南水北调中线工程对环境影响分析与预测，本文主要内容关键词为：南水北调论文,中线论文,环境论文,工程论文，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。
【提要】南水北调中线工程是一项大型水利工程，实施后对周围环境有很大影响。因而，在前期研究中，必需搞好对环境影响的分析与预测，其中主要有：调水对环境地质影响、调水对水环境变化影响、调水对土壤盐渍化影响，以及调水对诱发地震的影响等等。
【关键词】南水北调 中线工程 环境影响
南水北调中线工程是一项跨流域调水的特大工程，对解决北方地区工农业缺水，城镇供水，促进国民经济持续发展，将起巨大的作用。它是一项继长江三峡工程之后的又一项规模宏伟、涉及面广、投资较大，效益显著、影响深远的调水工程，将为我国国民经济上新台阶增后劲奠定基础，它是在我国改革开放不断深入发展中，为创造新局面、改善投资环境，广泛吸引外资的一项重大举措。
南水北调中线工程的调水方案，近期是由汉水的丹江口水库调水，远期从长江直接调水补充（长江三峡工程的兴建，为中线工程调水创造了很好条件）。现今丹江口水库以上的汉水流域控制面积为922500km[2]，多年平均入库水量398亿m[3]，可调水源丰富而可靠。按照工程规划，拟将现有丹江口水库大坝加高14.6m，坝顶高程为176.6m，正常蓄水位170m。蓄水291m[3]，水库可调水量147.3亿m[3]，渠道引水流时630m[3]/s，过黄河流量500m[3]/s。
南水北调中线工程的总干渠，自陶岔渠首引水，途经南阳盆地边缘，从方城缺口穿越江淮分水岭，沿伏牛山山前平原，经平顶山、禹州、郑州、到荥阳牛口峪跨越黄河，再沿太行山东麓，经焦作、新乡、安阳、邯郸、石家庄、唐县、房山直达北京玉渊谭（总干渠入河北省后分流入天津市），总干渠长1240km。
1 供水区自然环境特点和社会经济状况
1.1 自然环境特点
中线工程供水范围主要包括唐白河平原、豫东淮北平原和海河平原，纵跨北亚热带，暖温带和温带，自然环境南北差异大。
供水区总的地势是西高东低，南高而北低，引水送水便利。南部是向南开口的南阳盆地，往北是一望无际的黄淮海大平原；供水区热量资源丰富，水分南北差异大。年平均气温在10℃～15℃，≥10℃积温为3800℃～3900℃。春季气温回升快，小麦易受干热风危害。丰富的热量资源为水分蒸发提供了充足的能源。年最大可能蒸发量为700～900mm，中、北部地区干燥度＞1；本区年降水量1000～500mm，自南而北递减，降水量年际变化大，年内分配不均。年降水变率在24%～34%，一年之中4～10月的降水量占年降水量的85%，易造成春旱和夏、秋洪涝灾害；地表径流量南北悬殊大，按流域平均每亩耕地拥有径流量是：长江流域为2650m[3]，淮河流域为263m[3]，后者只有前者的10%；海河流域为167m[3]，仅及长江流域的6%。这样的水资源分布特点，充分说明了南水北调的必要性。
黄淮海平原第四纪沉积物厚度大，从西向东的变化特点是：含水层的组成物质由粗变细，单层厚度由厚变薄，层数由少变多，水质由好变坏。浅层地下水底板埋深在50～60m以内，为潜水式微压水；中深层地下水在60～100m以下，为承压水。第四纪以来，黄河干流南北，由于沉积环境不同，含水层各异，以北地区山前冲积扇发育，含水层厚度大，颗粒粗（多为砂砾石、砂卵石），水量丰富，单位涌水量在20～50m[3]/h·m；黄河以南地区，山前冲积扇不发育，含水层组成物质，以粗中砂为主，单位涌水量仅为10～30m[3]/h·m。黄淮海平原大部分地区地下水的水量较大，水质也好，可为中线工程供水区实行井渠结合，合理开发水资源，创造极有利条件。目前由于地表水贫乏，地下水超采现象严重，地下水降落漏斗多、面积大，已造成很多严重的环境地质问题。
黄淮海平原土层深厚，是我国旱作土壤——潮土的集中分布区。黄潮土是黄土性冲积物经耕作熟化的土壤。此类土壤耕作层有机质含量低（仅0.5%），富含钙，呈碱性反应。在地势低洼的背河洼地和河间洼地，由于地下水埋深小，排水不畅，所以土壤在潮化过程的同时，也易发生盐渍化，因而，这些地带是盐碱地集中分布区。
1.2 社会经济状况
南水北调中线供水区主要涉及鄂、豫、冀、京、津等3省2市，总控制面积10多万km[2]，耕地面积666.7万hm[2]，总人口1亿多人。整个供水区是我国城镇和工业密集的地带，也是我国主要的粮、棉、油、果品、肉类的商品基地。
拟供水地区资源丰富、交通、能源、通讯等基础设备好、科技文教力量强、工农商贸各业较发达。需水量增长快，水量供需平衡失调，缺口大。
拟供水区城市化水平高。北京和天津属国际性特大城市，郑州和石家庄，又是省会城市，发展快、潜力大。其它，安阳、新乡、焦作、平顶山、许昌、南阳、邯郸、邢台、保定以及襄樊、老河口等市，工商贸也有一定的规模和基础。南水北调中线工程所经之处的乡镇企业，发展迅速，前景可观。
从各城市的工业结构看，各城市都已形成一定规模和特色。北京和天津属于大型的综合性城市，种类齐全，实力雄厚。郑州、石家庄和新乡等市，都是具有一定规模的轻纺和商贸城市，过去纺织工业产值分别占各市总产值30%以上，近几年随着改革开放的深入发展，商贸业发展迅速。郑州还有全国规模最大的炼铝厂、砂轮厂和电缆厂。其它，如安阳的钢铁厂、玻壳厂及自行车行业，焦作市的煤、电、铝及建材工业，邯郸的冶金、煤炭及电力工业，邢台的汽车工业，平顶山的煤炭和电力工业，许昌的烟草工业，濮阳的石油化工业等等，都有一定规模和特色。原按“九五”规划的中线工程供水范围，仅城镇工业和居民用水总量达100亿m[3]左右，其中除由开发当地水资源解决一部分供水外，有相当大的一部分，需靠中线调水工程去解决。
中线工程供水区是我国农副产品的重要生产基地。南部的唐白河流域是盛产稻米、小麦和油料的主要基地；黄淮海平原又是我国最大的小麦、棉花、油料、果品、芝麻、烟草、花生等商品生产基地之一。我国著名的优质小麦高产稳产区集中分布在这一带，豫西、豫北、冀南一带又素有“棉海”之称。农、牧、渔各业要有大的发展，同样离不开水源。
2 调水对环境影响的分析与预测
中线工程拟主要供水对象的黄淮海平原，属于北方严重缺水的地区之一，早在70年代后期，由于工农业生产的迅速发展，水资源供需矛盾日益尖锐，水资源危机，导致生态环境日趋恶化。为了解决危机，多年来虽然也采取了一系列开源节流措施，但只能为这个地区生产发展，勉强维持必要的供水，另一方面是依靠开采地下水和挤占农业用水，以及农田灌溉利用大量未经处理的污废水，来维持城市和工业用水。不少地区由于过渡开发水资源，已造成一系列严重的生态环境问题。其主要表现在：（1）由于超采地下水，使下降漏斗的面积不断扩大，导致地面沉降和出现地裂缝危害；（2）城市和工矿企业排泄污水，导致水资源污染日益加深，鱼类和水生生物大幅度减少；（3）由于缺乏优质水源，致使区内人民长期饮用高含氟水；（4）河水入海水量减少，导致下游河道严重淤积，大大削弱了泄洪排涝能力；（5）由于缺水，导致污染物、农药和化肥残留物及土壤盐分等在地下水和土层下部聚集，带来严重的生态环境隐患；（6）连年干旱缺水，导致城乡上游水源地（如水库）的水体水源储存量不断减少，严重影响发展生产的后备水源。
南水北调中线工程实施后，由于给这一地域源源不断输送优质水源，预计对周围环境的影响是极其深刻的，其主要有下列几个方面。
2.1 对拟供水区的地下水下降漏斗和地表沉降的演变预测
多年来许多地区因为对地下水严重超采，引起地下水下降漏斗的范围逐渐扩大，造成多处出现地表沉降和地裂缝等严重环境地质问题。当今河南省豫东、豫北平原，已形成郑州、许昌、开封、新乡、安阳、温县、修武、清丰、南乐等20多个地下水下降漏斗，总共面积达1～2万km[2]，引起不少地区出现地面沉降，危及建筑物安全。例如据1980～1985年观测，许昌市地面沉降量在150mm面积有3.31km[2]，100～ 150mm达8.69km[2]，50～100mm达54km[2]。河北平原已出现地下水降落漏斗30余处，漏斗面积达2万多km[2]，地面沉降幅度一般在200多mm。首都北京，由于地下水超采，也引起600多km[2]范围的地面沉降，东郊一带地面沉降最大累积达590mm。天津市到1988年止，市区的漏斗沉降中心地带，累计沉降幅度达2.5m，个别地段达2.8m，累计沉降＞2.0m的范围已扩大到17km[2]。
河北平原已发现地裂缝100多条，主要分布在西部平原工农业生产发达，地下水超采数量较大的地区。地裂缝长达数十米至数百米，宽5～10cm，深数米（最深达9.8m）。河南省地裂缝出现于豫北地下水开采量较大地区。例如1993年8月上旬因降暴雨，导致汤阴、内黄一带，多处出现地裂缝，裂缝长10多m至数百m，宽0.5～1.0m不等。
造成上述环境地质问题，根源在于缺水。南水北调的水调来后，城市地区可通过控制地下水的开采量和回灌补水的办法，促使地下水位逐渐回升到适宜水位。例如，郑州市在1983年以前曾经一度因逐年超采地下水，使地下水位陆续下降，漏斗面积不断扩大，之后采取控制地下水开采量，如加大引黄利用量，使地下水位得到有效控制。广大平原的农业区，待水调来后，可普遍采取井渠结合办法，科学地安排渠灌与井灌的次数与时间，就能有效控制地下水位在适宜埋深范围内，以逐渐达到防止地面沉降和地裂缝的危害，使这一带的环境地质得到有效的改善。
2.2 对提高水体自净能力减轻环境污染的分析
随着改革开放的不断发展，城市化水平迅速提高，城市工矿企业规模和数量、城镇居民人口数量迅猛增长，相应排污水量增大，环境污染日益严重，这就加剧了水资源的供需矛盾。据调查在这一带仅大、中城市的市区范围内年排污量可达30多亿t，加上广大地区的小城市和乡镇企业，估计总排污量每年可达60～70亿t，其中北京市市区年排污量近10亿t，天津市区4～5亿t，郑州和石家庄各2～3亿t，邯郸、平顶山和焦作各在1亿多t，安阳、新乡、南阳、保定、邢台诸市各0.5～1.0亿t之间。这么多的污废水（很大一部分未经处理），直接排入河道，必然对周围水体造成严重污染。
工业废水中含有很多有害物质，如汞、铬、砷、酚、氰等，生活污水中还含大量细菌和各种有毒物质。这些污染物对人体健康有很大的危害性。据研究，许多地区饮用水条件日益恶化，是人体致癌的重要因素之一。目前从世界的供水水源中已检出2221种有机物质，存在于饮水中就有750种之多，其中已确认致癌物有23种，促癌物18种，诱变物56种。更何况水体污染经水生生物浓缩富集后，还可能通过食物链危害人体。实际情况就是这样，如对位于郑州市辖区的巩义市部分地区居民调查，由于受该市工矿企业排污的影响，居民饮用受过污染的水后，成为恶性肿瘤高发区（为全国平均的2～3倍）。河北省白洋淀附近的居民，饮用上游城镇排污入淀污染过的水源，肿瘤发病率也很高。同时洼淀区的污水在嫌气性细菌作用下，产生大量有毒气体，使居民出现头痛、恶心、精神不振等病状。
拟供水区的许多河流、湖泊、洼淀等水域，由于水质受污染严重，使水生生物和鱼类的生存环境不断恶化。例如，位于淮河支流沙河的平顶山至泥河洼河段和豫北共产主义渠的黄土岗河段，由于受污染严重，河水中鱼虾基本绝迹。豫北、冀中一带有数百万人，由于长期缺乏优质饮用水，而饮用高氟水，已经严重危害了几代人的身体健康。
南水北调来水后，拟供水范围各水域的水量增多了，水质变好了，水环境状况将得到明显的改善。虽然，要减轻水环境污染，关键在于搞好环境保护和环境的综合治理。但是，通过调水，增加优质水源，提高水体的自净能力，也是一项极其重要的途径。水调来后，首先满足人们饮用优质水源，对减轻恶性肿瘤等疾病和摆脱长期饮用高氟水等困境，将起积极的作用。另外，水调来后由于改善了各水体的水环境条件，使水体中的鱼类和其它水生物，重新得到繁殖与发展。
以上所述是实施调水工程后，对改善环境的有利一面，但事物的发展往往都具有两重性，即在出现有利方面的同时，也会出现负效应的一面。例如，当丹江口水库蓄水位上升后，库区的淹没范围随之增大，不但要带来安置淹没区移民的难处，同时库区水域、灌区稻田、洼地积水等等的面积也相应增多，因而疟疾发病率也随之上升。丹江口水库在60年代初次蓄水后，库区疟疾病患者曾有明显上升。因而，应加强调查研究，采取必要的防范措施。
2.3 调水后黄淮海平原中北部土壤中水盐动态变化
黄淮海平原中、北部地区（主要指沙颖河干流以北），属于黄河历次泛滥冲积淤积的大平原，该平原的特点是，地形大平小不平，排水不畅，气候干燥，蒸发量大，土壤质地又多是壤质土（以中壤、轻壤居多），土壤含盐量较多，局部地区地下水矿化度也高等等。这些条件，对产生土壤次生盐渍化有利，一旦来水多了，由于下渗补给作用，使地下水位上升到临界深度，就会出现土壤表层盐分逐渐聚集现象，危害作物生长。1960年前后，这一带曾因大引大蓄，而造成土壤盐渍化的迅速蔓延，危害甚大。近二三十年，由于大搞综合治理，加上天气偏旱，特别是大范围发展井灌，使地下水位得到有效控制，土壤表层的盐分随之下移，盐碱地面积大大缩小了。但据各地农田分层取土化验分析资料得知，有不少地区土壤表层含盐量是减少了，但下部土层的含盐量却上升了。这表明土壤中的盐分大部分只作上下垂直移动，很少随河流水平远移排到海中。因而这是个很大隐患，若不采取必要措施，万一来水多，地下水位上升到土壤积盐的临界深度，将同样会出现土壤盐渍化的威胁。当然，现在与以往情况不同了，人们已有过去的经验与教训，加上科学种田技术的不断提高，特别是有成套而成熟的井渠结合综合防治旱、涝、盐碱的宝贵经验，要防止土壤次生盐渍化，是有充分把握的。可以预测南水北调中线工程供水区，只要采取一定措施，土壤次生盐渍化是可以控制的。
2.4 丹江水库加高大坝后可能诱发地震分析
水利工程所诱发的地震，既可产生在地震活动性较强的地区，也可产生在未出现地下扰动的地域。人为地震的“触发机理”一般是在一定的地质构造地点才起作用。岩石裂隙、块状结构，以及原有断裂的存在，是产生诱发地震的必要条件。据世界各地调查资料，当水库蓄水深度超过100m时，诱发地震的表现会变得明显起来。在一般情况下，地震的强度直接与水库的蓄水深度有关，高级数（5～6级）的震动，只是在建造高度超过90m的大坝时，才能表现出来。诱发地震不仅与蓄水高度有关，而且也与水库的水域面积大小有一定关系，即随着水体与岩石接触体积的增大，产生地下震动的可能性亦增大。在影响震动频率的诸因素中，最低限度与四种主要因素有关，即水位上升速度、负载持续时间、最大限度到达的水位、以及此水位保持的时间。
丹江口水库在60年代建成蓄水后，地震曾频繁地发生。据观测在1967～1977年间，共计测出地震300多次，最大的出现过4.7级。当时的大坝坝顶海拔高程为162m，正常蓄水157m，总库容210亿m[3]。而现在新规划的大坝坝顶要加高13m，高程为175m，正常蓄水位170m，总库容291亿m[3]。可以预测，由于蓄水的水位增加了，蓄水数量增多了，库区水域面积也扩大了等等。所以诱发地震的次数和强度，也可能增多和加大。因而应加强地震监测工作，并采取相应的有效措施，以防止地震可能引起的危害。
3 几个问题的讨论
（1）在大型的跨流域调水各项工程中，南水北调中线工程将是一项经济效益，生态效益和社会效益较好的工程。首先，就经济效益而言，水利部门曾对各生产部门的效益费用比分别作过计算，其结果是：工业用水效益比最高，为2.77；其次，是发电用水，为1.85；第三，是农业用水，为1.17；最后，是航运用水，为0.12。这表明同样的水量，用于工业比用于农业的经济效益高一倍多。南水北调中线工程调来的水，首先是要满足各大、中、小城镇、工矿企业和居民用水，同时兼顾农业及其它用水，所以其经济效益比较高。
（2）南水北调中线工程所调的水源可靠、水质优良。中线工程近期规划年平均可调水量为150亿m[3]，将来随着各方面需水量的继续增加，当丹江口的水量不敷调用时，还可从长江三峡水库引水补充（三峡工程的兴建，为南水北调中线工程提供充足的后备水源）。中线工程不但可调水量可靠，而且水质也极佳。据水库水质检验结果，其中除高锰酸盐指数一项，超过1类水质标准外，其它各项的综合指数，都达到1类水质的标准。所以说中线工程调水水源的水量与水质都比较理想。
（3）中线工程拟供水区，是我国经济发展潜力最大的地域之一。中线工程拟供水的范围，是我国自然资源和社会资源丰富、城市化水平高、工矿企业集中、人口密度大、交通便利、工、商、贸、科技和文教发达的地域，其经济发展潜力，在我国名列前茅。当前主要矛盾之一是缺水，只要水调来之后，各方面潜力就会很快释放出来，到时总干渠将成为我国经济发展的黄金水道。有了水有了煤（晋东、豫西是我国最大的能源基地），投资环境将起根本性变化，这一带将成为吸引外资的宝贵地段。同时总干渠开通后，它又是沟通长江产业带与欧亚大陆桥的重要渠道之一，将为我国21世纪经济腾飞，上新台阶，起着不可估量的作用。
（来稿日期：1995-06-16）
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