中华超级水塔通天湖.迄今最完整的研究报告

独角戏jlahw6jw 2023-11-15 发布于江西

展开全文

摘要：通天河源头沱沱河盆地，是一处得天独厚的蓄水宝地，分水岭积水流域高达64600平方公里，出水口在可可西里山脉峡谷之中，最低海拔4375米。在峡谷内可筑160米高坝，坝宽只有660米。最高蓄水高程4530米，最大蓄水面积3780平方公里，最大蓄水量1560亿m³，蓄水量是青海湖的两倍。年入湖水量70亿~100亿m³，最高蓄水位在唐古拉山镇（海拔4536米）之下，不影响青藏铁路、公路。这个水库因属于通天河源头，我们暂且称作通天湖。设想在通天湖蓄水，通过引通济柴工程，为柴达木、河西走廊生态补水，巩固西北气候暖湿化趋势。利用西部供电低谷电力从唐古拉南麓抽水蓄能到通天湖，实现抽水蓄能兼西部调水。通天湖可以成为中国超级水塔，根据需要为长江、黄河、柴达木、塔里木、河西走廊补水、输水。

关键词：通天河;水库;西线调水;抽水蓄能;柴达木;三江源;通天湖

通天湖流域图

记得第一次看到红旗河报道时很激动也很振奋，国家终于要行动起来解决西北干旱问题了。但是，后来随着了解的深入，觉得不是一个好方案，感到失望甚至是担忧，想寻找更优的替代方案，直到2020年疫情封控期间，开始静下来心研究西部调水线路。

通过数字地球对青藏高原的山山水水进行了梳理排查，若非是科技进步，要想踏遍高原的沟沟壑壑，恐怕毕其一生难以完成。即便是数字地球，面对广袤的青藏高原，也不是一目了然看尽一草一木。而是经过长期反复排查思考，才醒悟发觉沱沱河谷地可以作为藏水北上的超级中转库，是一处绝佳的蓄水宝库。后来看到中科院青藏高原所做的青藏高原气候趋势研究报告，更是深受鼓舞，坚信长江源头建设超级水库，百利无一害，无论国家要实施引通济柴工程或是南水北调西线工程，通天湖都是重要的水源地，加之其巨大的湖泊生态效应，对西北保持暖湿化趋势具有重要意义。

本报告的研究使用了图新数字地球BIM+GIS辅助设计，部分数据来源于该系统计算，例如水库蓄水面积、最大蓄水量、淹没模拟等。现将研究成果整理为单题报告，抛砖引玉希望能为西部建设增砖添瓦。

1 沱沱河基本情况

1.1 沱沱河盆地处于青藏高原腹地，南面是唐古拉山，西面是羌塘高原，北面是可可西里山脉及昆仑山脉，地形封闭南北均有高山，呈西高东低走势。积水流域面积6.46万平方公里，流入盆地河流众多，出水口在可可西里山脉峡谷之中，最低海拔4375米。

1.2地处高空西风带控制区，受海洋性风系影响微弱。气候干寒，多风少雨，天气多变，终年低温，没有明显的四季，仅有干湿二季的区别，10～4月为干季，5～9月为湿季。沱沱河沿年平均气温为-4.2℃，7月最热平均气温7.5℃，1月最冷平均气温-24.8℃，极端最低为-33.8℃，每年河流冻结期长达7个月。

1.3流域内气候干旱、降水量少。据实测资料统计，沱沱河沿年平均降水量为283.1毫米，月最大降水量为174毫米(1972年7月)，降水集中在7、8、9月三个月，7月最大，5～9月占年降水量的85%～96.7%。在年平均降水日98.7天中有57.9天为降雪。年蒸发量在1170.8～1660.8毫米之间。

1.4盆地内河流封冻期较长，到每年4月气温回升，冰雪融水补给开始，水位上升。随着高原湿季的到来，降水量增加，6月以后水位涨势加大，年最高水位出现于8月，10月水位逐渐下落，年变幅约在0.90～1.60米之间。水情变化以及封冻、解冻过程均为气候条件所控制。

2 超级水库设计目标

2.1 盆地出水口在可可西里峡谷内，海拔4375米，在峡谷筑160米高坝，坝顶长660米。最高蓄水高程4530米，最大蓄水面积3780平方公里，最大蓄水量1560亿m³，蓄水量是青海湖的2倍。

可可西里峡谷模拟淹没景象

2.2 基于公众对高位超级水库安全性的担忧，大坝设计应按最高安全标准设计，坝高160米，坝顶长660米。宜采用混凝土重力坝，若采用堆石坝，坝顶宽要不小于100米，坡面不大于30度。排水口及发电厂可以建在右岸的山体之中。

2.3 最高蓄水位在唐古拉山镇（海拔4536米）之下，不能影响青藏铁路、公路。需要深入研究水库对铁路沿线冻土区的影响及对策，确保青藏铁路、公路正常通行。

2.4 通天湖设想不是单一的一个水库，是包括北麓河、楚玛尔河及通天河的一个梯阶水库群，这些水库的一个共同点就是地处四千米以上高原，枯水季冰封期长，对下游没有水源贡献。到了湿季下游已经进入汛期，其水源对下游已然成为负担。好在这些地区基本属于无人区，能够建设高坝水库，将原本放弃流失的水源蓄存起来在枯水季向下游供应。

3 水库对盆地气候的影响

3. 1 干冷与暖施是两个对应的气候关系，因为水汽是地球最主要的温室气体，大气中若缺乏水汽保护，地球表面的低温热辐射就会迅速流失到外空去，大气中若有大量水汽，就犹如给地球加了一层保温层，云层越厚保温越好。如果没有湖泊，白天阳光直接照射到地面，一部分光被直接反射回太空，一部分光能转化为了热能，然后热能又会被转化为红外辐射流失。当盆地内形成大面积湖泊时，阳光的能量被湖水吸收，水份得到蒸发，大气中有了水份，就产生了温室效应，日夜温差就会缩小，热能得到累积，气温升高。

3.2 湖泊的水汽蒸发量受光照、气温、气压、风力等因素影响。参考现有高原湖泊的蒸发量，如青海湖面筋4600平方公里，年蒸发量39亿m³，平均年蒸发量870毫升。考虑到通天湖地势高、气压低、天气干燥、西风大，湖面蒸发速度可能会大于青海湖。但是由于冰封期长，只有在湿季湖面解冻后才会蒸发出水汽，实际年蒸发量可能与青海湖持平，也就是年均蒸发量为900毫升左右，每年蒸发总量为34亿m³。这些蒸发的水份在盆地及通天河河谷汇集，使澜沧江源、金沙江、黄河源受益。

3.3 当夏季来临时，水汽蒸发量增加，受四周雪山冷空气下降影响，盆地内极易形成降雨。水汽的内循环无形中之中加大了降雨量。降雨量的增加同时也使盆地内水汽蒸发量加大，即使外部补充水汽不增加的情况下，仍然可以通过水汽内循环而加大降雨量，使生物生存环境得到极大改善。

3.4 根据中科院青藏高原所对青藏高原湖泊近40年的变化研究，高原上湖泊自2000年以来，面积增加了一万平方公里，湖水总量增加了2000亿m³。向暖湿转变的趋势将持续到2060年。通天湖的蓄水建设将会进一步巩固暖湿趋势的发展。

4 通天湖的功能定位

4.1 改善生态环境，涵养三江源水源.

青海湖是维系西北生态安全的重要水体，与祁连山共同构筑了西北生态屏障。在三江源西侧荒原之上，再造一处大型水体，就能增加一道生态屏障，湖泊的存在将极大增强水汽在盆地内的循环，同时水汽的增加也使温差减小，更加有利于生物生存发展。巨大的湖泊效应将使三江源西部生态得到显著改善，以湖涵养水源，确保三江源水源旺盛。

4.2 中华水塔南北共济.

通天湖海拔高达4500米，以其所处位置除了能给长江补水外，还可以通过引通济柴向柴达木、新疆、河西走廊、黄河补水，成为名副其实的中华水塔。

4.3 激活柴达木.

当前引通济柴工程规划年调水5亿m³，远期也只有10亿m³，这对严重缺水的柴达木盆地来说是杯水车薪，只能确保生活及经济活动用水，完全无法顾及生态补水。有了通天湖的稳定水源，引通济柴工程就有了保障，可以直接打通昆仑山100公里隧道，每年调50亿m³水到温泉水库。通过长期生态补水，柴达木有望恢复生态，成为高原天府。柴达木若能恢复生态，就能把西北干湿生态线向西推移500公里。同时，也是对三江源水汽生态的保护。

4.4 藏水北上枢纽.

长期规划可以考虑打通唐古拉山隧道，调唐古拉南麓水源到通天湖，通过抽水从怒江调水100亿m³，从雅鲁藏布江调水200亿m³。通天湖水位高既可以作为蓄能水库，又可以起到中国水塔的作用，灵活调配水源。长江、黄河、西北等都可以得到通天湖水源调配。重点是通过昆仑山隧道向青海柴达木、新疆塔里木、甘肃河西走廊供水，彻底解决西北干旱问题。

5 通天湖的水源及蓄存

5.1 流域内水源.

唐古拉北麓注入湖区的主要河流有，君曲、莫曲（12亿m³）、冬布里曲、然池曲（1.3亿m³）、当曲、布曲（46亿m³）、沱沱河（9.2亿m³）等（部分河流年径不明），可控制积水流域约6.46万平方公里，当前可入湖水量约80亿m³（是青海湖的2倍）。湖面略小于青海湖，每年随着湖面扩大，蒸发量也逐步增加，最多不超过40亿m³，蓄满水库只是时间问题。随着蓄水面积扩大，湖泊效应会越来越显著，年温差及日温差都会逐渐缩小，冬春冰期也会缩短。一旦水库蓄满后，通天湖入湖水量有望增加到120亿m³。每年可调水量仍然是80亿m³。

5.2 唐古拉南麓高位水源.

怒江源头的桑曲、楚曲、彭曲、索曲通过隧道自流到通天湖，或改道到错那湖，经错那湖——通天湖隧道直流到通天湖。这些怒江支流在高位比较分散，需要通过隧道汇集。可调水量约50亿m³。

5.3 长期水源规划.

长期可调水源有念青唐古拉山东南麓水源、拉萨河、雅鲁藏布、怒江，可调水源总量可达300亿m³。可利用青藏高原光伏、风力等新能源发电，抽水到错那湖，然后通过唐古拉隧道流入通天湖。抽水相当于新能源发电蓄能过程。

5.4 高原江河蓄水.

高原上环境恶劣生存艰难，藏民多数生活居住在四千米以下。在居民密集区筑坝蓄水都会严重影响藏民生活，所以，在四千米以上无人区适合高坝蓄水，居民密集区适合低坝蓄水。要把更多的高原水源拦截在高处水库内。

通天湖在全国水资源调配中的地位

6 通天湖在西部新能源建设中的作用

6.1 青藏高原新能源发电资源丰富.

在我国光照辐射能源分布图上显示，青藏高原是我国辐射资源最好的地区，每年高达1800~2100小时，比东部地区高出50%。同时又是高原西风带，山高风大，风力资源也十分丰富，年均可发电风力小时数在2500小时。虽然也有着广袤的空间与土地，但其新能源发电产业却难以得到发展。究其原因，不但是因青藏高原远离电力消能区，还有其新能源电力缺少蓄能及输电基础设施的原因，要解决这些问题需要一套系统工程。

6.2 抽水蓄能设施可配套新能源发电规模.

如果每年从唐古拉南麓3500m以上抽水300亿m³到通天湖，平均水头600m，每m³水需要耗电2KWH，共需要耗电600亿KWH，考虑到抽水主要是消耗低谷电力，所配套的特高压输电设施，可以支撑低谷电量4倍的电量输送。光伏、风力发电装机功率可达100GW，年发电量2000亿KWH，相当于两个三峡工程，年产值700亿元。

6.3通天湖系统的发电规模及效益.

由于通天湖水位高，蕴含能量巨大，若将通天湖的水用作调峰发电，到格尔木海拔2800m落差1700m，按每m³水400m水头发一度电，300亿m³可发电1275亿KWH。250亿m³输送到河西走廊海拔1600m，又落差1200m，可发电750亿KWH，共计可发电2025亿KWH,调峰电价0.5元/KWH，年产值可达1000亿元。而抽水蓄能采用的低谷电价，按燃煤发电基准价的60%执行，大约是0.21元/KWH，与新能源发电成本价大致相近，每年用于抽水的电费开支大约为60亿元。所以，高水位水库建设属于高收益工程，有利于国家收回投资，有利于降低受水区人民用水成本。

7 三江源自然保护区的适用问题

在长江源及附近有两大自然保护区，一个是可可西里自然保护区，其区域在青藏铁路以西，而通天湖在青藏铁路以东，所以通天湖建设不涉及可可西里保护区问题。长江源保护区处在通天湖北部与东部，大坝处于生态保育修复区边界上，远离核心区。其余附属水库群处于保育修复区，按三江源国家公园保护条例规定，属于生态保护、水源涵养类工程项目，经相关申报程序审批，可以建设。