大体而言，东渠是从长江下游引水，沿大运河侧畔，经江苏省向山东省、河北省、天津市输水。中渠是从长江中游的汉水上游丹江口水库引水，经南阳、方城、宝丰、禹州、新郑、郑州，穿黄河，沿太行山东麓，经唐县、徐水县至北京、天津，沿途向湖北省、河南省、河北省、北京市、天津市输水。西渠从长江流域上游跨越巴颜喀拉山，输水至黄河源头区，利用黄河河道向黄河上游和中游输水。
南水北调工程总投资5000亿元人民币，每年可从长江流域向黄河、淮河、海河流域调水440亿吨，相当于增加了一条黄河的水资源量，这对干旱缺水的华北平原、黄土高原的城市和农村来说，无疑具有巨大的经济价值。
但是，5000亿不是一个小数字，让老百姓花这么多钱，应当给老百姓一个明白，也就是说，南水北调工程有责任回答每一个中国公民提出的问题。
从工程特点来说，东渠靠近黄海、渤海，海拔偏低，落差小，难以靠重力自流，因此沿途需要多级扬水；与此同时，东渠可以充分利用原大运河旧道以及现有的输水渠道。
西渠地处青藏高原，须跨越或穿越巴颜喀拉山，石方工程量大，地震、泥石流多，其优点是可以直接利用黄河河道输水，随之而产生的问题是水费征收、管理有模糊不清之处，调水量与天然降水量难以核查，老百姓很可能要为老天爷的降水多交钱，也就是说不能排除调水者会贪天之功据为己有，把老天爷的降水说成是自己调的水。
不过，对比之下，中渠的问题更多。因此，本文重点以中渠为例深入讨论相关的问题，其中许多问题同样适用于东渠或西渠。
中渠设计年平均调水量141亿吨，枯水年110亿吨。其中渠首设计流量为每秒630～800立方米（已经考虑到延伸至三峡水库调水），过黄河500、进河北415、进北京70、进天津70。据此可知，一日有86400秒，按每秒1立方米的流量，每天为86400立方米的输水量，对北京来说即每天可获得600万吨水，每年最多可调水22亿吨。
问题1，冬季结冰期，位于黄河以北段的中渠还能否正常输水？结冰期和融冰期渠道内冰凌造成的凌汛如何应对？
众所周知，黄河在冬季都要结冰，更何况黄河以北的人工水渠。但是，在南水北调的设计方案及其论证过程，我们没有见到相关的说明和技术对策，以及为此而需要增加或追加的相应工程投资额或管理费用。
问题2，华北平原雨季时（包括丰水年），中渠能否按设计指标继续足量输水？
我们知道，华北平原城市均无水库，即使有水库也建在海拔相对较高的山区，如果想利用山区水库蓄水，则需要另建扬水工程；农村绝大多数湖泊、池塘早已填淤成农田，即使有天然湖泊（例如河北省的白洋淀），也已经被污染，而且蓄水量有限，如果利用它们蓄水将涉及到复杂的水费计算和管理。在这种情况下，中渠在雨季实际上不可能发挥工程设计中的输水作用。道理很简单，有老天爷免费的降水，谁还肯掏大价钱买远道而来的水、再为这些高价水花巨资占用农田来蓄水？
综合问题1和问题2，中渠实际输水能力要大大低于设计输水能力，因为渠道并不能全天候满负荷实现输水功能，而是有大约30％的闲置期。这就意味着实际工程效益要比理论工程效益低30％，投资的回收期也要延长30％的时间。
问题3，除了直接和间接的工程投资之外，中渠沿线老百姓还要为此付出什么代价？
根据中国南水北调网提供的中线南水北调设计方案（《南水北调中线工程可行性研究报告》），中渠的主渠（总干渠）自渠首至北京全长1241公里，渠道设计水深随设计流量由南向北递减，由渠首9.5m到北京3.5m，底宽由56m～7m。此外，中渠还包括徐水至天津的142公里长的分渠（天津干渠）。
根据设计方案，总干渠沟通长江、淮河、黄河、海河四大流域，需穿过黄河干流及其他集流面积lOkm2以上河流219条，跨越铁路44处，需建跨总干渠的公路桥571座，此外还有节制闸、分水闸、退水建筑物和隧洞、暗渠等，总干渠上各类建筑物共936座，其中最大的是穿黄河工程。天津干渠穿越大小河流48条，有建筑物119座。
但是，对于渠道两侧的居民特别是农村地区的居民来说，深数米宽数十米的新渠道，无疑将给他们的东西向交通增加诸多不便。为此，他们不得不自行架设村间跨渠小桥，若按500米间隔一座，就需要两千多座。这笔钱谁出？建桥由谁审批？渠道管理者愿意见到如此多的规格不一的民间小桥（能过拖拉机）出现吗？如果不允许民间自行建桥，是否允许民间设立摆渡？冬季结冰时是否允许民众踏冰穿行？出了危险谁负责？
问题4，渠道占地，如何补偿？如何确保农民利益？
根据设计方案，中渠永久占地 42.2万亩(含库区淹没23.5万亩)，临时占地 11万亩。上述土地基本上都是农村耕地，征地款通常属村集体所有并经常被村干部贪污或挪用。由于中渠全程为自流，这既是中渠设计方案的一大优点，同时也要求中渠的渠道走向须依地势高低而定，因此它不可避免地会穿过许多良田。众所周知，华北平原人多地少，在这种情况下，如何确保那些失去或减少耕地（承包地）的农民利益？
问题5，调水量如何分配？谁说了算？如何应对偷水现象？
根据设计方案，中线工程可缓解京、津、华北地区水资源危机，为京、津及河南、河北沿线城市生活、工业增加供水64亿m3，增供农业30亿m3。大大改善供水区生态环境和投资环境，推动我国中部地区的经济发展。
据此可知，中渠调水量的三分之二供应沿线城市，只有三分之一供应沿线农村。当华北平原处于丰水期时，上述调水量分配比例，城市与农村的争议可能不大（实际上农村并没有什么发言权）。但是，当干旱缺水时，农民还会眼巴巴地看着水从自家门口流过而心甘情愿地不去使用吗？
事实上，这种干旱缺水现象经常发生（目前河北省太行山东麓与京广铁路线一带，短短的几十年间，地下水位已从不到十米下降到一二百米）。因此，如果不增加农业调水分配量，那么沿线农民（包括地方村镇）完全有可能采取偷水或变相偷水的办法（例如人为增加渠道渗漏，以便补给两侧的地下水），从渠道中自行取水。在这种情况下，渠道管理者该如何管理1200公里长的渠道并杜绝偷水现象发生呢？
问题6，渠道能否综合利用？如何有效管理？
根据设计方案，渠道全线按不同土质，分别采用混凝土，水泥土，喷浆抹面等方式全断面衬砌，防渗减糙。据此可知，中渠只有输水功能，而不考虑或者不允许沿线百姓对渠道、渠水的其它利用，例如网箱养鱼、养鸭、水体种植，洗衣、洗澡、钓鱼（包括捕虾、捞鱼虫等等）、游泳、滑冰、划船、水上娱乐、水上运输。
但是，由于渠道穿行区域乃是我国干旱缺水地区，特别是广大农村地区，既没有池塘，也没有湖泊，原有的天然河道多数已干涸或变成季节河。因此，当有一条长年流淌着清澈水的水渠从这些地方经过，水渠管理者要想说服沿线居民不对其产生加以利用的兴趣，并有效地阻止相应的行为，恐怕是非常困难的。
有鉴于此，若想维护渠水的清洁，势必需要增加相应的设施投资和管理费用，而上述费用最终是要由消费者或投资人（实际上归根结底还是老百姓）承担的。遗憾的是，这些问题并没有反映在有关的南水北调设计方案说明之中。
问题7，解决北方缺水，为什么不进行科技创新探索？
从南水北调方案可知，其工程技术基本属于常规技术，其中许多技术手段与二千多年前修建的郑国渠、灵渠，没有什么太多的差别；关于这一点，南水北调工程的设计者不但痛快地承认，而且被用来说明该工程在技术上容易实现。
令人遗憾的是，在解决北方缺水这个具有战略意义的课题上，我国政府为什么会认可这样一个5000亿元的常规技术项目，而不肯事先花千分之一的资金去寻找其它科技含量更高的解决办法呢？难道口口声声的创新，发展先进生产力，在这里都不适用了吗？
其实，针对北方干旱缺水的问题，我国许多学者已经提出了若干具有科技创新的对策和设想，例如大气环流人工导向工程（通俗说法即空中南水北调，其科学原理是通过对地形和地表等因素的人为改变，引导更多的天然水汽移动到北方缺水地区并形成有效的降水，详情可参阅笔者《空中南水北调的科学原理》等论文）、东水西调工程（将东北地区的水资源调入华北地区，将渤海水调入内蒙古地区再转化成可以利用的水汽资源），胶莱运河水汽通道，等等。可惜，我国政府及其有关部门对上述具有创新价值的设想，基本上是不理不睬，任其自生自灭，更不用说提供支持了。此外，如果有更多的科研投入，海水淡化技术也有希望获得新的突破，届时将海水转变化为淡水的成本，完全有可能比千里迢迢输水的陆路南水北调工程更低廉，然而我国政府也没有在这方面多下功夫。
对比之下，苏格兰爱丁堡大学的斯帝芬·索尔特教授就要幸运得多，他异想天开要研制一台造雨机器，原理是用巨型涡轮机抽海水，通过喷嘴将海水变成水蒸气，输送到大气层中。对于该设想，英国政府提供了10万英镑的资金支持。
有必要指出的是，这位外国教授的海水汽化人工造雨设想，存在着严重的缺陷，既不完善，也不成熟，因为仅仅把海水汽化是不够的，还需要把汽化的海水转变成有效降雨的条件（所谓有效降雨，指可利用的水资源）。事实上，如果能够把海水人工汽化技术与空中调水技术（所谓空中南水北调，实际上包括各个方向的空中调水）结合起来，非常有希望一举解决华北平原（包括北京、天津等大城市和山东半岛地区）缺水问题。
这是因为，环渤海圈有着众多海拔足够高、山体足够大的山脉，例如太行山脉、燕山山脉、七老图山脉（南端）、泰山山脉，以及辽东半岛和山东半岛山脉，这些山脉具有相当强的将空中水汽转化成有效降雨的功能（若能在这些山脉上架设人造水汽转化装置，可以进一步提高这种功能），而上述山脉之所以未能发挥应有的水汽转化功能，乃是因为穿越这些山脉的空气里的水汽含量不足。
在这种情况下，当有南风吹过渤海海面时，启动相应位置的人工海水汽化装置，就会有更多的水汽被输送到燕山山脉（这里是永定河等水系的重要水源地）和七老图山脉（这里是栾河等水系的源头），其中相当一大部分水汽会被转变成降雨、降雪、雾露，或者被储存在山体及其植被中。同理，当有东风吹过渤海海面时，启动人工海水汽化装置，就会有更多的水汽被输送到太行山脉（这里是滹沱河等水系的源头），并被转变成为有效的水资源，滋润干渴的华北平原（也有可能滋润山西省境内的黄土高原）。上述吹过渤海的南风或东风，既包括日温差所形成的地形风，也包括年温差所形成的季节风（通过改变地形地貌有可能使其加强）。
显然，这种海水人工汽化与空中调水相结合的新技术，具有非常重要的战略价值，如果它一旦获得大规模成功，那么华北平原缺水的历史就将结束，而目前花5000亿人民币巨资打造的陆路南水北调工程，也就同时失去了使用价值。
问题8，南水北调项目，为什么不进行国防战略安全论证？
对于我们这样一个13亿人口的发展中国家来说，大型工程项目的战略安全及其国防难度评估，乃是必须考虑和论证的问题。从这个角度来说，南水北调中线方案，其正常运作取决于丹江口水库大坝和千里输水渠道的安全。稍有战略安全常识的人都知道，这样的系统是非常脆弱的，一旦丹江口水库大坝出问题（蓄不上水，或者垮坝），一旦千里渠道有一处中断，那些已经深深依赖中渠输水而超越自然负荷进一步发展起来的沿线城市，必将立即陷入严重缺水的困境之中，甚至造成这些城市的重新萎缩和部分城区的废弃。
令人不解的是，我国政府并没有对5000亿元的南水北调工程，进行相应的安全论证，因此也就不可能在战略安全层面上去选择其它更安全的解决方案。事实上，空中南水北调就是一种高安全的技术，因为它不用大坝、不用输水渠道、不用其它设施，就可以增加北方缺水地区的天然降水量（同时也不需要任何管理费用）。但是，由于没有任何政府的资金和道义上的支持，空中南水北调方案至今仍然停留在初步的设想阶段。
上述问题，我们期待着有关方面的公开回答。
北京山海文化企划苑ZL26－5500 王红旗（重构）2002年12月31日
电话51843850 信箱[email protected]
附件1：空中南水北调方案的科学原理（引自重构网上文集）
关于“空中南水北调方案”向国务院的公开报告
空中南水北调的科学原理和战略意义
空中南水北调是笔者对应陆路南水北调提出的一种全新的跨区域调水方案，所谓“空中”是指自然水汽的人工引导，所谓“南水北调”泛指跨区域水资源调配，而不仅仅指南方的水向北方调。实际上，这是一种气象水利工程，也可以称为大气环流导向工程，乃是将人类古老的“呼风唤雨”愿望变成现实的科学的“引风送雨”工程技术。由于我国北方水资源短缺已成为制约上述地区生存与发展的关键问题，由于空中南水北调方案具有向上述地区输送数以百亿吨计的水资源前景，由于空中南水北调不同于已往的水利工程，而笔者作为个人已难以进行更深入更全面的研究论证工作；为此，笔者在这里向国务院提交关于“空中南水北调方案”的报告，并建议国务院委托科技部、国土资源部、国家气象局等部门组织实施该方案的立项研究。
提出空中南水北调设想的过程
早在20世纪70年代，笔者在《气候变迁及其原因》（张家诚等人着，1976年科学出版社出版）一书中获知新安江水库建成之后对当地降水产生了可以观察到的变化。到了80年代，笔者老家的乡亲反映山里（河北唐县太行山）修了水库之后，山里的降水就减少了，水库常常蓄不上水，老乡说是水库大坝把龙脉压住了，笔者则开始进一步考虑可能是水库大坝对水汽通道产生了阻挡效应。1992年春，笔者在撰写《宇宙的重构》（中国国际广播出版社1997年1月出版）一书时，指出：“因此，今天我们要想开发大西北，最根本的问题是水，一方面是植树造林、退耕还牧，另一方面则是搞一项大规模的气象工程，即‘春风再度玉门关气象工程’，使东南风能够顺利地吹往大西北（即减少沿途风阻，特别是不要在风口之处修建大型水库）。”
1999年2月14日笔者撰写出《呼风唤雨──大气环流导向工程》一文，同年4月18日撰写出《空中南水北调方案初探》一文，同年4月20日撰写出《关于“空中南水北调方案”的建议》。此后笔者又陆续撰写一系列论文和文章，阐述介绍空中南水北调方案，并先后在1999年6期《焦点》杂志、2000年2月2日人民日报海外版、2000年1期《地图》杂志、2000年4月12日科学新闻周刊、2000年7期《中国科技产业》杂志等报刊公开发表。2000年9月3日在“天地生人学术讲座”进行公开讲演，引起与会专家学者的浓厚兴趣（9月3日补）。
西北地区的水资源状况
我国西北地区的自然资源主要有两大特点，一是土地辽阔但可利用土地资源少，二是水资源匮乏；其宏观表现即沙漠面积大、戈壁荒漠面积大、干旱半干旱地区面积大，以及淡水湖泊面积小、河流分布密度小、河流水量少、地下水位深、地表植被稀疏。上述两种宏观景象的根源正是水资源匮乏，如果水资源充沛，那么沙漠、戈壁荒漠、干旱半干旱地区的面积就会大大减少，而境内的淡水湖泊、河流密度、河流水量、地下水位、地表植被的景观亦将大为改观。
事实上，我国西北地区的土地面积约占全国陆地面积的36％，即345万平方公里；其中新疆16·9％、青海7·6％、甘肃4·8％、宁夏0·7％、陕西2·0％、内蒙古西部4％。与此同时，我国有沙漠70多万平方公里、戈壁荒漠57万平方公里、高寒荒漠近15万平方公里（荒漠化的总面积为262万平方公里），它们的大部分或绝大部分亦分布在西北地区；此外，我国旱地约75万平方公里，它们的大部分也是在西北地区，例如黄土高原地区。
在西北地区345万平方公里的面积上，仅有一条入海的大河即黄河（新疆北部发源的水系可流入北冰洋），此外就只有数量有限水量很少的内陆河了。众所周知，黄河年平均径流水量约为570亿吨，仅为长江水量的5·7％、珠江水量的16％、雅鲁藏布江水量的50％、澜沧江水量的77％、怒江水量的82％。为什么黄河的水量这么少呢？为什么西北地区的河流湖泊这么少呢？简言之乃自然环境使然，而人口、牲畜的过量存在与不当活动又在不断加剧自然环境的恶化。
其实，我国整个的北方地区，都存在着越来越严重的水资源短缺问题，农业缺水（这里有必要指出，我国长期强调农业要“旱涝保收”，正是这种政策导致水资源枯竭：因为丰水年多出的降水都被白白排走了，未能补充地下水；而枯水年则无节制地抽取地下水，其结果是地下水也枯竭了）、工业缺水（与水资源的循环利用水平太低有关）、城市缺水，甚至人畜饮水都成问题，再加上越来越严重的水污染，已经到了危及生存与发展的地步了。
我国大陆水资源的来源
我们知道，陆地上的水资源的来源及其存在形式主要有天然降水、深层地下水、浅层地下水、表层地下水、积雪冰川融化水、天然湖泊河流及人造水库储存的水，此外还有以生物形式储存的水、以矿物形式储存的水。其中天然降水主要由两部分组成，一是海陆水汽循环送来的降水（属于水汽大循环），二是当地水汽循环形成的降水（属于水汽小循环，其绝对值与水汽大循环有关）。至于浅层地下水、表层地下水、积雪冰川融化水、天然湖泊河流及人造水库储存的水、以生物形式储存的水，实际上都是由天然降水所形成的水的不同存在形式；其中所谓以生物形式储存的水，主要由植物（森林）来承担，它们的大量存在有助于促成当地的水汽小循环，其实质则是水资源的多次重复利用（植被储存的水，蒸发后形成降水又落回当地，并再一次被植物吸收利用和储存起来）。至于深层地下水，实际上是一种“矿产资源”，它们与地下石油属于同类性质，即一经开采利用之后，便不能再生或补充；从这个角度来说，深层地下水应当被视为一种战略资源，对它们的使用要执行“好钢用在刀刃上”的原则。
对于我国西北地区以及广大北方地区来说，最根本的问题是海陆水汽大循环送来的降水太少而且季节分布过于集中。事实上，在上述地区，年降水量最少的仅5·9毫米（新疆天山南麓的托克逊），大部分地区的年降水量都在400毫米以下，只有天山北麓、祁连山南麓以及黄河上游、渭水流域、黄河前套等部分地区年降水量在400毫米或400毫米以上（很少能够达到600毫米）、华北地区年降水量可达650毫米左右。对比之下，长江流域的年降水量都在1000毫米至1600毫米之间；而世界上年降水量最高的地区则在喜马拉雅山南麓的一个名叫契拉喷其（又译乞拉朋齐，位于印度东北部阿萨密山）的地方，那里的年平均降水量高达13000毫米，峰值为15000毫米（或称年平均降水11618毫米，峰值23000毫米）。
那么1毫米的降水量是个什么概念呢？它表示在1平方公里的面积上有1毫米高的水层，亦即1平方公里的面积上获得1000吨的降水（1 平方公里折合1500亩，相当于每亩土地获得0·67吨降水）。对比之下，如果西北地区年平均降水为200毫米，而长江流域年平均降水为1300毫米，其结果便是西北地区一亩地每年要比长江流域一亩地少获得737吨水。这是从绝对值的差距来说，其实在年降水量低于200毫米的地方，几乎没有多少植物能够在那里生存了。这里需要说明的是，气象学上所说的降水量既包括从海洋输送的水汽量（转化成为降水），也包括当地水汽循环所形成的重复降水；与此同时，气象学所说的干旱地区蒸发量，是指当地理论上最大的蒸发量，而不是实际蒸发量（实际上当地没有那么多的水可供蒸发）。
地形与降水量的关系
为什么托克逊的年降水量只有5·9毫米，而契拉喷其的年降水量却高达15000毫米呢？这就涉及到地形与降水量的关系问题。我们知道，每年从海洋蒸发的水量为447900立方千米，从陆地蒸发的水量为70700立方千米，合计518600立方千米，这些被蒸发的水量最终都要以降水的形式重新回到海洋里和陆地上。这样巨大的降水量为什么对我国的西北地区如此吝啬呢？这是因为我国及其周边国家的地形、地貌、地事（这是笔者杜撰的一个词，意思是指在地面上发生的能够影响降水的事情，包括自然的和人为的事情，例如沙尘暴和工业粉尘等），不利于来自海洋的水汽输送到西北地区并形成降水。
具体说来，全球的大气环流格局不利于水汽大循环过程中向我国西北地区输送水汽，因为那里距离太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋都太远了（距离是非常重要的因素，但不是唯一的，例如印度的德干高原距离印度洋很近，仍然经常发生干旱，因为那里的地形不利于水汽形成降水），而且诸多山脉对西北地区形成了天然的环状包围屏障；也就是说，日本列岛、朝鲜半岛、太行山阻挡并减少了来自西太平洋的水汽向西北地区的输送量，大巴山、秦岭阻挡并减少了来自南太平洋的水汽向西北地区的输送量，青藏高原以及巴颜客拉山阻挡并减少了来自印度洋的水汽向西北地区的输送量，天山山脉和昆仑山西段阻挡并减少了来自大西洋的水汽向西北地区的输送量，阿尔泰山、戈壁阿尔泰山、阴山山脉阻挡并减少了来自北冰洋的水汽向西北地区的输送量。
那么大山大脉为什么会阻挡并减少水汽的输送量呢？这是因为，空气中的水汽含量与空气的高度有关，这实际上主要是与空气的温度有关。一般来说，在大气的对流层即10000米以下的空气中，每升高100米，其温度要下降0·6摄氏度；因此，相对地表空气的水汽含量而言，在1500米高处大气的水汽含量将减少50％，在3000米高处大气的水汽含量将减少75％，而在5000米高处大气的水汽含量将减少90％之多。此外，这也与空气密度随海拔高度而变化有关，例如海平面上1立方米空气重1300克，而在海拔12000米的地方1 立方米空气只有319克，密度减少到四分之一；空气密度的减少，其所携带的水汽量当然也会减少。另外，水汽（包括气态水和云雾状液态水）与空气的比重差异，也影响着不同高度空气中的水汽含量。
在这种情况下，原本富含水汽的大气环流在经过高山高脉之后，其携带水汽的大部分或绝大部分都将留在山脉的迎风面，以及高山的上部（形成积雪和冰川），只剩下少部分或很少的水汽能够输送到山脉的背风面。例如，台湾的火烧寮（迎风面）年降水量为6557毫米，台中（背风面）为1523毫米；海南的琼海（迎风面）年降水量为2044毫米，东方（背风面）为947毫米；江西的长汀（迎风面）为1716毫米，赣州（背风面）为1434毫米；云南的河口（迎风面）为1763毫米，文山（背风面）为962毫米；四川的雅安（迎风面）为1805毫米，康定（背风面）为815毫米；陕西的佛坪（迎风面）为922毫米，西安（背风面）为580毫米；山西的五台山（迎风面）为913毫米，原平（背风面）为453毫米。
据此，我们便不难理解为什么托克逊只有5·9毫米的降水量，因为它位于天山的背风面，从大西洋来的水汽到天山时已经所剩无几，留给背风面的托克逊当然就更少了（此外还与降水条件有关）；同理，契拉喷其的降水量之所以高达15000毫米，乃是因为它位于世界上最高的喜马拉雅山的南麓，而孟加拉湾又是印度洋水汽向北输送的主要通道（其三角状或喇叭口状的地形有利于水汽的集中输送）。当然，我们也就可以明白为什么在西北地区存在着那么多的沙漠和戈壁了，因为新疆的塔克拉玛干沙漠正好同时位于青藏高原的背风面和天山的背风面，而内蒙古的巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠（又合称阿拉善沙漠，2000年春季北京遭遇的多次严重沙尘暴，有几次沙尘即来自这里）则正好同时位于祁连山、贺兰山、戈壁阿尔泰山的背风面。至于黄土高原地区的干旱少雨，也是因为它位于太行山、秦岭、阴山的背风面。需要说明的是，我国学者对地形与降水关系的研究很少，比较系统的专着是林之光先生的《地形降水气候学》（科学出版社，1995年，60万字），例如该书指出秦岭“成为南北水汽交流的一个重大障碍，对陕西降水分布起了重大作用。”
空中南水北调的科学原理：地形也是一种可以开发利用的资源
福建连城有一座冠豸山，山上有一刻石，题词曰“飞云有路”；用今天的话来说，即大山大脉并不是一堵不透风的墙，它们同样存在着水汽通道。事实上，多数大山脉的背风面之所以还有一些降水，除了一部分水汽是越山而来，主要的水汽乃是穿山而过；这是因为，大山脉都有着或多或少的峡谷或山口，它们的地势相对要低许多，因而有利于更多的水汽从这里通过。例如，位于青藏高原喜马拉雅山背风面的雅鲁藏布江为什么水量充沛，正是因为雅鲁藏布大峡谷乃是非常有效的水汽大通道；同理，长江上游以及青藏高原东部地区为什么水量也非常充沛，其原因乃是诸多南北走向的横断山脉有利于来自孟加拉湾的水汽向这一地区的输送。事实上，风与水是密切相关的，只有“风调”才能“雨顺”；因此，我们有必要建立一门新学科，即地球风水学或中国大陆（宏观）风水学，从大尺度的时空范围研究风与水汽的关系，以及水汽与降水的关系。事实上，地球上的大气环流主要有两个，一是由于地球自转而导致的纬向（自西向东）大气环流，二是由于赤道与两极温差而引起的经向（在赤道与两极之间）大气环流，此外还有由于海洋与陆地温差所形成的大气环流。对于我国来说，印度洋的水汽经由孟加拉湾、横断山脉大峡谷一直渗透到黄河上游地区，在适当的自西向东的大气环流的作用下，我国从南到北就会形成一条降雨云带，这条云带自西向东移动，便会发生一次普遍的降雨过程。
有鉴于此，我们有理由认为，大江大川奔流不息的水，实际上主要是经由其（包括上游诸多支流水系）峡谷水道而上的水汽所转化形成的。从这个角度来说，在江河峡谷修建水库大坝（追求的功能是蓄水、发电、防洪等）将产生一种效应，即阻挡并减少来自下游的水汽输送量。许多人都想当然地以为水库大坝的这种风阻效应可以忽略，其实不然；这是因为，水库大坝正好建在水汽通道的关键部位，因此它的风阻作用是非常明显的。有鉴于此，笔者特别呼吁不要在横断山脉大峡谷地区修建水库大坝，因为横断山脉大峡谷乃是我国最最重要的水资源命脉，来自孟加拉湾的印度洋水汽正是穿越横断山脉大峡谷送达我国的长江、澜沧江、黄河的上游地区。对此可参见丁一江先生《季风区的水汽收支》一文，该文指出在7月份，我国67％的水汽来自孟加拉湾，30％来自中国南海（气象出版社1994年版《亚洲季风》）。
其实，早在1976年科学出版社出版的《气候变迁及其原因》（张家诚、朱明道等人着）一书，就已经注意到新安江水库建成后对该地区降水分布的影响问题。此后，笔者老家（河北唐县）的乡亲亦抱怨，自从山里（属于太行山）修了水库后，降雨不知怎么搞的就不如以前多了，用老乡的话来说即水库大坝把龙脉压住了。众所周知，并不算高的防风林都能够改变风的流动（抬升气流，其作用大体为防风林高度的4倍以上），那么为什么数十米至上百米高的水库大坝就不会改变水汽的输送呢？
令人深思的是，近半个世纪以来，我国西北地区的干旱和荒漠化有越来越严重的趋势，目前每年就有2460平方公里的土地荒漠化，而沙尘暴也越来越频仍地袭扰我国北方广大地区。导致这种现象的原因很多，除了世界范围的大气环流变化以及人为的环境破坏之外；笔者认为不能排除数以万计的水库大坝所产生的对水汽通道的风阻效应，以及东部、南部数以百计的城市高层建筑所形成的风阻效应。上述新增加的风阻因素，实际上是对我国原有地形地貌的相当巨大的改变，它们的总体效应则是阻挡并减少了来自太平洋和印度洋的水汽向西北地区的输送量；与此同时，由于有更多的水汽被阻挡在长江流域，也就造成了长江流域的水患频仍。此外，我国东部和中部广大区域的空气污染也可能改变那里的降水条件，例如大气中粉尘的增加，可能有利于空气里的水汽更多地凝结并形成降水。另外，由于喜马拉雅山的持续抬升（目前每年抬升2～5·6厘米），也在减少印度洋水汽向我国北方的输送量。
从科学理性的角度来说，如果自然的地形地貌可以决定着水汽的输送和降水的形成，如果人为的某些建筑能够降低水汽的输送量；那么，我们也就有可能找到一种办法，通过对某些自然地形地貌的人为改变，而达到增加水汽输送量的目的。笔者在1992年撰写《宇宙的重构》（已由中国国际广播出版社出版）一书时将这种办法称为“春风再度玉门关气象工程”，它的准确表述可以是大气环流导向工程（技术）或气象水利工程，也可以通俗地称为空中南水北调工程。该工程技术的核心是在适当的地点人工开辟新的水汽通道，从而使更多的水汽输送到我们预期的地方。例如，巴颜客拉山是黄河与长江的分水岭，如果在巴颜客拉山的某些地点开辟新的人造峡谷或风口，就可以引导更多的来自印度洋的水汽穿过巴颜客拉山并抵达黄河上游地区，从而为那里送去更多的降水（黄河源头南有巴颜客拉山，北有布尔汗布达山和阿尼玛卿山，具备很好的降水条件；此外，北面还有祁连山等山脉，它们可以阻挡北风的南下，也就是说在这里开通新的水汽通道不会有太多的北风南下并影响那里的气候）。
空中南水北调工程的总体设计
对于一项新的科学观点或战略工程设计来说，我们首先要考虑它是否符合科学的基本原理，其次要问我们现有的技术手段能否实现，接下来要评判该工程在经济上是否有利可图，最后还要考虑该工程的实施是否存在其他的问题（包括政治上的、民族上的、国际关系上的，以及种种有利的或有害的效应）。但是，令人遗憾的是，有不少人（包括科学工作者）在没有认真思考的情况下就想当然地或本能地否定笔者提出的上述主张所具有的科学原理基础。
此外，还有许多人虽然承认这种气象水利工程符合科学原理也有技术能力去实施，但是出于对环境的保护，仍然反对进行这样的大规模工程。其实，开通人造的水汽通道，这种工程对环境的影响与修建水库大坝是类似的，区别仅在于水库大坝起得是增加风阻的效应，而人造水汽通道发挥的则是减少风阻的功能（伐木者已经认识到应当重新补种上被砍伐的树木，修建水库大坝的人也应当有补上水汽通道的认识）。从这个角度来说，水库大坝是对水资源的利用，大气环流导向工程的人造水汽通道则是对地形资源的利用。
由于横断山脉大峡谷是中国水资源的命脉，而巴颜客拉山又是长江与黄河的分水岭，因此笔者设计的空中南水北调第一期工程是在巴颜客拉山开辟新的水汽通道，即选择适当的地点（需要经过气象水文观测和计算机模拟），利用现有的工程技术手段或新开发的高科技手段（包括清洁的核爆破技术、高能量激光切割岩石技术、高膨胀剂解体岩石技术，以及其他可能的山体解体或移动技术），开凿出新的山口（需要经过先小后大的实验过程），以使更多的水汽从这里输送（包括水汽移动和扩散效应）到黄河上游地区。
在没有实测数据的情况下，笔者假设每立方米水汽中含水量为20克，水汽输送速度为每秒5米，人工水汽通道横截面的平均深度为2000米、宽度为10000米，那么每年（31557600秒）可输送的水汽量为631亿吨，如果其中有90％转化成降水（包括自然降雨和人工降雨，以及累积效应），即可向黄河上游及其周边地区送去571亿吨水资源──这正是黄河一年的总流量，也就是说相当于增加了一条新黄河，我国西北地区甚至整个北方地区的水资源短缺问题将得到根本性的好转。至于上述工程所需的建设费用，则与当地的地质地理条件有关，也与我们采用的施工技术有关，具体的投资数额尚有待具体的施工方案而定。在具体的施工中，应当充分利用自然的山口和峡谷，选择若干个适当的地点，将自然的山口和峡谷加深加宽以扩展其输送水汽的能力；如果我们选择的地点适当，有可能产生类似“针尖大的洞，斗大的风”的效果，那么工程量还有可能进一步降低。
在巴颜客拉山开辟人工水汽通道，可以把长江上游的水汽引导到黄河上游，这样又可以减轻长江流域洪水泛滥的威胁。如果长江上游、澜沧江上游的水资源也发生短缺现象，那么我们就应当实施空中南水北调第二期工程，即依次开辟澜沧江至长江上游的水汽通道，开辟怒江至澜沧江的水汽通道，开辟雅鲁藏布江、元江向北的水汽通道。上述工程顺序，笔者称之为“先北后南”原则，其目的一是先施工先受益，二是避免过多水汽滞留在长江中上游而造成防洪压力。
如果，在巴颜客拉山开辟人工水汽通道获得成功，那么我们就可以考虑在秦岭和太行山进行同样的气象水利工程，从而把更多的水汽引导到秦岭以北、太行山以西的黄土高原地区（内蒙古地区，以及大西北地区亦可受益）。上述工程顺序，笔者称之为“先西后东”原则，其目的是先在人口稀少地区进行实验，一旦发生预料之外的不利效应时，我们所付出的代价尽可能小一些。
当然，上述工程顺序并不是绝对的。例如，我们也可以在若干个小区域内同时进行这种气象水利工程实验，笔者推荐的一个区域是新疆的天山地区。众所周知，天山北麓是大西洋和北冰洋水汽的迎风面，因此天山北麓的降水要远远高于天山南麓，伊犁河的好风光便得益于此。如果我们能够在天山山脉的适当地点开辟人工水汽通道，使来自大西洋或北冰洋的一部分水汽更多地抵达天山山脉的南麓并形成降雪，那么这些降雪溶化后便可为天山以南的广大地区送去宝贵的水资源。
与此同时，在实施人工水汽通道的工程时，我们还应当追求多种直接的或间接的政治、经济、军事效益。例如，交通效益、旅游效益、科研效益（包括民用、军用科研项目），以及矿石、石料的采集和利用，当地社会经济的发展等等。此外，我们也要密切注意由此而引发的各种社会和自然效应，它们涉及到国内外各界的反应，以及当地及其周边地区的自然生态环境变化（气候的变化、植被的变化、动物的迁徙、地质变化等等）。
空中南水北调的特点及其战略价值
首先，空中南水北调可增加我国水资源的总量，而陆路南水北调则不能增加我国的水资源总量。其次，空中南水北调工程可以边施工便受益，可以在需要的时候继续扩容，而且没有任何的管理、维修、运行的费用，也不怕地震、泥石流和人为的破坏（包括敌对国的战争讹诈或空中打击）；对比之下，陆路南水北调必须全线贯通后才能受益，既不能扩容，又要支付繁杂沉重的管理、维修、运行负担，而且整个系统非常脆弱不堪一击。第三，空中南水北调送去的是天然降雨（这里的问题是难以收水费），既有利于植被生长，又无须再耗费能源抽水、扬水、送水，而且不会产生土地盐碱化。第四，空中南水北调除了开辟山口形成水汽通道之外，无须修建千里输水渠道，因而工程造价要低，而且不用象陆路南水北调那样征地、占用耕地、迁徙人口，以及影响其他交通设施。陆路南水北调存在的管理问题非常多，当北方降水多的时候，送来的水没人要；当南方也缺水的时候，又无法向北方送水；如果水价太高则用不起，如果水价太低则要长期亏本；此外冬季结冰问题、沿途偷水问题、渠道水污染问题、水资源分配问题、系统管理问题都将严重影响该工程的正常运行。
第五，在巴颜客拉山（包括横断山脉大峡谷地区）进行的空中南水北调工程，有助于缓解长江流域的水患，改善我国南涝北旱的大格局。第六，在巴颜客拉山、秦岭、太行山、天山实施的空中南水北调工程，可以从根本上改善黄土高原、西北荒漠地区的生态环境，从而促进上述地区（345万平方公里）的经济得到迅速发展，实现西部大开发战略，增强整体国力，缓解人口、就业、民族、东西部差距等等一系列长期困扰我国的老大难问题，并获得经济持续增长的动力。第七，空中南水北调工程的实施，有助于开发一系列高新技术并形成相关产业，与此同时将大大提高我国气象战水平（这是21世纪必须掌握的战争手段）和超大当量定向爆破技术水平（这有着广泛的民用和军用价值）。第八，由于国际条约对跨国域河流水资源的使用有着严格的约定，因此试图截流雅鲁藏布江、澜沧江等国际河流而实现陆路南水北调的设想，将不可避免地产生外交问题；但是，目前国际尚无限制使用空中水汽资源的条约，我国应当利用此不可多得的有利时机，迅速开展空中水汽资源的研究和利用工作，并为将来制定有关国际条约时获得有利地位（谁领先谁就有发言权）。
事实上，我国是一个国土面积辽阔的大国，而且有着极为丰富的地形地貌，也就是说我国有着相当可观的地形资源储量，对它们的开发将使我国西北地区以及其他缺水地区获得更多的天然降水，而水就是生命、水就是财富、水就是国力。决定21世纪世界格局的因素很多，其中最重要的因素就是看哪个国家拥有充足的水资源；决定西部大开发战略能否成功的因素很多，其中最重要的因素就是看西北地区能否获得与大开发相称的水资源。频繁发生的沙尘暴，实际上已经表明我们长期采用的种种常规手段的效果乃是极其有限的。在这种情况下，我们必须寻找新的战略技术，并大力支持有关的创新思维和创新行为，其中应当包括对大气环流导向工程亦即空中南水北调工程的立项论证。
北京山海文化企划苑C21－11000 王红旗（重构）2000年8月28日
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附件2：南水北调中线方案（引自中国南水北调网）
近期从长江支流汉江上的丹江口水库引水，沿伏牛山和太行山山前平原开渠输水，终点北京。远景考虑从长江三峡水库或以下长江干流引水增加北调水量。中线工程具有水质好，覆盖面大，自流输水等优点，是解决华北水资源危机的一项重大基础设施。
中线工程的前期研究工作始于50年代初，40多年来，长江水利委员会与有关省市、部门进行了大量的勘测、规划、设计和科研工作。
1994年元月水利部审查通过了长江水利委员会编制的《南水北调中线工程可行性研究报告》，并上报国家计委建议兴建此工程。
可调水量及供水范围
中线工程可调水量按丹江口水库后期规模完建，正常蓄水位170m条件下，考虑2020年发展水平在汉江中下游适当做些补偿工程，保证调出区工农业发展、航运及环境用水后，多年平均可调出水量141.4亿m3，一般枯水年(保证率75%)，可调出水量约110亿m3。
供水范围主要是唐白河平原和黄淮海平原的西中部，供水区总面积约15.5万km2。因引汉水量有限，不能满足规划供水区内的需水要求，只能以供京、津、冀、豫、鄂五省市的城市生活和工业用水为主，兼顾部分地区农业及其他用水。
工程布置
南水北调中线主体工程由水源区工程和输水工程两大部分组成。水源区工程为丹江口水利枢纽后期续建和汉江中下游补偿工程；输水工程即引汉总干渠和天津干渠。
一 、水源区工程
1．丹江口水利枢纽续建工程
丹江口水库控制汉江60%的流域面积，多年平均天然径流量408.5亿m3，考虑上游发展，预测2020年入库水量为385.4亿m3。
．汉江中下游补偿工程
为免除近期调水对汉江中下游的工农业及航运等用水可能产生的不利影响，需兴建：干流渠化工程兴隆或碾盘山枢纽，东荆河引江补水工程，改建或扩建部分闸站和增建部分航道整治工程。
从现在的162m，加高至176.6m，设计蓄水位由157m提高到170m，总库容达290.5亿m3，比初期增加库容116亿m3，增加有效调节库容88亿m3，增加防洪库容33亿m3。
丹江口水库后期规模正常蓄水位170m时，将增加淹没处理面积370km2，据1992年调查，主要淹没实物指标为：
人口：22.4万人
房屋：479.4万m2
耕地：23.5万亩
工矿企业：120个(合乡镇企业)，淹没固定资产原值1.2亿元。
二 、输水工程
1．总干渠
黄河以南总干渠线路受已建渠首位置、江淮分水岭的方城垭口和穿过黄河的范围限制，走向明确。黄河以北曾比较利用现有河道输水和新开渠道两类方案，从保证水质和全线自流两方面考虑选择新开渠道的高线方案。
总干渠自陶岔渠首引水，沿已建成的8km渠道延伸，在伏牛山南麓山前岗垅与平原相间的地带，向东北行进，经南阳过白河后跨江淮分水岭方城垭口入淮河流域。
经宝丰、禹州、新郑西，在郑州西北孤柏咀处穿越黄河。然后沿太行山东麓山前平原，京广铁路西侧北上，至唐县进入低山丘陵区，过北拒马河进入北京市境，过永定河后进入北京市区，终点是玉渊潭。总干渠全长1241.2km?br>天津干渠自河北省徐水县西黑山村北总干渠上分水向东至天津西河闸，全长142km。
总干渠渠首设计水位147.2m，终点49.5m，全线自流，主要控制点水位、流量为：
表格（略）：渠首流量每秒630～800立方米，过黄河500、进河北415、进北京70、进天津70。
黄河以南渠道纵坡1/25000；黄河以北1/30000～1/15000。渠道全线按不同土质，分别采用混凝土，水泥土，喷浆抹面等方式全断面衬砌，防渗减糙。
渠道设计水深随设计流量由南向北递减，由渠首9.5m到北京3.5m，底宽由56m～7m。
总干渠的工程地质条件和主要地质问题已基本清楚。对所经膨胀土和黄土类渠段的渠坡稳定问题、饱和砂土段的震动液化问题和高地震裂度段的抗震问题、通过煤矿区的压煤及采空区塌陷问题等在设计中采取相应工程措施解决。
总干渠沟通长江、淮河、黄河、海河四大流域，需穿过黄河干流及其他集流面积lOkm2以上河流219条，跨越铁路44处，需建跨总干渠的公路桥571座，此外还有节制闸、分水闸、退水建筑物和隧洞、暗渠等，总干渠上各类建筑物共936座，其中最大的是穿黄河工程。天津干渠穿越大小河流48条，有建筑物119座。
2．穿黄河工程
总干渠在黄河流域规划的桃花峪水库库区穿过黄河，穿黄工程规模大，问题复杂，投资多，是总干渠上最关键的建筑物。经多方案综合研究比较认为，渡槽和隧道倒虹两种型式技术上均可行。由于隧道方案可避免与黄河河势、黄河规划的矛盾，盾构法施工技术国内外都有成功经验可借鉴，因此结合两岸渠线布置，推荐采用孤柏咀隧道方案。
穿黄河隧道工程全长约7.2km，设计输水能力500m3/s，采用两条内径8.5m园形断面隧道。
三 、主要工程量和投资
土方开挖 6.O亿m3；
石方开挖 O.6亿m3；
土石方填筑 2.3亿m3；
混凝土 1583万m3；
衬砌水泥土 718万m3；
钢筋钢材 70万t；
永久占地 42.2万亩(含库区淹没23.5万亩)
临时占地 11万亩
中线工程控制进度的主要因素是丹江口库区移民和总干渠工程中的穿黄河工程。穿黄河工程采用盾构机开挖，工期约需六年，并需考虑工程筹建期。
按1993年底价格水平估算，工程静态总投资约400亿元。
工程效益
中线工程可缓解京、津、华北地区水资源危机，为京、津及河南、河北沿线城市生活、工业增加供水64亿m3，增供农业30亿m3。大大改善供水区生态环境和投资环境，推动我国中部地区的经济发展。
丹江口水库大坝加高提高汉江中下游防洪标准，保障汉北平原及武汉市安全。
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