《科技创新与品牌》杂志社奇思妙想

远距离大型调水装置绘南水西调蓝图


        为缓解干旱或半干旱地区的用水问题,人们需要从水资源丰富的地区将水调往缺少水资源的地区。目前,我国已经实施的南水北调大型调水工程,有效地解决了京津地区的用水困难,但我国仍然有很多地区处于常年缺水的状态,其中青海的柴达木盆地就是常年干旱的地区之一。如果能够将流入大海的淡水资源大规模地调往这里,不仅能够解决当地的干旱问题,还能改善西部地区的气候,从而造福人类。目前,涉及大型调水的技术方案和专利申请已经有很多,但是最后这些方案和专利的实施可能性却还在探讨之中。
        既然我国西部丰富的天然气资源能够利用大型的钢铁管道输送到东部地区,为什么我国东部、南部、长江下游以及珠江下游丰富的淡水资源就不能以同样的方式调往西部高海拔的柴达木盆地呢?因此,只要发明出一种能够实现远距离调水的装置,就能实现南水西调的设想。本文提到的这种新型远距离大型调水装置,就是一种能够实现从低海拔地区向高海拔地区远距离大规模调水的新发明。 
        这种新型远距离大型调水装置主要由一根输水管、动力套环和推进器组成,输水管中有一个隔板,将输水管道分隔成上、下两层,上、下层均安装有梯格动力套环和滑轮梭槽,管道的两端安有大型推进器,管内装有小型推进器,大小推进器共同带动梯格动力套环分别在上、下两层卡在左右两边水平的滑轮梭槽滑行、转动,而梯格动力套环的套环节上安装有输水叶用来推进水的运输。
        新型远距离大型调水装置的创作灵感主要来源于我国古老的输水、调水工具——脚踏动力水车。这种古老的脚踏动力水车尽管只有4~5米长的木厢槽沟,但是却能以60°~70°的倾斜坡度将水提升至3~4米高,而全部的输水、调水工作都在木厢槽沟中进行。受此启发,在新型远距离大型调水装置中,可以用两米粗的大型钢铁管道来代替木厢槽沟,并将其延长至数千公里分为上下两层,上层安装运送输水叶槽,下层作为输水、调水槽,只要启动电动机,装置上的梯格动力套环就会拖着半圆形的输水叶,将水从进口处抽入管道内的输水、调水槽沟内。
        想要成功往高海拔地区的柴达木盆地调水,在这个几千公里长、直径两米的管道里,半圆形钢板输水叶每次需要推动上万吨、甚至亿万吨的巨大水量,传统的虹吸管原理、抽水机原理都无法拉动如此巨大的水量,唯有我国古老的脚踏动力水车的输水、调水原理才能达到要求,脚踏动力水车输水、调水的原理就是利用人的脚力,拉动输水叶推着水在长木厢槽沟中往上倒流。新型远距离大型调水装置主要是利用电动机促使大型推进器和管道中的小推进器一起带动输水环转动,输水环上的输水叶就顺着输水槽将水向前推进,直至将水从低海拔地区远距离大规模调往高海拔地区。由于每一段运动都有相同功率的电动机匀速地带动输水环转动,所输送的水已具有惯性,再加上水的粘性和张力,所以整个过程中基本不会出现泄露现象。
        要实现远距离输送长江、珠江下游的淡水资源到柴达木盆地,可以用一根管道一直铺设或一节一节地铺设到三峡大水库,再从三峡水库取水输送至嘉陵江上游的白龙江水库,进而在白龙江水库取水送往柴达木盆地。所以,为了保证取水水源的充足,需要在长江、珠江各流域内建设两大拦洪、蓄洪区域,其中两大江河各流域下游建设一个拦洪、蓄洪区域作为调水区,为了保证调水区白天黑夜、一年四季都能有足够的水量可调,还必须在两大江河各流域区内建设三个大拦洪、蓄洪区作为水源供应区,蓄洪调水区和水源供应区之间用管道连接供应调水。
        建造这样的拦洪、蓄洪供水区域有几大好处:首先,拦洪、蓄洪区能够将长江、珠江各流域中上游暴雨或特大暴雨区内的宝贵淡水资源保存起来,从而有效减轻下游洪水、洪涝的压力,同时对缓解我国华东、华南等地副热带高压造成的旱灾也有一定作用。2010年西南地区干旱近半年之久,其他旱区早已滴水贵如油,而贵阳市人却一点也不恐慌,生活有条不紊。贵阳市之所以能够在旱灾面前继续保有丰富的水源,主要得益于市区附近的几座特大型、中型水库。因此,提前储存好水资源能够缓解不时之需。其次,在长江、珠江流域下游一些长年遭受特大洪水袭击、需靠国家下拨救灾资金帮扶的重灾地区建设拦洪、蓄洪区域,既能有效解决这些地区的灾害影响,也能为远距离输水提供充足的水源保障。最后,我国东南沿海各省几乎每年都会遭受强大台风和特大暴雨的袭击,如果能够在这些区域建设拦洪、蓄洪水源供应区,就能有效地避免这些地区遭受灾害威胁,在保护当地人民的人身财产安全的同时又能为远距离调水工程储存充足的水源。
        众所周知,柴达木盆地介于昆仑山脉、阿尔金山脉和祁连山脉之间,是青藏高原凹陷最深的巨大封闭构造盆地,其四周山脉的海拔一般为3500~4500米,盆地底部海拔为2600~3100米,面积达25万平方公里。如果能够打通阿尔金山东段山脉,从柴达木盆地底部穿山铺设一条大管道进入塔里木盆地,同时借助柴达木盆地海拔3000米左右的高位和蓄水深度的压力,就能对我国第二级地势,即海拔2000米以下的塔里木盆地、甘肃、宁夏、内蒙古以及中西部地区的沙漠、干旱、半干旱地区的草原、草场进行自流喷灌。
        这种新型远距离大型调水装置可以实现将水从低海拔地区向高海拔地区远距离大型调水,并且距离越远,同直径管道调动的水量也越多,需要的动力越大。传统输水机械装置很难实现远距离大型调水的设想,而根据我国古老的脚踏动力水车可以提升水的原理设计出的装置,才有可能将大量的水远距离调动到需水地区。只要有足够长的大型管道、足够长的梯格动力套环和提供足够动力的电动机,带动大型管道内许许多多的小型推进器,推动梯格动力套环调水,就能实现从长江、珠江下游取水输送到青海柴达木盆地、塔里木盆地、内蒙古大沙漠,从而能够将这些处于干旱或半干旱的地区建成生态农业基地,既能扩大我国的耕地面积,又保证了我国不断增长的城镇人口粮食供应。此外,改善了这些地区的气候状况后,还可以有效缓解沙尘暴污染,将我国干旱或半干旱的地区打造成适宜人们居住的理想区域。总之,这种装置能够将我国任何一处有水地区的水资源输送、调动到任何缺水的地方,所以这项装置的市场潜力巨大,经济效益和社会效益也很突出。目前,新型远距离大型调水装置已经向国家相关部门提出了专利申请,且已进入实质审查阶段。