貌是中、高山为主, 以高寒湿润气候为主, 年降雨量> 400 mm, 制约人类生存的条件是土地与高寒。区域水土资源不匹配, 制约了人类的生存和发展。

由上分析可知, 这条人口分界线的形成有着漫长的地质历史的依托, 是长期以来人与自然相互作用、人类适应自然的结果, 不是人为所能打破的, 除非发生大的区域地质构造运动。仅仅靠跨区调水来打破这条“ 胡焕庸线” , 那是不切实际的想法。

总之, 地球表层格局— — 如高山平原、河流大海、森林草原、湖泊湿地、沙漠戈壁等都是大自然经过千百万年乃至亿年不断演化形成的, 具有结构与功能的稳定性, 也是大自然赠予人类的礼物, 人类不能轻言改造大自然、在大自然身上动手术。“ 红旗河” 引水工程在地质、技术、经济、社会、生态等领域存在多重严峻挑战和极大的不确定性。还有市场需求、投资效益和国际河流水量分配等诸多问题。我们主张重大的自然资源开发工程和生态环境建设项目, 必须以“ 敬畏自然、尊重自然、顺应自然, 保护自然” 为前提。重大资源环境生态工程项目立项或重大科学决策, 必须经过严格的、规范的科学论证, 必须进行广泛的学术讨论。国家大型调水工程应该建筑在踏踏实实工作积累和精确的资料分析的基础上, 既要做好工程建设的经济效益分析, 又要预估工程实施的环境后效和生态后果。用于大工程的每一分钱都是纳税人的血汗, 需要倍加珍惜。我国经济实力雄厚, 但不应成为实施不计生态环境和社会经济后果的超大型工程的前提和借口。

致谢:本文是中国科学院地理科学与资源研究所老科协组织的科学沙龙的成果。郑度、张青松、梁季阳、尤联元、何希吾、陈传友、关志华、李炳元、项月琴、房金福、李家永、李志华、单之蔷、姜鲁光等参与了讨论,并发表了重要意见。特此致谢!本文成文后,孙鸿烈、郑度、成升魁、沈镭又提出了宝贵意见,一并致谢!

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 黄秉维. 确切地估计森林的作用[J]. 地理知识, 1981(1): 1-3.
[ HUANG B W. The exact assessment of the role of the forest. Geographical Knowledge, 1981(1): 1-3. ] [本文引用:1]
[2] 黄秉维. 再谈森林的作用 [J]. 地理知识, 1982(2): 1-3, 30; 1982(3): 1-3; 1982(4): 1-3.
[HUANG B W. Discussion on the role of the forest again. Geographical Knowledge, 1982(2): 1-3, 30; 1982(3): 1-3; 1982(4): 1-3. ] [本文引用:1]
[3] 《黄秉维文集》编辑小组. 自然地理综合工作六十年——黄秉维文集 [M]. 北京: 科学出版社, 1993: 442-459.
[Editorial Committee of HUANG Bingwei Collection. Collections of Huang Binwei’s Sixty Years Comprehensive Work of Physical Geography. Beijing: Science Press, 1993: 442-459. ] [本文引用:1]