1、海水西调与再造西北,霍有光西安交通大学人文学院哲学系 西安交通大学生态环境与现代农业工程中心,一、海水西调战略引起的反响与应用近景,1海水西调战略引起的反响（相关问题：中国水危机；各方案对比略）1997年科技导报；中国高技术产业化协会三次讨论会；两次全国政协提案；国务院政策研究室农村司向国务院领导提交报告；人民日报海外版、光明日报、科技日报、科学时报、中国环境报、大公报以及数十家网站。,2 应用近景（余热淡化海水海水换开发）内蒙锡林郭勒市 ：关于引渤海海水进入内蒙古治理生态和在内蒙古建设能源化工基地的建议。 从葫芦岛兴城东台子里取渤海水，直径3.2米玻璃钢管，全程600余公里，正在建设一个百万
2、吨/日规模的海水淡化厂，每年海水输送和淡化能力为3.65亿立方米。投产后每年可以生产淡水3.13亿立方米，复合海盐960万吨以及其它海水化学资源产品。褐煤总储量在全国居第一位。探明1882.8亿吨，其中可采储量722亿吨，而这其中褐煤占了99.5%。2006年国家煤化工产业中长期发展规划已经明确规划蒙东(辽西)为全国七个现代煤化工产业区之一。规划：上都电厂480万千瓦、多伦电厂360万千瓦、胜利电厂240万千瓦、金山白音华电厂240万千瓦、中电投白音华电厂240万千瓦、乌拉盖电厂240万千瓦等项目，计划进入华北电网项目总装机容量为1080万千瓦，进入东北电网项目总装机容量为807万千瓦。相当于
3、三峡工程的装机总量。,两大问题 （1）海水能不能在沙漠里使用的问题（或曰生态问题）。 （2）海水能不能用的起的问题（或曰经济问题）,第一地理台阶,图 中国北方沙漠地理台阶示意图,我国的地形与地貌特点,引渤入疆示意图,二、海水西调改造沙漠的气象学原理,（1）喀土穆河流两岸多为半荒漠地区。 （2）喀土穆至阿斯旺：流程约1850km，落差约290m，两岸为沙漠地区。,来自中学地理课本,取水口：天津塘沽。调水线路：第一期工程：天津塘沽河北怀来河北黄旗海；第二期工程：黄旗海浑善达克沙地库布齐沙漠、毛乌素沙漠；第三期工程：库布齐沙漠乌兰布和沙漠腾格里沙漠；第四期工程：乌兰布和沙漠巴丹吉林沙漠；第五期工程：
4、巴丹吉林沙漠玉门镇北疏勒河塔克拉玛干沙漠。从渤海取水口经巴丹吉林沙漠至玉门镇北的疏勒河，主干调水线路全长约1900公里。而后，可以借用疏勒河自东向西流的天然河道550公里（入河口海拔约1300m），不用开挖、衬砌，自流进入塔里木盆地之东缘的罗布泊。罗布泊至艾丁湖的直线距离仅180km。假如再将注入罗布泊（海拔780m）的渤海水引入艾丁湖（海拔155m），可获得930余米的落差，用来发电，意味能够补偿渤海西调工程所耗费的部分电能。,工程难度：渤海水提扬大约1280多米，然后基本靠自流便可抵达各沙漠，利用沙漠中构造盆地（或咸水湖）建立人造海。调水量：年调水50300亿立方米，调水能源则可通过开发黄
5、河上游梯级水电工程来解决，装机约155930万千瓦。受益地区：彻底改造北方纬向沙漠带。,四、海水西调答疑者问,1沙漠植树造林是解决我国西北地区缺水问题的“根本途径”吗？ 2 现代科学技术无法实现沙漠人造海工程吗？ 3 沙漠人造海必定会漏水并致使地下水受到污染吗？ 4 人造海必定会浸染周边沙土、形成盐尘暴吗？ 5 沙漠人造海水不能直接用于沙漠绿化吗？ 6 高蒸发后的人造海水不能发展沙漠养殖业吗？ 7 沙漠人造海不可能调节小气候吗？ 8 受到严重污染的渤海水调入沙漠必定污染沙漠生态环境吗？ 9 用渤海及人造海“海冰融水”改造北方沙漠将有更好的生态环境效益,1现代科学技术无法实现沙漠人造海工程吗？美
6、国福尼亚建成大型调水工程（19611971），年调水量为52亿立方米，总扬程1151米，水电站装机153万千瓦，输水线路长1102公里。以此类推，扬程1200米、调水线路长1100公里，若每年调渤海水100亿立方米，需装机310余万千瓦；调渤海水300亿立方米，则需装机930余万千瓦。万家寨引黄入晋工程：引水线路总长约320km，总扬程568m，总流量48立方米/秒，年输水量12亿立方米。在引黄工程区，位于地下水位以下的隧洞共有4段，其中，南干线有利民堡洞段（3km）和石渴上以南洞段（33km），北干线有旧石窑洞段（6km）和平朔洞段（18km）。宁夏扶贫扬黄固海扩灌工程：黄河水经过14级扬水
7、，被引上140公里以外、高出黄河460米的高原，几十万群众将从此告别贫困。泵站总装机容量37.7立方米秒，年用水量5.17亿立方米。陕京输气管道工程：总投资达39.5亿人民币。管线全长868.6公里，落差达1300米。输气管道每根钢管长210米，直径660毫米，重达40吨。工程西段穿越毛乌素沙漠约100公里，大部分管道远离公路，有些地段甚至深入沙漠腹地30余公里。“狭义的西气东输”新疆塔里木油气田至上海的长达4212公里，其输气管道呈平行的两条，直径各1.5米，每条管道年输气能力为120亿立方米，需高标准钢管近200万吨，整个工程的投资规模高达1200亿元。预期建设周期不会超过2年。,2沙漠人
8、造海必定会漏水并致使地下水受到污染吗？譬如：腾格里沙漠（白垩系、侏罗系、第三系地层），湖泊400余个，面积1200平方公里。湖泊出现于沙漠之中，表明它们地势相对低下且不漏水，如果漏水，在极度干旱缺雨、渗透性极强的沙漠里，怎么会出现永久性的湖泊呢？我国西部地壳受到挤压，地壳增厚，形成了许多挤压性的“盆岭构造”，这些“盆”的陆相沉积厚度可达10000米以上，油气田一般多发育在生油气凹陷中心及其周缘地域，具多套“生油层储油层盖油层组合”与良好的保存条件，如塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地中的油气田，它们大多埋藏于我国北方（或西北）沙漠之下。而厚度可观的“盖油层（岩层）”（有时会出现多
9、套盖油层），正是沙漠人造海旨在寻找的构造盆地所必须具备的储水基底。长江口嵊泗岛外海底约190290米埋深段的早更新世晚期古河道中，钻探获得上下两层厚度分别为34米与21米、日出水量分别为40005000吨和100吨的淡水层。粤东韩江河口南澳岛澳前湾海滩的宋皇井和珠江口横琴岛海漫滩亦见海底淡水露头。罗布泊是塔克拉玛干沙漠著名的咸水湖，由于咸水长期的地质沉积作用，在当地形成了超大型钾盐矿。罗2井距罗布泊湖心距离比1998年3月在阿其克谷地打出的罗1井近34公里。罗2井井深250米，日出水量2100立方米。水体达国家工业用水标准，稍加处理即可达到国家饮用标准。该井打出3天就在该处形成了一片200平方
10、米至300平方米的人工湖。,3人造海必定会浸染周边沙土、形成盐尘暴吗？土壤盐渍化是一种缓变性地质灾害，属化学作用造成的土地退化，主要是由于气候、排水不畅、地下水位过高及不合理灌溉方式等因素相互叠加所造成。现代沙漠腹地中沙子的颗粒一般有多大呢？粒径范围是0.050.5mm，其中0.1mm占绝对优势。在一个常年反复受大风侵袭的地区，如果没有人为的扰动，那么沙漠表层比较小的沙粒（0.1mm），一般多已被吹走了。笔者在1999年曾针对一些人的疑虑，提出了沙漠人造海“去盐碱化作用”的模型，即在水源有一定保证的前提下，盐水结晶将周期性地重复“盐类矿物质溶解在水重力作用下垂直下渗水分蒸发与盐类深部重结晶”过
11、程。海水蓄积区，水面、湿地及周边有利于生长耐盐植物群落。构造盆地内发生盐碱化的低洼沙地，盐类结晶后，形成具有一定厚度、一定面积的“盐结皮”、“盐结壳”、“盐结壳层”，比普通流沙颗粒（重量）增大了几十倍到成百、成千倍，大风无法将其刮起。这就既固定了流沙，又减少了尘暴的物质来源。,4沙漠人造海水不能直接用于沙漠绿化吗？（1）海水灌溉农业与咸水灌溉农业“海水农业”就是直接用海水灌溉农作物，人类可以通过多种途径获得耐海水植物，第一通过遗传改良，将耐海水和耐盐碱的野生植物改造成可以栽培的农作物品种；第二通过基因工程和细胞工程技术以及常规育种技术将不耐海水的植物培育成耐海水的植物。（2）海水（咸水）同样可
12、以用来发展“沙漠海水农业”塔中公路：2厘米左右的盐结皮、表层含盐50200克/公斤，“灌溉25克/升的高矿化度水”，沙拐枣、梭梭、白梭梭等长势良好”，意味23克/升31克/升的渤海水，是可以直接用来沙漠绿化的。卤虫：4万5万美元/ 吨 ，可在50220克/升盐水中存活。杜氏藻：3001500美元/ 公斤 ，可在20390克/升盐水中存活。螺旋藻：可分为“淡水性”和“盐水性”两种。轮虫 ：600元 /克 ，最高耐盐上限可达165克/升 。,5受到严重污染的渤海水调入沙漠必定污染沙漠生态环境吗？中国科学院沈阳应用生态研究所籍国东等先生（2002）指出，人工湿地能够利用基质微生物植物这个复合生态系统
13、的物理、化学和生物的三重协调作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对废水的高效净化，同时通过营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现废水的资源化与无害化。它具有出水水质稳定、对、等营养物质去除能力强、基建和运行费用低、技术含量低、维护管理方便、耐冲击负荷强、适于处理间歇排放的污水和具有美学价值等优点。人工湿地处理工业废水主要集中应用在处理矿山酸性废水、淀粉工业废水、制糖工业废水、褐煤热解废水、炼油废水、油砂废水、油田采出水、造纸废水、食品加工和奶制品加工废水。这些废水的部分金属离子得到有效净化的主要机理是共沉淀、化学吸附和植物吸收。对氨氮和大
14、分子有机物的去除能力非常显著，水平潜流人工湿地对以BOD、COD和植物油为特征污染物的高浓度食品工业废水(含有蛋白质、多肽、氨基酸、碳氢化合物、植物油、有机酸、乙醇、乙醛和酮)具有良好的净化效果。,6用渤海及人造海“海冰融水”改造北方沙漠将有更好的生态环境效益北京师范大学资源科学研究所史培军教授：“渤海海冰可缓北方水困”的设想。海冰是固体冰晶和卤水的混合物，海冰的盐度虽然高于淡水，但明显低于海水。甚至接近淡水。渤海冬季受欧亚大陆冷高压影响，每年11月末到12月初海水开始冻结，形成海冰，而多年平均日最低气温低于0的日数在100150天之间。通过现代遥感技术测算渤海海冰资源，若采取工业化的取冰技术
15、，初步估算每年渤海在冰期可获海冰淡水资源超过200亿立方米。笔者建议在“东水（渤海）西调”的取水口附近，可选择一处具有一定规模的小海湾，修建一条钢筋混凝土大堤将它与渤海隔断开来，将渤海季节性海冰资源，通过工业化开采方法集中存储于海湾之内，然后充分利用海湾内存储的海冰融水，以满足常年向北方沙漠调水之需。我国北方沙漠由于海拔高度比渤海要高得多，冬天比渤海要寒冷得多，每年1月份最低温度多在-30以下。可发展沙漠人造海冬季采冰业，亦可成为我国西北干旱沙漠边缘地区人类获得淡水资源的一条有效途径。这样，如果我们有了沙漠人造海，夏季晒水（采盐），冬季采冰（储盐），就可最大限度地利用自然资源。,沙漠变绿洲与沙
16、漠水安全（汇报）,以色列开发咸水湖的成功经验死海处于灼热、干燥的沙漠地区，看起来没有生命和能源，却是以色列最大的自然资源。以色列通过科技创新，逐渐把这种资源优势变为经济优势。死海长75.62公里，最宽处为16.09公里，总面积为932平方公里。海水最深处达329m，含盐量约为30%(普通海水含盐量为4%)，夏天气温达40，年平均降雨量约50mm。,以色列死海工业有限公司（DSW）是世界上最主要的化工产品生产商之一，已经具有70多年的生产历史。这个综合性的现代化生产企业，占地150平方公里，人员1200名。目前该公司每年生产约400万吨钾盐，已成为世界上第4大钾肥生产商。产品除氯化钾外，还有溴素
17、(10万吨/年)、氯化钠(44万吨/年)、染料等。1988年的产值超过5亿美元，出口额在以色列占第二位。死海公司占有全球钾肥贸易的10%，产品和服务销售在中国、印度和巴西等国家现有的农业市场所占份额稳步增长。死海溴公司是1995年从DSW中分离出来的，溴的生产能力已达25万吨，它还有一个下属子公司溴化物有限公司，专门生产多种溴的衍生物，生产的甲基溴化合物占世界总量的30%。其各种溴产品的产值在成立的第一年（1995年）即达到4.2亿美元，在以色列化学、矿业和制药行业中是第4大营业公司，其产品的90%以上用于出口，占世界溴和溴衍生物国际贸易额的60%。,死海公司从含有超高浓度的钾的死海中提取钾肥
18、。钾肥生产过程是：将死海的水抽到太阳能蒸发池（又称钠盐池，面积达70平方公里），依靠强烈的沙漠太阳光能蒸发海水，干热风将水蒸汽吹走。先析出硫酸钙，然后析出氯化钠，直到90%的氯化钠结晶，钠盐池堤坝随析出钠盐量的增加而加高。然后浓卤水被泵到第二系列盐田（又称预光卤石调节池，面积达30平方公里），结晶出光卤石，最后析出其它盐类。光卤石池共17个，按不同地势修建，采用串联走水方式。前边几个池子光卤石矿质量较好，光卤石品质均一，后边池子质量较差，用34条采集船分别在前、后光卤石池中采收，将矿浆混合送往加工厂。光卤石是含有氯化钾和氯化镁的双重盐，它是各种钾、镁和氯盐产品的原材料。专门的采收工具将光卤石从
19、池中挖掘出来并直接泵到提炼厂。各种自然矿物质和化学物质在提炼厂被加工成多种多样的成品。由于死海的水很干净，没有任何污染物，所以它的产品是白色的高纯且充分可溶的钾盐。,以色列死海公司围绕死海除生产氯化钾外，综合利用项目有：以盐田滩晒后含溴为12g/L的卤水为原料生产溴素，产值约为2000美元/吨，是死海工厂的另一个主要产品。以卤水为原料制含氯化镁32%的水溶液，用安曼法生产高纯氧化镁(7万吨/年)，产值约5600万美元，产品全部出口。以氧化镁厂副产物18%19%盐酸为原料，加上当地产的P2O528%30%的磷矿生产磷肥，加上死海工厂的氯化钾，生产磷钾复合肥(33万吨/年)。从加拿大进口硫磺生产硫
20、酸(60万吨/年)，与当地产的磷矿生产磷酸出口。该厂的产值约7000万美元/年。以盐田析出氯化钠为原料，生产工业用盐、生活用盐、药水浴用盐。以氯化钠为原料配合溴素生产，电解法生产氯气(7万吨/年)、烧碱(9万吨/年)。,利比亚 “大人工河”管道输水工程 为配合南水北调工程建设，学习国外有关长距离管道输水经验，全国政协人口资源环境委员会考察组（2002），考察了利比亚“大人工河”管道输水工程和意大利西西里预制管厂。利比亚位于非洲北部地中海边，国土面积177.5万km2，其中撒哈拉沙漠占93%，是典型的沙漠国家。全国人口498.28万，年降水量不足10mm，蒸发量高达10006000mm以上，人均
21、可再生的水资源只有200m3，是一个干旱缺水严重的国家。“大人工河”管道输水工程，就是把南部撒哈拉沙漠中的4处地下水源的地下水抽上来，分别用管道远距离送到北部沿海地区，并联成全国统一的地下供水管网。“大人工河”工程总调水量为每年25亿m3，输水干线总长4500km，提扬高度达500米。计划总投资300多亿美元(含配套设施投资)，为目前世界上规模最大的长距离管道输水工程。,“大人工河”的水源工程包括建设道路、电厂及供电系统、打井、建抽水泵站、铺设管道，将水集中到输水总干管等工程。一期工程在水源地打井108眼，一次将水扬升到500m，然后靠重力自流到北方，中间设置了5个调节水库，共5090万m3
22、(业主认为库容偏大)；二期工程在水源地打井586眼，在输水过程中设3个加压泵站，总扬程也是500m，设置4个加盖的调蓄池，总容量仅为55.6万m3 。工程建设实行国际招标，韩国公司负责输水管道建设，意大利公司负责井群建设，美国普顿期兄弟公司负责修建2个制管厂。整个输水管道工程从挖沟、预制管运输、吊装铺设、再回填土，全部是机械化流水作业，一个工作面只有十几个人，前面开沟，后面回填恢复成原来平地，施工现场干净利落。,利比亚“大人工河”工程采用PCCP管，主管管径4m，管壁总厚为280mm。接头采取类似铸铁管的承插式接头，接头连接加了两个止水胶圈，现场对中方便、止水连接可靠。工厂生产的PCCP管每节
23、长7.52m ，重7086t，出厂前都经过试压；每一节管子造价为1.4万美元。“大人工河”工程建设了2个制管厂，引进美国技术，安装5条生产线，每条生产线每天生产44根管子，迄今为止共生产45万节管子(约3375km)。生产的管子由405辆运管车运输到现场安装。意大利为满足本国供水管路的建设，在西西里岛上专门建设了一个制管厂。生产直径为3m的PCP管，设计内压力可达150m，出厂前每节管子的测试压力为300m，预制管子每米出厂价为500美元。据介绍当管直径为3m时，采用PCP管比采用PCCP管便宜20%；当直径大于3m时，建议采用PCCP管。,预应力钢筋混凝土管（PCP)与预应力钢套筒混凝土管：
24、在混凝土管芯外面缠上预应力高强钢丝，再喷涂水泥砂浆与沥青防渗保护层称预应力钢筋混凝土管；在混凝土管芯的管壁中间加一层薄钢板(钢套筒)作为防渗层，再在混凝土管芯的外面缠上预应力高强钢丝，喷涂上水泥砂浆与沥青防渗保护层，称为预应力钢套混凝土管。前者将高强钢丝的抗拉和混凝土抗压的优点有机地结合在一起，后者将高强钢丝的抗拉、混凝土的抗压和钢板的防渗的优点有机地结合成整体。它们与混凝土管相比，具有承压高、管径使用范围大(最大可达7.6m)、接头密封性能好，安装方便等优点；与钢管(铸铁管)相比，具有节省钢材、耐腐蚀、使用寿命长、安装方便、造价和维修费用低等优点。因此，预应力钢套筒混凝土管和预应力钢筋混凝土管在国外被广泛采用。,谢谢,请提宝贵意见,
