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摘 要:对南水北调现行输水方案进行了简要分析，提出用新的方法解决南水北调的方案。继而对硅铝合金管道输水方式的优缺点进行了全面系统的剖析；并计算了实施成本及产生的经济与社会效益；给出了硅铝合金管道输水的可行性论证方案。
关键词:南水北调；硅铝合金管道；效益
一、 引言
南水北调东线和中线工程近期将全面开工建设。根据目前的规划方案，这两项工程的全部线路均采用明渠输水（运河也应视为明渠）。但西线有调水少之嫌，因此最近有海水西调的方案出笼，具体方案正在研究中。
提升海水到西部所有动力由自身的发电找回，又可获得新的商品盐。重要的是解决了调水源问题，也不影响原有河流的水电、航运事业，有它可行的一面。但是如果调水仅50--300亿立方米，由青藏高原既可解决。这点水是青藏高原水资源的零头.因此没有必要从海平面用动力上调1200米再运输2000多公里到西部。相比之下，本方案利用青藏高原海拔4000米形成的天然水库到海拔僅1500--2200米的落水点,位差达2000多米，不但不需其他动力，反而能够产生可利用的能量；另一方案是，海水需经蒸发再降雨才会有效益，按每年增加10mm计算，80年后才能达到秦岭以南的降雨量，才能使该地区具备农牧业生产条件，而80年的电费总额高达16万亿度，约6万亿人民币，在此之前不会产生多少经济效益(关于流水到艾丁湖的发电计算也不太确切，因艾丁湖面积1.5亿平方米，年蒸发3米/平方米也只有4.5亿立方米，只占调入的1.5%，-155米的水面低度难以保持.）；而南水北调则直接对农田进行灌溉，产生效益后的同时还会蒸发再降雨，会增加约2000亿的经济效益；同时，海水西调是从黄旗海到罗布泊2000公里长自流，势必会使两旁土地因海水而产生盐碱化。因此，调取几百亿立方米水，南水北调比海水西调具有更大的优越性。
二、 用硅铝合金材质的管道是技术上成功的关键
许多专家已经就南水北调中应用管道进行了研究，例如:周晓津《中国南水北调管道化研究》；姚宣德、石维新、王东黎等的《南水北调大口径PCCP管道漏水风险分析》；熊和金的 《南水北调的管道输送方案研究》等，然而用管道进行南水北调的方案一直存在着管道材料选择的问题，如果采用钢管或水泥管，钢管不耐腐蚀，寿命只有15—50年，水泥管易裂，寿命也不长；而玻璃钢管道也易老化。硅铝合金管道的耐腐蚀率很高，寿命可达千年，强度与钢材相近，比钢材轻2倍多，比较适合南水北调管道使用材料。
据有关资料，在92度的水温下，PH值为6时，铝合金材料的腐蚀率是0.13毫克/平方分米,PH7时升为0.35.铝合金的比重为2.8左右，则年腐蚀率只有0.00167—0.0045 毫米/年，即1000年腐蚀1.67—4.5mm;。但是青藏高原的水如金沙江的水ph7.9，略高。可适当增加硅的成分以保证其耐蚀性。因铝的耐酸性好于耐碱性，而硅在碱中比铝的耐蚀率高。从耐磨率上看，40高硅铝合金的强度达240Mpa,与钢材相似，具有极高的耐磨性。那么，可以增加硅的含量。如果制成15mm厚的管道，1000年只腐蚀掉4.5mm,再一个1000年还有5mm厚，仍然可工作。因此,其寿命力可达2000年左右。
但铝合金售价高，投资大，需找到降低成本、减小投资的途径。幸好高硅40铝合金硅的比例达40%，在制作铝合金中可用普通的铝矾土及粘土，价格只有几百元，也不必另加昂贵的氧化铝。例如某天然莫来石含氧化铝达71.8%，氧化硅28.2;某一高岭土氧化铝30.4%,氧化硅52.35%，两者混配一下就可以。又如某高岭土含氧化铝45—48%，可以单独使用；如果硅过量，合金的晶核变大，强度降低，可以加入0.15%的稀土进行变质处理，使其晶核变细，可以增加7—20Mpa的强度(单此值也够管道耐水压70—200kg/cm^2)，同时还能增加耐蚀性和耐磨性。增加稀土的投入只有300多元/（吨合金），但可以将合金制作的原料需求条件降低，选择范围增大；输水管道水压一般要求50kg/cm2以下。因此合金材料对Mg、Mn、Fe、Cu、等杂质要求也并非苛刻。这样，制作一吨高硅铝合金的主要费用就变成约3吨普通高岭土，约2000元左右；还原剂也可以用烟煤，约1000元左右；电耗13000度约5000元；其他辅助材料及工资管理费等约2000元，总计降低到10000元/t左右。即使这样，调水400多亿立方米，约需3500万吨管道材料，投资仍然过大,建议使用成本低的水电自造硅铝合金材料来弥补这一缺陷，例如用成本只有0.12元的水电，又可降低2000多元，合金的成本约7000多元，就与钢材价格接近。因硅铝合金的比重只有钢材的36%，投资相对减少。
但水电并网后价格仍然在0.4元以上，以其成本进行计算似乎不正确。因此，需配备专用水电站归入南水北调工程中。在工程完工后，水电站的销售也作为南水北调的收入核减工程的投资。
三、 调水总体安排
调水的总体思路是尽可能的选择高的调水点，以便获取高的位能，同时便于克服路途大山所阻（关于山高寒冷的问题，可以对管道进行保温,例如在保温层中装入加了盐的六水氯化钙，夏季融化吸热，到了冬季凝固放热；至于水源调水点的冰冻问题，将水管深插于水库之底后不影响水的流动，这些问题可做另外研究）。
落水点选择到西北原有河床，利用原有河床系统进行农田灌溉及新农田的扩展；还可利用原有水电系统扩建水电站，大量节省各种新建费用。调水主要到塔里木盆地的东部和额济纳旗的东部海拔约800—900米低地；
调水路线可走近路，遇大山走山谷。大山中机械不易施工，主要靠人工。因此，管道不应作得太重，例如可做成2米直径，2米长，15mm厚，单管重254Kg,有六、七个人就可以移动。如果选择落水差1500米虽然可以节省管道，但不利于发电，最好选择落差2000--2200米。因为水电建设需做引水管道，正好调水用管道，只在不同高度的管路中串联一定数量的水轮发电机即可；可扭转我国西部水电缺乏的局面。如果进行南电北调，会增加大量的输电线路投资。
1.调水量
调水主要取自金沙江。长江是我国最大的内江，入海径流量9600亿立方米；遇1998年般洪峰，即使三峡全部发挥调节作用，仍然有300亿立方米过量水对下游造成危害，那么，可从金沙江调水300亿立方米为妥；但金沙江上已开工的水电建设有六座，分别有金安桥、梨园、阿海、鲁地啦、龙开口、溪洛渡、合计2336万千瓦，因此还不能全部将巴塘前300亿水全部调走，可安排200亿调水量；另100亿从雅砻江及大渡河调取。怒江、澜沧江、雅鲁藏布江等国际性河流只取5%，计120亿立方米，共420亿（具体的调水量要经过专业的分析）。关于能否从这三条国际河流上调水，可能会有争议。但考虑仅5%的调取量应当允许，因它们的上游在我国达千数公里。
2.调水路线
首先说调取雅鲁藏布江的水。如果从拉萨河调取，运距短，调水水位高，最为经济。但它在拉萨地区的经济作用很大；如果从马泉河调取，对雅鲁藏布江干流水位有一定的影响。例如雅鲁藏布江中游流速缓慢，只要缩小河床，加深水位就可以通航；而尼洋河位于雅鲁藏布江的尾部，已近出境，水量又达220亿立方米，则最为妥当。在工布江达以上应能找到海拔4700--4800米的段位(考虑唐古拉山的尾部及昆仑山口在4700--4800米，便于翻越），或经筑坝可以提高水位到要求。在4700--4800米调水塔条件下，无论是绕米拉山西去还是北行都可以顺利通过而且可以获得直线性距离，节省管道；如果为了取得多的水量，可以降低调水塔在4500米左右，但路途中要凿山洞。
关键词:南水北调；硅铝合金管道；效益
一、 引言
南水北调东线和中线工程近期将全面开工建设。根据目前的规划方案，这两项工程的全部线路均采用明渠输水（运河也应视为明渠）。但西线有调水少之嫌，因此最近有海水西调的方案出笼，具体方案正在研究中。
提升海水到西部所有动力由自身的发电找回，又可获得新的商品盐。重要的是解决了调水源问题，也不影响原有河流的水电、航运事业，有它可行的一面。但是如果调水仅50--300亿立方米，由青藏高原既可解决。这点水是青藏高原水资源的零头.因此没有必要从海平面用动力上调1200米再运输2000多公里到西部。相比之下，本方案利用青藏高原海拔4000米形成的天然水库到海拔僅1500--2200米的落水点,位差达2000多米，不但不需其他动力，反而能够产生可利用的能量；另一方案是，海水需经蒸发再降雨才会有效益，按每年增加10mm计算，80年后才能达到秦岭以南的降雨量，才能使该地区具备农牧业生产条件，而80年的电费总额高达16万亿度，约6万亿人民币，在此之前不会产生多少经济效益(关于流水到艾丁湖的发电计算也不太确切，因艾丁湖面积1.5亿平方米，年蒸发3米/平方米也只有4.5亿立方米，只占调入的1.5%，-155米的水面低度难以保持.）；而南水北调则直接对农田进行灌溉，产生效益后的同时还会蒸发再降雨，会增加约2000亿的经济效益；同时，海水西调是从黄旗海到罗布泊2000公里长自流，势必会使两旁土地因海水而产生盐碱化。因此，调取几百亿立方米水，南水北调比海水西调具有更大的优越性。
二、 用硅铝合金材质的管道是技术上成功的关键
许多专家已经就南水北调中应用管道进行了研究，例如:周晓津《中国南水北调管道化研究》；姚宣德、石维新、王东黎等的《南水北调大口径PCCP管道漏水风险分析》；熊和金的 《南水北调的管道输送方案研究》等，然而用管道进行南水北调的方案一直存在着管道材料选择的问题，如果采用钢管或水泥管，钢管不耐腐蚀，寿命只有15—50年，水泥管易裂，寿命也不长；而玻璃钢管道也易老化。硅铝合金管道的耐腐蚀率很高，寿命可达千年，强度与钢材相近，比钢材轻2倍多，比较适合南水北调管道使用材料。
据有关资料，在92度的水温下，PH值为6时，铝合金材料的腐蚀率是0.13毫克/平方分米,PH7时升为0.35.铝合金的比重为2.8左右，则年腐蚀率只有0.00167—0.0045 毫米/年，即1000年腐蚀1.67—4.5mm;。但是青藏高原的水如金沙江的水ph7.9，略高。可适当增加硅的成分以保证其耐蚀性。因铝的耐酸性好于耐碱性，而硅在碱中比铝的耐蚀率高。从耐磨率上看，40高硅铝合金的强度达240Mpa,与钢材相似，具有极高的耐磨性。那么，可以增加硅的含量。如果制成15mm厚的管道，1000年只腐蚀掉4.5mm,再一个1000年还有5mm厚，仍然可工作。因此,其寿命力可达2000年左右。
但铝合金售价高，投资大，需找到降低成本、减小投资的途径。幸好高硅40铝合金硅的比例达40%，在制作铝合金中可用普通的铝矾土及粘土，价格只有几百元，也不必另加昂贵的氧化铝。例如某天然莫来石含氧化铝达71.8%，氧化硅28.2;某一高岭土氧化铝30.4%,氧化硅52.35%，两者混配一下就可以。又如某高岭土含氧化铝45—48%，可以单独使用；如果硅过量，合金的晶核变大，强度降低，可以加入0.15%的稀土进行变质处理，使其晶核变细，可以增加7—20Mpa的强度(单此值也够管道耐水压70—200kg/cm^2)，同时还能增加耐蚀性和耐磨性。增加稀土的投入只有300多元/（吨合金），但可以将合金制作的原料需求条件降低，选择范围增大；输水管道水压一般要求50kg/cm2以下。因此合金材料对Mg、Mn、Fe、Cu、等杂质要求也并非苛刻。这样，制作一吨高硅铝合金的主要费用就变成约3吨普通高岭土，约2000元左右；还原剂也可以用烟煤，约1000元左右；电耗13000度约5000元；其他辅助材料及工资管理费等约2000元，总计降低到10000元/t左右。即使这样，调水400多亿立方米，约需3500万吨管道材料，投资仍然过大,建议使用成本低的水电自造硅铝合金材料来弥补这一缺陷，例如用成本只有0.12元的水电，又可降低2000多元，合金的成本约7000多元，就与钢材价格接近。因硅铝合金的比重只有钢材的36%，投资相对减少。
但水电并网后价格仍然在0.4元以上，以其成本进行计算似乎不正确。因此，需配备专用水电站归入南水北调工程中。在工程完工后，水电站的销售也作为南水北调的收入核减工程的投资。
三、 调水总体安排
调水的总体思路是尽可能的选择高的调水点，以便获取高的位能，同时便于克服路途大山所阻（关于山高寒冷的问题，可以对管道进行保温,例如在保温层中装入加了盐的六水氯化钙，夏季融化吸热，到了冬季凝固放热；至于水源调水点的冰冻问题，将水管深插于水库之底后不影响水的流动，这些问题可做另外研究）。
落水点选择到西北原有河床，利用原有河床系统进行农田灌溉及新农田的扩展；还可利用原有水电系统扩建水电站，大量节省各种新建费用。调水主要到塔里木盆地的东部和额济纳旗的东部海拔约800—900米低地；
调水路线可走近路，遇大山走山谷。大山中机械不易施工，主要靠人工。因此，管道不应作得太重，例如可做成2米直径，2米长，15mm厚，单管重254Kg,有六、七个人就可以移动。如果选择落水差1500米虽然可以节省管道，但不利于发电，最好选择落差2000--2200米。因为水电建设需做引水管道，正好调水用管道，只在不同高度的管路中串联一定数量的水轮发电机即可；可扭转我国西部水电缺乏的局面。如果进行南电北调，会增加大量的输电线路投资。
1.调水量
调水主要取自金沙江。长江是我国最大的内江，入海径流量9600亿立方米；遇1998年般洪峰，即使三峡全部发挥调节作用，仍然有300亿立方米过量水对下游造成危害，那么，可从金沙江调水300亿立方米为妥；但金沙江上已开工的水电建设有六座，分别有金安桥、梨园、阿海、鲁地啦、龙开口、溪洛渡、合计2336万千瓦，因此还不能全部将巴塘前300亿水全部调走，可安排200亿调水量；另100亿从雅砻江及大渡河调取。怒江、澜沧江、雅鲁藏布江等国际性河流只取5%，计120亿立方米，共420亿（具体的调水量要经过专业的分析）。关于能否从这三条国际河流上调水，可能会有争议。但考虑仅5%的调取量应当允许，因它们的上游在我国达千数公里。
2.调水路线
首先说调取雅鲁藏布江的水。如果从拉萨河调取，运距短，调水水位高，最为经济。但它在拉萨地区的经济作用很大；如果从马泉河调取，对雅鲁藏布江干流水位有一定的影响。例如雅鲁藏布江中游流速缓慢，只要缩小河床，加深水位就可以通航；而尼洋河位于雅鲁藏布江的尾部，已近出境，水量又达220亿立方米，则最为妥当。在工布江达以上应能找到海拔4700--4800米的段位(考虑唐古拉山的尾部及昆仑山口在4700--4800米，便于翻越），或经筑坝可以提高水位到要求。在4700--4800米调水塔条件下，无论是绕米拉山西去还是北行都可以顺利通过而且可以获得直线性距离，节省管道；如果为了取得多的水量，可以降低调水塔在4500米左右，但路途中要凿山洞。