中国的水问题太棘手了!

北方土地干得裂开缝,老百姓喝水都紧张;南方却动不动发大水,庄稼房子被淹。

国家花大力气建的南水北调工程,已经往北方送了 600 多亿立方米的水,相当于装满 4200 个西湖,可北方还是缺水,南方还是有洪涝。

传统调水办法好像到极限了,现在有人想出个狠招 ——从天上调水!



天河工程的提出与论证

清华大学的王光谦教授一直研究怎么用好水资源、保护生态环境。

他看到全球气候变暖后,中国西北干旱地区缺水越来越严重,传统调水都是在地面修水渠、建水坝,就想着能不能从天上的水汽入手。



通过人工干预调整这些水汽的分布,说不定能解决西北的缺水问题。

这个想法提出后,2016 年 9 月正式进入论证阶段。

一方面,国家 "十三五" 规划里提到要节约用水、控制用水,给这类项目提供了政策支持。

另一方面,中国搞人工增雨很多年了,积累了不少经验。



再加上 2015 年柴达木盆地干旱特别严重,当地生态快扛不住了,急需要新的解决办法。

当时由中国水利水电科学研究院牵头,联合了 12 家单位,提前在青藏高原东北边对水汽进行了观测,收集了大量数据,为论证做准备。

紧接着,9 月 18 日到 20 日,全国 27 家单位的 76 位专家,来自水利、气象、航空、生态等不同领域,都聚到西宁开会。



三天的会开下来,有三个重要成果:一是确定青藏高原东北边每年能利用的水汽有 120 亿立方米,差不多是太湖储水量的四分之三。

二是计划到 2020 年,建立 10 个固定观测站、5 套移动雷达和 2 架探测飞机,形成天上、空中、地面一体的监测网络。

三是制定了评估生态影响的办法,决定边建设边监测,分阶段根据情况调整方案。

这次论证会让 "天河工程" 从一个想法变成了可以具体操作的计划,为后来被列入国家重点科研项目做好了准备。



天河工程的实施路径

要实现从天上调水,首先得把大气里的水汽情况摸清楚。

天河工程规划了一套天上和地面结合的监测办法:天上靠卫星和雷达,每隔 15 分钟就能拍一张全国的水汽照片,1 公里内的细节都能看清,哪儿水汽多哪儿水汽少一目了然。

再加上一种能穿透云层的雷达,能测出不同高度的水汽含量。



地面上,打算在青藏高原东北边建 10 个固定监测站,每个站都装上高精度设备,30 公里内云朵怎么移动都能实时追踪,还会配 5 辆可移动的雷达车,哪儿云层变化复杂就开到哪儿去监测。

把天上和地面的数据合在一起,就能画出详细的 “水汽地图”,知道大气里的水汽往哪个方向流动,确定在哪里进行人工干预最合适。

摸清水汽情况后,接下来就是怎么调动云层了,主要有两种办法。



第一种叫 “云泵站”,原理有点像给云层装了个巨大的风扇。

利用水流会顺着弯曲表面流动的现象,设计一种曲面的钢结构,就像几个大喇叭口朝着水汽来的方向围成一圈,当高速气流经过这些曲面时,就能带动周围的云层顺着喇叭口的方向移动,就像用漏斗把云 “兜” 到缺水的地方。



不过这个办法有两个大问题:一是这种大型结构要建在海拔 4000 米以上的高原,得能扛住强风和巨大的温差,材料成本非常高。

二是驱动气流需要大量的电,初步估算,一个中等规模的 “云泵站” 每小时的耗电量,相当于 30 万个家庭同时开空调,必须配套建设专门的发电站,比如光伏电站或者小水电站。



第二种办法是 “驱云弹”。

特制的弹药里装着碘化银或者干冰颗粒,用火箭或者无人机送到 3000 到 5000 米的高空,弹药炸开后,这些颗粒就像让水汽变成雨滴的种子。

但这里的关键不是让云马上降雨,而是在合适的位置提前播撒这些颗粒,让云层在移动过程中暂时不降雨,等飘到西北干旱地区上空再集中下雨。



不过这种方法需要精准掌握云层的温度、湿度和移动速度,还要防止催化剂撒太多影响当地生态,每次作业后都要检测雨水里的有害物质含量,确保符合国家标准。

这两种方法不是也单独使用,而是要搭配起来。



天河工程的潜力与意义

目前来看,天河工程对解决我国缺水问题特别有用。

像新疆每年种地缺水 40 亿立方米,要是这个工程能送来 20 亿立方米,就能让 1200 万亩农田有水浇,每亩能多打 150 公斤粮食,一年总共多打 18 亿公斤,够 600 万人吃一年。



甘肃民勤那边土地沙化严重,要是来 5 亿立方米生态水,能拦住 1000 平方公里的沙地扩大,比传统挖渠调水方便多了,能把青海的水汽跨 2000 公里送到新疆,让天上雨水、地上河水、地下井水连起来循环。



从经济和生活来看,宁夏干旱地区种高效农业,每亩要 300 立方米水,多 10 亿立方米就能多开 330 万亩良田,每亩能赚 1.2 万,一年多赚近 400 亿。

还能减少灾害。华南每年暴雨损失超 500 亿,这工程能让大暴雨减少 20%-30%;华北地下水漏斗区每年靠它补 5 亿立方米水,地下水下降速度慢 2 米,减少地面开裂维修的钱。

说白了就是 “雨天少下点猛的,旱天多给点水”,既保障西北产粮,又保护东部经济,关系到 13 亿人吃饭和 300 万亿 GDP 的安全。



技术方面也很厉害,计划发射 150 颗低空卫星,看大气湿度更准,暴雨预警从 30 分钟延长到 2 小时。

“天河气候模型” 能装 3000 亿数据,提前 15 天看清 300 公里内水汽,算得比国外快 40%,风电企业用了后发电预测更准,误差从 18% 降到 12%。

新型催化剂让人工增雨效果提高 50%,用量还少 30%,这技术还能用来净化工业废气,预计 2030 年做成百亿市场。

这些技术搭起 “空天地一体” 监测网,给智慧城市、航天等打基础。



在国际上,全球 110 个国家缺水,中亚每年因干旱损失 120 亿,咱们在新疆的成功给哈萨克斯坦等国家做了示范。

2023 年上合组织把咱的技术纳入合作,在咸海流域做跨国试验;2024 年联合国把它列为创新案例,建议在非洲推广。

这让咱们在全球水资源治理上的话语权提升 35%,从以前跟着别人学,变成现在带着别人干。



结论与展望

这个工程为人类解决水资源问题打开了新的思路,在未来科技和持续努力下,它将对中国和全球的水资源状况产生深远影响,为人类实现水资源可持续利用和与自然和谐共生奠定基础。

我们期待着天河工程能够实现“天上调水”的宏伟目标,为中国乃至全球的水资源问题带来新的希望。



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