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刘志达:调水入京杭 | 京杭通航之设想

 水利天下 2023-07-30 发布于福建


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作者写在前头的话:我是一位民间的水利学爱好者,在研究南水北调的过程中,写成了一篇文章,题目为《京杭通航之设想》。我想,我在这一篇文章中提出来的水电并举的方式方法,应当是一个解决中国目前存在着的水资源南北不平衡和水电落后于火电这两大难题的一个最为科学的方式方法。

这是我多年的研究成果。今日呈上,敬请各位老师一阅。本人是一位退休工人、高中生,在水利学方面也只是一名外行人。所写的东西头上一句脚上一句,也就是一个座谈会上的发言稿。敬请谅解。


文章全文




京杭通航之设想

刘志达


内容简介:本文是一个关于从长江的下游调水进入京、津、冀、鲁、豫,解决中原五省市今后百年缺水之困苦,并为实现京杭大运河全线通航而补水的水利工程方面的建议方案。同时,在本文中还提出了借用输水管道实现管道发电的建议。因此,本文是一个大规模远距离调水和发电并举的且具有巨大收益的水电工程方案。
         
关键词:南水北调  京杭大运河   管道发电
         
央广网北京2022年6月28日消息(记者陈锐海),6月28日水利部召开了一个新闻发布会。在新闻发布会上,水利部副部长魏山忠介绍到,在水利部的领导下,经过北京、天津、河北、山东四省(市)人民政府的共同努力,通过加强对京杭大运河河道的清理整治、并对大运河全线进行了贯通补水。目前,京杭大运河已经处于全线有水的状态,实现了京杭大运河的全线贯通。
一、京杭通之事好似没有发生
京杭大运河始建于春秋战国时期。是世界上最长、工程最大的古代运河之一,与中国的长城、坎儿井并称为中国古代的三项伟大工程。是中国古代劳动人民创造的一项伟大工程,是中国文化地位的象征之一。大运河南起余杭(今杭州),北到涿州(今北京),途经今浙江、江苏、山东、河北四省及天津、北京两市。贯通海河、黄河、长江、钱塘江五大水系。全长大约1794公里。
水利部副部长魏山忠介绍,由于多种原因,在上世纪70年代以后,京杭大运河的黄河以北河段,即从山东聊城至北京(涿州)的区段的总长度707公里,因为水资源严重短缺,出现了河道断流、水环境污染严重等等问题。为做好京杭大运河全线贯通补水的工作,水利部联合北京、天津、河北、山东四省(市)人民政府,通过加强对河道的清理整治、抓好水量联合调度、实施水源置换、加大管水护水力度、对大运河进行补水等等措施,在2022年4月实现了全线贯通。下一步,水利部将持续推进京杭大运河黄河以北河段的贯通补水工作,力争每年实现一次全线贯通,并逐步延长全线贯通的时间,逐步实现京杭大运河在正常来水的年份全线有水的目标。
山东省临清市的主城区,史称小天津。“十里人家两岸分,层楼高栋入青云。官船贾舶纷纷过,击鼓鸣锣处处闻。”依临京杭大运河,临清在历史上也曾经繁荣了五百多年。京杭大运河因为缺水而停止航运以后,临港,作为临清的五大国有企业之一也就成为历史。
笔者是山东省临清市主城区的居民,就是在京杭大运河的河边上长大的。亲眼目睹了京杭大运河在最近50多年来的兴衰变迁。对于京杭大运河停航的源因和如何恢复通航的问题也进行过多年的研究。
京杭大运河全线贯通,对于推动京杭大运河两岸的经济发展,应当是一件非常有重大积极意义的大事情。
但是,中央电视台的新闻频道对此事并没有作为重大的新闻进行报导。京杭大运河北段沿岸各市县的地方政府也没有举行任何的欢庆活动,两岸人民就如同此事没有发生。只有央广网对6月28日的水利部召开的新闻发布会作了比较详细的报导。这与京九铁路通车之前中央新闻电视台进行大量的报导,通车之时京九铁路(路过笔者的家乡临清)全线所有车站举办欢庆活动的气氛形成了非常鲜明的对比。
上世纪60年代的初期,临清县城中的人们坐在家里就能以听到京杭大运河中的小火轮的鸣笛之声,站在岸边就能以看到来往穿梭的帆船。现在的情况是临清人民对于京杭大运河的全线贯通之事就如同没有发生。这是为什么?
以下几张图片中可见一斑。
下图(1)为50多年前山东省临清县运河段的图片。笔者在1973年读高中时曾经和几名同学在此处游泳并横渡运河。在那时,京杭大运河中的航运就已经停止。
下图(2)为2015年时山东省临清市运河段的图片。
下图(3)为2021年7月26日,在黄河上游出现百年难遇的特大暴雨后,水利部从黄河调水通过京杭大运河向京津送水时运河临清段的图片。
下图(4)为2022年6月30日,即水利部宣布京杭4月28日实现了全线贯通后的临清运河段的图片。
这张图片的拍摄地点在2001年前后曾经有一条土路供两岸群众步行东西两岸来往之用。这里也是图1即笔者在1973年读高中时曾经和同学们游泳并横渡运河的地点。
从网上(百度)搜索到资料中可以得知。在2023年3月1日开始到5月底水利部又一次调水为京杭大运河补水4.65亿立方米。
下图(5)是2023年为京杭大运河再次补水后的6月27日的图片。图片的拍摄地点与以上图相同。京杭大运河中的水量与2022年6月相比有所减少。
从水利部宣布京杭贯通以后的22年6月30日的图片和2023年6月27日的照片中所有人都可以看到,其最大的缺陷就是千吨船无法通行。或者说没有恢复历史上的漕运功能。致使北京的货物仍然不能通过船运到达杭州。这无疑地是京杭大运河在实现全线水贯通以后的一个巨大的缺陷。
通水通航只有一字之差别。但是,却有天壤之别。这也就应当是在京杭大运河在全线实现水贯通以后沿岸各县市,尤其是北段的地方政府没有举行任何的欢庆活动,两岸人民就如同此事没有发生,中央电视台没有作为重大新闻予以大量报导的原因。
据水利部副部长魏山忠介绍,第一次为了实现全线水贯通,是水利部联合北京、天津、河北、山东四省(市)人民政府,通过东拼西凑为京杭补水8.4亿方水以后才实现的。而且,还不一定能以保证在今后的正常来水的年份全线、全年有水。下一步水利部将持续推进京杭大运河黄河以北河段的贯通补水工作,力争每年实现一次全线贯通。但是,从在2023年春季又一次为京杭大运河补水后的6月27日的图片中也能以看到,京杭运河中的水量与2022年的水量相比有所减少。与实现全线通航的希望相差甚远。
那么,如何才能恢复京杭大运河的漕运功能
不仅仅是笔者认为,所有的人都是知道,要想实现京杭大运河全线、全年通航,具体的说就是千吨级轮船能够从北京出发到达杭州,那就需要每年为京杭大运河补水100多亿立方的水。但是,每年为京杭大运河补100多亿立方米的水在那里?如何才能流入京杭大运河?笔者认为,要想认识到水源在那里,就需要对京杭大运河沿线的地理和水文状态有一个基本的认识。

二、调长江之水注入京杭
要想实现京杭大运河全线、全年通航,必须首先对京杭大运河沿线的地理和水文状态有一个基本的认识。尤其是需要看一看每一年都能够调出100多亿立方米的水注入京杭大运河的水源地在那里?
北京市的地形是西北高东南低。山区面积约为10200平方千米,约占北京市总面积的62%。海拔高度在1000~1500米。平原地区约为6200平方千米,约占总面积的38%。平原地区的海拔高度在20~60米之间。天安门广场的海拔高度是44.4米。涿州的海拔高度在2070米之间。当然,北京市现在也是缺水严重的地区。
京杭大运河南头的起点是浙江的杭州,那里有充足的水源。但是,杭州西湖的海拔高度在20米左右。与北京的平原地区的海拔最低区处基本持平。
在历史上,京杭大运河从黄河到北京的北段具有漕运功能的水源地是山东(郓城)和江苏(徐州)交界的微山湖京杭大运河的山东段流经枣庄、济宁、泰安、聊城、临清、德州6县市,长度大约为643公里。
微山湖水面的海拔高度在70米左右。但是,微山湖现在已经无大量的水可以外调。
京杭大运河与黄河的交汇处在山东省聊城市以南50多公里处的东平湖(与微山湖相距有30公里左右)。东平湖依靠与黄河相通湖面的海拔高度在40米左右。黄河聊城段河底的海拔高度是43.5米。黄河河堤聊城段的海拔高度在海拔50米左右。这也就是说,京杭大运河从南到北的地理状态是两头低、中间高。相对高度相差有30多米。
因此之故,只要是在微山湖或东平湖的附近找到充足的水源地,并采取科学的方式方法保证每年都能以将100多亿立方米的水调入微山湖或东平湖,再通过微山湖或东平湖向南分水到杭州,向北分水到北京,京杭大运河也就能够实现全线、全年通航。
但是,在微山湖、东平湖的附近,充足的水源在那里?
答案是,长江下游!
长江的入海口可以说是在上海市的崇明岛前的南通市或江阴市。长江水每年的入海量大约是一万亿立方米。这也就是说,江苏省的南京段、江阴段、南通段,完全能够作为为京杭大运河补水的水源地。
假设,从长江下游的南京段或江阴段一年取水500亿立方米,即相当于一条黄河的年均流量北上,也就完全的能以满足京、津、冀、鲁、豫五省市的居民、工业和农业的用水的全部需求。
当然,莫说是从长江江苏省的江阴段、南京段每年取水500亿,就是每年取水3000亿立方米的水北上,也不会影响到南京、江阴、南通、上海、黄海区域的生态环境。
但是,从网上(百度)搜索到的资料中能以看到,火车从南京到聊城的行程是473公里。从黄河到北京(涿州)的京杭大运河北段的长度大约是780公里。这也就是说,从南京到聊城,再到北京,其间有1200多公里。而且,南京平原地区的海拔高度在20至30米之间。长江在江苏省南京段水面的海拔高在20米以下。尤其是,黄河在聊城段河底的海拔高度就是43.5米,黄河河堤聊城段的海拔高度有60米左右。对于这样一个两头低、中间高,相对高度差在30多米的地理、地势的基础上,如何才能从长江的下游调水进入微山湖、东平湖,或是进入京杭大运河的北段再到北京?
笔者想到的方式方法是,微形水库和管道连接相结合。

三、管道输水
如何将长江下游的水送入京杭?送入京津?笔者受西气东输工程的启发,想到的方式方法是微形水库和管道连接相结合。
那么,什么是西气东输工程?请看笔者从网上的两幅截图。
西气东输工程图1。
西气东输工程图2。
从上面的图片中可以看到,西气东输的一线工程是从新疆的轮南到上海。二线工程是从新疆的独山子到广州。二线工程的长度为4859千米。若是再加上支线,管道的总长度将超过7000千米。
二线工程的输气设计规模是300亿/年。但是,管网集团负责人对新闻记者表示,西气东输2022一年累计向中国东部输送天燃气可以达到1000亿立方米。
大规模远距离的调水,与大规模远距离的输气具有很大的不同。因此之故,大规模远距离的调水,也就需要用微型水库和管道连接相结合的方式方法。
所谓微型水库具体的说就是一座内径50米、高度150米的胖墩墩式的大水塔
大水塔的建设方式是,先用10厘米厚的钢板围成一个直径50米、高度150多米的大圆桶。在圆桶外再用钢筋混凝土加固。
在微型水库的底部安装一个内径1米的有阀门的排污管。用以排除微型水库中沉积的泥沙。用以防治微型水库或大水塔因为泥沙的沉积过多而废停。
所谓管道连接,也就是在南京建设好一座大水塔以后,从南京的大水塔到微山湖或东平湖之间用内径1米、2米甚至于是3米的多根管道连接。由此也就能以将从长江南京段或江阴段之中取出来的长江水,在一次性提高到海拔150多米的高度以后,与微山湖的水面形成70多米的高度差,与北京的平原地区形成了100多米的高度差。长江水通过管道也就能够自己流入微山湖和东平湖, 甚至于是穿越黄河进入山东省的聊城市,再到天津和北京。如果需要加大输水量,那就使用增加输水管道的数量、直径,或在输水管道之中增添加压泵,或是在受水区增加抽水机等等方式方法解决。
假设,在微山湖再一次性的提高150多米,即达到海拔170多米以上的高度以后,再加上配套的输水管网,长江水从此以后也就能以自然的流入到京、津、冀、鲁、豫、苏、浙七省市海拔低于150米以下的所有地区。
百年大计质量第一”。为了保证水质,就向南通市政府学习。他们是守着长江却不直接从长江中取水供应市民的生活所用。而是在长江边的百米之外打井(这在事实上也是从长江中)取水。因此之故,南通市民烧开水的水壶六年不生一点点水垢。
当然,就是从南京段的长江中直接的取水,也绝对的不会造成受水地区出现盐碱化的问题。

四、管道输水好处多多
大水塔和管道相结合的输水的方式方法,好处多多。
使用大水塔和管道连接相结合的方式方法,首先是能以实现大规模的远距离的调水。在初期建设时不用挖长河、筑大坝。遇山绕山,不需要开掘隧道。遇到深沟或干涸的河道或是低矮地区使用U形弯,遇到丘陵是倒U形弯,遇到大河(例如黄河)用架桥或U形弯从河底穿过。对于具有丰富的建设几千公里天燃气和石油输送管道,以及建设高铁经验的号称基建狂魔的中国工人队伍来说,架设几千、上万公里的输水管道那就是张飞吃豆芽——小菜一碟。
因此,建设输水管道,与挖河、筑渠,遇山开掘隧道等等相比一定是比较的容易,也一定因此而经济的多。
输水管道在建好以后,在路上不渗漏,不污染,还能够直接的将水送到管网覆盖地区的所有大中小城市和乡村的民用供水管口,及至于农村的田间地头。
在供水网建好以后,供水管网区域内的工业用水打开工矿企业内的水笼头即可。老农民抗旱的方式方法也就是打开田间地头的水管阀门。
在遇到较大的自然灾害,例如地震、山洪暴发、山体滑坡等等造成管道断裂以后,临时关闭上游的阀门即可。与挖大河、筑高渠、挖隧道等等相比,既能以避免较大的次生灾害,修复也一定是比较的容易。
尤其是,使用微型水库加管道的输水的方式方法,莫说三千公里、六千公里,就是一万多、多公里,莫说是海拔高度300米、就是海拔高度在3000米以上的地区也能够送得到。
当然,要是想将长江水送入蒙、晋、陕、甘、宁夏,甚至于是新疆,最好是分步走。第一步是先将长江水送到微山湖。第二步是从微山湖用管道直接的送水到雄安进入白洋淀。(白洋淀水面的海拔高度在10米左右。)尔后,再以白洋淀为水源地,运用大水塔和管道相结合的方式方法向北送水到陕、晋、甘、宁夏,甚至于进入中国北部和西北部的八个大沙漠之中。
微山湖,是从长江调水进入中原五省市的中转站和蓄水池。大规模的南水北调经过雄安,既可以借白洋淀当作蓄水池和中转站,也能以将白洋淀中的水置换成为长江水。
对于南水北调中的西线工程,在网上可以看到的资料是,据中国科学院院士王光谦向记者介绍,水利部门通过长期研究和勘察,已基本形成了'上线’和'下线’两条线路的设想。'下线’是从金沙江叶巴滩水电站、雅砻江两河口水电站、大渡河双江口水电站调水入黄河支流的洮河,约160亿立方米;'上线’是从雅砻江(源于甘孜州理塘县西沙鲁里山中段雪山桠口处(海拔5838米)的大渡河干支流调水至贾曲河口入黄,调水约80亿立方米。两条线路以引水洞涵为主,均可形成自流到黄河的上游。预计投资投资4,892亿元。在其中,没有涉及如何直接收回投资的故事。
西线工程如果是运用管道输水的方式方法,从长江的上游一年调水240亿立方米进入黄河的上游,甚至于是从长江的上游开始一直送到中原五省市的调水工程,一定能以很快地从纸上谈兵成为实际行动! 
而且,一年调水两个240亿立方米的工程,与在重山峻岭之间遇到深深的山筑高高的大坝、遇到高高的山岭开挖隧道的方式方法相比,工程总投资也一定远远的低于4,892亿元。
当然,不仅仅是西线调水工程,就是藏水入疆(红旗河)运用管道输水的方式方法也有希望梦想成真。
雅砻江上的甘孜州理塘县西沙鲁里山中段雪山桠口处的海拔高度在5838米。以那里做为水源地使用管道送到全国各地,全国人民坐在家中就能以喝到青藏高原上的圣水了。

五、如何解决管道输水中存在的困难
管道输水有两大难题。其一是管道堵塞,其二是冬季冰冻。
这两个问题不解决,使用管道引水也就是白说。
(1)安装盲肠管,防治管道堵塞
笔者认为,解决管道堵塞这个问题的第一个方式方法是安装盲肠管。所谓盲肠管,也就是从取水点开始向后的5~10公里内,选择两山之间、或绕山之处,在管道上安装垂直向下或斜向的沉土、沙、碎石之用的内径1米,长度为5米、10米的竖管或斜管。在竖管或斜管的上部和下部各安装一个阀门。平时输水时打开上面的阀门,完全关闭下面的阀门。当竖管中的淤积物达到70%以上后,关上面阀门的95%,开下面的阀门,将淤积物泄出。事后再关闭下面的阀门,打开上面的阀门,这就如同切除盲肠那样的外科手术是一样的。如此反复,也就可以防治管道被泥沙、碎石等等杂物的堵塞。 

(2)预留窗户,清除堵塞物
解决管道堵塞这个困难问题的第二个方式方法是预留窗户。所谓预留窗户,就是在上千公里的输水管道上,在可行的地区,例如深沟或干涸的河道、低矮地区,在管道上用三通管预留“窗户”。窗户,在平时输水时用铁板封死。在万一出现杂物堵塞时,关住上游的阀门,打开窗户用水冲出堵塞物以后再将窗户封死。
使用“盲肠管”加窗户的方式,就是将从黄河之中取出的水送到北京、天津、雄安,也能够变成不含泥沙的清水。只是需要多安几个“盲肠管”和多预留几个“窗户”,并在输水线路上选好泄沙之地而已。
当然,在取水口,就需要尽量避免土、沙、碎石等等杂物进入管道。至于安装多少个盲肠管或是预留多少个窗户,那就是需要多少个就安装多少个。

(3)预备热水井,防治冬季冰冻
管道输水在解决了管道堵塞的问题以后还要防止冬季冰冻,以避免因为冬季冰冻出现半年通水半年闲的局面。
笔者认为,防治冬季冰冻的具体的方式方法是,在水源地首先挖深度在20~30多米以上的5至10平方公里以上的水库,将取水口设置在水面10米之下。再在取水区附近打下2000多米深的热水井,在寒冷的冬季向水库中注入热水即能够防治水库结冰。在输水的管道上,就是那里需要防治冬季冰冻就在那里打下热水井,向大水塔或管道中注入热水。管道中的水温,只要是不低于零下5度就能够防止管道结冰。可千万注意,不要加入热水过多了。否则,烫死过冬的青苗,老农民找到门上索要赔偿金,那就茄子地里拉屎——不上蒜了。
流水不结冰。在冬季为了保持管道中的水快速流动,就向河流、水库中放水,这样做也有利于干旱地区涵养地下水资源。

(4)加快水流速度,增加输水量
用管道输水,管道每一秒的出水量取决于水位差。水位差在100米(10个压力)的基础上,每一秒钟的流水速度一定大于黄河全年的平均流速1.5米/秒。而且,用管道输水一秒钟的出水量也取决于出水口的出水量。在出水口再用抽水机向外抽水,也一定比从100多米的深井中抽水(例如现在的山东、河北、河南省的农村)经济的多。尤其是,完全能以避免当地的地下水位下降和干旱持续加重的问题。
而且,在上千公里的输水管道的中间也需要增加加压泵,以增加管道中的水流速度,实现防止冰冻和增加出水量的双重目的。

六、管道输水经济效益巨大
笔者提出的使用大水塔和管道连接相结合输水的方式方法,完全能以实现远距离的大规模的南水北调。中国目前正在大力进行的南水北调,进展缓慢的的基本原因就是平时调水成本过高。使用大水塔和管道连接相结合的输水的方式方法大规模远距离调水的经济效益如何?也就是需要考虑到的问题。
火车从南京到徐州的距离是343公里。这也就是说,从南京到徐州(微山湖)的输水管道在500公里以下。从黄河北岸的聊城市到北京的北段的长度是780多公里。两者相加有1200多公里。
笔者猜想,从长江的南京段作为水源地,输水到微山湖和东平湖,再从东平湖开始到京、津、冀、鲁、豫五省市的,每年输水1000亿立方米的输水管网的工程的总投资假设是1000个亿人民币才能完成。
从出水口计算,如果一立方米的水收费人民币1元,1000亿立方米的水一年的直接收益就是1000个亿。如果每立方米的水收费0.1元,用10年也可以直接的收回全部投资。如果每立方米的水收费0.05元,用20年也可以直接的收回全部投资。因此之故,用大水塔和管道连接相结合的方式方法,南水北调也就成为一个直接收益巨大的的水利工程。至于间接的经济利益和社会效益也就不计算在内了。
而且,为了解决京、津、冀、鲁、豫5省市今后百年的缺水之困苦,为了恢复京杭大运河全线通航这个具有划时代意义的有利于中国今后百年经济发展的特大工程,工程总预算上就是在50年内能以直接收回总投资,甚至于是在100年之内才能以直接收回总投资也是应当上马的工程!
当然,莫说是在平原地区,就是在丘陵或海拔1000多米以上的山区,在长达几千公里的输水路上建设100多座小形水库或者是大水塔,对于号称基建狂魔的中国工人队伍来说,应当是有能力完成的任务。但是,大幅度和大规模的日日夜夜分分秒秒不能停止的提升水位所需要的电力,也一定是一个很大的数量。仅仅是为此所耗用的电量也可能造成金价水、天价水的出现。
由此得出的结论就是一句话,水有了,用不起。
那么,如何解决这个矛盾?笔者的回答是:借用输水管道发电,实现电力免费供应

七、管道发电
借用输水管道发电,实现输水和发电并举,既能以解决大规模远距离调水对电力的需求,并能以实现电力免费供应
三峡水电站是我国最大的水力发电站 , 平均水位落差为 100米。据此,也就可以说水位落差在100米以上时,也就可以安装水力发电机。当然,笔者在网上也看到过利用水位落差为5米的水力发电机,只是因为压力太小(0.5个),单台发电机的发电量小而已。那么,如何借用输水的管道实现管道发电?
笔者设想到的方式方法是,在输水的管道之中安装用生铁做成的叶轮状的圆球式的涡轮,借管道内的水位差产生的压力和水的流动力推动涡轮的转动,由涡轮带动发电机也就能够实现管道发电
管道发电机具体的安装方式方法是,将隐藏在管道内的涡轮横卧式安置,将发电机组安装在管道外的侧面。在管道内涡轮的顶部安装月牙板(月牙板与涡轮的间隙小于1厘米),迫使管道内的水只能在涡轮的下面流动。
管道发电机与风力发电和太阳能发电相比具有很多的优势。最主要的就是不需要看天气的脸色。尤其是能够实现输水的管道到了那里,管道发电机也就能以在那里安装,并能够实现需要多少就安装多少。完全的避免煤电、风力、太阳能发电存在的种种缺陷!
输水与发电管道分开,确保一举两得为了保证水电两得,管道分为发电区段和非发电区段。或者是分为输水管道和发电管道。发电管道中的水是从输水管道上用三通管分流过去的,在经过发电区段以后,再回流到输水管道之中。这样子安装,无论是发电管道有多么长,发了多少的电,水也是一滴未少。在平原地区如此设计,在输水管道的长度为1000米时,在蛇形的弯弯曲曲的5000多米的发电管道上,就可以安装1000多台发电机。
涡轮的重量越大,能以带动的发电机组就越大。
在输水管道的直径为1.5米的基础上,发电区段的管道内径为6.5米时,涡轮的直径就可以是5米多,重量在5000多公斤以上。 在发电区段的管道为11.5米时,涡轮的直径就可以是10米,重量在10000公斤(10吨多)以上。由此也就能够推动更大的发电机组。
据网上的有关资料介绍,6兆瓦风力发电机的三个叶片中的单个叶片的长度是20米,叶片的转动速度为一分钟18圈。三个叶片的重量大约是70吨。发电机转子的重量大约是100吨。发电机定子的重量大约是140吨。加上机仓重量和塔架的重量大约为460吨。
其中,推动6兆瓦风力发电机的三个叶片的重量与发电机转子的重量比是0.7:1。借比风力发电机的参数,当管道内涡轮的重量为70吨,转动速度为一分钟18转时,就能以带动6兆瓦的发电机的正常运转。具体的说,就是当管道内用于推动发电机运转的涡轮的直径是10米,重量在10吨以上时,7台管道发电机(一组)就能以生产6兆瓦的发电量。如此安装管道发电机,同样是安装500兆瓦的发电站,在投资和日后管理上也一定低于风力或太阳能的发电费用。
当然,笔者在这里提出来的管道发电机,在今天还是在理论上的提出和以假设为基础。其道理并不复杂。具体的说,就是将发电机安装在发电管道的外则,将从管道中伸出来的涡轮轴和发电机的转子轴连接好就可以。其中需要注意的要点就是,涡轮的重量与发电机转子的重量比。是0.7:1,还是1:1,对此需要进行的实验和改进。而且,在管道中的涡轮轴与发电机的转子轴连接的中间可能需要增加一个离合器和一个变速箱,离合器的作用是在涡轮全速转动起来以后,再将离合器由离改为合。目的是为了减小起动时的阻力。变速箱的作用是将涡轮轴的转动速度带动发电机的转子达到发电机的转子所需要的转动速度(1500转/分)。
笔者相信,管道发电机对于中国的发电机专家们来说,不是多么复杂的技术。其技术要求也就不是多么的高。在中国的发电机专家和工人师傅的努力之下,管道发电机一定能以很快地组装(制造)出来。这也就是现在上网购物的人们经常说的那一句话,除非您想不到,没有做不到。
南京,作为南水北调的水源地,在南京借山区和对外输水管道多的优势多建设几座大水塔,在南京也就完全有希望建设一个满足全江苏全省需要的大型的水力发电基地。
从南京到东平湖,黄河大堤的长度是500公里左右。从东平湖到北京(涿州)的京杭大运河的河堤的长度是800公里左右。这也就是说从南京到聊城的黄河大堤,再加从聊城到涿州的运河两岸的河堤共有2000多公里。在这2000多公里的河堤之上,沿线各市县借百米的水位差能够安装多少台管道发电机组,恐怕是难以计算。笔者认为,安装出一个三峡的发电机的装机容量来也应当是大有可能的。
水利发电机是印钱的机器,借用管道发电也就成为输水公司获得铺设输水管道和安装发电机的全部投资的主要来源。由于管道内的水不流动涡轮就不能运转,发电机就要停止转动,为此也就迫使输水公司为了保证正常的发电而主动的申请免费的将水放入水库、河流之中。例如,将完成发电任务以后的水放入微山湖、东平湖或是京杭大运河之中。输水公司也就名符其实的成为水电公司
使用管道输水的方式方法,解决了中原五省市的工业、农业、民用对用水的全部需求以后,再为实现京杭通航之梦想为京杭大运河每年注水100或者是200多亿立方米,也就是顺手牵羊的小故事了。
而且,使用大水塔加管道的输水的方式方法,不仅仅是完全的有希望把长江下游的水送到中原五省市,或是把黑龙江下游的水翻山越岭送到蒙、陕、晋、甘、宁,送到新疆的乌鲁木齐、轮南、独山子。
如果再配合管道发电,由此也就有希望在中国建设起一个统一的、覆盖全国各地的供水网络。同时建立起一个覆盖全国各地的水电网!
总而言之,运用大水塔和管道连接大规模的远距离的调水,再借用输水管道发电实现水电并举,在目前应当是一个在中国解决水资源南北不平衡,同时解决中国水电落后于火电这两大难题的一个最为科学的方式方法。
而且,笔者在今日提出来的输水与发电接相结合,实现水电并举的方式方法在推广到全世界以后,对于推动全世界的经济发展,防治全球沙漠化的发展以及全球气候变暖等等问题也一定具有巨大的积极作用!
作者供稿于2023年7月

附:作者简介



作者刘志达老师

【作者简介】 刘志达,1954年11月生,中专学历。

1974年5月:山东省临清县一中高中毕业。

1974年5月至1976年7月:下乡知青。

1976年7月至1999年9月:工人。

2014年12月  山东省临清市百货公司退休。

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