论国外跨流域调水工程对生态环境的影响与发展趋势——兼谈对我国南水北调规划的思考，本文主要内容关键词为：南水北调论文,发展趋势论文,流域论文,生态环境论文,国外论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 前言
当前世界性的水资源危机与本世纪早期能源危机一样，正席卷着全球，成为今天人类面临的最严重问题之一，有朝一日，中东一些地区“淡水比石油贵”和中国谚语“春水贵如油”将成为不可避免的严酷事实。
从宏观而论，全球年均径流量约为46.8万km[3]，而巴西、 俄罗斯、加拿大、美国、印度尼西亚和中国等六国就占有其45.8%。从一国而言，俄罗斯南部地区集中着全国80%人口和工农业，而河川径流量却只占全国的15%；美国阿拉斯加州的径流量占全国的径流总量之半；巴基斯坦年径流量的34%发生在4～9月，而7、8两月的降水量就占总径流量的一半。这些都是自然因素。
因此，国外都曾把修建蓄水库和跨流域调水工程作为解决水资源时空分布不平衡的主要手段。跨流域调水的具体实例如下：
巴基斯坦的西水东调工程（原称印度河流域规划），即将西三河（印度河、杰卢姆河及奇纳布河）的水调到东三河（萨特里奇河、比爱斯河及拉维河），调水总流量高达2915m[3]／s，平均年调水量222亿m[,3]。
美国已建跨流域调水工程11处，共计年调水200多亿m[3]， 最大的是加利福尼亚州的北水南调工程，年调水90亿m[3]。
俄罗斯已建跨流域调水工程有15处，年调水总量600亿m[3]。 举世瞩目的是欧洲部分的北水南调工程和亚洲部分的东水西调工程。
印度也提出“全国水网”研究方案，除兴建蓄水库、人工补给地下水等措施之外，布拉马普特拉河——恒河调水计划将布拉马普特拉河的丰富水量调到印度南部和西部缺水地区。 其引水渠长320km ， 流量为1150m[3]／s；还有西流诸河水东调等计划。 以使原来白白泄入阿拉伯海的2100亿m[3]水能得以充分利用。
跨流域调水，从表面上看一般是为了解决水资源不足，或者充分利用水资源；但如深入研究，却发现其中潜在着对环境、社会影响却是十分巨大和复杂的，归纳而言，其影响包含：直接的或间接的；短期的或长期的；诱发的或积累的；一次的或复次的等诸因素。
2 跨流域调水对生态环境的有利用影响
2.1 解决“调出水地区”易遭洪水威胁的灾害
如伊拉克，底格里斯——萨萨尔湖——幼发拉底调水工程，大大的减少了调出水地区的洪水灾害，而且在萨萨尔湖蓄水后，其附近地区尤其是贝吉周围。沙丘的形成和移动已极大的减缓了，从而有效的保障了该地区人民生命财产免遭损失。
2.2 挽救地区性生态危机
如俄罗斯北水南调等工程除可满足有关地区工农业用水外，还可缓解里海水位下降而引起的生态环境恶化。里海地区的环境与工业直接受里海水位的严重影响，而从30年代以来，里海水位已下降了2.5m；到2000年时，如不采取调水措施，其水位还将继续降低1～1.5m； 矿化度则将从16%增加到30%～40%。里海流域目前每年缺水600亿m[3]。
2.3 “调入水地区”直接受益
由于调水目的不同，调入水地区受益也不同。
有的航运获得了联通，形成航运系统，如捷克斯洛伐克的多瑙河——奥得河——易北河调水工程；
有的发展了灌溉，增加了农牧业活动和谷物肉类的产量，如印度的萨尔达——萨哈雅克调水工程，使格拉河——恒河平原每年增加灌溉60多万公顷；
有的兼供工业用水，增建了新工厂，发展了生产，如加拿大的迪芬克湖——奎伯尔河调水工程；
有的利用发电兼灌溉，如澳大利亚的雪山调水工程，就利用其落差建设了7座水力发电站，其总装机容量达374kw，年发电量50多亿kw·hr。
2.4 促进旅游业的发展
由于新建了一系列调水设施和道路，因此增加了旅游景观和发展机遇。
2.5 推进人流交往，增建文化设施
由于施工人员进入和调动，调水工程沿途相应地将改善物质供应、卫生医疗设施、文化体育活动和房屋建筑。
3 跨流域调水对生态环境的不利影响
跨流域调水的弊害，轻者一条河流或局部地区受到危害，重者则将对调水沿线或几个流域带来严重的生态环境问题，举例如下：
3.1 对“调出水地区”生态环境的不利影响
俄罗斯北水南调工程，以亚洲地区8 条流入北冰洋河流的总水量19500亿m[3]作设计依据，即调出水量为其1%～3%， 看来水量似乎不多，不料工程竟造成原流入喀拉海的淡水量和热水量减少，影响了喀拉海水温、积水、含盐量、海面蒸发以及能量平衡。还导致极地冰盖扩展增厚，春季解冻时间推迟，地球北部原本短暂的生长季节，也将再度缩短半个多月，西伯利亚大片森林遭破坏，风速加大、春雨减少、秋雨骤增，严重影响了农业生态环境。同时也使北冰洋海域通航条件变差，大马哈鱼等鱼产减少，而且还将潜在地影响着当地乃至全球的气候。上述不利影响，有间接的、长期的和诱发的诸因素，弊害是很大的。
另外，仅以调水水量而言，如设计不当，特别是遇到枯水年时，势必影响调出水地区的用水。
3.2 对输水渠系两岸环境的不利影响
巴基斯坦西水东调工程中有三条灌溉渠总长663km， 引水1493m[3]／s，系自流引水，其水位平均高出两岸1m，渗漏补给地下水竟达35 ～45亿m[3]／a。结果引起两岸各数百米宽地带沼泽化。 同时由于排水不足，使区域水量进出极不平衡，导致土地渍涝，土壤盐碱化，肥力遭破坏和粮食减产，每年影响24000公顷耕地。
另外，调水干渠还易遭受沿岸城镇排入污水的侵袭，导致污水外运。
3.3 对洼淀和湖库等蓄水的不利影响。
调水沿线有多处洼淀或湖库调蓄，使原来的自然环境中增添了庞大水域，这对于消费河流水文特征，库区水状态、地下水位、渗漏、消落区的稳定状况、水生生物、岸边生物、水体水质、气温、降水、鱼产以及地震等生态环境均可造成不利影响。
3.4 对调水流道的不利影响
若利用原河床调水，势必增加流量和流速。由于河床推移物的流失，泥沙冲刷，将引起原河床不稳定。
如巴基斯坦调水工程，由于在天然河道中设置了拦河坝，致使大量泥沙沉淀，河床淤高，使河滩地高出两岸地面1～2m， 既影响了河道的自然排水能力，又阻断了地面排水出路。
3.5 对“调入水地区”生态环境的不利影响
疾病传播是最大的不利影响，在调水过程中某些有害物质和元素，在不同地域因冲而减，或因淤而增，长期饮用这种水就有发生各种疾病的可能。特别是病毒病菌流运传播，使伤寒、痢疾、霍乱等得以蔓延。
如美国芝加哥密执安湖引水工程是最早（1892年开始兴建，1919年输水，流量283m[3]／s）和最有争议的跨流域调水工程之一。原因是，1948年芝加哥受到流行性伤寒的侵袭，结果查明是由于密执安湖的供水管道进口附近受到污染的缘故。
再如南非奥兰治河调水工程沿途都取水用于灌溉和生活，随着农业的发展，血吸虫的宿主钉螺和人口密度的相应增加，扩大和加重了血吸虫病的发病率。
3.6 对生物、水文、水温等其它不利影响
跨流域调水工程改变了原有水文条件；影响了地下水的补给；改变了水生和陆生生物系统，改变了水质和水温；造成居民的集中，加速城市扩展；河水矿化和污染；鱼产量降低等。
4 跨流域调水工程评价
单纯从工程建设本身的角度来分析，跨流域调水工程还有以下问题和不利因素应予以正确评价。
跨流域调水工程除输水工程外，还包括蓄水、引水和提水等工程，其特点如下。
4.1 配套工程项目多而大
如巴基斯坦西水东调工程，就包含大型水库2座，拦河闸5座，虹吸工程1座，联结干渠8条（总长589km），以及其它附属建筑物400多座。澳大利亚雪山调水工程包含水坝15座，电站7座，泵站2座， 隧洞135km等。
4.2 输水线路长
美国加利福尼亚水道的萨克拉门托河至华金河调水工程，输水渠道长1102km，除明渠外，铺设管道281km，隧洞33km，水库23座， 泵站19座，水电站8座。
4.3 基建投资大
如巴基斯坦西水东调工程仅曼格拉和塔贝拉两项工程投资就分别达6亿和9亿美元。美国加利福尼亚州调水工程投资达31亿美元。澳大利亚雪山调水工程投资9亿美元，秘鲁马赫调水工程投资10亿美元。
4.4 施工期长
美国中央河谷工程，20世纪30年代开工，到60年代才基本完成。雪山工程1949年开工，到1974年才竣工。巴基斯坦西水东调工程1965年开工，1975年才初步建成。
4.5 水权（即水之占有权， 水权实属占有及有效地利用水资源）问题复杂。
如美国一些跨州调水工程，由于可能发生社会和环境等问题，遭到一些调出水所在州的反对，致使工程长期无法动工。
4.6 管理困难
由于输水线路长，地区差异大，工程复杂，故在环境保护、工程维修，以及运行管理上都极复杂和困难。
5 跨流域调水的反思
从矛盾的对立统一规律不难看到，每当为解决缺水问题兴建一项跨流域调水工程的同时，已为未来孕育下若干新的问题；在某些场合，跨流域调水还可能由于经济的或环境的考虑，或者仅因单纯的水权归属问题而变得前景暗淡，无法实现。
例如严重缺水的利比亚国曾计划修建一条长达400km的调水管道， 把撒哈拉大沙漠的地下水调往地中海沿岸的人口稠密区，工程费用预计250亿美元，预计21世纪初完成。 但此计划立即遭到有关部门专家的反对，他们向社会呼吁：把撒哈拉的地下水引走，会造成该地区地下水资源的枯竭，破坏当地的生态平衡，使沙漠中寥寥无几的绿州消失，后果不堪设想。因此，该项调水计划不得不搁浅。
北美平原与我国华北平原相比，在降水、日照、蒸发量等方面十分相似。为解决水荒，美国曾考虑过10多个调水方案，但终未实施。因为，他们终于领悟到，生态环境关系复杂且重大，如稍有不妥，违反了生态学原理，必将自食恶果，而且不可逆转。反之，建立节水型工农业，减少无效灌溉，同样可以获得数以亿计的经济效益，而且不致破坏生态平衡。
加拿大魁北克省（几乎拥有全国供水量的30%，并可为调水工程提供大量电力）曾非常热衷于推行一项旨在向美国出口水资源的巨型调水工程计划。但加拿大联邦政府对此采取一种颇为审慎的态度，因环境保护专家及政府环保部门认为；该工程计划华而不实、大而不当；工程一但建成，将极大地改变鱼类、野生动物和家禽的生态环境，并将严重地破坏萨姆湾地区一万多印第安人的传统生活方式。
俄罗斯对大规模北水南调等工程已采取非常审慎的态度，因为已认识到跨地区调水将产生一系列影响，其中包括北冰洋航运条件将发生变化（由于调水，流入北冰洋的热量将因此减少）；同时由于某些河流的径流量增加，随着平原汛期时间的延长，森林资源也会受到影响。这方面的不确定因素很多，进行环境影响模型实验和研究十分必要。在生态环境影响没有明确之前，应当避免采取因循守旧的传统作法。
现在美国、俄罗斯等国在规划新调水工程时，必须考虑其对环境和经济的影响。如对居民生活条件、水的卫生状况、流行病传播、城镇供水条件、农业生产条件、渔业、林业经营条件、河道演变、航运条件等的影响。被考察的地区包括被调走径流的河道海口区、外海、取水口以下河道，调水水库，调水使用的倒流河段，调水渠调入河道及其汇入海。另外，在调水成本分析中，考虑调水成本由调出流域水的调节成本和调水工程的输送成本所组成。
6 跨流域调水的发展方向
水资源开发的一个共同标志就是在时间和空间上把天然水的运行分配进行调整。距流域调水规划所涉及的各项目标大致为：①提高国民经济效益；②实现地区收益的再分配；③使国家或地区的农业生产达到自给自足；④通过供水和改善卫生条件，以提高地区健康水平；⑤通过移民促使人口分布趋于平衡；⑥满足各部门难以解决的用水要求；⑦使就业门路得到合理分配。
象其他水资源开发方式一样，经济效益是跨流域调水较为常见的一项重要规划目标。按照常规，为了选择最优方案，跨流域调水一般必须具备两个条件：①效益应当大于费用；②在可行方案中，选用的方案其效益超过费用部门（即净效益）应当最大。在规划国民经济效益时，既要考虑直接效益和费用，也要考虑间接效益和费用。间接效益包括未进行调水之前需要补贴的资金，以及与不调水相比所有净增加的总收入在内。
对于跨流域调水，国家必须制订有关法律和政策。如美国国会1973年就规定兴建水利枢纽要做到两个促进：①要促进国民经济的发展；②要促进环境质量的改善。美国曾于1970年通过了环境保护法。当时的总统尼克松，就根据专家们对佛罗里达运河工程的环境影响预评价，执行环境保护法，下令该工程停工（当时工程已投资5000万美元）。
制定有关水利政策应包含如下内容：
（1）为了确定有无多余水量可调，应当确定调水时间范围， 即在规定时间（设计水平年）以内，用水要求可以通过跨流域调水来满足。
（2）提出一套方法， 以便确定水量调出地区基本的或最低的需水量。基本需水量必须满足调水地区对用水的合理要求，包括地区农业生产和电力自给自足所需耗用的水量在内。基本需水量如果不足，水利政策就有义务予以保护，不让进行调水。
（3 ）提出一套关于如何确定水量外调流域或地区最大容许量的估算方法。在提出这一估算方法时，必须制定有关灌溉等用水限额；在水量不能重复用于农业或其他目标的地方，还必须规定发电弃水总量。此外，在全国范围内，对于耗水量大的作物，以及为了保护环境所需耗用的水量也要统一规定。
（4 ）对于跨流域调水还必须明确规定出总的用水目标和轻重缓急的程序及原则。
跨流域调水是一项改造自然的宏大工程，地区范围大，涉及面广，不仅投资多，工程艰巨，而且可能会带来社会和生态环境等长远问题。比起修建地上、地下水库，节约用水，废污水处理回用等保水措施来说，牵涉的问题更多一些，而且往往是远水难解近渴。因此，只有对跨流域工程的规模、效益、生态环境、社会等各方面进行综合性可行性研究和合理合法化论证后。再通过周密规划和设计，才能确定和付诸实施。否则，应另辟途径。
7 对我国南水北调规划的思考
我国淡水资源数量有限，而人口逐年增长，人均占有淡水量逐年减少（目前仅占世界人均淡水量的1／5）；况且我国淡水分布在空间和时间上都极不均衡。如长江流域及其以南地区的水资源量占全国总量的81%，而耕地仅占全国总量的36%；黄、淮、海河流域水资源量占全国总量的7.5%，而耕地却占全国总的37%。另外， 北方地区的降水多集中于汛期的2～3个月里。因此多变的自然降水及濒繁的旱涝灾害，一直决定着我国农业收成乃至整个国民经济的大盛衰。
我国领导人早在20世纪50年代初就已提出了南水北调（即将长江水调往华北平原乃至北京、天津等城市）的设想，以求根本解决我国水土资源分布不均衡的严重局面。
目前兴建跨流域调水工程，以调剂盈缺，已成为国家长远的重大战略措施，无论经济效益或社会效益都可能是巨大的。但是象南水北调这样远距离和大规律的跨流域调水所涉及的工程技术、社会经济和生态环境等问题特别复杂，施工期长，投资巨大。因此，必须采取积极慎重的方针，并借鉴国外已经成功或失败的经验或教训，做到宏观决策有充分和科学的依据，设计工程有可靠基础，经济上合理，生态环境改善，社会效益显著，并根据投资可能，有计划、分步骤地实施，逐步扩大效益。
另外，南水北调是有一定限度的，只能在一定时期内满足某些严重缺水地区适当发展规划的用水要求。因此，一些严重缺水地区应把节约用水和废污水作为可持续发展的战略措施运用于现在乃至未来。况且长江水资源也是有限的，而且长江流域近些年来随着人口和社会经济的迅猛发展，人类无节制的开发利用所有自然资源，并任意排放大量废弃物，对长江流域生态环境已造成很大破坏，长江流域也存在生态系统失调、环境恶化状况，近几年长江屡发大或特大洪水和重大水污染事故即为例证。
另据长江流域水资源保护局组织对长江干流近岸水域调查结果表明，在长江干流上至攀枝花、下至上海的沿江21个城市江段797.2km 河长中，平水期污染带总长458.2km，占评价河长的57.5%； 枯水期污染带为503.1km，占评价河长的63.1%。对这21 个城市江段近岸水域的水质、悬浮物、底质、水生生物的监测结果还表明：Ⅰ类水仅占1.1%、 Ⅱ类水占11.2%、Ⅲ类水占16.8%，而Ⅳ、Ⅴ类水分别占24.6%和46.3%，其中平水期总超标率达64.2%，枯水期达77.6%。目前长江流域很多沿江城镇都出现了水质性缺水问题。因此，“人类的活动应当与河流相协调”；“中国可持续发展应建立在资源的可持续利用和良好的生态环境基础上”；“水资源的持续利用是所有自然资源保护和可持续利用中最重要的一个问题”。故保护水资源，保护生态环境，不仅是缺水地区的战略目标，也是长江流域及整个华夏大地和世界各国可持续发展的必由之路。
8 结语
以上详细分析和论述了跨流域调水工程的起因、现状、利弊、发展趋势和兴利除弊的原则、方法。关键问题、重大问题，和经验教训可作为我国有关工作的借鉴与参考。
当前世界正面临水资源危机，而各地对水的需求却日益剧增。因此，针对水资源在时、空分布上的不均衡问题，而采取科学的、经济的和合理的跨流域调水措施是必要的。
为了使调水工程能取得最大的经济效益，特别是要保护生态平衡和环境质量，必须对调水方案的可能性和现实性进行科学的、技术经济的、生态环境影响等多方面的综合评价和论证。从而选择出经济效益最有利，没有或最少不利影响的调水方案；舍去不合理的、利少弊多的方案，选择方案后，仍应对其规划、设计、施工和运行等各方面进行全面的分析和研究，提出减免或改善不利影响因素的措施。
规划、勘测和设计是调水工程的前期工作，而生态环境影响评价和环境保护设计是前期的前期。在调水工程的规划设计中，必须把环境保护作为重要的内容之一。为此，应通过社会调查，查阅历史资料，研究其它调水工程的经验教训；进行环境监测；通过统计分析、分类对比，建立环境数学模式，进行模拟试验和现场试验；利用科技成果和先进技术弄清调水系统和有关流域的生态环境的演变历史的现状，预测生态环境的发展趋势；再根据调水工程目前和长远的效益，并结合社会调查和公众参与，权衡利弊，实行多方案比较，然后采取适当措施。这样，既能达到距流域调水工程的预期效益，又能减免不利的生态环境等影响。
今天世界上采取跨流域调水等保水措施去节约和充分利用有限的淡水资源，已经或即将起到延缓需水曲线不断高涨的重大作用。但是也应清醒的认识到，它必竟是有一定限度的，而且并非“水到渠成，万事大吉”的唯一寻求水源的途径。
跨流域调水的目的主要是为了人类的生活和生产需要。但如在环境方面考虑不周，不仅会使一条河流、一个湖泊，而且会使有关的几个流域的生物、生态系统和环境质量发生很大影响。假如在调水之前，只注意到缺水的需要，而忽视那些事后才逐渐显示出来，或逐渐积累才发生作用的生态环境问题，那么纵然达到了调水的预期目的，也会给调水沿线或调入水地区甚至调出水地区带来或多或少的生态问题，甚至会使环境恶化，危害人身健康，危害工农业生产，导致自然灾害的加剧，造成不可弥补的严重损失。因此，必须充分研究论证和权衡利弊。审慎处理。
另外，跨流域调水是改变河流的自然流向和径流量分配，因此它是改造自然的宏伟事业。其含义、内容和规模，实际上已远远超出了单纯水利工程的范畴，而是多学科综合研究的对象，决非单一学科所能解决；又对有关的人文、地理、经济等重要因素的影响还有待更全面、更深入的研究和专题阐述。