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國家零投入、不用投一分錢只需要開放政策,市場就能建設好宏大的超越紅旗河的超級水利工程。
可商業化,25年內回本是南水北調擴容,上游截流黃河方案的最大優勢。
西北有廉價電力能源有廣闊肥沃耕地種糧,人丁興旺百業發達的中國,遇到任何困難,有更多的底氣,也能讓每一個中國人過上好日子
(作為關鍵性工程三峽水調配到丹江口350億的論證測算見文章最後三個表格計算)
紅旗河、南水北調西線工程是有可能改變中國的重大水利工程,而有更優的工程方案,就是截流黃河。依據考古資料,黃河在1.2萬年前還是一條內流河,截流黃河只是讓黃河恢復最初的樣子。下表是這三個工程的簡單對比,主要從能源、付費者和技術風險角度來估測對比。
下表中,中線擴容,截流黃河實際調水量是往華北平原500億噸,往西北500億噸。但其調水距離不到紅旗河6800公里的三分之一,隧洞總長度不超200公里,明渠約2200公里都是平原地區。所以建設成本不到紅旗河的六分之一。
方案大體比較 |
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中線擴容500億噸 |
南水北調西線 |
紅旗河 |
總投資 |
少於6000億,含受水區域灌溉乾渠。 |
預期5000億,只含調水幹線不含受水區域工程 |
超過4萬億,只含調水幹線不含受水區域工程 |
設計調水量 |
500億噸 |
150億噸 |
600億噸 |
受水區域 |
華北平原 黃土高原內蒙寧夏甘肅 塔克拉瑪干 羅布泊 |
黃河下游城市用水 |
西北大片2億畝耕地 |
噸水單價(不考慮發電損失補償,25年回本,投資收益年化4.5%) |
華北平原用水免費 |
噸水4元以上。 |
噸水5元以上。 |
噸水發電損失補償(依據規劃電站發電水頭計算,度電0.28元) |
三峽350億噸110米 |
具體設計未確定,取水高程3000~4000米。噸水電能損失在3~6度之間,噸水電費0.84~1.68元 |
600億噸取水高程2600米,按2000米水頭損失計算,總計1200000億噸米,噸水損失電能6.25度,噸水電費損失1.75元 |
優缺點 |
優點: 4:水循環再生的可能有多大?50%或以上30年就能完全使得西北綠化嗎?如果很弱、甚至沒有。可調水量將很少。但有350億噸,就能完成成本回收,有保底值。 |
優點: |
優點: |
用約6000~7500億資金,國家不花一分錢,靠社會資本投資就能夠實現新增超過2億畝耕地,數億畝草場,和若干大型鹹水湖。截流黃河投資不超過6000億。這是可以商業化的超級工程。假設從黃河下游購買水權的成本1~1.5元每噸。每年需要成本在500億~750億。以小麥的耗水量一般每畝260—400立方米,折算每畝需要成本312~680元。地租為零農業用水能夠接受此水價格。
如此,獲得至少7500億初始投資,年化收益4.5%,25年回本,每年還款506億,足夠完成改變中國的最大水利工程。
三峽水改道從黃河入海,黃河上游進入居延海、羅布泊
從三峽庫區調水350億噸,其中200億噸到丹江口垻下漢江下游,另外的150億噸通過丹江口水庫到淮河流域,置換500億噸漢江\淮河水到黃河,海河流域。當黃河下游不再缺水,置換黃河上游500億噸水,用於海拔800~1500米以上的平坦高原,增加超過2億畝的優良耕地,西北生態環境將會得到極大改善,恢復被人類破壞之前的狀態。
調走長江350億噸占比不到5%(入海流量12000億噸),對長江下游完全沒有影響。
2億畝耕地在哪裡?
流出黑山峽水電站水位最高1380米。可以覆蓋阿拉善大片,見圖1,圖2.調水線路總長340公里,有40公里是埋深80米的隧洞。
圖 1 黃河北岸調水線路
圖 2 阿拉善地區低洼地帶受水區域
阿拉善盟面積27萬平方公里,黃土高原也有超過30萬平方公里。如果黃河有足夠的水(超過2000億噸,至少能開發出超過5億畝耕地,超過東北平原)
1450米水位可以覆蓋騰格里沙漠,巴丹吉林沙漠低海拔地區和民勤綠洲全境,石羊河自流去更高海拔地區。調水線路見下圖,全程明渠。也可以通過隧洞達到居延海。
圖 3 調水去青土湖線路
1550米取水水位可以全程自流到居延海,調水線路長600公里,全程明渠。黑河(弱水)1450米以上至少有40億噸,可以自流跨過嘉峪關後去玉門低海拔地區。
圖 4 自流去居延海的線路圖
在上游截流黃河之後,華北平原用水從哪裡來呢?南水北調中線擴容到年調水500億噸。
圖5:調水350億噸的線路圖
圖6調水高程圖
圖7昭君村取水點示意圖
圖8南河發電站
圖 9自然河道增加擴容的抽水儲能電站
在浪河,丹江,安康水庫,堵河四個地方建立全混流的抽水儲能電站,這四個儲能水電站為調水提供超過330億立方的庫容,並一年倒騰至少1.5次,相當整個漢江流域的水資源都可存儲起來。雨季將漢江洪水存起來,旱季將這些水調到黃河下游。
圖10 浪河抽水儲能電站
圖11 丹江抽水儲能電站
圖12堵河抽水儲能電站
圖13安康水庫擴容
安康水庫擴容,主要用於漢江上游洪峰的削峰,紫陽抽水儲能電站在海拔330米 有一個巨大的涵洞,用於洪水通過,直接進入安康水庫,利用安康水庫現有30億噸庫容調節洪水。
第二步,將黃河改道回到西漢時期或當前南水北調線路。
黃河流出小浪底水庫後沿當前南水北調線路調到北京,天津等地。極大地沖刷河道,並將東營和曹妃甸之間的海域通過黃河的泥沙變為陸地。南水北調調來500億噸用於現黃河南岸,同樣有填海功能。
圖14,三分黃河出海
第三步,黃河上游,黑山峽,烏海截流黃河。
黑山峽水電應該放棄傳統的水電站模式,要建成一個抽水儲能型的電站。白天使用光伏發電抽水,夜晚使用水力發電。如圖15所示。
圖 15 兩級抽水儲能電站
兩級抽水儲能電站,將會得到三個水位用於灌溉分流。垻下水庫水位在1220米,給寧夏及黃河中遊河谷地區灌溉,垻上水庫水位在1380米左右,用於自流去寧夏河谷高海拔地區,毛烏素沙漠和庫布齊沙漠和阿拉善。上水庫海拔在1550米,用於自流去騰格里、烏蘭布和沙漠和巴丹吉林沙漠,青土湖和居延海。
水力水量估算算表格 |
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假設參數如下表. 調往漢江下游200億噸,電費為0元.去丹江口150億噸耗電量為40~60米落差,年耗電量18~27億度,噸水電費0.05~0.065元(度電0.35元). |
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路徑 |
水通路 |
最小水面 |
平均 |
分段水頭增損估算 |
首尾季節 |
抽發額定值,總功率 |
平均流量 |
平均小時流量(萬方) |
日水量 |
年穩定 |
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三峽庫區到昭君村 |
32 |
400 |
小於1 |
降10米 |
首165消落5米尾155 |
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1166 |
420 |
1.01 |
313 |
抽水24小時,電力來自三峽庫內發電站。庫內落差10~15米。入口水位 確保在175米,抽水光伏6小時,風電6小時,設備利用率0.85 |
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昭君村到古洞口垻底 |
12 |
300 |
小於1 |
升100降5 |
抽水漲100 |
單機50MW,25台,總裝機1.25GW |
1166 |
420 |
1.01 |
313 |
|
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古洞口 |
15 |
300 |
小於1 |
升100降5 |
抽水漲100米 |
單機50MW,25台,總裝機1.25GW |
1166 |
420 |
1.01 |
313 |
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古洞口水庫聯通寺坪水庫 |
50 |
8.00 |
2.70 |
降30米 |
首315~325 |
2個50公里 |
543 |
195 |
0.47 |
342 |
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抽水設備利用率0.85,加原香溪河10億噸。南河流量20億噸,實際調水370億噸 ,隧洞自流24小時365天無故障 |
370 |
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寺坪水庫 |
80 |
400.00 |
1.50 |
降20米 |
首280~315 |
發電12小時 |
1268 |
457 |
0.55 |
200 |
實際分配 |
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南河到丹江口隧洞 |
35 |
8.00 |
2.70 |
降20米 |
首270尾220 |
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1091 |
393 |
0.47 |
172 |
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在丹江口庫內建一個230米高的大壩,淹沒浪河鎮,庫容200億噸.225米到150米 |
150 |
實際分配 |
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丹江庫區到渠首 |
50 |
長30公里,水頭損失4米 渠首底板145. |
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說明 |
三峽到丹江口190公里,到南河小三峽150米,隧道內徑選8米內徑 |
自流2.3~2.7米坡度1/2500,水頭損失80米,風光隧洞抽水彌補等效實際損失50米,降低抽水儲能效率25%。也就是兩級抽水(70+200)米,一級70米來自三峽庫區電站發電。效率70%是能達到。 |
=3.14*半徑*半徑*流速 |
=3600秒*最大流量 |
南河,古洞口上游,北河水量量占比超過10% |
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特別說明: |
表1 水力水量計算表
水面寬度必須大於150米.隧洞長度不能大於水力水量計算表.整線香溪昭君村海拔155米河口到漢江海拔80~90米處,長約145公里.水頭損失50~65米.抽水儲能效率理論能達到80%.
香溪昭君村海拔155米河口到浪河丹江口水庫垻上160米處180公里.水頭損失70~81米.但抽水水頭損失了40~50%.也就是120億噸水抽發效率在32~40%之間.而南河,北河,香溪河增加了30億噸75米水頭用於發電.浪河抽發效率50%.
抽發電站參數,抽發電量及電費,效率的計算表格說明 |
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1:整體抽發效率58%,去漢江下游200億噸抽發效率81%,去丹江口抽發效率30%(含30億噸南河水,不含浪河水)。 |
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項目 |
抽發 |
總 |
機組參數 |
台數 |
單台 |
實際裝機功率 |
發/耗 |
電費 |
電費 |
備註 |
香溪河 |
24 |
1270 |
沙坪抽發蓄能電站在用機組 |
29 |
50 |
1450 |
95 |
37 |
6小時光伏,度電0.2元。6小時用風電,度電0.35元.12小時用火水,度電0.5元 |
用25備4,設備利用率0.85 |
古洞口 |
24 |
1270 |
沙坪抽發蓄能電站在用機組 |
29 |
50 |
1450 |
95 |
37 |
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南河小三峽新電站 |
12 |
1902 |
潘家口抽發蓄能電站在用機組 |
7 |
300 |
2100 |
83 |
42 |
免15%稅,調峰上網0.5元。全額上網,也相當自用。折算0.5元 |
用3備1,設備利用率0.85 |
浪河 |
12 |
608 |
白蓮河抽發蓄能電站在用機組 |
9 |
90 |
810 |
27 |
13 |
用4備1,設備利用率0.85 |
|
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|
|
|
|
|
總裝機 |
差額 |
電費差 |
|
|
總裝機5.81GW,成本330億.增2.5GW的抽水備用,成本增140億.抽水12小時,調水儲能方式。 |
5810 |
79.16 |
18 |
抽水耗電190億度,發110億度 |
|
表2 抽發電站參數,抽發電量,電價和能源效率的計算表格.
測算為興趣.不為建議.
調水350億噸的成本概算表 |
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根據用電情況,採用隧洞高速抽水,可調潛力超過400億噸,350億噸是保守估算.本表需要專業設計院數月覆核才能接近10%誤差,該表成本誤差超過40% |
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項目 |
規模描述 說明 |
低估 |
高估 |
單位 |
電站抽發設備6~9GW |
昭君村抽水1.5或3GW |
270 |
495 |
億元 |
南河小三峽土建 |
垻高240米,長0.8~1公里。垻低80米,垻頂320米。混凝土和堆石壩相結合,隧洞挖掘出來的石材,大幅降低了成本 |
100 |
200 |
|
庫區征地補償及其他 |
拆遷人口在10萬以內(寺坪2.6+過渡灣1.1全部遷出),按人均20~40萬計算.遷5~10萬人口。保康房縣共64萬,最多遷五分之一 |
100 |
400 |
|
隧洞 |
2種規格的隧洞。 |
400 |
450 |
|
加高320~395米古洞口水庫 |
加高60米,堆石壩,隧洞挖掘出來的石材,大幅降低了成本 |
50 |
100 |
|
香溪河土建 |
垻高100米,可利用古夫水利樞紐。堆石壩,隧洞挖掘出來的石材,大幅降低了成本 |
50 |
100 |
|
浪河發電站土建 |
垻高100米,堆石壩,隧洞挖掘出來的石材,大幅降低了成本 |
50 |
100 |
|
35公里直徑16隧洞 |
4億每公里,埋深最大200米 |
140 |
200 |
|
其他 |
前期啟動等等 |
55 |
60 |
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總投資 |
允許誤差範圍900億到2000億。如按水費1~1.5元每噸,三峽水置換漢江,漢江置換黃河,淮河。年收入500億元以上。分配本工程噸水0.4元噸水電費。調水350億噸.每年140億元歸還貸款。還25年,投資規模在1500億以內. |
1,215 |
2,105 |
表3 關鍵工程三峽水調到丹江口工程成本概算。