递进式借云空中调水
廖仁平
1 相关基础知识和推论
1.1 水循环与水汽输送
大气层中水汽的循环是蒸发—凝结—降水—蒸发的周而复始的过程。海洋上空的水汽可被输送到陆地上空凝结降水，称为外来水汽降水；大陆上空的水汽直接凝结降水，称内部水汽降水。（水循环 360百科）
水汽的密度约相当于同温、同压下干空气的0.622倍，即水汽密度永远小于干空气的密度。水汽扩散与水汽输送，是地球上水循环过程的重要环节，是将海水、陆地水与空中水联系在一起的纽带。水汽正是通过扩散运动，使得海水和陆地水源源不断地蒸发升入空中，并随气流输送到全球各地，再凝结并以降水的形式回归到海洋和陆地。所以水汽扩散和输送的方向与强度，直接影响到地区水循环系统。对于地表缺水，地面横向水交换过程比较弱的内陆地区来说，水汽扩散和输送对地区水循环过程具有特别重要的意义…中国大陆上空全年输入水汽总量为150232亿吨，总输出量为123627亿吨，净输入量为26605亿吨，与全国入海径流量很接近。这些水量折合全国平均水深为279.4毫米。（水汽 360百科）
水汽输送过程中，还伴随有动量和热量的转移，因而要影响沿途的气温、气压等其它气象因子发生改变，所以水汽输送 
是水循环过程的重要环节，也是影响当地天气过程和气候的重要原因。水汽输送主要有大气环流输送和涡动输送两种形式，并具有强烈的地区性特点和季节变化，时而环流输送为主，时而以涡动输送为主。水汽输送主要集中于对流层的下半部，其中最大输送量出现在近地面层的850—900百帕左右的高度，由此向上或向下，水汽输送量均迅速减小，到500—400百帕以上的高度处，水汽的输送量已很小，以致可以忽略不计…中国处于东亚季风区，因此中国上空的水汽输送有明显的季风特征。冬季,大陆广大地区盛行西北气流,虽然所含水汽量很小，但风力强劲而稳定，一般可将水汽送过长江流域，华南和东南沿海仍有西南和东南气流将水汽输入大陆,可达云贵高原上空；夏季,西北气流退缩到北纬 35°以北。黄河中下游以南广大地区为夏季风所控制，南和西南气流携带丰沛水汽可送达华北平原。就多年平均而言，中国大陆的南边界、西边界、北边界为水汽入口，其中尤以南边界为主，东面为水汽出口。（水汽输送 360百科）
1.2 中国大陆年均降雨量及径流量
1997～2006年，全国年平均降水量为635.4mm，比常年值偏少1.1%，其中北方六区偏少3.4%，而南方四区则偏多0.3%；全国年平均地表水资源量为26722亿立方米，比常年值偏多0.1%，10年来全国年平均总供水量5560亿立方米，约占近10年平均水资源总量的20.0%。
2008年，全国入海水量为16101亿立方米。全国500座大型水库和2980座中型水库进行统计，水库年末蓄水总量为3083亿立方米…（中国水资源 360百科）
我国库容在10万立方米～1000万立方米之间的各类小水库总数近十万座。（2005-2014我国水库总数统计分析）
在中国年等降水量地图上，可以明显看到三条鲜明的等降水量线，代表了中国特别的地理意义。（1）800毫米年等降水量线：沿秦岭--淮河一线向西折向青藏高原东南边缘一线，此线以东以南，年降水量一般在800mm以上，为湿润地区，此线以西以北年降水量一般在800mm以下，为半湿润地区。（2）400毫米年等降水量线：沿大兴安岭-张家口-兰州-拉萨-喜马拉雅山脉东端 一线，它同时也是我国的半湿润和半干旱区的分界线。（3）200毫米年等降水量线：从内蒙古自治区西部经河西走廊西部以及藏北高原一线，此线是干旱地区与半干旱地区分界线。也是中国沙漠区与非沙漠区的分界线。（等降水量线 360百科）
1.3 中国河流和湖泊
中国是世界上河流最多的国家之一。中国有许多源远流长的大江大河。其中流域面积超过1000平方千米的河流就有1500多条。
中国湖泊众多，共有湖泊24800多个，其中面积在1平方公里以上的天然湖泊就有2800多个。湖泊数量虽然很多，但在地区分布上很不均匀。总的来说，东部季风区，特别是长江中下游地区，分布着中国最大的淡水湖群;西部以青藏高原湖泊较为集中，多为内陆咸水湖。（中国河流和湖泊 360百科）
1.4 中国的季风气候
相关资料表明，9月～12月和次年1月共约5个月是中国大陆西北季风季；5月～8月共约4个月是中国大陆东南季风季。 
（中国的季风气候 360百科）
1.5 掌上监控水库水位雨量
新华社武汉5月20日电（记者黄艳）打开手机，就能看到偏远山区一座小水库的水位雨量等实时情况。手机APP技术给水库管理戴上了“千里眼”，湖北2000多座小水库实现了水雨情“掌上监控”，为汛期山区防灾减灾提供宝贵信息技术支持。
记者从湖北省湖泊局了解到，自2013年6月开始，湖北省结合小型病险水库除险加固项目，统筹推进全省小型水库水雨情自动测报系统项目建设。目前，全省共建成自动测报站点2470座，占全省小型水库总数的41％，其余站点预计明年汛前可基本建成。（湖北：2000多座小水库实现水雨情“掌上监控”）
1.6 南方旱情报道拾零
（1）直击海南旱情：70座水库干涸人畜饮水靠车送_新闻中心_中国网；（2）四川遭遇干旱_新闻中心_腾讯大成网；（3）湖南旱情蔓延：392万亩农作物受旱38.4万人饮水困难_网易新闻；（4）浙江旱情加剧-新闻频道-和讯网……
1.7 几个重要推论
（1）中国常年平均降雨量约为640毫米，相当于61440亿吨降水。形成径流量为26605亿吨。降雨形成径流比为26605/61440=43.30%。
（2）水汽平均成雨率为61440亿吨/150232亿吨=40.90%，东南方多雨区水汽成雨率大，西北方少雨区水汽成雨率小。
（3）中国现存大中小水库拦蓄水量约5000亿立方米，年入海水量16101亿立方米。
（4）外部降水与内部循环降水共同完成中国大陆降水。
（5）中国大陆在5月～8月共约4个月内，受东南季风影响，中国中部和东南部主要降雨就源于此东南季风的纵向输送水汽。9月～12月和次年1月共约5个月是中国大陆西北季风季，中国中部和西北部主要降水（雨和雪）则主要源于此西北季风的纵向输送水汽。此外，干湿区间因分子扩散型横向水汽输送也有重要作用，湿润区水汽越多，离干旱区越近，则这种扩散效果越明显，所致的内部水汽降水量就越大。
（6）自动测报站点等现代技术已经实用化，手机APP技术给水库管理戴上了“千里眼”，水库水量雨情等情况已经实现 “掌上监控”。
（7）丰雨区如海南和浙江等地，季节性缺水问题也很严重，说明了丰雨区加大雨季降雨的拦蓄仍很必要。
（8）中国河流湖泊众多，山地比例大，山地中千万沟壑纵横交错，是筑坝拦蓄降雨的有利条件，可因地制宜地廉价建成数以千万计的各类微型小水库或水塘（微型小水库储水量10万立方米以下，小水塘储水量可以在万方以下，此类微型小水库或小水塘建设成本一般很低，普通土石坝加水闸即成）再拦蓄1万亿方降雨（可据需要调节此量）。
（9）中国年等降水量线及河川径流带呈连续性分布，从东南到西北粗略地可分为丰水、多水、平水、少水和无水五带，各带间呈明显的连续分布。
此节相关基础知识及其9条推论是设计递进式借云空中调水方案的主要依据。
2 递进式借云空中调水总体方案
充分利用中国大陆5月～8月4个月的东南季风便利，在云系刚入中国东南沿海大陆时，就地利用海岸线丰富的风能资源喷雾海水汽化5～10万亿吨水汽补入云系（此增量性水汽量可根据需要调节），随着这些富水云系向西北方向漂移，将循环多次地蒸发—凝结—降水—蒸发，从而自然而然地借云空中调水，净增外来水汽降水2～4万亿吨…
从东南到西北，在各河流域之千沟万壑中就地增量性地筑坝拦蓄降雨径流，就近用于农业或生态绿化蒸腾蒸发成水汽，这些增量拦蓄的降雨所蒸发蒸腾的水汽随东南季风递次向西北方向输送，输送过程中将与其它水汽一道循环多次地蒸发—凝结—降水—蒸发而形成递进式借云空中调水的模式…
重点在渤海湾及黄海海岸线上布局海水喷雾系统，以增加周边降雨量重点缓解东北和华北少水缺水状态…通过调节中国海岸线各处海水喷雾装置数量及喷雾时机，可以有效地调控降雨的增量及降雨时机。
3 递进式借云空中调水方案要点及效益估计
3.1 递进式借云空中调水方案要点
全国统筹科学布局，智能管理技术指导，产权保护生态补助等是其要点。
全国统筹科学布局：中国水环境当然是一个有机整体系统，所以不能条块分割，必须全国统筹科学布局各水系及各大、中、小、微型水库和千千万万小水塘，以达到最佳储水用水效果…
智能管理技术指导：各水系（河流、湖泊、水库水塘等）间要用现代智能监测管理系统联接在一起，统一调配各地水量，专家系统分别对各水系管理者们进行及时技术指导等…
产权保护生态补助：微型小水塘允许农民自建自用，赋予建设者一定产权并纳入智能监测管理系统，技术指导其储水用水及水塘维护等，对效益好的小水塘建设者给予一定量生态补贴奖励以调动广大山区农民们自建自用小水塘的积极性…
3.2 递进式借云空中调水方案效益估计
若以新增2万亿吨降雨为基础进行估计，则会新增径流量43.30%*2万亿吨=8660亿吨（总增量2万亿吨降雨中的大部分将首先降落在中国东南部丰水区多水区，8660亿吨径流中的大部也将分布在这些地区），若全部因地制宜地在千万沟壑中筑坝拦蓄这些水量就地绿化山河，则中国这些地方的绿化率将会逐年提高，这些新增量的降水会蒸发蒸腾成水汽后随东南季风一道继续向西北少水区和干旱区输送，输送过程中通过循环多次地蒸发—凝结—降水—蒸发，一部分以降雨形式降落在中国中西部，一部分会飘出国境继续向西北方向飘移到中亚并再次部分形成降雨部分继续飘移出欧亚大陆…在中亚的这部分增量降雨会增加其地方性空气湿度增加植被量…当西北季风开始时，这些水汽中的一部分又会飘移回到中国西北大陆区…经年累月的良性循环积累，中国大陆中部西北部的生态可得到较大改善，800毫米、400毫米和200毫米年等降水量线将同步连续地由东南方向向西北方向移动……
由于本方案中新增筑坝拦蓄的水量增量大致与新增径流量相当，所以不会影响各河流域流入大海的水量，各河流生态不但不会受到破坏，还会因新增降雨量和新拦蓄的水量就地及时绿化使用，进而改善相关河流生态，流域内的水量季节分布将越来越均匀，旱涝灾害发生概率会逐年降低。
新增降雨量并拦蓄8660亿吨增量径流水资源后，超采地下水的行为将得到大大缓解，必要时甚至可用这些增量径流水资源及时进行生态补偿补足地下水。
2015年，《超级公益工程狂想之风力抽喷海水成雨》研究中，粗略估算出其综合吨雨成本约为0.08元。折算成径流水资源综合成本约为每吨0.08元/43.30%=0.18元，若以一般水库水灌溉的终端成本计为0.20元/吨（周铭,虞国华.里石门水库灌区终端水价测算[J],人民黄河,2010（8）），则递进式借云空中调水的综合成本约为0.38元/吨，远低于现行各类其他调水方案的综合成本。
结论：现行各类其他调水方案都是中国大陆内存量水资源的再分配所以调水量有限调水成本也较高；递进式借云空中调水方案可从海岸边增量性地可控性地大量地调水进入中国大陆，其吨水综合成本也远比现行各类其他调水方案低。
2018年5月3日