第七章高速管道运输系统与水资源大规模调运

7、1高速管道运输系统简介

现有技术的调水工程水利设计都以低速自流为原则，须修建宽大河道、渡槽，开凿长距离隧洞，受地形限制大，土建投资巨大；蓄水及发电须修筑高大水坝，淹没土地，工程浩大；河道流速缓慢过流能力低，修好堤坝每年仍要抗洪抢险；

根据高效流体减阻技术开发的作为低能耗的高速输水管道，在地势平坦的地带也可依自然地势修建高速输水管（渠）道而使洪水迅速退去，长距离输水作为压力管道可轻易克服地形障碍自由选择坡度、走向和铺管路径，不需要修建河道、渡槽和隧洞等，造价可节省四分之三以上。哪怕流速以20米／秒计算一条直径九米的管道系统年输量可达三百亿方，相当于黄河的水量。与可高速调水的高速管道输送系统相联，调蓄水库、抽水蓄能电站的选址也将不再受距河道远近之限制。直接引流发电不再需要修建高坝电站。

航空、铁路、公路货运能耗高，运能有限，即使重载铁路货运能力也难以达到每年一亿吨，货运运力紧张；管道运输只限于少数矿浆中、短途输送；水运速度慢，内河航运已衰落。能耗比较，管道：铁路：汽车：航空＝1：1．5：5：750；跨地区之间修建管道输送干管，其运力巨大，以直径两米的管道为例，输送速度达每秒10米时年运量就达二十亿吨，相当于二十条重载铁路，每公里能耗只有数千瓦（节省能耗90％以上）而造价与铁路相当。矿石料、煤炭、粮食、砂土、原油、成品油、天然气、水、化工原料危险物品等各种物料均共用同一外运干管输送，取代铁路货运，并与长距离调水综合统筹。

以中国大陆地区为例，北方缺水，南方水多，从南方水源地输往北方采用高速管道运输系统，相对于现有河道、水坝等工程设施其造价成倍降低，从而使一些原来搁浅的设想具备经济可行性，例如朔天大运河设想，即使没有每年三千亿方水量，只要西藏确有水量可调出，用高速管道就可比较容易实现，例如用两条直径八米的管道年调600亿方水进入缺水严重的陕、甘、宁或新疆，相当于两条黄河，而其造价仅与两条高速公路相当。现有南水北调的东线、中线工程，如用高效流体减阻技术改装，只需花费几百亿就可使其输水能力提高数倍，当然前提是长江可调水量增加数倍以上，因为按现有水利技术考虑，长江水也没有很大富余水量可供外调了。而统一的高速管道运输系统则将所有可调配的水资源都注入系统，甚至包括未来建成跨国、国际高速管道运输系统，不只是进行各类货物大批量高速运输，还可注入湄公河、印度河、莱茵河、幼发拉底河等入海淡水资源统一调配到各国或地区。

7、2 黄海中开河调长江水北上的“渤海淡水湖”工程设想

提起利用长江入海淡水，中国有一个得天独厚的条件，那就是江苏外海（黄海）沿岸由于黄河泥沙入海的缘故水深很浅，且由于日本列岛环绕而风暴潮影响较小，而长江入海口距离北方缺水最严重的环渤海地区很近（约700公里到达青岛或胶莱运河口）等，利用高效流体减阻技术可采用如下方案：

大致沿着江苏外海十五米等深线（距离现海堤约十公里不等）筑防波堤在海中开河，防波堤内侧布置宽约一到两公里、深约十五米的表面铺设了减阻膜片的高速调水河道并驱动其维持运行，从重新疏通改造的胶莱运河进入渤海；同时沿着老铁山一线筑海堤封堵渤海成为淡水湖；封堵长江口，（防止调水后咸潮上溯，当然洪水阶段闸门可以开启排洪），使长江入海淡水调头北上保持约两米每秒速度进入“渤海湖”，（这个速度对船舶航行影响很小），从而解决北方水资源来源。

7、2、1 黄海中人工海河经济测算：十五米水深的防波堤造价每公里两到三个亿，近八百公里防波堤连同封堵渤海的两百公里大堤共一千公里约三千亿元；高速河道两侧大堤上建造高速公路（或铁路），连同河道表面布设减阻膜片等设备按每公里四个亿计算约三千亿元；两百公里旧胶莱运河扩宽至两公里深十五米，耗资约两千亿元；驱动高速河道维持运行的电力约需要两百万千瓦，可以海上风力发电或潮汐发电站解决，以在黄海海面新建海上风电计算耗资约一到两百亿（也可包括吸纳现有海上风电场）；其余诸如横跨高速河道建造跨海大桥四座约四百亿（在胶州、盐城、连云港、南通分别建桥）、封堵长江口大堤及船舶入口约两百亿、现有沿海港口搬迁至新防波堤附近约五百亿、及数处大型挡咸船闸约两百亿等，总投资约玖仟亿到一万亿元人民币。

这样一来，长江入海水量近万亿方淡水可全部或大部分调入“渤海湖”储存，沿线河流入海淡水也全部截留，渤海水体总量约一万一千亿方，水体可每年更新一次，（哪怕每年只调水三千亿也满足水体更新的要求）。而且新增自大连直达上海高速公路（或高铁）、八百公里防波堤乃至上千公里海堤随处可兼做深水港口、防波堤内是风雨无碍的黄金航道、防波堤与高速河道的河堤之间是优良的海水养殖场，而且新增近十万平方公里国土面积（“渤海湖”八万平方公里，江苏外海新增“淡水湖”约一万平方公里）。

7、2、2渤海淡水湖使华北变江南：“渤海湖”的建成不但解决了环渤海地区的缺水问题，而且可沿着黄河现有河道及黄河故道设置高速管道调“渤海湖”的淡水进入海拔较低的河南、山东、河北内地，黄河水在中游就可截留不再下泄，且在黄土高原泥沙主要来源段用高速输水管道代替现有河道，利用高速管道的澄清河水功能解决洪水期间黄河泥沙问题（河水与相接触的膜片相对速度慢，几乎静止，泥沙很快沉淀）；下游的河水利用指标重新分配给陕西、甘肃、内蒙等省市；山西、内蒙等地海拔近千米，可利用富余风电提水，每拿出一千万千瓦风电就可年提水约150亿方，半条黄河的水量（同时也解决了内蒙、山西地区风电消纳及弃风限电问题），足以保证两省用水；至于向更远的新疆、甘肃等地调水，由于新疆海拔较低，部分地区甚至低于海平面，因此可沿着海水西调建议的路线规划高速调水管道系统，管道逐级下降所发电力用于弥补提水所耗电力，只是必须新建远距离高压输电线路；不过个人觉得新疆、甘肃、陕西等地的水资源就近从西藏或大西南调水为宜，还可兼顾高差利用发展水力发电；而且中国的沙漠大都有丰富地下水（咸水）及风力资源丰富的特点，完全可利用风电淡化地下咸水，及利用北方天然冷源大量淡化地下咸水（控制咸水或海水结冰速度，去掉浓缩的卤水，利用阳光或热源缓慢溶化，再冷冻并控制结冰速度即可得到准淡水冰块）；这样北方人均水资源量翻几倍，不但工业用水，而且粮食生产等农林业用水也得到解决，包括三北防护林在内的能源草产业也将突破水资源瓶颈。

7、2、3南水北调东线改造方案：在中国大陆地区，更简单一点的方案是对于南水北调东线进行改装，使其表面满布减阻膜片设备而提高速度至20米／秒，则年输水量可达3000～5000亿方，可利用黄河沿岸现有水库电站或较高地势另建水库储存调蓄，连同适当封堵长江口在内的工程费用不会超过壹仟亿，而调水成本降至每方一元以下（膜片按每平方一元计算，河道表面设置五十层膜片减阻机构相当于每平方五十元，河道截面为5＊200米，即每米河道一万元，每公里一千万元费用）；当然也可封堵渤海湖作为调蓄，其费用也不会超过两千亿元。一次性投资可成倍减少，而其效果并不亚于黄海中开河的千里大堤计划。

7、3穿越地震区的技术：

这样的全球性工程不可能避开世界三大地震区，高速管道运输系统如何穿越地震区，与其他大型土木工程一样一直是建筑学尤其抗震专家关注的事情，但本人已有一种高效率的抗震结构技术，可用简单廉价结构将巨大的地震荷载阻隔于地下，不止是用于建筑物结构，也可广泛用于桥梁、涵洞及各类构筑物，鉴于研发状态尚未申请专利，暂不公开技术细节，相信大家可以谅解。