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世界上最嚴重的調水工程

生活 更新时间:2024-07-26 10:16:50

[内容簡要]:現代化的調水工程最早出現在19世紀的澳大利亞、印度和美國。20世紀後,以色列、加拿大、中國等國開始緊随其後。

世界上最嚴重的調水工程(國外大型調水工程的喜與痛)1

美國加利福尼亞州大多數徑流和融雪位于北部,而絕大多數人口卻集中于中部和南部的幹旱地區,水資源空間分布上嚴重不均勻。

世界上最嚴重的調水工程(國外大型調水工程的喜與痛)2

赫齊赫齊(Hotch Hotchy)調水工程采用自流輸水方式,輸水管道全長約251公裡,在弗裡蒙特(Freomont)市附近分為4條直徑分别為1.5米、1.7米、2.0米和2.4米的管線。輸水 幹線目前的日輸水量約為135萬立方米,年輸水能力約4億立方米。

高602英尺(183米)的沙斯塔大壩(Shasta Dam)是美國第九高的水壩,橫跨于加州北部的薩克拉門托河,水壩的主要功能包括儲水、洩洪和水力發電等。它是中央河谷調水工程 的一部分,1937年開始建造,完工于1945年,在加州水資源管理上發揮重要作用。但是由于水壩對薩克拉門托地區的環境和生态造成了重大改變,如阻擋了太平洋鲑魚種群的洄遊 等。同時備受争議的還有,大壩形成的水庫淹沒了土著部落的村莊和土地。

美國加利福尼亞州(以下簡稱加州)别名“黃金州”,這個名稱一般認為源自于19世紀中葉的淘金潮。2013年加州的GDP達到2.203萬億美元,占美國GDP總量的13.2%,超過俄羅斯 、意大利、印度、加拿大等國家,這個美國經濟最發達、人口最多的州,繁榮富庶,是名副其實的“黃金之州”。

農業是加利福尼亞州的主體産業之一,特别是位于加州中部的中央河谷地區,灌溉農業發達, 是著名的水果生産基地,除此之外,也盛産棉花、谷物和蔬菜等等。

這個日照充足、氣候溫和的“陽光地帶”是全球最适宜人類居住的地帶之一。這一切都得益于加州的幾項著名調水工程,如中央河谷調水工程、 加州調水工程、 全美灌溉系統、 科羅拉多河引水渠、洛杉矶水渠工程、莫凱勒米調水工程及赫齊赫齊調水工程等。

加利福尼亞州位于美國西海岸,面積42.39萬平方公裡,北部為卡斯卡德山脈,東部為内華達山脈,西部為瀕海山脈,中部為廣袤的中央河谷,南部為幹旱的沙漠地區。特殊的地形 形成了加州的水資源空間分布上嚴重不均勻,當北方一些地區苦于超過2500毫米的年降水時,南方一些地區卻為每年僅50毫米的降水量而發愁。

另一方面,從淘金潮開始後,加利福尼亞人口快速膨脹。大部分的人口都聚居在幹旱的加州南部地區。水資源分布與人口及經濟發展極不協調。人口的密集造成耕地面積不斷擴大 、城市化進程的速度大大加快,水資源供給日趨短缺。

洛杉矶為了解決日益突出的供水問題,1908年修建了第一條洛杉矶水渠,從内華達山脈東部的歐文斯河谷向洛杉矶市引水;1924年舊金山市政府修建了從聖華金河支流圖奧勒米河 向舊金山調水的赫齊赫齊調水工程;1925年,舊金山灣東部市政管理區實施了從聖華金河的支流莫凱勒米河向舊金山灣東部調水的莫凱勒米調水工程;1933年南加州市政水管區開 始實施從科羅拉多河引水的科羅拉多引水工程;1934年經美國國會立法授權,聯邦墾務局開始興建全美灌溉系統,供給加州南部的英佩瑞爾河谷地區、考契拉河谷地區和聖地亞哥 地區;1937年美國聯邦政府通過立法,授權聯邦墾務局修建中央河谷調水工程;1960年加州政府開始興建加州調水工程。

這些工程雖然分别由美國聯邦政府、加州政府和加州地方政府(機構)主持建設,但是彼此相聯結,共同将區域内約229億立方米的水量進行再分配。輸水管道南北綿延千裡,縱貫 加州,形成了較為合理和完整的水資源調配系統,共同把加州北部豐富的水資源調到南部缺水地區。調水工程以供水和灌溉為主要目的,相輔相成,同時兼顧了發電、航運、防洪 、旅遊等功能。正是有了這些調水工程,才得以在荒漠地區種出了甜美的葡萄,昔日荒涼的南加州成為一片綠洲。

雖然這7項工程,最晚的一個也修建于半個世紀以前,但它們今日仍占到美國所有調水工程調水量的70%以上。光加州調水工程每年就給加利福尼亞州帶來4000億美元的經濟效益。

但是每一個項目在動工之前都經過了長時間的論證、詳盡的前期籌備工作和較完善的立法程序。不管調水工程的規劃、組織建設、融資和償還、管理機構設置、職責劃分、運行調 度,還是水量控制與分配,以及水事糾紛的調解等,都有相應的法律或是具有法律效力的規範性文件為依據,且嚴格執行。以中央河谷調水工程為例, 1873年,中央河谷地區就開 始着手灌溉供水的綜合開發方案。此後,聯邦政府和加州的相關機構對開發方案進行了細化和擴展。1919年,一份從整個州利益出發、聯合開發中央河谷水資源的計劃出爐。1921 年,加州州議會制定一系列撥款計劃,用于對加州法定水資源保護、控制、存儲、分配和利用等的研究投入。1931年,加州議會收到了一份包括中央河谷地區水資源利用綜合規劃 在内的加州水資源整體規劃。并于1933年,加州議會通過了《中央河谷工程法案》,批準興建中央河谷工程。随後的經濟大蕭條,使工程陷入困境。1937年,聯邦政府在困境中接 受中央河谷工程,重新修訂了《河流與港口法案》,并授權墾務局正式接管中央河谷工程的建設和運營任務。1992年,美國頒布《中央河谷工程改良法案》,法案中将減小調水工 程的負面影響,加強對魚類和野生生物的保護及改善、修複它們的栖息環境作為工程今後的目标。

大規模水量的遠距離調度,不可避免地會對水源地、沿途各受水區的生态環境帶來一定的影響。洛杉矶調水工程造成水源地歐文斯河谷發展停滞;加州調水工程和中央河谷調水工 程大量調用薩克拉門托河與聖華金河的淡水,緻使流入舊金山灣的淡水減少了約4成,造成了河口海水倒灌的現象,海灣水質惡化,水生生物的生存環境遭到破壞,生物的數量和種 群迅速減少。

相較于50多年前,1992年的立法把生态保護提到了與灌溉和供水同等重要的位置上。由此可見,公衆和政府的生态意識不斷提高,在沉醉于這些調水工程帶來巨大經濟利益的同時 ,越來越清醒地認識到大型調水工程帶來的不利生态環境影響。

正是由于這個原因,國際上對修建大型跨流域跨地區的調水工程的态度越來越謹慎。

50年,滄海變成沙漠

世界上最嚴重的調水工程(國外大型調水工程的喜與痛)3

鹹海1989年和2014年的衛星圖片比較。鹹海曾經隻是一個巨大的湖泊,1987年,分成南、北兩個部分;2003年,南鹹海分成東、西兩邊;2014年,南鹹海東部600年來首次幹涸;預 計2020年,鹹海将徹底從地球上消失。

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錫爾河曾經是鹹海水源的來源河流之一,發源于天山山脈,流經烏茲别克斯坦、塔吉克斯坦和哈薩克斯坦三個中亞共和國。河上修建有多座水電站,如法爾哈德(Farkhad)、凱拉庫 姆(Kayrakkum)、恰爾達拉(Chardara)等。

2014年9月24日,美國宇航局發布的一組衛星圖片重新将世人的目光聚焦到了鹹海——這個位于烏茲别克斯坦和哈薩克斯坦兩國的交界處,曾經是世界第四大内陸湖上。衛星圖片觸 目驚心,讓人心痛。這個已經存在550萬年的古老湖泊東部大部分河床消失,曆史上首次出現完全幹涸。科學家做出警告,如果再不采取積極有效的措施,那麼到了2020年,鹹海将 徹底從地球上消失。

時間回溯50年,鹹海曾是一個美麗、富饒的巨大湖泊。1960年,鹹海面積達到6.7499萬平方公裡,平均水深54米,水體總量1.089萬億立方米。鹹海的名字Aral源于突厥語,意思為 島,形象描述在鹹海中散落着大大小小數百個島嶼。在卡拉庫姆和克孜庫姆這兩片幹燥炎熱的沙漠包圍下,這個水草豐美之地被這裡的先民認為是上天賜予人間的一顆明珠。海中 生活着數百種魚類,漁業發達,每年提供上萬噸的新鮮水産,為岸邊的居民提供充足的食物。鹹海巨大的水體同時也調節着幹燥的中亞地區的氣候。

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木伊那克位于鹹海的南岸,曾經是烏茲别克斯坦繁榮一時的漁港和湖濱旅遊勝地之一,在此捕撈并加工的各種魚制品銷售到前蘇聯的各個角落。但是如今這裡早已見不到波浪起伏 ,在一望無垠裸露的湖底鹽堿地上,伫立着鏽迹斑斑的廢棄漁船。從上世紀80年代起,這裡每年都要發生幾十次的“白色風暴”。

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大面積的糧棉生産和大批的移民,産生大量的灌溉和生活廢水,這些廢水中殘留有大量的化肥、農藥,重新流入阿姆河和錫爾河。

僅僅50年,鹹海已經瀕臨死亡。而造成死亡的主要原因,正是前蘇聯時期在此實行的幾項大型調水項目。

20世紀30年代,蘇聯制定計劃開始在中亞地區發展灌溉農業。中亞廣袤的土地對于缺少耕地的前蘇聯來說,一直是夢想中的開墾處女地。要在中亞發展農業,最先要解決的就是水 源問題。發源于天山山脈的錫爾河和發源于帕米爾高原的阿姆河成為了這個計劃主要的水源地。這兩條河流流經位于中亞地區5個最主要的前蘇聯加盟共和國:塔吉克斯坦、吉爾吉 斯斯坦、烏茲别克斯坦、哈薩克斯坦和土庫曼斯坦,最後流入鹹海。

1937年,從錫爾河修建了全長220公裡的大費加拉運河;1954年,經過大批專家實地考察、調研和論證的卡拉庫姆調水工程正式動工,工程的目标是将阿姆河和錫爾河的天然水道改 道,引入土庫曼斯坦東部和烏茲别克斯坦中部,進行灌溉。期間開鑿的卡拉庫姆列甯運河,總長度達1400公裡,從阿姆河上遊引走河水,灌溉土庫曼斯坦西部地區。1960年代,在 阿姆河、錫爾河及新開鑿的運河流域共開墾了660萬公頃的棉田和水田,建成了前蘇聯新的糧棉生産基地。60年代末,前蘇聯成為世界第二大棉花出口國。到1980年,出口躍居世界 第一,棉花年産量達996萬噸,占世界總産量的20%,其中95%産自中亞地區。同時,稻谷、蔬菜瓜果豐收,分别占到前蘇聯總産量的40%和25%。

通過調水工程, 把水引入沙漠地區,獲得巨大的經濟收益,創造了一個奇迹,在世界上引起了轟動。

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1960年代,在阿姆河、錫爾河及新開鑿的運河流域共開墾了660萬公頃的棉田和水田,建成了前蘇聯新的糧棉生産基地,蘇聯一躍成為世界第一大棉花出口國。創造了一個奇迹,在 世界上引起了轟動。

自然對人類的報複也來得很快。鹹海的水源依靠阿姆河和錫爾河的流入。調水工程大規模引這兩條河的河水灌溉,緻使流入鹹海的水量銳減。在上世紀60年代調水工程修建之前, 平均每年流入鹹海的水量為560億立方米;70年代減少至260億立方米;80年代初減至70億立方米;而到了80年代末,流入鹹海的水量下降至零。沒有水源補充的鹹海,由于高蒸發 量,水量不斷減少,湖面面積急劇縮小。水體的含鹽濃度增加,含鹽量達到了海水的3倍,造成魚類和水生生物大量死亡,生物種群退化。木伊那克漁港在上世紀80年代破産,近6 萬漁民失去工作和生活來源。

上世紀七、八十年代大面積的糧棉生産和大批的移民,産生大量的灌溉和生活廢水,這些廢水中殘留有大量的化肥、農藥,廢水重新流入阿姆河和錫爾河,最後流入鹹海,污染鹹 海的水體。在鹹海幹涸後,湖底鹽堿裸露,每年有上萬噸的有毒鹽堿混合物從幹涸的海床上被刮起,形成“鹽沙暴”,從北向南,加劇了中亞地區土壤的鹽堿化和沙漠化。土庫曼 斯坦共和國80%的耕地出現了高度鹽堿化。

鹽量的增加和有害物質也威脅着當地居民的健康,居民患白血病、腎病、支氣管炎的比例顯著升高。

不僅如此,沒有了鹹海對當地氣候的調節功能,中亞地區降水逐年減少,造成持續幹旱;夏天平均氣溫逐年攀高、而冬天則趨于愈加寒冷;生長季節變得愈來愈短。

聯合國環境規劃署這樣評價:“除了切爾諾貝利核電站災難外,地球上恐怕再也找不出像鹹海流域這樣生态災害覆蓋面如此之廣、涉及的人數如此之多的地區”。

前蘇聯在鹹海流域幾十年經濟上獲得的收益,遠遠彌補不了鹹海流域生态災難所帶來的惡果。這個惡果還在不斷繼續擴大。因為人類的逆天,需要花費更多的人力、物力去彌補。 更有甚者, 人類的彌補顯得無力而徒勞無功。對自然法則的違背,再想要把它恢複成當初的樣子,自然是不給這種機會的。

以上兩個大型跨流域的調水工程雖然都實施于半個世紀之前,但是幾十年過去,它們的經濟效益、生态效益顯現無疑,是中國建設同類型工程最好的參考。

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