梁书民

(中国农业科学院农业经济与发展研究所，北京 100081)

1 研究背景

跨流域调水与内河航道网建设具有统一调配水资源，促进工业和城镇化发展，改善生态环境，发展灌溉农业保障粮食供给，优化开发水电资源，提高流域防洪能力，形成便捷廉价水运体系，催生沿河旅游带等众多战略意义。相较于公路和铁路交通，内河航运具有占地少、易建设、成本低、运费低、运距短、运量大、能耗低、污染轻等诸多优点，最适宜粮食的长途运输，对平抑物价和提升农产品国际竞争力作用显著。投资跨流域调水与内河航道网建设还有拉动经济增长、增加就业机会、推动上下游产业发展、促进新能源利用、减少交通污染等诸多积极意义。通过跨流域调水工程增加农田灌溉面积，开发宜农荒地资源，同时利用发达的内河航运降低粮食运输成本，是人口大国和主要农产品出口国的普遍国策。当代世界大江大河都建有重大水利工程和发达内河航运体系，美国开发西部水资源发展大平原农业生产，成为世界粮食出口大国；印度和巴基斯坦通过跨流域调水，发展农业生产保障稳定的粮食供给；欧洲和北美洲的内河航运体系最为完善，其次是南美洲的亚马逊河和拉普拉塔河，非洲刚果河、尼日尔河和尼罗河，澳大利亚墨累河和达令河，东南亚湄公河和伊洛瓦底江，南亚的恒河和印度河，以及俄罗斯北冰洋水系鄂毕河、叶尼塞河和勒拿河季节性航道[1]。我国水利和内河航运发展历史悠久，伏羲氏命鸟明建方泭窽木，绝港道，以济不通；神农氏命白阜度地纪，脉水道，窬木方竹，杭潢洋而有亡达；黄帝命共鼓、货狄刳木为舟，剡木为楫，以济不通；《禹贡》记载了天下九州朝贡内河航运网；春秋战国已有楼船用于内河水战；秦代建有郑国渠、都江堰和灵渠用于农田灌溉和跨流域内河航运；汉唐盛世在西域发展水利驻军屯田；隋唐和元明清分别开凿东西向和南北向大运河漕运粮食。新中国组建新疆建设兵团发展水利屯田守边，并在全国各地大力发展水力发电和农田水利，截至2020年大中型水库总库容达8589亿m3，是美国的91.0%；库容调节系数约为16.8%，同美国的20.5%接近[2]；农田灌溉率为54.1%，比6年前提高了9个百分点；内河航道通航里程12.77万km，通航率达到94.5%。

2020年以来受新冠肺炎流行和俄乌战争影响，全球石油天然气价格飞涨、海运费增加、粮食和油料价格上涨创历史纪录，世界粮食危机已经出现。由于加入WTO以来大量进口大豆、饲料和食用油，我国食物自给率自初期的100%左右每年下降约1个百分点；2021年粮食总产量为68285万t，进口量达16454万t，粮食自给率下降为80.58%；进口食用植物油、猪肉、牛肉、奶粉的谷物当量高达7358.5万t，实际食物自给率已经下降为74.14%，正在步日本和韩国食物自给率下降的后尘，受世界粮食危机影响的风险与日俱增。近年来国家高速公路网和高铁网已经基本建成，房地产发展已处于过剩状态，普通公路、普通铁路建设也进入中后期，发展速度减缓。但我国是发展中国家，依靠基础设施建设投资乘数效应推动经济发展的潜力仍然很大。与欧美发达国家相比，我国同农业发展和农产品物流相关的水电水利、内河航运仍处于快速发展阶段；农业水利和高标准农田建设是乡村振兴基础设施建设的重要成分；发展跨流域调水、水电水利、农田基础设施建设和内河航运将成为我国未来30年经济发展的重要推动力。我国粮食生产发展潜力主要分布在北方内陆干旱半干旱区；水资源开发潜力分布在青藏高原和大型山区。当前我国大型水利工程建设持续快速推进，南水北调和各地区的跨流域调水初具规模，其中南水北调中线和东线的一期工程已经运营近10年，直接受益人口超过1.4亿人，黄淮海平原地下水位大面积回升；已形成了珠江、长江、黑龙江水系高等级航道网，并开始修建主要水系连通工程，主要河流梯级水电开发在规划和实施中[3- 4]，为开发和完善全国统一跨流域调水和内河航运网打下了坚实基础。在当前大国博弈日益剧烈的复杂国际形势下，为长期保障人口大国的粮食安全，应大规模开发水资源和宜农荒地资源，逐步提升食物自给率；同时建设发达的内河航运网，降低粮食油料和能源等大宗商品的运输成本，稳定国内的食物价格，提高我国的农产品国际竞争力。本文基于跨流域自流调水和实现全国水系连通的基本原则，选择中长期水资源土地资源开发和农业生产发展的地域，评价调水垦荒的经济效益，研究规划水系连通线路和建设发达内河航运网的最优方案，并根据自然条件分析各地的内河航运碍航因子，提出利用相应的航道整治技术和消除碍航因子的对策建议。

2 数据与方法

2.1 数据来源

本文数据来源主要有：全国第二次内河航道普查数据，用于分析碍航因子在各地区的分布情况；国家级、省级和各大流域的发展规划，包括内河航道和水利发展规划、大型跨流域调水规划、水电基地开发规划等；专项水利工程规划研究科技论文数据；径流深度和径流年际变率数据，水库调节能力数据，全国和省级逐年水库库容统计数据，大中型水库库容表等，用于规划水库调节和河流梯级开发；海拔高程DEM(数字高程模型)数据和河流矢量数据来源于USGS(美国地质调查局)[5- 6]，用于规划设计调水线路和内河航道跨流域连通工程；河流水面宽度、河床地貌与水势数据来源于天地图和Google Earth(谷歌地球)和作者多年来在全国各地的实地考察，用于分析碍航因子对内河航道等级的影响。

2.2 研究方法

本文采用的研究方法主要有：①确定航道等级设计标准。参照国家和广东省航道等级标准[7- 8]，在航道等级国家标准I—VII级7级方案基础上增加VIII级航道。由于低级航道多需要深挖河道，而拓宽的工程量较大，主张提高VIII级航道的水深标准，以提升内河航道质量；并以承载1～2个标准集装箱为最低条件，研究提出VIII级航道集装箱内河航道运输装载量(表1)。②利用GPS(全球定位系统)、GIS(地理信息系统)和卫星遥感相结合判断内河航运等级。利用谷歌地球的历史卫星影像测量河道宽度季节变化和河流纵向坡降，观察河床地貌形态判断碍航因子，按照工程量最小的原则确定适宜开发的内河航道等级；利用GIS空间分析和网络分析方法，设计规划航道等级和跨流域调水与内河航道连通方案，汇总计算分流域各级内河航道长度。③利用迈阿密自然生产力模型和经济系数估算跨流域调水垦荒的粮食增产潜力[9- 10]。跨流域调水灌溉耗水量是根据水资源丰富度按喷灌、滴灌、覆膜滴灌分别计算的，对粮食油料增产潜力估计是基于当前粮油种植结构和灌溉农田的单产水平的保守且稳妥的估计；若普及水肥一体化覆膜滴灌，测土足量施肥，选择种植高产粮油作物品种，按农产品热量值产出最大化调整种植结构，农产品单位面积产量和总产量进一步增加的潜力仍然很大。④利用工程投资技术经济分析的成本效益分析法，简略计算调水工程建设投资的内部收益率和投资回收期，评价工程投资的经济可行性，判断工程建设的难易程度。

表1 本文采用的VIII级内河航道标准同广东省的标准比较

3 调水线路与内河航道

按照水系流域归类将全国分为北方东北、中原、黄河、新疆和南方东南、长江、珠江、西南、西藏9大区，设计规划各大区的跨流域调水线路，设置内河航道8个等级和跨流域内河航道连通工程如图1—2所示。本文只描述流域区适宜开发的主要调水线路、内河航道和航道连通工程，次要线路和航道仅列表备览见表2，重要性更低的仅绘于地图中。

图1 中国跨流域调水线路和内河航道网地形图

图2 中国跨流域调水线路和内河航道网流域图

表2 各流域区适宜开发的次要内河航道

3.1 东北地区

本区包括东北三省和内蒙古东部外流区，内河航道自成体系，调水工程发展重点是引黑济嫩、大兴安岭东麓、小兴安岭南麓和大兴安岭西麓4项北水南调工程，用于灌溉东北平原和呼伦贝尔高原。主要内河航道开发工程有：311松辽运河与国际内河航运通道；312松花湖-东辽河连通；313嫩江航道上溯连通黑龙江航道[11]。

3.2 中原地区

本区包括黄淮海平原。跨流域调水有南水北调中线和东线工程。其中关键工程是将南水北调中线调水源头自丹江口水库向南延伸到三峡水库，开凿隧道自流调水不通航，大幅增加调水量；由于南水北调中线调水以饮用水为主，不宜发展航运，本文设计新开辟丹江口水库-方城-郑州通航输水运河，开发IV级航道，沿途修建9个出水口用于补水通航，依次为：①汉江III级航道；②南阳白河IV级航道入汉江；③平顶山北汝河IV级航道入颍河；④郑州索河IV级航道入贾鲁河、颍河II级航道，向南经引江济淮II航道通江达海，为欧亚运河东端的主干线；⑤黄河干流航道，在穿黄隧洞南口向黄河干流补水，用于开发黄河入海航道和京杭大运河黄河以北航道；⑥黄河补水开封惠济河III级航道经亳州入淮河；⑦黄河补水兰考废黄河III级航道(隋唐通济渠)自江苏燕尾港入海；⑧黄河沁河口补水卫河航道V级航道，经武陟县东和修武县西入卫河；⑨增加南水北调中线穿黄过水量，发展海河流域的农田灌溉和支流通航。本区适宜开发的内河航道工程主要有：321大运河黄河以北段，大运河黄河以北通航北京，适宜建设IV级航道，末端通北京温榆河-沙河水面宽80m，宜建IV级航道，设沙河水库为货运始港；支流清河水面宽59m，宜建IV级航道，通颐和园昆明湖旅游客运码头。322津沽航线，海河经天津市区自天津新港入海，建IV级航道；323津保航线，南水北调中线补水保定-雄安新区-天津V级航道，保定清苑为首港，经唐河、白洋淀、大清河、独流减河入海，河口建天津唐家河港；324卫河-大运河航道(隋代永济渠，宋元称为御河)，自黄河沁河口-新乡-临清，适宜建V级航道。325滦河航道，滦河口-承德适宜建IV级航道，承德-郭家屯适宜建V级航道，郭家屯-正蓝旗适宜建VI级航道。326黄河下游干流入海航道，西霞院-兰考段，利用三门峡、小浪底、西霞院水库调节，承接南水北调中线补水，采用径流量均匀化调节和辫流束流适宜建II级航道；黄河兰考-济南段，适宜建III级航道；济南-黄河入海口，适宜开发IV级航道。327胶莱运河，适宜开发III级航道。328淮河干流入海航道，汝河口以下适宜开发III级航道，颍河口以下建II航道，经淮河入海通道在江苏扁担港入海。

3.3 黄河地区

本区包括黄河中上游地区和青海、甘肃、宁夏、内蒙古内流区，是南水北调西线工程的主要受水区。自南水北调西线中高海拔线出水口洮河九甸峡水库、黄河刘家峡水库和大柳树水库建4总渠5干渠，输水为主，兼顾通航：①九甸峡-毛乌素引洮总渠(毛乌素总渠)，自洮河九甸峡经定西、固原沿山脊线向东北延伸至毛乌素沙地，最远可抵达内蒙古准格尔旗，不通航，中途建设盐池和杭锦旗2支渠；②黄河大柳树引水干渠[14]，起始大柳树水库1380m水位，建东干渠和西干渠向宁夏平原外围延伸，不通航；③刘家峡-景泰输水总渠，自刘家峡水库沿黄河西岸向北延伸，经白银至景泰不通航，西接河西总渠，东接景泰-黄河五佛通航运河；④河西总渠，自景泰经张掖、玉门西通新疆，输水通航；⑤贺兰山西麓干渠，自河西总渠古浪县冰草湾建设古浪-孪井滩-贺兰山西麓干渠，不通航；⑥石羊河干渠，自河西总渠增加向甘肃民勤输水量，不通航；⑦雅布赖山-阴山-大兴安岭总渠，起始河西总渠张掖市甘州区北湾滩，终内蒙古霍林郭勒，线路长，分支多，支线干渠主要有雅布赖山西麓、狼山东麓、狼山西麓、阴山北麓(需提水)、坝上高原(需提水)、西拉木伦河，末段正镶白旗以北不通航；⑧弱水干渠，起始河西总渠张掖市甘州区上龙王庙，在酒泉市金塔县鼎新镇分水东干渠和西干渠；⑨敦煌干渠，起始河西总干渠玉门市黑崖子，向西延伸至甘新交界处的库姆塔格沙漠梭梭沟三角滩。另外有南水北调西线高海拔线引江济柴调水工程[15]，以长江上游支流楚玛尔河-格尔木河调水隧洞为主，其延伸调水工程有开凿隧道连通新疆库木库勒盆地的内陆湖，将流入内陆湖的淡水资源引入柴达木盆地西南部。本区内河航道工程主要有：331黄河中上游干流航道。玛多鄂陵湖-贾曲口，适宜开发VII级航道；贾曲口-青海兴海县，适宜开发VI级航道；兴海-刘家峡，适宜开发V级航道；刘家峡-黑山峡-红寺堡红柳沟口，适宜开发III级航道；红寺堡红柳沟口-托克托河口镇-渭河口，适宜开发IV级航道；渭河口-西霞院，适宜开发II级航道。332渭河干流航道，利用九甸峡引洮工程自渭源县补水渭河干流，适宜开发渭河天水-泾河口V级航道；泾河口-黄河潼关开发III级航道。333泾河-红柳沟III航道，是欧亚运河和西北地区入海主要通道，自泾河支流环江源头分水岭承接毛乌素总渠补水，依托自然河流向南北开发梯级航道发展内河航运。向南利用东庄水库和贾咀水库回水，经渭河入黄河；向北沿苦水河、太阳山、红寺堡、红柳沟在宁夏中宁鸣沙镇入黄河。334河西走廊III级航道，自黄河向西分段开发，甘肃景泰五佛-草窝滩航道，水面海拔由1380m上升为1710m；草窝滩向西沿河西总渠延伸，经武威、张掖、酒泉至玉门，水面海拔降为1660m，为欧亚运河河西走廊段。335湟水-青海湖航道，湟水口至西宁建湟水梯级渠化航道连通黄河航道，适宜开发VI级航道，上溯湟水向西延伸连通青海湖，适宜开发VII级航道，从而实现青海湖外流通航。336桑干河-永定河梯级航道，自山西朔州太平窑水库沿桑干河、永定河建梯级VI级航道，经北京门头沟，在天津武清流入大运河，经海河入海；支线洋河宜开发VII级航道，自内蒙古兴和东洋河友谊水库向下游经怀安、宣化入洋河、桑干河。黄河中上游同长江跨流域连通有5处：①已建成引汉济渭工程调水不通航；②陕西凤县-宝鸡通航，适宜开发VII级航道，需开凿通航隧道，水面海拔1300m，长10.77km；③南水北调西线中低海拔线白龙江-洮河调水不通航；④红原白河-四川马尔康航道，适宜开发VII级航道，黄河上游支流白河同大渡河上游支流连通，需开凿通航隧道，水面海拔3575m，长19.84km；⑤南水北调西线中高海拔线通天河侧仿-黄河贾曲调水不通航。

3.4 新疆地区

本区包括新疆内流和外流诸流域。调水和通航工程主要有：341欧亚运河新疆段调水通航，3411玉门-乌鲁木齐运河IV级航道，沿北山山麓和天山山麓，海拔1200～1660m，在敦煌北部需建白山通航隧洞，通航水面海拔1400m，长18.92km；3412乌鲁木齐-阿拉山口运河V级航道，沿天山北麓向西延伸在阿拉山口出境，西接欧亚运河中亚段和欧洲运河网通德国汉堡。342南疆北运河调水通航，敦煌方山口-库尔勒V级航道，自方山口矿区向西沿红柳河和库鲁克塔格山南麓开凿输水通航运河，海拔由1390m下降为1050m。343库尔勒-阿克苏河口输水运河，海拔由1050m下降为1020m，不通航。344南疆南运河，调水不通航，起始甘新库姆塔格沙漠梭梭沟三角滩海拔1650m[16]，向西穿越沙漠经新疆若羌、和田至喀什，海拔降为1500m。另有在建的新疆北水南调工程，分三期自额尔齐斯河及支流分别向克拉玛依、乌鲁木齐和哈密调水，未绘入本文地图中。

3.5 东南地区

本区包括东南沿海诸河，主要开发具有国防意义的省际内河航道连通工程。351浙赣江山玉山运河，挖掘人工运河通航，水面海拔116m，自然河道水面宽34m，适宜建V级航道。352浙闽龙泉松溪运河，挖掘人工运河通航，运河水面海拔316m，自然河道水面宽21m，适宜建VII级航道。353赣闽运河黎川-光泽线，运河水面海拔280m，需开凿通航隧洞，自然河道水面宽34m，适宜建V级航道。354广东龙川东江-梅江运河，在龙川县丰稔镇莲风村-铁场镇谷前村建通航隧洞，运河水面海拔150m，自然河道水面宽38m，适宜建VI级航道。

3.6 长江地区

本区包括长江中下游诸河，是南水北调东线和引江济淮工程的水源区。适宜开发的省际内河航道连通工程主要有：361赣湘运河，开辟萍乡-芦溪明渠，水面海拔155m，自然河道水面宽40m，适宜建V级航道。362赣粤运河[17]，开辟信丰-南雄明渠，运河水面孔江水库海拔195m，自然河道水面宽28m，适宜拓宽建IV级航道。363湘桂运河兴安-灵川线，为灵渠漓江线，开辟兴安-灵川明渠，运河水面海拔204m，自然河道水面宽55m，适宜建IV级航道；下接桂林-永福-柳州明渠，运河水面海拔150m，自然河道水面宽55m，适宜建IV级航道。364湘粤运河郴州-宜章线，开辟明渠，运河水面海拔200m，自然河道水面宽38m，为湘粤便捷通道，适宜建V级航道。365乌江-沅江运河石江线，贵阳石阡-江口自然河道水面宽40m，适宜建V级航道航道，需建通航隧洞，运河水面海拔600m。另外规划有芜申运河，将芜湖-太湖-黄浦江古运河改造为III级航道，本文未绘入地图。

3.7 珠江地区

本区包括珠江流域和两广沿海诸河。适宜开发的跨流域连通的内河航道主要有：371平陆运河，在广西横县和灵山连通沙坪河与旧州江，成为广西及西南地区经济腹地的出海通道，沿牛营、出水坳线路深挖最佳，运河水面海拔75m，自然河道水面宽32m，适宜建VI级航道；规划建设I级航道[18]，工程量太大，建议建III级内河航道沿钦江入钦州湾。372北流-玉林运河，自北流-玉林茂林镇开凿明渠，经南流江入北部湾，运河水面海拔85m，自然河道水面宽40m，适宜建V级航道。373贵阳花溪-惠水运河，是红水河南盘江航道向北延伸，自清镇市红枫湖补水花溪水库，向南开凿明渠连通涟江，运河水面海拔1234m，自然河道水面宽35m，适宜建VI级航道。

3.8 西南地区

本区包括云贵高原和四川盆地诸河。跨流域调水工程有云南省滇中调水工程，本文未绘入地图中。适宜开发的内河航道跨流域连通主要有：381贵阳通乌江航道，自贵阳乌当承接上游花溪水库补水通航，乌当段运河水面海拔1032m，自然河道水面宽40m，适宜建V级航道，下经乌江III级航道通长江。382南盘江向西延伸，3821昆明晋宁-澄江航道：开凿昆明滇池-抚仙湖通航隧洞，运河水面海拔1723～1889m，需建梯级航道或升船机，自然河道水面宽22m，适宜拓宽建VI级航道，下接抚仙湖和南盘江上游梯级航道；3822石屏县南盘江异龙湖-元江(红河)连通航道，开凿异龙湖-元江通航隧道，自然河道水面宽28m，适宜建VI级航道，元江上溯到礼社江适宜开发V级航道。383元江航道向西延伸，3831元江-墨江航道：磨刀河(元江)-阿墨江连通，需建通航隧洞，水面海拔1250m，自然河道水面宽22m，适宜拓宽建VI级航道，通李仙江V级航道出境；3832宁洱北航道：把边江(李仙江)V级航道连通景谷小墨江(入澜沧江)，需建通航隧洞，水面海拔1000m，自然河道水面宽25m，适宜拓宽建VI级航道。384江油-崇州运河，连通涪江、沱江、岷江三航道，运河水面海拔620～630m，自然河道水面宽67m，适宜建IV级航道。385川渝开江-开县运河，运河水面海拔430m，自然河道水面宽29m，适宜建VI级航道，延伸连通达州-巴中-广元航道。386金沙江下游梯级航道，宜宾-攀枝花III级航道，海拔260～1000m；攀枝花-石鼓IV级航道，海拔1000～1810m。387普渡河滇池航道，运河水面海拔1889m，自然河道水面宽30m，至白鹤滩水库正常水位海拔820m，航道落差1069m，适宜建VI级梯级航道。388金沙江-澜沧江-怒江-瑞丽江4江连通出海航道，3881金沙江南延洱海通道：长江金王桥河-大理洱海通航隧洞，自然河道水面宽20m，洱海水面海拔1964m，为滇西货物入江主要通道，金王桥河注入金沙江鲁地拉水库，正常蓄水位海拔1221m，航道落差为743m，适宜建VI级梯级航道；3882洱海-澜沧江内河航运通道：大理西洱河漾濞江连澜沧江，西洱河水面宽20m，适宜拓宽建VI级航道；3893澜沧江-怒江内河航运通道，昌宁大田坝-东河、枯柯河入怒江，航道经萨尔温江出境可以抵达安达曼海，自然河道水面宽30m，适宜建VI级航道。3894怒江-瑞丽江航道连通，建怒江保山潞江-龙川江腾冲芒棒通航隧道，自然河道水面宽45m，适宜建IV级航道，出国境沿伊洛瓦底江可以抵达安达曼海。

3.9 西藏地区

本区包括西藏、滇北和川西诸河。调水线路主要有：南水北调西线高海拔线，即楚玛尔河-格尔木河线；南水北调西线中高海拔线，怒江东巴-黄河贾曲，即规划西线及延伸；南水北调西线中低海拔线，即桑白-铁关门线[19- 20]，以及南水北调西线中低海拔线延伸调水7支线：左贡县玉曲、波密县帕隆藏布、隆子县加玉河、羊卓雍错、亚东县多庆湖、定日县朋曲、聂拉木县佩枯错。本区适宜开发的内河航道主要有：391金沙江梯级航道，金沙江干流云南丽江石鼓-青海格尔木唐古拉山镇自然河道水面宽为石鼓228m、曲麻莱124m、沱沱河50m，适宜开发V-VIII级航道。392怒江梯级航道及延伸，怒江自然河道水面宽为国境线120m、错那湖60m，适宜开发III-VI级航道，向西延伸连通错那湖-扎加藏布-色林错-格仁错至申扎，自然河道水面宽40～80m，适宜开发VI-VII级航道。393怒江拉萨河连通VII级航道，西藏那曲县香茂至古露通航运河水面海拔4720m，地势平坦，较易连通。394雅鲁藏布江干流航道，起点是林芝县鲁夏水库，鲁夏-曲水自然河面宽138～170m，适宜开发III航道；曲水-拉孜自然河面宽60～138m，适宜开发IV航道；拉孜-仲巴自然河面宽45～60m，适宜开发V航道；上溯延伸至仲巴县帕羊镇，适宜开发VII级航道。395拉萨河航道，拉萨河口-拉萨市适宜开发III级航道，拉萨市-墨竹工卡适宜开发IV级航道，墨竹工卡-旁多适宜开发V级航道；沿热振藏布向上延伸至桑曲河口，适宜开发VI级航道，再沿桑曲上溯适宜开发VII级航道连通怒江那曲。

4 线路里程统计与技术经济分析

4.1 调水渠和内河航道分区统计

分流域进行的GIS空间统计分析结果是：本文规划设计的内河航道和调水干渠总计107850km，其中I—VIII级航道里程合计为88166km，调水干渠里程为19684km。内河航道和调水干渠总计里程最长的流域依次为长江、黑龙江、黄河、珠江、塔里木，里程在6000km以上，其次是河西走廊阿拉善、海河、淮河、恒河(雅鲁藏布江)，里程在3000km以上，其他如东南沿海诸河、澜沧江-湄公河、内蒙古、辽河、怒江-萨尔温江等里程在3000km以上。适宜开发的I航道有2710km，主要分布在长江和珠江干流；适宜开发的II航道有6498km，主要分布在黑龙江、淮河、长江、珠江、辽河和黄河流域；适宜开发的III—VII级航道长度分别在11020～18503km之间，总计76717km，分布较为广泛；适宜开发的VIII航道有2241km，主要分布在黑龙江、辽河、长江和西藏阿里边境地区见表3。

表3 各流域调水干渠和内河航道分等级里程 单位：km

2002年底进行的第二次全国内河航道普查结果是：内河航道总里程为13.51万km，通航里程数为12.31万km，占内河航道总里程的91.13%。其中I—VII级内河航道总里程62894km，通航率为96.6%；等外航道总里程72221km，通航率为86.4%。表明我国内河航道分布的特点是总里程长，等级航道占比重低但是通航率高；等外航道占比重高并且通航率低。本文设计的内河航道网主要是基于现有航道的升级改造和在干旱半干旱地区新开辟内河航道。同第二次全国内河航道普查数据比较，本文3级及以下内河航道里程24130km，是普查值的2.98倍，5级及以下内河航道里程56402km，是普查值的2.462倍，7级及以下内河航道里程85925km，是普查值的136.6%。研究重点是具有跨省区战略意义的主干内河航道，本文设计的内河航道里程比普查数据多的地区主要分布在依靠跨流域调水发展内河航运的干旱半干旱地区和普查忽略的北京、西藏、新疆；比普查数据少的地区主要分布长江三角洲和珠江三角洲水网地区，以及多平行航道的淮河流域。

4.2 调水工程粮食油料增产潜力分析

据测算2020—2050年30年间我国通过建设跨流域调水工程，充分开发利用西南地区丰富的水资源与北方地区的土地资源，按当前粮油种植结构和单产水平总计可增加粮食油料产量54461万t，涉及现有耕地62770万亩，可新增灌溉耕地面积112301万亩[21- 23]。近期粮食油料增产潜力约为16892万t，需用10年时间(2020—2030年)投资以下5项工期短见效快的水利工程建设：①在黄淮海平原扩大南水北调中线和东线调水量，将水浇地和旱地全部改建为水肥一体化滴灌和微灌，充分发挥当地光温潜力高、地面平缓适宜机械化耕作的优势，涉及耕地3.35亿亩，最多可增产6320万t；②在甘肃、宁夏、内蒙古和新疆4省区将现有的漫灌和喷灌耕地全面改造成水肥一体化覆膜滴灌，利用节省的灌水配额开垦宜农荒地，可净增加灌溉耕地6055万亩，增产粮食3331万t；③在东北平原西部与内蒙古兴安盟和通辽市开展北水南调，开凿松辽运河，广泛推广水肥一体化喷灌，灌溉当前旱地29300万亩和开垦2900万亩宜农荒地，可增产粮食油料4680万t；④在内蒙古呼伦贝尔高原开发丰富的地表水资源推广水肥一体化覆膜喷灌技术，可新增灌溉耕地3146万亩，增产粮食油料1161万t；⑤在青海柴达木盆地利用本地地表水资源和从长江上游楚玛尔河调水，普及水肥一体化覆膜滴灌，可灌溉垦荒4100万亩，增产粮食油料1400万t。五项工程10年开发期内平均每年增产1689.2万t；按照2000—2019年我国平均每年粮食油料消费增加1414万t，其中生产增加907万t，进口增加507万t推算，10年间每年可减少进口275.2万t。近期五项工程10年总计需投资21336亿元，包括调水工程、支渠建设、修建蓄水池成本、建设滴灌系统成本和补偿荒地价值5项，预计总收入为62638亿元，包括开垦荒地总价值、售水收入、水力发电收入、航运价值4项，每增加1kg粮食油料产能需要12.63元投资，在当前粮油价格上涨，银行利率降低的经济大环境下，这是内部收益率很高的投资项目。中期调水增粮通航工程包括许多施工速度慢的输水隧洞，需提前开工建设方能保证2030—2045年15年间逐渐挖掘灌溉垦荒潜力，增加粮食油料产能。通过南水北调西线工程第1阶段向陕、甘、宁和晋中北与冀西北谷地调水可新增覆膜滴灌耕地面积17106万亩，增产粮食油料6687万t；第2阶段向内蒙古狼山和阴山以西以南地区调水约可新增覆膜滴灌耕地面积24670万亩，增产粮食油料8821万t；第3阶段向内蒙古狼山和阴山以东以北地区、坝上高原、西拉木伦河和乌珠穆沁盆地调水，可新增覆膜滴灌耕地面积31721万亩，增产粮食油料13225万t，增产潜力最大。15年总计可增加粮食油料产能28733万t，平均每年增加1916万t。远期2045—2050年通过南水北调西线第四阶段向新疆调水，可新增覆膜滴灌耕地面积22603万亩，5年增产粮食油料8836万t，每年增加粮食油料产能1767.2万t。考虑到未来食物消费增速将减缓，我国2043年可能变为粮食油料净出口国，2050年以后每年粮食油料净出口量可能达到10000万t以上。中期和远期调水工程30年建设投资合计为71827亿元，预计总收入为206143亿元，总计增加粮食油料产能37570万吨，每增加1kg粮食油料产能需要19.12元投资。通过成本效益分析得出我国调水垦荒增粮工程的经济效益高，技术经济可行性强。上述以跨流域调水垦荒为主导的近期、中期和远期水利和农业静态投资额30年总计为93163亿元，为2021年我国GDP总值1143670亿元的8.14%，为2021年底我国外汇储备总额206523亿元(32502亿美元)的45.1%；年平均投资额3105亿元，仅为2021年农产品进口总金额14162亿元(2198.2亿美元)的21.9%；期间最大投资强度为每年4528亿元，为“十三五”水利建设投资年平均投资强度7160亿元的63.24%，仅为“十三五”交通固定资产投资年平均投资强度32000亿元的14.15%。通过投资额比较分析得出的结论是我国调水垦荒增粮工程投资强度未超过我国综合国力承受能力，通过动用外汇储备和调整基础设施投资结构可以保障工程资金充足。

4.3 分区碍航因子分析

第二次全国内河航道普查数据[24]统计了内河航道的水域类型，由于水域类型中限制性航道、宽浅河流航道、山区急流河段航道、湖区航道、库区航道是典型的碍航因子，各种水域类型的内河航道里程可用于研究碍航因子的分布情况。作者将全国34个省级地区分为8大自然区，利用汇总统计的各大区各类水域类型的内河航道里程来评价各大区的主要碍航因子，以碍航里程比重占内河航道总里程的比重高于5%为标准判断各地的主要碍航因子。结果发现，东北区的主要碍航因子是宽浅河流航道，其次是库区航道；华北区的主要碍航因子是限制性航道，其次是库区航道；中北区(甘、宁、内蒙古)的碍航因子较多，主要是宽浅河流航道，其次是山区急流河段航道、湖区航道、库区航道；新疆区普查的内河航道里程为0；华中区(长江中下游)的主要碍航因子是水网地区大量限制性航道，其次是库区航道；华南区各种碍航水域类型里程比重均小于5%，最适宜发展内河航运；西南区的主要碍航因子是山区急流河段航道和库区航道；青藏区仅统计了青海省，主要碍航因子是湖区航道(表4)。各种碍航因子是我国内河航道至今没有全面开发的主要原因。笔者将内河航运碍航因子细分为3大类20小类：1气候气象4因子，冬季冰冻河面、干旱区水面蒸发、季风气候区河流水位波动、强风区库区湖区风浪；2地质地貌11因子，宽浅河流、山区急流、滩险航道、多泥沙河流、纵比降大、辫流、洲滩、弯道河段、连续曲流、辫流分流口、辫流汇流口；3人工设施5因子，碍航水闸、碍航高坝、水上过河建筑物、浮桥、单行控制的窄运河。同时将相应的内河航运开发技术细分为6大类50小类：1船舶设计技术7项[25- 26]，适宜船型尺度、船舶船队组合、船舶船队尺度标准化、宽浅船型、深水船型、纯电动船舶、集装箱标准化运输；2船闸和升船机技术7项：标准设闸航道、翻坝船闸、梯级船闸、升船机、斜坡升船机、内河航道平交、内河航道立交；3翻坝过驳技术7项，翻坝码头、集装箱塔吊水上船对船过驳、集装箱塔吊翻坝换船过驳、管道翻坝、水公水翻坝、水铁水翻坝、齿轨铁路翻坝；4航道建设整治技术18项[27- 32]，开凿人工运河、自然河流渠化、湖区航道、库区航道、水网地区航道、航道尺度标准化、设置航道最小弯曲半径、航道挖泥疏浚、礁石险滩治理、航道截弯取直、溯河梯级航道、通航隧洞、通航渡槽、防止冰封碍航、防止冰害边坡护理、丁字坝束流技术、河流梯级综合开发、自然航道利用与拓宽；5径流调节技术6项[33]，干旱区防止渠道蒸发、防止湖泊水库蒸发、边坡集雨汇水、运河调水补水、水库群河流流量调节、多流域内河航道连通；6内河航运能源技术5项，太阳能利用、地热能利用、风能利用、水电能利用、火力发电及余热利用。在实际工程建设中，联合运用多项技术施工效果最佳，如在西部大风干旱区用太阳能电池板建设封闭内河航道，防止风沙、蒸发和冰冻，同时利用太阳能驱动船舶；在黄河下游联合运用流量调节、丁字坝束流技术、挖泥疏浚技术保障稳定径流和固定的航道；在西南区联合运用溯河梯级航道技术、集装箱标准化运输技术、集装箱塔吊翻坝换船过驳技术，开发高海拔地区内河航道；在建设航道跨流域连通工程中联合运用开凿人工运河、拓宽自然河道、上游水库流量调节、运河调水补水、通航渡槽、通航隧道、船闸、升船机等技术。

表4 各大自然区第二次全国内河航道普查碍航因子分析

5 结论与对策建议

本文主要结论有以下几点：

(1)我国仍然处于投资拉动经济增加就业的中高速经济发展期，基础设施建设资金充足、人力丰富、装备先进、技术一流，建设发达的跨流域调水系统和内河航运网是可行的，经济发展带来的消费需求增长使调水垦荒增粮的必要性逐步增加，大规模水利建设的时机已经成熟。

(2)我国高等级内河航道得到了充分开发，中低级内河航道发展潜力较大；各地中小规模跨流域调水工程发展较快，以南水北调西线工程为主的超大型跨省调水工程有待加速发展。

(3)跨流域调水同内河航道建设相结合，可以在干旱半干旱地区开发农业资源，增加粮食油料产量替代进口，提升食物自给率，保障国家粮食安全，同时开辟干线运河航道，促进当地经济发展。

(4)我国内河航道资源丰富，但碍航因子较多，碍航里程长，受河川径流量、径流年内和年际变化率和流域的地质地貌影响，各地碍航因子迥然不同。

(5)率先开发青藏高原以外地区的高等级航道跨流域连通，可以实现全国内河航道和沿海航道的互联互通，在近期形成发达而便捷的水运网。

(6)青藏高原东南缘诸河的水电梯级开发为发展当地的溯河梯级航道打下了基础，川西和云南内河航道向高海拔地区延伸和跨流域连通，使西南内河航道网连通雅鲁藏布江和出海印度洋成为可能。

对策建议：

(1)完善水利水电规划、建设和管理体制，全国统一规划建设水力发电、内河航运、农业用水、城镇工业用水、生态用水和防洪排沙等跨省大型水利工程，大幅提高水利、水运基础设施建设投资占比，以增加跨流域调水垦荒和内河航道工程建设投资。

(2)统一制定全国I—IX级9级航道标准和相应的船闸、船舶标准，合理规划布局内河航道、河港和码头，鼓励运输效率高的内河集装箱船舶的开发，促进内河航运的快速发展。

(3)优先发展转运方便现代化程度高的集装箱内河航运和水铁联运，争取在近中期形成廉价便捷的货运交通网，特别是发展具有国防意义的青藏铁路、川藏铁路同雅鲁藏布江水系航道的联运。

(4)统筹规划尽早开工建设南水北调西线水源区输水隧洞和受水区的调水线路与通航运河，采取分段包干同时施工加快建设速度，以九甸峡水库和刘家峡水库为基点，由近到远分阶段建设上游引水隧洞和下游输水干渠。

(5)加快雅鲁藏布江和青藏高原东南缘的河流梯级综合开发速度，以水力发电为先导，提升水库群的径流调节能力，兼顾藏水北调和内河航道梯级开发和连通。

(6)各大自然区确定优先发展的重点水利项目，同步全面展开投资建设，如东北的松辽运河，华北的平原运河网，西部的南水北调西线工程和欧亚运河，南方的高等级航道跨流域连通，西南的通海国际内河航道和青藏的班公湖-雅鲁藏布江内河航道。