[工程]海水淡化无法取代南水北调 [复制链接]

如果研究黄淮海流域和南水北调沿线的宏观水资源问题，特别是比较南水北调与海水淡化的边际成本，并分析南水北调工程的必要性。全线平均水价应该就足以说明问题了，而且这个价格虽然不一定准确但是大约八九不离十。
中线总投资接近2000亿，单位调水量分担的成本约为20元，投资回收期30年（再延长影响已不显著，意义不大）、收益率6%（已经超过了国债收益率，因此如果水利部发债的话，债券市场的反映一定会很好），那么每方水的工程折旧成本大约是1.7元多。
工程的年运行费用我估计不可能超过100亿元，因此，每方水平均分担的运行费应低于1元，甚至更低，只有几角钱。
显而易见，在所有水利工程南水北调的初期建设费用较高，而运行费用较低，因此，应该采用较低的折算费率（折算费率大约5%~10%），那么工程年运行费用大约应该是100亿元，折合每方水1元。
但问题是我怎么也凑不出来这100亿元出来，年运行费用主要包括3部分组成：燃料动力费——全线自流引水，这部分费用应该不会太高，大修经费（按工程总造价的1%，一般为0.5~1%）为20亿元；人员、管理与办公费用——即使按一万人、每人每年20万年计算，也只有每年20亿元，以上合计，年运行费用不还超过50亿元。
但是实际上不可能有每年20亿元的人员、管理与办公费用，如果有的话只能说明是贪污了。
以我国最大的一首制灌区——河套灌区为参照物，河套灌区管理局现有职工3200余人，南水北调中线总干渠的管理人员不可能超过这一规模。因为农灌更为复杂。河套灌区总引黄水量大约每年50亿立方米。灌区现有总干渠1条，干渠13条，分干渠48条，总排干沟1条、干沟12条、分干沟59条，田间有支、斗、农、毛渠8.6万多条，支、斗、农、毛沟1.7万多条，各类建筑物共计13.25万座。其中灌区直接管理的有总干、干以及跨县的分干渠（沟），其中总干渠和总干沟长度均超过300km，干、分干渠（沟）总计长数千公里。因此，可以说河套灌区的管理规模可能会超过中线总干渠。而且基层水管单位每年的人力与福利费用每人每年就在5万元左右，人员、管理与办公费用合计也不会超过10万元，考虑到南水北调工程是中央建管，增加一倍应该已经可以了，因此总干渠的人力和办公管理费用可能只有每年几亿元，最多不过10亿元。
而且，总干渠的大修费用也可以利用资产折旧，因为毕竟工程建设费用大部分来源于国家拨款，这部分没有还本付息压力，只要达到3%的存款基准利率在国民经济上就是可以接受的。3%-6%之间的部分可以用作大修基金。
因此，以上逐项合计，中线工程的年运行费可能会在50亿元以内，如果想还可以进一步压缩，对每方水平均而言，运行费在0.5元左右，甚至可能只有0.2~0.3元。
因此，中线工程每方供水的平均价格应该是2元稍多一点的样子（和规划时相比，增加了接近1元），当然北京和天津在总干渠的尾部，每方水水价达到6方多也是可能的，但是这样京津两市以20%的水量分担了60%的投资，河北河南两省占用了80%的南水，而分担40%的投资，实际水价只有平均水价的1/2，也就是1元左右。而河南更低，冀、豫两省可能分别用30%和10%的投资各获得约40%的调水。
河南省省平均水价只有全线均价的0.2~0.3，大约4~6毛，渠首附近（南阳）在0.2元左右，可以做农灌水，河南总干渠末端（安阳）水价大体上只有1元左右，只是进京水价的1/6。河北省全段平均水价大约接近全线均价，大约在1元（邯郸）和3元（保定）之间。
因此南水北调工程对京广铁路沿线城市供水的成本大约是0.3元（河南平顶山）至3元（河北保定），远低于渤海湾海水淡化的出厂成本，而在工程渠首唐白河流域，水价只有1~2毛，可以做农灌水。而中线工程沿线地区用上淡化海水的成本至少需要每立方米8元。
显然，淡化海水无法替代南水北调工程向冀豫两省京广铁路沿线供水，而冀豫两省占了中线总水量的80%。
当然，我一直认为上面的分析高估了工程末段水价和低估了渠首水价，所以保定与北京、天津之间有着一个超过1倍的水价落差，而实际上水流到保定和进京的成本也差不了多少了。
我认为京津、河北、河南分担成本比大约应该是4:4:2，因为三者的水量比大约是2:4:4，因此，平均水价比大约可能是2:1:0.5。


本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-595119-729938.html

海水淡化本来成本也不低嘛

大地沿河流:海水淡化本来成本也不低嘛 (2013-10-04 14:42) 

至少5元，因为能耗太大

有人说可以取代？

迁都可以取代南水产调。

liang21:迁都可以取代南水产调。 (2013-10-04 17:49) 

北京分配了14亿方水，只相当于南水北调总量的15%

燕山雪:至少5元，因为能耗太大 (2013-10-04 14:59) 

科技是发展的，比以前实用多了

燕山雪:北京分配了14亿方水，只相当于南水北调总量的15% (2013-10-04 22:36)

但是迁都可以把分布在北京及整个华北的各种资源（包括人口）转移出来。

海水淡化还是难以上规模

liang21:迁都可以取代南水产调。 (2013-10-04 17:49) 

是理解的偏差，南水北调不全是为了首都用水，很大意义上是为了解决北方干旱区的用水难题。当然不能否认，有了首都因素，更快的推动了工程建设。

海水淡化这些年技术进步不大啊，如果有突破的话，那可以算是一个取之不尽的水源了

liang21:但是迁都可以把分布在北京及整个华北的各种资源（包括人口）转移出来。 (2013-10-05 09:14) 

把小麦种植也转移出来？

南水北调中线能够实现自流吗？还是第一次听说。

境由心造:南水北调中线能够实现自流吗？还是第一次听说。 (2013-10-06 11:44) 

为什么不能自流呢？丹江口水面比北京高出了100多米

这仅仅存在于理论上。
跨流域修建运河或调水，首先要考虑跨过分水岭的问题。据我所知，南水北调中线，长江与黄淮流域分水岭地势最低处的方城隘口与两边的相对高差也在近百米，另外，即使是沿线的黄淮海平原平原，相对高差也有数十米，而且呈起伏状态。
另外，从源头到北京，落差100米，而直线距离有1000多公里，河道比降小于万分之一，而年调水量只有一百多亿立方，水的流速相当低，基本呈静止状态。这还是假设河道完全呈自然下降状态。
可参考完全经过东部平原地区的大运河。

境由心造:这仅仅存在于理论上。
跨流域修建运河或调水，首先要考虑跨过分水岭的问题。据我所知，南水北调中线，长江与黄淮流域分水岭地势最低处的方城隘口与两边的相对高差也在近百米，另外，即使是沿线的黄淮海平原平原，相对高差也有数十米，而且呈起伏状态。
另外，从源头到北京，落差10 .. (2013-10-06 22:10) 

方城隘口是大挖方（北宋的时候就设想挖运河），和穿黄工程是中线最大的两个控制性工程。
荆州洪水水位才40多米，距离长江口似乎也有1000多公里

虽然有地势起伏，但可以大弯就势、小弯取直，使得渠道保持一定的比降。这个比降大约是万分之一，渠水流速1m³/s左右。
方城隘口也不过是需要开挖约20米

海水淡化最大的问题是需要消耗大量的能源，即使较先进的反渗透膜法，克服3.5%的盐度差也需要施加相当于240米水柱的压力，这已经是南水北调东线提水高度的4倍。而随着海水浓缩，盐分浓度增加，为继续提取淡水，就有必要进一步增大压力，最终压力可能达到500米甚至医生水柱的高度。但实际上1立方米海水最多也只能提取0.3~0.5立方米的淡水，而一度电一般最多可以将一立方米水加压到300余米（不超过360米），因此从海水中每提取出一立方米的淡水，都需要耗费几度电。而且半透膜的成本也较高，还很容易堵塞。总之，海水淡化的一个根本性的限制因素是能源，除非有廉价的电力或者热能（用于闪蒸法），那么海水淡化的成本（出厂价）很难降低到3-4元/m3以下。

当然，即使30-40元/m3的水价也比瓶装水低许多。多级淡化的海水实际上是去离子水（软水），甚至比蒸馏水还要纯净，因此用于洗衣、洗菜、洗澡、做饭等日常生活未免就有些暴殄天物了，毕竟海水淡化要消耗大量的能源。如果把这些水注入到自来水供水管网，将会被“污染”，使用软水的工厂，还要对其再净化，会造成浪费，多级淡化的海水可直接供工商业使用，用作锅炉水、中央空调系统循环水，或用于需要用纯净水进行生产的精细化工厂、制药厂等。如果建立了淡化海水的输水管网体系，每个城市都可以罐装这种纯净水（或直接饮用），假使人们的习惯和接受能力没问题的话，倒是可行的。

实际上除了新加坡等小岛国家和沙特、科威特等极度缺水而能源异常丰富的国家外，没有谁会把海水淡化作为常规饮用水和生活用水。世界上海水（咸水）利用量最多的国家是美国，但主要是作为火电厂（核电厂）用水。早在2000年，美国全国淡总取水量约为5 636.6亿m3，其中咸水（主要是海水）为860.7亿m3，约占15.3%；美国电力工业可以大量利用海水与电力工业的布局有关，这不是人的主观意志和原文的结果，而是因为美国人口、经济分布以及能源结构。美国电站主要供大城市和工业中心使用，而美国三面濒临海洋（大西洋、太平洋、墨西哥湾），纽约、费城、波士顿、旧金山、洛杉矶、西雅图、休斯敦、新奥尔良、迈阿密等大城市都集中在沿海地区，大西洋沿岸居住着约6000万人，太平洋沿岸人口超过3000万，墨西哥湾沿岸人口超过1500万，距海岸线80km以内的沿海地区国土面积仅占全美的16%，人口达到了全国的58%。而我国人口和经济的临海型特征没有美国突出，距海岸线200km以内的沿海地区人口仅占全国的36%。

因此，沿海城市向大海要水喝可行，但是内陆城市可能就是要缘木求鱼了。

美国能源，主要是石油与天然气，严重依赖进口，电力工业的临海型布局，有利于节约运输成本，但是中国是一个能源基本自给的国家，火力发电的主体——燃料煤多出产于北方内陆省区。对于沿海省份，特别是依赖海运从区外输入煤炭、石油、天然气的东南沿海地区，建立临海型发电基地倒是可行的，实际上这也是当地电力工业布局的调整方向。

但是很难想象将陕西、山西、内蒙古等中西部省区的动力煤，千里迢迢的运到渤海岸边用海水冷却的发电厂，再用超高压线路反向远距离输电的情形。

不过,我国目前海水利用量也接近每年500亿立方米，在全球范围内仅次于美国，这是因为火电、钢铁、化工等重工业基地正在向沿海地区聚集，利用海水冷却，或作为冲渣等对水质要求不严的工业用水。火电、钢铁、化工等工业余热也可以降低海水淡化的成本。

此外，海岸或海上风力发电系统冗余的风能也可以用于反渗析法淡化海水和蓄水（储能）。

反渗析法制淡水剩余的高浓度韩艳水可用于氯碱化工。

对于北京，污水净化的成本实际上可能比海水淡化还低，因为生活污水中可溶性杂质的含量一般要不海水含盐量低，因此通过反渗析系统制取淡水的时候所施加的压力也要低一些。而且，可以自产自销，没有引水和提水成本。

虽然膜法是一种物理方法，不能从跟不上消除污染物，但是可以浓缩污水，降低污水处理厂的规模。

南水北调违背生态规律，首先应该迁都（同时缩小政府规模），同时炸掉太行山部分水库，促进华北水生态恢复。

上下求索:南水北调违背生态规律，首先应该迁都（同时缩小政府规模），同时炸掉太行山部分水库，促进华北水生态恢复。 (2013-10-07 13:17)

迁都易，解决海河的水问题难。

海河平原是我国（也可能是世界最大）最大的副食品篮子。海河平原用水量大的主要是冬小麦和蔬菜水果。历史上，直到60~70年代以前，海河平原并没有大规模种小麦的，那时候海河最大的问题是每年夏天的洪水。海河平原每年500-600mm的降水量是可以满足一季作物生长要求的

目前华北平原主要的农作制度是玉米-小麦一年两熟到两年三熟的轮作制度，年耗水量在600-800mm，黄淮地区好一些，但黄河以北明显存在农田水分亏缺。因此，自从大规模种小麦，海河平原就有了水问题。冬小麦生育期内的天然降水量只有100~200mm，至少缺水300mm，这部分必须依赖灌溉。海河平原农业主要是用地下水灌溉。

大清河以北的京津冀东平原大体上是两年三熟，年均缺水150mm左右，因为当地降水每年可以补充地下水约100mm，加之耕地一般只占到总土地面积的2/3，因此，当地水源大体可以满足灌溉需水，地下水位尚可以保持平衡。

而保定、沧州以南的沧州，农田总需水量达到约800mm，亏空200-300mm，甚至更多，仅依靠本地水资源明显入不敷出。河南、山东两省每年有100亿立方米的引黄水，情况还好些。冀中南平原只能靠超采地下水，形成了史无前例的地下水漏斗区。

20世纪70年代后，海河流域水利发展、小麦种植面积扩大与复种指数提高，是终结南粮北运的一个重要原因，也是改革开放后粮食大丰收的保证。但是这是以海河平原特别是冀中南地区地下水枯竭为代价的。按目前态势10~30年后冀中南地区可采地下水可能完全枯竭。

华北平原基本都是地下水漏斗区