跨流域調(diào)水工程論

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1、論跨流域調(diào)水工程水是萬物之源。地球的表面，70%覆蓋著水，但其中的97%是人類無法直接飲用或使用的海水，在余下的3%的非咸水中，僅有1/3可以供人類開發(fā)利用。即便是如此之少的淡水，在分布上也極不均衡。目前，世界有26個國家2.32億居民處于經(jīng)常缺水的狀況，還有4億居民已面臨“水危機(jī)”。缺水，已對人類的生存和發(fā)展敲起了警鐘；缺水，已成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。發(fā)生在現(xiàn)代的水資源危機(jī)是人類生存又一次面臨的嚴(yán)峻問題。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，僅憑流域內(nèi)調(diào)水已難以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的用水需求，迫切需要跨流域調(diào)水

2、?？缌饔蛘{(diào)水就是為解決水資源在時間、空間分布上的不均或資源性的短缺而采取的水資源優(yōu)化配置工程措施。隨著人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源問題已經(jīng)成為制約人類21世紀(jì)生存與可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素，水資源分布不均勻性與人類社會需水不均衡性的客觀存在使得調(diào)水成為必然。20世紀(jì)50年代以后，國外提出了許多調(diào)水規(guī)劃。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前世界上24個國家已建、在建或擬建的大型跨流域調(diào)水工程有160多項，遍布世界各個地區(qū)。半個多世紀(jì)來，國內(nèi)外專家學(xué)者提出了許多跨流域調(diào)水工程規(guī)劃、管理運行的決策模型與方法，歸納起來可分為兩

3、大類：一是通過各種方法對復(fù)雜跨流域調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行簡化后，采用單一的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型或模擬模型進(jìn)行跨流域調(diào)水工程的規(guī)劃、管理運行決策研究；二是直接采用大系統(tǒng)優(yōu)化決策模型和方法，通過先建立各種類型的大系統(tǒng)遞階結(jié)構(gòu)模型，然后再運用多種數(shù)學(xué)規(guī)劃或模擬技術(shù)(含自優(yōu)化模擬技術(shù))相結(jié)合的求解方法，進(jìn)行該類工程的規(guī)劃管理決策研究。近些年來，隨著模糊數(shù)學(xué)、決策支持系統(tǒng)與專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新型理論、方法的不斷發(fā)展和完善，人們開始探索這些新的理論、方法在跨流域調(diào)水工程規(guī)劃管理決策研究中應(yīng)用的可能性。如Jamieson等人從一

4、般的跨流域調(diào)水系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和管理決策過程出發(fā)，建立了跨流域調(diào)水規(guī)劃的混合決策模型結(jié)構(gòu)，并建議采用混合整數(shù)規(guī)劃模型優(yōu)選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模擬模型設(shè)計所含工程設(shè)施的尺寸大小、動態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行系統(tǒng)實時決策研究等等。1工程實例1.1以色列北水南調(diào)工程???????以色列極度缺水，而且水資源南少北多。它的北水南調(diào)工程的主輸水管長約300公里，管徑2.2～2.8米，途經(jīng)多座加壓泵站，分支管道總長逾1萬公里，年供水量14億立方米。工程不但帶動了南部經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且把大片荒漠變?yōu)榫G洲，擴(kuò)大了以色列的生存空間。1.2?澳大

5、利亞雪山工程???????澳大利亞氣候干旱，水資源相對短缺，為此修建了雪山工程。它在雪山山脈的東坡建庫蓄水，將斯諾伊河的多余水量引向西坡，在調(diào)水沿途利用落差發(fā)電。雪山工程是世界上最復(fù)雜的大型水電工程之一，包括7個水電站、80公里引水管道、11條共145公里壓力隧洞、16座大壩、1座泵站、510公里高壓電網(wǎng)等，年供水23.6億立方米，灌溉總面積26萬公頃。在它的幫助下，西部水質(zhì)也大為改善，生態(tài)環(huán)境變得更加宜人。1.3美國加州北水南調(diào)工程美國西部干旱缺水，為此先后建成十幾項調(diào)水工程，其中最具代表性的就是

6、著名的加州北水南調(diào)工程。???????加州北部雨水豐沛，薩克拉門托河常常洪水肆虐；南部則是天干地裂土冒煙，卻住著全州2/3的人口，水資源分配也極度不均。早在1919年，就有地質(zhì)學(xué)家提出北水南調(diào)的想法。二戰(zhàn)后，加州經(jīng)濟(jì)發(fā)展，缺水問題愈加嚴(yán)重，調(diào)水工程提上議程。為此，加州的南、北方爭吵不休，媒體也推波助瀾，公開號召選民反對州政府的調(diào)水計劃。1960年，加州就此舉行全民公決，結(jié)果51%贊成，49%反對，贊成票只比反對票多了17萬張。引起人們注意的是，在大部分縣投票反對的北部供水區(qū)，也有1個縣的贊成票超過5

7、0%，這是因為該縣居民認(rèn)識到，工程確實也有利于防洪和減少損失。???????工程于1973年竣工，1990年達(dá)到設(shè)計輸水能力。該工程至今仍在不斷擴(kuò)展和完善，工程發(fā)電量在2002年即已達(dá)到85.7億千瓦時，使以洛杉磯市為中心的廣大地區(qū)受益，受益人口高達(dá)2300萬。???????目前，加州的人口、經(jīng)濟(jì)實力、灌溉面積、糧食產(chǎn)量全部位居美國第一，洛杉磯更是發(fā)展為美國第二大城市。當(dāng)年許多投票反對的居民也不得不承認(rèn)，北水南調(diào)工程對加州經(jīng)濟(jì)起飛的貢獻(xiàn)，確實功不可沒。1.4俄羅斯莫斯科運河工程???????1930

8、年，莫斯科的水資源開發(fā)殆盡后，前蘇聯(lián)開始興建莫斯科-伏爾加運河（1947年后改稱莫斯科運河），不僅為首都莫斯科市提供了穩(wěn)定水源，而且顯著改善了莫斯科河的水質(zhì)及城市景觀1.5埃及西水東調(diào)工程???????埃及有96%的國土是沙漠。為了開發(fā)西奈半島，修建了西水東調(diào)工程。主干線長262公里，設(shè)有7級提水泵站，年供水量超過40億立方米。它為西奈半島提供了寶貴的水資源，促進(jìn)西奈的全面發(fā)展。對埃及整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展也做出了巨大貢獻(xiàn)2影響2.1減少調(diào)出水地區(qū)的洪澇災(zāi)害?對于水量輸出區(qū)，嚴(yán)