馬可安：南水北調工程已然完全失敗
轉載▼空前浩大，舉世矚目的中國南水北調工程東線和中線一期，至今已經(jīng)耗資達約二千五百億人民幣，加上后續(xù)工程和維修養(yǎng)護運行管理費用，總共將耗資五千億人民幣。東線已經(jīng)在2013年底宣告通水，中線也將在2014年汛后正式通水。這樣一項世界空前的建設工程，按官方說辭，功在當代，利在千秋。尤其是北方缺水，已到干渴難忍，不可持續(xù)的地步。南水北調若卻能緩解北方干渴之苦，是莫大的功利，應該全國敲鑼打鼓，大大慶賀一番�？墒窃诠俜矫襟w的宣傳上，對南水北調建成的報道著墨不多，似乎是有意回避難言之詞。各方重要決策者，建設者，負責者，指揮者，也不見紛紛出來邀功。到底是怎么回事呢？
我年前撰文，痛斥整個南水北調工程決策和實施是屁股決定大腦，罔顧起碼的自然和科學原理，必敗無疑�，F(xiàn)在根據(jù)各方的報道，不但東線和中線都是失敗工程，并且還是慘敗，一敗涂地，無法交代，無法收場。
南水北調怎樣才算成功或者失敗
繼續(xù)討論之前，有必要對南水北調這樣空前規(guī)模的遠距離輸水工程，怎樣才算成功，怎樣算是失敗，先下一個定義。沒有定義，只要有一桶水流到了北京，他們都可以稱為成功。任何工程都是投入工程成本耗費后，計算其所獲得的社會經(jīng)濟效益，效益超過耗費，就算成功了。效益低于耗費，就是失敗。南水北調耗費五千億人民幣巨款，其成功與否，端看能夠調來多少水，值多少效益，和耗費相比合不合算。按照一般工程投資成本計算，全部投資額分攤到每年的成本耗費，大約應該乘以10%，也就是說一年消耗五百億人民幣。那么按照原工程設計指標，東線一年調水一百億噸，中線也是一年一百億噸。如果真的能達到設計的年輸水量，每噸水的成本約不到3元人民幣。那么不算環(huán)境破壞的代價，可以算是工程成功的吧。反之，如果東線和中線調水遠遠達不到設計的指標，發(fā)揮不了效益，就算工程失敗。我取一個基準線，設計調水能力每條線一年一百億噸，如果能達到75%就是七十五億噸，我就算南水北調工程成功了。
南水北調東線建成便已徹底失敗
以每年調水75億噸的評判標準來衡量，已在2013年底建成通水的東線，已告徹底失敗。
根據(jù)報道，南水北調東線從2013年11月15日開始第一次正式通水，至12月10日通水結束，歷時25天，共調3400萬立方米的水。算起來水流量僅每秒15.75立方，一年四季365天連續(xù)輸水，每天86400秒，算起來也達不到每年五億噸的輸水量，僅有設計指標每年一百億噸水不到5%。這是徹底失敗。
東線第一次通水在12月10日宣告結束之后如何呢？照理，這樣一個耗費天文數(shù)字建成的龐大工程，一旦建成，就應該晝夜二十四小時一秒鐘也不停息地聯(lián)系運行，以發(fā)揮其最大可能的經(jīng)濟效益，除非中間因為故障不得不停下來檢修維護�？墒俏覀兛吹降氖歉鞣N關于北調的南水價格太高，各地用不起，不愿用的報道。事實上12月10日通水結束后，水渠就關閉了，沒有運行，只是在曬太陽。因為東線需要用強大的水泵提升水位，把水從低處逐級抬高，才能往北流動。驅動水泵要耗費巨大的電力，誰來支付電費呢？沒人肯支付。不但沒人支付電費，況且調來的水太渾濁，污染太重，水價太高，沒人愿意購買。而水費是按照分攤成本除以輸水量算出來的，輸?shù)乃缴�，除法算出來的每噸水費越高，越是沒有人要，這是一個惡性循環(huán)。因此，東線只能是建成之后即擱置不用了。
但是東線已經(jīng)建成，一直曬太陽不用，也不是一回事啊。因此當局硬著頭皮下達了東線今年的年度調水任務。根據(jù)報道，該此調水從5月7日至5月26日止，共20天，總共調了4550萬噸水入駱馬湖，“勝利完成”本年度調水計劃。年調水量一百億噸的浩大工程，建成后一年只打算調0.455億噸就算完成年度任務了，僅僅不到0.5%的利用率，而其他時間就曬太陽擱置不用了。幾千億的投資就當作打水漂了。我們再算，花20天調水僅4550萬噸，平均水流量僅有每秒26立方，如果一年連續(xù)運行，也只有每年八億噸，離每年一百億噸的設計輸水量，差得遠著呢。一年五百億的成本，若是滿打滿算調八億噸水，每噸的成本分攤是60多元人民幣�？墒乾F(xiàn)在下達的年度調水計劃僅有0.455億噸，攤到每噸水的成本高達1100元人民幣，每升污水1.1元，比瓶裝飲用水還昂貴。這是慘敗。
南水北調中線未完工便已注定失敗
再來看看中線。中線現(xiàn)在基本建成，等待汛后約9月或10月正式通水。可水源地丹江口水庫現(xiàn)在的水位僅有140米，離渠首147.33米的渠底還差好幾米呢，連一滴水也流不進取水渠里，如何調水。如果老天爺不肯配合，再不好好下幾場豪雨，把丹江口水庫灌滿，今年的中線調水計劃就要落空了。
更糟糕的是，長期看來也不妙。丹江口水庫歷年大約每年來水四百億噸，若按照中線設計調走一百億噸，就是25%的調水量，已經(jīng)是勉為其難，捉襟見肘。可是根據(jù)水文資料，從2000年到2010年，十年間丹江口水庫的每年來水減少80億噸，現(xiàn)只有320億噸了。這很可能是因為水土植被破壞造成的長期性變化，丹江口水庫的水，將來只會更少，不會更多。這樣的來水量，如何讓水庫蓄滿水，讓水可以流入取水渠？如何可以一年取走一百億噸的水，但是又能夠保持水庫高水位，讓水能夠流得動？又讓漢江的下游有足夠的水？這個問題無人能夠解答。
更不妙的是，中線一年調水一百億的設計指標，是按照一年四季不間斷地輸水算出來的。如果不是一年四季水一直可以流動，在枯水季節(jié)水庫水位夠不著取水渠底部，無水可調，只有在豐水季節(jié)，水庫水位足夠高，才有水可調，一年有那么兩個月可以調水，其他時間得曬太陽，那么每年的調水量就要大打折扣，遠遠達不到設計指標的一百億噸。這個還是假設工程的輸水速率可以達到設計要求來算的。如果輸水速率再打一個大折扣，實際可以實現(xiàn)的年輸水量，還要更低得多。
最最不妙的是，即使是在汛期，發(fā)洪水之后，水位足夠可以流入取水渠，也不能夠輸水，而必須關閉大閘，因為那水太渾濁，泥沙會毀了輸水渠道。只有等汛后一段時間，水沉淀變清，才敢開閘放水，因此一年之內能夠輸水的時間就更短了。關于泥沙問題我過去已經(jīng)講述過，在下面會再詳細論述，解釋為什么中線的水根本就流不動，泥沙沉淀會很快徹底毀掉中線輸水渠道。
南水北調的決策過程和招標模式使其必敗無疑
南水北調是個典型的先拍腦袋決策上馬，再請專家論證其可行性的顛倒過來的決策過程，怎么能夠不犯錯誤？犯錯誤是必然的。任何重大工程，對中央當政者和地方當權者來說，上馬總是有利無弊，多多益善，上工程就有大筆的錢下來，無論對地方財政，各承包商，還是自己的腰包和加官進爵的門路，都是只有好處沒有壞處，反之若不上工程，所有的好處統(tǒng)統(tǒng)沒有，上下埋怨，不但腰包癟癟，自己的官運也不會長久。因此而言，永遠只可能聽到一面倒贊成的聲音，絕不可能有人反對。一旦領導層決策，再來請專家們論證一番。專家們能說什么？能說不好嗎？能夠反對嗎？反對也無濟于事，該上的還是要上。反而會堵住自己的學術之路，院士評不上，科研資金得不到，一切靠邊站。因此專家也只能一致贊同，反對聲音鴉雀無聲。上三峽工程的時候還有專家大聲反對。上南水北調時候，再也沒有人出面反對了�？墒强茖W規(guī)律畢竟是科學規(guī)律，不會因為沒人反對，科學就能屈服于威權了。違背科學規(guī)律的工程，受到懲罰是必然不可避免的。
再看南水北調工程的承包競標模式，也是必敗無疑。重大工程要進行競爭競標投資，這在西方是很正常的運行模式，這激勵承包商們拿出最好的工程效率，以最低投資，達到最優(yōu)的工程效益，通過競爭提高效率�？墒沁@要有先決條件。先決條件是競標必須透明公開，競爭要公平誠實，事后的施工建設必須有嚴格的監(jiān)管核查。這些在南水北調中，因為牽涉到各方私利，均無法實現(xiàn)。承包商們使用各種不合法，不誠實的手段，先拿到競標再說。一旦拿到工程，承包商要賺錢，他的工程造價就一步步加上去了。而在成本費用上就得拼命壓縮，偷工減料，能不能達到設計的質量要求，就顧不上那么多了，監(jiān)管也形同虛設。
這就是為什么工程完工以后，肯定遠遠達不到設計指標。他承包商不可能達到指標，想達到指標，他的工程耗費就要比競標價高好幾倍，他就要虧得傾家蕩產(chǎn)�？墒侨绻敵醺倶说臅r候老老實實地實算，他的要價就比別人高幾倍，拿不到工程。所有必須先靠投機取巧拿到工程，再通過偷工減料拿到盈利，就是這么回事。全工程幾千個承包商都這么干。
偷工減料偷在哪里呢？具體點講就要講到曼寧公式和曼寧參數(shù)了。
輸水渠道流量計算的曼寧公式簡介
南水北調中線從丹江口水庫約150米高程取水，經(jīng)1300公里輸水渠道送到約50米海拔的終點北京，共1300公里的路途，純靠一百多米的水落差驅動。水流坡降不到萬分之一。這個坡降大約相當于三峽大壩之后的水位一直到長江入�？诘钠骄陆�。
水在 渠道中靠天然坡降流動的水流速度，可以用曼寧公式計算。具體來說，水速正比于坡降的平方，水力半徑的2/3次方，反比于渠道表面的曼寧糙率。渠道越光滑，摩擦力越小，水流得越快。反之，渠道越粗糙，摩擦力越大，水流越慢。和曼寧系數(shù)成反比關系。
問題就出在用什么曼寧糙率數(shù)據(jù)來計算才合理。普通清潔的天然河道的曼寧系數(shù)約0.04，如果長上水草會更高，視河床狀況而定。干凈的打磨平滑光潔的混凝土表面，其曼寧系數(shù)是0.013。南水北調東線和中線所有設計施工，看來都采用0.013的曼寧系數(shù)。這對嗎？
問題出在這里。理想條件下清潔而光滑的混凝土表面，曼寧系數(shù)才會低到0.013�？墒�，施工會有缺陷，打磨不會完美。工程建成通水的第一天，曼寧系數(shù)就會顯著高于0.013的設計要求。一旦投入應用，渠底表面會有泥沙的沉淀積累，過一段時間后，與天然河道的泥濘底部就再無區(qū)別，因此曼寧系數(shù)會很快達到0.04，底部有泥，便會長出水草，會使得曼寧系數(shù)更高。而水流速度反比于曼寧糙率，糙率增加到三倍，水速便只有三分之一，而流量就相應只有三分之一，原來設計一年一百億的輸水量，便成了只有33億。關于泥沙沉淀的問題，我下面再詳細解釋。
南水北調的設計施工者一切都按照最優(yōu)條件計算，違背了工程設計里一切都考慮到最壞情況的基本設計原則。這是在欺騙自然規(guī)律和工程規(guī)律。最壞的情況，如果有可能發(fā)生，就必然會發(fā)生。最優(yōu)的條件，如果未必能達到，就必然達不到。這是基本規(guī)律。南水北調的設計者假設一年365天都能按照最高效率輸水，不管枯水季節(jié)還是洪水季節(jié)，他們還假設渠道永遠保持清潔光滑，曼寧系數(shù)不會超過0.013。他們還假設水頭分布的理論計算完全正確，輸水渠道各段的水位，水速，完全和理論計算吻合。在所有一切保持完美無缺的，并且長期保持完美無缺的情況下，他們認為可以達到一年輸水一百億噸的目標。
事實情況遠沒有那么完美，事實要骨感得多。
南水北調中線京石段的四次輸水遠未達到設計要求
南水北調中線的石家莊到北京段，已因北京奧運先期建成。至今已四次通水，效果如何？
四次通水累計輸水16.1億噸。第四次通水從2012年11月21日到2014年4月5日，共有500天，輸水4.82億噸。平均流量為每秒11.2立方，按此流量每年輸水量為3.5億立方，遠遠低于每年輸水一百億立方，入京五十億立方的原定工程目標。而輸水渠道的截面面積有60平方米，按照流量每秒11.2立方算，水流速度僅有每秒0.19米，極端緩慢。
再把數(shù)據(jù)和第一次輸水對照。第一次輸水，按照楊開林，汪易森的論文中實測數(shù)據(jù)，流量為每秒19立方，水速約每秒0.32米。相比之下，第四次輸水的水速，流量和第一次比都要低很多，僅僅幾年，工程效益已經(jīng)幾近報廢。
再次重申，中線的工程設計目標是年調水一百億噸，入京五十億噸。就是平均流量要分別達到每秒320立方和160立方。現(xiàn)在看遠遠達不到這樣的目標。
泥沙沉積將很快毀掉南水北調工程
天然的水流，即使沒有任何污染，也并不是純凈的，其中攜帶有大量泥沙。這些泥沙會在輸水渠道中積累，是水流緩慢，甚至完全停滯下來。泥沙沉淀是個非常嚴重的問題。但是在南水北調的論證和實施中，根本沒有泥沙組的專家參與，因為他們知道泥沙的問題根本就無法解決。泥沙會毀掉南水北調工程。
我們先來看看一些數(shù)量級數(shù)據(jù)。丹江口水庫每年入庫水量為400億立方，現(xiàn)在大概已減少到320億，而入庫的泥沙量有一億噸。按百分比計算，泥沙含量0.25%，相當驚人。專家算因水庫內水流相對緩慢，大部分泥沙留在庫內，長久將淤塞庫容，變成一個死水庫。
再看看長江，每年入海流量約一萬億立方，攜帶入海的泥沙有五億噸。這是約0.05.%的泥沙含量。長江下游的水速約每秒2.5米。在這樣水速條件下，能夠攜帶0.05%的泥沙。
水流攜帶泥沙，和水速關系很大。發(fā)洪水時，不但水極度渾濁，并且大塊的石頭都被水流推著走�？墒强菟畷r節(jié)，即使很小的泥土顆粒都會沉淀江底，成為泥漿。這個水速和泥沙顆粒大小的相關關系很敏感。物理計算表明，這個相關關系是六次方關系，假如水速增加到兩倍，二的六次方就是64倍，可以把64倍重的泥土顆粒從河床卷起來帶走。反過來，水速慢到一半，就可以讓六十四分之一的泥土顆粒在水底沉淀。
丹江口入庫水流速度每秒3.5米，就能攜帶0.5% 的泥沙。長江下游水速每秒2.5米，是丹江口的72%。而72%水速的六次方是14%，攜帶0.5%泥沙就減少到攜帶0.07%，多余的泥沙便沉淀到江底了。因此，只要水流略緩，泥沙的沉淀是驚人的。
專家計算，98%的泥沙留在丹江口水庫庫底，那么還有2%的泥沙，也就是0.01%的泥沙留在水里，這已經(jīng)假設水非常清潔。但是每年一百億噸的水，攜帶0.01%的泥沙，就是一百萬噸，分布到1300公里的輸水渠，每米長度的渠道可以分配到770公斤的泥沙。那么這部分泥沙會不會沉淀下來呢？
假如每秒流速2.5米的長江水可以攜帶0.05%的泥沙，那么0.01%是五分之一的泥沙量，按照六次方根算，水流速度每秒2米的流速，可以把泥沙沖刷走。但是水流若只有每秒一米或者更低，那么這部分泥沙的98%都要沉淀下來。每米的渠道每年要沉淀750公斤的泥沙，這是非常驚人的沉淀速度。因此，輸水渠道水速無論如何都不能低于每秒2米。否則泥沙問題很嚴重，無法解決。
可是實際數(shù)據(jù)已經(jīng)告訴我們，京石段第一次輸水時，水流速度僅有每秒0.32米，現(xiàn)在更是慢到每秒0.20米。顯然，曼寧糙率增加了，水流得更慢，緩慢水流更加速泥沙沉淀，進一步增加曼寧糙率，使得水流更慢。這是一個惡性循環(huán)，直到變成一潭死水，流不動。
最新的報道，石家莊段開始充水試驗。數(shù)據(jù)很不妙，文中敘述石家莊段全長123公里，設計入境流量為每秒220立方，出境流量每秒170立方。可根據(jù)報道，這段123公里渠道，水流從入境到出境總共花了整六天，平均水流速度僅每小時0.85公里，或每秒0.24米。按照這樣的流速，流量不到每秒14立方，比設計的入境流量每秒220立方，出境流量每秒170立方，低了不止一個數(shù)量級。并且這樣緩慢的水流，泥沙沉淀無可避免，工程因此被摧毀報廢，是幾年內無可避免的結果。
失敗的南水北調工程后患無窮
南水北調中線渠道橫跨中原大地，高懸于地，流經(jīng)人口稠密的城鎮(zhèn)。若是略有差池，渠毀水漏，滔天洪水，奪命無情！我們敢肯定不會出事嗎？我們來拿沙河渡槽來算算。
沙河渡槽的箱式槽是兩箱并行，輸水截面加起來195平方米，渡槽的跨距是30米。也就是說每一跨光是算水的重量，就有5850噸，加上渡槽本身重量，有一萬噸。我們經(jīng)常會讀到高速公路立交橋質量低劣，幾十噸超載的大卡車開上去，就把橋壓塌了。那么一個每段達一萬噸的渡槽，會不會壓跨？誰敢打包票？我認為沒有人能夠保證其質量不出事。
我可以保證的是，水中含有腐蝕性的無機鹽分，在巨大重力壓迫下，水泥是不抗拉的，必然開裂起縫，純靠鋼筋支持。而鋼筋暴露在空氣，水和無機鹽中，日久腐蝕，無法耐久。
南水北調渠道若出事，必有突然性，沿途居民，絕難有逃生機會。
北方冬天冷，若遇極寒天氣，渠道必然結冰凍結，脹破渠道。無法修復。這個問題無解。
失敗的南水北調將如何收場？我實在難以想象。也許他們現(xiàn)在能夠做出的最好選擇，正如已經(jīng)運行的東線一樣，建成后就基本上擱置不用，成為一道中看不中用的風景線罷。
缺水的中國北方如何擺脫困局
中國北方極度缺水，干渴難忍�？墒侵竿纤闭{解決問題，是盼不上了。規(guī)劃中的東線和中線各每年調水一百億噸，是指望不上的。頂多每年有三億多噸入京就了不起了。這筆天文數(shù)字的調水投資，確實是扔在水里了。
事實上，按照地理條件算，北方并不缺水。中國國土年降水量為六萬億噸。北半個中國的得到兩萬億噸，平均年降水量約六百到七百毫米。相比之下，南水北調即使每年調水能夠達到一百億噸，和老天爺?shù)馁p賜相比，只是九牛一毛，無濟于事。
北方缺水是人為的，環(huán)境污染，水土破壞，至無水可用。因植被被破壞，天下雨的水無法截留，直接變成洪水奔流入海。治理之道當保護環(huán)境，恢復植被，讓雨水被植物截留，滲入地下留存。再不濟攔壩筑人工湖蓄水。不能讓洪水白白流走。
北方煤炭開采摧毀自然資源，大量摧毀地下水資源，必須懸崖勒馬，不能無止境挖煤了。必須顯著減少煤炭開采量，留些給子孫，讓土地休養(yǎng)生息。不足的煤炭資源可以進口。
城市用水，不能依賴過量開采地下水了。地下水無非來自地面，絕不能作為常態(tài)的水源供應，只能作為特殊情況下的應急水源。城市用水，應該另辟來源，大量地開發(fā)海水淡化。同時大規(guī)模提高水價，讓居民懂得水的珍貴，也可鼓勵民間投資開發(fā)海水淡化。
北方農(nóng)村在長期缺水中，為求生存家家戶戶建造水窖。這是一個好辦法。再干旱的地方都會有雨下。不能讓雨水白白流，必須積起來慢慢用。但是，每家每戶自行修建水窖，耗資太高，規(guī)模太小。必須通過擴大規(guī)模來減少成本。水窖無非圍一圈墻把雨水積起來。圍住的雨水量正比于圍住面積，修建成本正比于圍墻周長。因此周長長兩倍，能圍住面積就是四倍，就有四倍的水。應該一個村莊建一個打水窖足矣。一個城市建一個特大水窖，或者說是人工湖，也足矣。年降雨700毫米，如果能夠留存500毫米，一平方公里就是五十萬噸的水。一千平方公里就是五億噸水。圍成圓形，只需順勢修112公里的圍墻即可。利用地形灌入地下。北京乃至整個華北的水危機，如此可以化解也。
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