美国加利福尼亚州的北水南调工程及其对水文生态的影响

美国加利福尼亚州的北水南调工程及其对水文生态的影响

王　智编译^[1]

（美国加利福尼亚州立大学FRESNO分校环境科学系　CA 93740.）

【摘　要】中国正在建设规模宏大的南水北调工程，其利其弊直接影响国家的未来。应李佩成院士邀请，本文就加利福尼亚州北水南调工程的起源，兴建过程，管理方式以及它对加州水安全和水文生态的影响作简略介绍和评估，以期对中国的节水调水工程管理提供参考。近百年来，美国已建的大型调水工程十多处，但就工程规模、调水量、调水距离、工程技术和综合效益等权衡，最具代表性的调水工程应首选加利福尼亚州的北水南调工程。1973年建成的加州北水南调主体工程，在世界范围内是距离最长的，其最长一段输水线路长达900km，年调水量52亿m³。由于有了这些远距离调水工程，使加州的干旱半干旱地区出现灌溉面积达100多万公顷的良田，受益人口达2300万，使加州发展成为美国人口最多（现3600万）、灌溉面积最大、粮食、水果及副产品产量最高的一个州。同时由于阳光充足，气候宜人，吸引高科技、娱乐等产业以及大量移民来加州投资定居，使得加州的经济总量居美国之首。然而，面临人口急剧膨胀（保守预计到2040年总人口将达到5100万）、气候变暖、经济和生态环境恶化等不利因素影响，加州的水资源供需矛盾仍十分突出。水始终是制约经济和社会发展的限制因素，所以也是长期以来州政府、地方政府、民众、立法、环保以及各种利益集团通过各种途径寻求解决的主要问题。

【关键词】北水南调工程，引水渠，水资源，生态系统

The water diversion project in California

Translate and edit by Wang zhi

Department of Earth and Environmental Sciences，California State University，Fresno，CA 93740.

【Abstract】Huge South－to－North Water Diversion Project was building in China and its advantage and disadvantage of this project will impact the future of nation.Invited by academician Li Peicheng，the origin，construction process and supervision mode of water diversion project in California，as well as its impacts to water safe and hydroecology for California were introduced briefly and evaluated in this paper，in order to provide reference for the management of water conservation and diversion project in China.The past century，more than ten big diversion projects were built in the United States and the most representative diversion project is in California，in terms of projecscale，transferred water，conveyance distance，engineering technology and comprehensive benefits.The main part of the project，which was built in 1973，is the longest line in the world.One of the transmission lines is as long as 900 kilometers，transporting 5.2 billion m3 water every year.Because of theses long－distance water diversion project，20 million acre fertile farmland emerged in dry valley area，and 23 million people get benefit from this.It makes California have the biggest population（36 million by now），the largest irrigated area and the highest yield food，fruit and by－products.Meanwhile，high－tech，entertainment business and a large number of immigration flocked to California，attracted by its climate，which makes the economic aggregate of California to be the top of the United States.However，facing some negative factors，such as population expanding（The total population will reach 51 million in 2040 by conservative prediction.），climate warming and economy and ecological environment deteriorate，the contradiction between supply and demand of water resources in California is still obvious.Water is always the limiting factor for economy and social development，so it is also the main problem which state government，local government，the populace，legislation，environment protection and various interest groups try to solve through various ways.

【Key words】North－to－South Water Diversion Project，aqueduct，water resource，ecosystem

1.中美调水工程简略

随着人口的增长和经济的发展，水资源问题已经成为制约人类21世纪生存与可持续发展的瓶颈因素，水资源分布不均与人类需水量的持续增长使得调水成为必然。采用跨流域调水的方法，重新分配水资源，以缓解缺水地区的迫切需求，由来已久。许多国家如美国、前苏联、加拿大、法国、澳大利亚、巴基斯但、印度等，都曾进行过尝试，有些还取得了巨大的效益。

人口众多的中国自古以来就是一个调水大国。早在2400年前开凿的京杭大运河，成为沟通海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系而纵贯南北的水上交通要道。2200年前修建的都江堰引水工程，灌溉成都平原，造就了四川“天府之国”的美誉。1949年新中国成立后，这个有着悠久水文化传统的民族正创造着一个个新的调水神话。从引滦入津、三峡大坝到南水北调，见证了中国蓄水调水工程的技术创新能力，正在实现质的跨越。然而，像南水北调这样史无前例的超大规模调水工程（如图1），不仅需要专业人员详尽的勘察论证和尽善尽美的设计，也需要国家做出重大经济决策。由于其可行性涉及社会、经济、环境、文化、科技、局部利益等多种现实挑战，故而也必然会有许多争议。相信越多争议越有好处，可以使决策更加完善，美国的经历更是如此。

图1　中国南水北调工程规划图（英文版）

Fig.1　The planning chart of South－to－North Water Diversion Project in China（English version）

人口较少，历史较短的美国，其水资源虽然丰富，但其时空分布极不平衡，中部和西部大部分地区年均降水量少于500mm，且主要集中在冬春季节，属地中海型气候。历史上中西部地区人烟稀少，只有印第安人部落依山傍水居住在自然条件较好的地方，人为的引水工程极为有限且规模很小。自从哥伦布于1492年发现美洲新大陆以后，欧洲殖民者陆续来到北美定居，但人数较少。到1776年美国独立时，总人口只有大约250万，主要集中在降雨充足的东部地区。随后的一百多年美国国土由东向西不断扩展，直到1900年左右才完成50州合并，此时的人口约7000万。1848年加州发现金矿，是人口西移的转折点，也是美国西部人为生存而开发利用水资源的开始。在这之前，加州还是真正的“处女”地，除了在沿海和少数地区有传教士，农场主和早期的开拓者居住以外没有大量居民。大河小溪自由流淌，融雪季节河水泛滥，在下游平坦地区形成大面积湿地，引来无数水鸟和野生动物。

1849年加州掀起淘金热，四面八方的人群大量涌入加州。由于人口的迅速增长，水资源的纯天然状态随之改变。淘金者修建了数百公里长的水槽用于从泥沙中洗出黄金（如图2）。若干年后，随着淘金难度的加大，许多沮丧的矿工转而务农，大量的河水则被引来浇灌农作物。

图2　19世纪中叶的加州，来自欧洲和中国的淘金者修建了数百公里的水槽用于从泥沙中洗出黄金（资料来源:加州水利厅官方网站http://www.water.ca.gov/swp/history.cfm）
Fig.2　The riflemen came from Europe and China built hundreds miles of channel in order to wash gold from sand in California in the middle of the nineteenth century（Data source:the official website of the Department of Water Resources in California:http://www.water.ca.gov/swp/history.cfm）

从1901年赛德·罗斯福总统执政时开始，中部和西部各州形成规模较大的城市，这些城市开始从附近的河流或湖泊取水，后来由于人口增长过快，水的供需矛盾突出，不得不开采地下水或跨流域调水。最初，由于中部地区地势平坦，有大片良田适宜耕种，农民数量大增，导致农业用水严重不足，所以最早的跨流域大规模调水工程主要集中在中北部的美加边境地区，如图3和表1所示。可以看出，自1900年以来，跨流域的大规模调水工程成为美国解决中西部地区供水不足的重要方式，其目的主要是补充灌溉、水力发电和城市供水。

图3和表1中所示的1号调水工程主要用于灌溉。其水源位于加拿大境内的圣玛丽河（Saint Mary River），该河最终流入北部的亚德逊湾（Hudson）与北冰洋相连。如图4所示，圣玛丽输水渠是从圣玛丽大坝西侧引水，在下游15km处经一倒虹吸（双管直径2.3m，长1100m）穿越圣玛丽河向东输水，在下游13km处再穿越豪尔古力河（Hall＇s Coulee），又经5个大型混凝土跌水，经40km流程到达密苏里河上游支流奶河（Milk River）。密苏里河先流入密西西比河最终汇入墨西哥湾（即大西洋），因此这项调水工程被定性为跨洋调水，其设计流量为每秒650立方（相当于18.41m³/s）（Bureau of Reclamation，2004）。需要指出的是，美国曾在这段引水渠做过引进鲤鱼的试验，用来解决渠道中杂草丛生问题，现在鲤鱼的繁殖造成密西西比河流域生态上的灾难，它的存在直接影响其他鱼类的繁衍，目前鲤鱼有进入北部大湖之势。

图3　北美跨流域调水工程位置图

Fig.3　The location of interbas in water transfer projects in North America

表1　北美跨流域调水工程主要数据

Table 1　The key data of interbas in water transfer projects in North America

图4　图3和表1中所示的1号调水工程示意图

Fig.4　Sketch map of the No.1 water diversion project in fig.3 and table 1

2.加州的北水南调工程

加州位于美国西海岸，北部气候凉爽多雨，植被茂盛。南部气候干燥，光热条件好，但水资源奇缺，成为人口和经济发展的限制因素。如图5所示，位于中北部的萨克拉门托河（Sacramento）、圣华金河（San Joaquin）和位于东部的欧文斯河（Owens），其河水水量丰沛，水源皆来自位于他们共享的西尔内华达山脉（Sierra Nevada Mountains）。位于南部的几条河流，如漠哈维（Mojave），圣克拉偌（Santa Clara），圣安娜（Santa Ana），圣玛格瑞塔（Santa Margarita），白水（Whitewater）皆为季节性河流，水量十分有限。除此之外，南加州最大的水源就是位于东南边境的科罗拉多河（Colorado River）。

伴随着20世纪初美国西部大开发的脚步，人口和经济发展迅速的加利福尼亚州和德克萨斯州，都制订了宏伟的调水计划，但结果却大相径庭。加州由于气候宜人，光热条件好，州内水资源丰富，调水工程得以迅速发展。先有以城市给水为目的的地方性调水工程，后有州府主导的州调水工程，再有联邦政府资助的联邦调水工程。由于各方面的因素，每项工程都得以顺利完成，并发挥出巨大效益。

图5　加州的河流与湖泊示意图

Fig.5　The rivers and lakes in California

2.1　地方性调水工程

地方性调水工程包括向洛杉矶地区引水的洛杉矶引水渠（Los Angeles Aqueduct）、科罗拉多引水渠（Colorado Aqueduct），以及向旧金山地区引水的Hetch Hetchy引水渠（Hetch Hetchy Aqueduct）和莫可卢美引水渠（Mokelmne Aqueduct），如图6所示。

2.1.1　洛杉矶引水渠（Los Angeles Aqueduct，1913）

加州的第一个北水南调工程就是于1913年建成的洛杉矶引水渠。它由北加州东部的欧文斯河（Owens见图5）引水至南加州的洛杉矶地区。沿途采用渠、管、倒虹吸和跌水相结合的方式，实现了全程自流引水。这项工程为洛杉矶市的发展提供了可靠保障，但它至今是一项官司不断的工程，详见“水文生态”部分。这里简述一下这项工程的历史渊源。

图6　加州的地方性调水工程示意图（资料来源:加州水利厅）

Fig.6　The local water diversion projects in California（Data source:the Department of Water Resources in California）

根据洛杉矶市水电局（LA Department of Water and Power）的记载，洛杉矶市大约是从1769年起由11家移民组成的一个定居点发展而来的。起初，人们在洛杉矶河上筑坝修渠，引水灌溉。直到19世纪末，随着人口的迅速增长，近处的水源被全部利用，但仍然不能满足日益增长的城市和农业用水要求。图7所示是今日的洛杉矶河，水道已经完全衬砌，主要用于城市防洪和排污。

图7　今日的洛杉矶河（城区部分）

Fig.7　Today’s Los Angeles River（urban area）

1886年当时年仅31岁的威廉穆赫兰（William Mulholl and）被任命为洛杉矶市水公司的总裁。穆赫兰是一位来自爱尔兰的移民，上中学时由于成绩不佳受到父亲殴打，于是离家出走，15岁时，他加入英国海军，护送来往于大西洋的英国商船船队。四年后他结束了大海生活，辗转来到洛杉矶，在洛杉矶市自来水公司做看护渠道的工作。工作中，他见证了洛杉矶人口增长所带来的影响。作为水公司的负责人，他一开始就倡导节约用水，计量收费，从而使人均耗水量大大减少，但人口数量的增长导致水资源的不足依然是最关键的问题。于是，穆赫兰开始衡量节水与调水的潜力。他估计，1902年由于计量收费可以使人均日耗水量减少到150加仑（0.568m³）。结果是1903年，实际人均日耗水量只从以前306加仑（1.158m³）降到200加仑（0.757m³）。同时在这一年洛杉矶的人口增长到了17.5万。1904年是一个干旱年，洛杉矶河的来水量比正常低约30%。当年7月的十天中，洛杉矶市用水量首次超过了洛杉矶河的来水量（400万加仑，即1.5万m³），从而证实和加剧了穆赫兰对洛杉矶市供水不足的担忧。穆赫兰还进一步估计到，假使人均日耗水量为150加仑（0.568m³），基于过去10年的人口增长速度，到1925年，人口会达到39万，那么，全市的每日需水量将会超过5850万加仑（22.14万m³）。该需水量是洛杉矶河最小径流的两倍多。即使是最高径流也只能满足城市需水的90%。穆赫兰当时万没想到，洛杉矶人口的增长在此后20年间超出了他估计的四倍多。

不管怎样，他意识到必须寻找新的水源。首先他调查了当地所有的河流和地下水。发现地下水是有限的，并渐渐地被农业生产所耗尽。增加原本就有限的城市地下水的用量，会限制周围村庄和农业的发展，也难以保障广大民众的基本生活需求。穆赫兰得出的结论是洛杉矶要生存发展就必需到别处找水。

1902年，洛杉矶市用200万美元买下水公司，以控制和保护城市的命脉——水。当时全市人口已经是30年前的四倍多。

1904年，洛杉矶市长Fred Eaton（佛瑞德·伊顿）和他的朋友们，包括加利福尼亚的主管工程师J.B.Lippincott，在一次家庭露营旅行中游历了优胜美地（Yosemite）山谷。随后他们穿越了内华达山脉，向南沿着Owens山谷，又回到洛杉矶。在该次旅行中，伊顿注意到Owens山谷水量充沛，于是他开始筹划如何将这些水引至飞速发展中的洛杉矶市。

来自内华达山脉东麓的水形成了巨大的Mono湖，补给了Owens河，最终汇入Owens湖。由于被附近Owens山谷的盐分污染，伊顿认为Owens湖毫无用处。他说服了穆赫兰，准备引用Owens河为洛杉矶提供可靠的水源。

1905年，伊顿再次到达Owens山谷并开始购买土地。他假称为美国垦务局工作，准备修建一项灌溉工程，但事后当地居民发现他是为了洛杉矶市购买土地和水权，异常愤怒，至今仍有争执。

购买了土地和水权之后，水资源委员会的董事会需要从洛杉矶居民手中融资，并从联邦政府获取合法权利来修建引水渠。设立债券的措施当时以10∶1的压倒多数在洛杉矶通过。经过众议院的多次辩论，罗斯福总统认定洛杉矶应该拥有Owens河的水权。

就这样，洛杉矶引水渠于1908年开始修建。来自世界各地的工人投入到报酬丰厚、持续数年的建设中。在这些年里，工人们创下了大量有关开渠、掘洞、铺管等方面的记录。洛杉矶社会劳动董事会预计若每天在渠道两端各开挖8英尺（2.44m），一天就是16英尺（4.88m）。但是在修建一段5英里的Elizabeth渠时，每天开通达22英尺（6.7m）之多。因此该工程比预计的5年工期提前22个月竣工。

在1913年洛杉矶引水渠竣工典礼上，穆赫兰向参加庆典的数千名群众宣称:引水渠的建成是惠及子孙的壮举。

洛杉矶有了可靠的水源，发展日新月异。然而Owens山谷居民利益受到损害，他们开始阻止向城市输水。矛盾逐步升级以致引水渠的多处被炸毁。为了捍卫水权，洛杉矶市购买了Owens山谷更大范围的土地和水权。

2.1.2　科罗拉多引水渠（Colorado Aqueduct，1941）

随着洛杉矶地区的持续发展，穆赫兰开始另辟蹊径，设法引入科罗拉多（Colorado）河水以满足城市不断增长的需水要求。1923年后展开为期4年的连续调查，选定了一条可将科罗拉多河水引入洛杉矶的线路。

1925年，洛杉矶水电局（DWP）成立，洛杉矶的选民通过了再发行200万美元的债券用以完成科罗拉多河引水工程。水电局将该地区的其他一些城市与洛杉矶绑在一起，形成一个特区——大洛杉矶区。州立法机构通过了新法案成立南加州都市水务局（MWD－Metropolitan Water District of Southern California）。1931年，加州选民再次通过了发行22亿美元的债券，并开始了为期10年的建设，最终将科罗拉多河水引至483km外的加州沿海地区。

该工程的一部分就是壮观的卵石峡谷工程，也就是现在知名的胡佛大坝。洛杉矶水电局是该水电站和洛杉矶引水渠的管理者，曾努力争取到联邦政府对工程的支持。该项工程对科罗拉多下游的亚利桑那、内华达、加利福尼亚（Arizona，Nevada，California）三个州的防洪、供水和供电起到重要的作用。

在联邦政府斥资修建大坝的背景下，作为电能的主要消费者，洛杉矶的电能需求也得到了保证。大坝于1935年竣工，开始为城市提供能源；次年，洛杉矶水电局修建了长逾364km的输电线路。

1914年，科罗拉多河引水渠竣工，洛杉矶水电局将科罗拉多河的水资源批发至各代理成员。现在这些代理成员包括14个城市、12个市水管区和一个郡水资源局。超过130个自治市和许多社区都受惠于洛杉矶水电局和穆赫兰的远见。

1935年7月22日穆赫兰去世，之前，他亲眼目睹了科罗拉多河引水渠和胡佛大坝的建成。

2.1.3　洛杉矶引水渠二期延长至末老湖（Los Angeles Aqueduct－extension to Mono Lake，1970）

第二次世界大战以后，洛杉矶市启动了旨在为洛杉矶引水渠提供更大、更可靠水量补给的末老湖（Mono Lake）工程。末老湖七个支流中的四个，Lee Vining，Parker，Walker和Rush Creeks，被接上水管通过24km的隧道补给洛杉矶。Crowley湖和Grant湖的修建也是末老湖流域工程的一部分。

然而，洛杉矶水资源供需矛盾依然日趋严重。由于洛杉矶引水渠容量有限，它无法从Mono流域引用配额水量。加州水权董事会曾敦促洛杉矶采取措施增加引水能力，否则将把水权配额另授他人。于是洛杉矶决定修建第二条引水渠，北起加州中部Inyo郡的Haiwee水库，南到洛杉矶。

第二条洛杉矶引水渠于1970年竣工。该工程的修建以及设想进一步抽取Owens流域的地下水以扩大第二条引水渠流量的计划引起当地居民新一轮的反抗。Inyo郡根据新出台的加州环境质量法案对洛杉矶提出诉讼，要求后者提交第二条引水渠的环境影响报告。1984年，在长达数年之久的纷争和听证后，Inyo郡和洛杉矶共同提出了一个环境影响报告。

随着洛杉矶发展步伐的加快，在20世纪末，不仅是水资源的可利用量，水质也变得更为重要。洛杉矶在1986年修建了过滤厂并继续监测和提高其三个水源的水质。

在穆赫兰倡导的计量用水的方案长期持续实施下，加上通过许多新方法提高用水效率，在20世纪80年代中期洛杉矶用水量每人每天用水量下降至178加仑（0.674m³），仅为不进行计量用水城市（例如加州首府萨克拉门托）的一半。洛杉矶成为全美名列前茅的“节水城市”之一。

此外，废水处理措施也为洛杉了矶提供了额外水源。从环保角度看，废水处理和再利用是一项有效的节水措施。

2.1.4　Hetch Hetchy引水渠（Hetch Hetchy Aqueduct，1934）

Hetch Hetchy工程起源于20世纪初。当时旧金山市和旧金山县在1910年从内华达山脉西坡的Tuolumne河流域获得大量慷慨出让的水权。这项工程的枢纽是在Tuolumne河主河道上修建的一座水坝（O＇Shaughnessy大坝）。无坝的Tuolumne河曾蜿蜒流过Hetch Hetchy这个宽阔的由于冰川下切形成的峡谷，几乎与优胜美地（Yosemite）一样壮观。Tuolumne河的源头是高达3302m的Lyell山顶永久冰川，流域面积1683 km²，域内是内华达山脉西坡崎岖的花岗岩山区。Hetch Hetchy引水系统设计的最终目标是为旧金山市和日益发展的旧金山湾区提供每天40亿加仑（1514万m³）的水。

关于土地所有权、水权、环境和旅游问题以及Hetch Hetchy峡谷景观保护的抗争持续了12年。美国历史上最有影响的环保名人John Muir曾领导Sierra（环境）俱乐部为阻止Hetch Hetchy工程做了坚决斗争。认为美丽的Hetch Hetchy峡谷既然是优胜美地国家公园的一部分，绝不能让她淹没在水库下面。这是一次罕见的草根运动，通过基层游说使市民直接联系民选官员并施加了巨大压力。尽管存在异议，1913年的Raker法案还是被国会通过。总统伍德罗·威尔逊（Woodrow Wilson）也认可其计划并授权工程正式开工。

1916年2月，Hetch Hetchy铁路线开始修建。它从Jamestown镇以西24kmSierra铁路和Hetch Hetchy的交界处开始，然后铺设了109km到达O＇Shaughnessy大坝，主要用于材料运输。Sierra铁路也多年为坝址输送干水泥。工程总部和Hetch Hetchy铁路线维护设备在1915年至1925年期间位于Groveland。工程总经理Michael O＇Shaughnessy来自旧金山。

此项巨大工程建设了数公里的隧道、围坝、水库、水力发电机房和241km的引水渠将水和电力输送到旧金山湾区。在众多大坝、水库和发电站中，有三个位于Tuolumne郡。起初Lake Eleanor大坝或水库是为建造主坝提供关键电力而修造的。1918年，在主坝下游19km处的Early Intake也建立起第一个发电站，以支持该项工程至1960年。Early Intake站也为工人及家属提供住房至1967年。最重要也是最大的O′Shaughnessy大坝和Hetch Hetchy水库就这样出现在属于优胜美地国家公园的Hetch Hetchy峡谷。

主坝的修建分为两个阶段，首先在1923年修建了高达69m的坝体，后来在1938年进一步加高至95m。大坝的加高阶段依赖于Sierra铁路公司的支持，该公司整修轨道，并通过最初的Hetch Hetchy铁路线运营物资。Cherry Valley大坝和Lake Lloyd水库以及Dion R.Holms发电站修建于Hetch Hetchy系统的第二阶段（20世纪60年代），用以增加库容，满足日益增长的用水和电力需求。

大口径压力管道水从山区流至1925年竣工的Moccasin主发电站。1969年又建了一个现代化的Moccasin发电站。在建成了进入旧金山湾区的最后一段压力钢管后又修建了Hetch Hetchy Dumbarton管桥，此桥是用来穿越旧金山湾区将高压水通过钢管送到终端的配水系统。不过，早在1934年，Hetch Hetchy的水就开始流入旧金山湾区。

当时一个商业杂志曾赞誉该工程为世界上最重要的工程项目之一。除了达到输水目标外，Hetch Hetchy工程还提供了三个水力发电系统，通过高压输电线路将电能输送至Turlock和Modesto灌区以及太平洋电气公司和旧金山市。Hetch Hetchy每年生产20亿kW·h的电能。

2.1.5　莫可卢美引水渠（Mokelmne Aqueduct，1929）

旧金山湾区的东部市政事业部（EBMUD）于20世纪20年代开挖了Mokelumne引水渠，主要为湾区东部社区供水。这些社区包括Oakland，Berkeley，Richmond，以及Alamed和Contra Costa郡的一些地区。早在1923年由于湾区东部日益发展的需要，水资源难以满足需要。东湾市政部立即着手寻找水源，不久确定从Mokelumne引水。

1924年开始发行债券，1926年开工，到1929年，Mokelumne河水首次抵达湾区东部。不过，随着东部湾区更迅速持续的发展，需水量加大，1949年铺设了第二条管线，1963年铺设了第三条管线。

东部湾区市政事业部（以下简称东湾市政部）的引水系统包括水库、渡槽、水处理厂、抽水站和配水设施。Pardee水库的水经由长146km的3个金属管道和渡槽到达东部湾区处理厂以及五个终端水库。这些水库均位于东部湾区市政事业部的服务区内，储存约15.1万英亩（灌溉水量单位，相当于1英亩地覆盖1英尺深的水量，1英亩＝1234m³）或1.863亿m³。这些水用于调节冬春供水、拦截本地径流、提供应急水源，以及保证东部湾区居民的环境休闲用水。

东湾市政部大约90%的水量来自Mokelumne河，其余部分来自当地水源。Mokelumne河是由内华达山脉西麓流域汇集而来，该流域包括1494km²的纯天然国家森林面积，水质良好。到达东部湾区的水仅经过简单处理就可以满足饮用标准。

东湾市政部每年拥有36.4万亩（4.49亿m³）的水量，这足以满足正常年的需求，但是在干旱年份却显不足。东湾市政部有时由于上游有优先用水权、下游有份额用水权，天然降雨径流的多变性等因素限制而无法享受应有的全部水权。

为了满足干旱年的需求，东湾市政部与Sacramento郡水资源代理处合作开发了Freeport蓄水工程，它在干旱年能够提供高达11.2万亩（1.38亿m³），或每三年16.5万亩（2.036亿m³）的水。按照合同条款，这些水只有在东湾市政部储水量非常低的年份才可以用。此项工程2007年破土动工，2009年11月完成。

2.2　加州调水工程——加尼福尼亚引水渠（State Water Project——California Aqueduct，1973）

1919年，一位在美国地质勘测局工作的地质学家罗伯特B.马歇尔首次提出在加州进行大规模跨流域调水的概念。他建议，从萨克拉门托河输水至圣华金河谷，然后经蒂哈查皮山（Tehachapi）将水引至南加州。他的这一建议促使加州制定出第一个调水工程计划，如图8所示。

1931年，加州工程师爱德华·凯悦（Edward Hyatt）用了9年时间，花费100万美元，首次提出一个详细的调水方案——“州水计划（SWP）”，确定了北水南调工程（或加尼福尼亚引水渠，如图8所示）所需的设施和经济手段。1933年，这一方案被加州的议会投票批准。在1933年12月19日举行的一次特殊选举中，加州选民同意发行1.7亿美元的债券用于修建这项“中央河谷”工程。但由于出现了世纪经济大萧条，加州政府和民众都财力困窘，无力筹资，最终联邦政府伸出援手，承担了工程费用，工程终于在1935年开工。今天，“中央河谷”工程为中央河谷和旧金山湾区的部分区域供水。

二战后，加州经济飞速发展，这使得水资源不足的问题再次突出，地下水位严重下降。曾经尝到调水甜头的加州政府，此时开始考虑通盘解决加州北涝南旱问题。

1945年，加州立法机构授权进行了全州规模的水资源普查，从1951年到1957年，加州政府的公共工程部水资源局向全社会公布了3个重要的调查报告，即:“加州的水资源现状”（1951），搜集了降雨量、未受损溪流径流量、洪水流量和频率等数据；“加州的水资源利用和水资源需求”（1955），评估了最终水资源需求的利用和预测；“加州水资源计划”（1957），拟定了满足加州水资源最终需求的地方工程和加州主要工程的水资源实际发展计划。这3个报告，让全州人了解到兴建大规模调水工程的重要性和紧迫性，为“加州调水工程”在20世纪50年代末全面提出做了充分准备。1956年，加州北部发生大规模水灾，这使得北部一些居民认为“北水南调”不仅对南部同胞有利，也符合自身利益。1957年，“加州调水工程”的部分前期工程开工。然而，由于投资巨大和水源调出地区与调入地区民众利益的冲突，调水方案在社会各界仍引起广泛争论，洛杉矶的报纸还刊登了讽刺漫画，嘲笑这一宏伟计划不过是开出一张空头支票，公开号召选民反对。加州政府成立了特别委员会，在20世纪50年代末3次开会，为协调调出水的北部地区和调入水的南部地区的利益，作了法律和财政上的多种安排。为了解决巨大的投资问题（约50亿美元），还发行了特别债券，债券支付了78%的建设费用。建设方案对受益地区和企业如何支付水费也作了详细规定，让工程的收益者分摊成本，而不是取自全州纳税人。尽管做了这么多的准备和宣传工作，在1960年的加州全民公决中，580万参与投票的选民中，赞成票只比反对票多了17多万张，这一调水计划以51%对49%的微弱优势获得通过。根据加州调水工程官方网站的介绍，调出水的北部地区只有一个县有超过一半的投票者赞成。

图8　加尼福尼亚引水渠（资料来源:加州水利厅）

Fig.8　California Aqueduct（Data source:the Department of Water Resources in California）

1973年，加州调水主体工程完工，1990年达到设计输水能力。后来，加州又继续兴建大大小小的调水工程。得益于这些长距离调水工程，加州的干旱河谷地区出现了灌溉面积达2000多万英亩的良田，受益人口达2300万，加州发展成为美国人口最多、灌溉面积最大、粮食产量最高的一个州，全州经济实力跃居美国第一。今天，当年曾经反对这一工程计划的很多人，也为这一工程而自豪了。

水资源局也完成了1951年由国家工程师A.D.Edmonston向立法机关呈递的Feather河工程的研究。其最初建议包括一个多功能大坝、Oroville附近的水库和电厂、一个后池大坝和电厂、一个穿过的三角洲的渠道（例如一个外围运河）、一个电力传输系统、一个把水从三角洲输送至Santa Clara和Alameda郡的引水渠以及另一条把水从三角洲输送至San Joaquin峡谷和加利福尼亚南部的引水渠。

1955年，在进一步的调查与评估工作后，水资源局提交了一份修订的Feather河项目。修订后的项目增加了San Luis水库，并提出一条南部海湾引水渠为San Benito郡供水。北方海湾引水渠也在1957年列入该项目。

美国州水工程的批准并非易事。由于从未修建过如此巨大的工程，其成本和工程可行性都遭到质疑。该州北部和南部地区的一些团体强烈反对这个项目。虽然1931个郡的本地法规均保护未来用水需求，但北方人仍声称水是他们的利益所在，不允许其流向南方。

南加州水资源代理处，例如都市水行政区，认为这项计划必须获得加州北部相应部门的供水保障，否则是没有用的。都市水行政区也试图通过分配Colorado河水来满足未来所需。

在南加州也对指定金额能否覆盖整个工程费用提出质疑。他们需要了解每一个设备的具体细节，以便精确地知道为什么买单。

三角洲和旧金山海湾区的居民提出要确保他们的水道受到保护（Bay－Delta作为一个传递点，将水传输给其他地区）。这就意味着有充足的径流、良好的水质供应城市工业和农业的需求，鱼类和野生动物的栖息地也得到保护。同时，很多位于海平面以下的三角洲岛屿，也想藉此修复堤防防御洪水。

San Joaqui峡谷的农民是项目最坚定的支持者，与联邦“中央河谷”项目中不同，州项目不限制灌溉面积，因此，他们期盼利用地表水以缓解对地下水的超采，因为在影响区为了获取水源，需要打越来越深的井，地下水的超采不仅使成本增加，还引起地面沉降。其他的支持者来自于能够从此项工程获益的卡车司机、炼钢工人、建筑工人以及工程师。

反对“州水计划”的包括加州劳动联盟，它声称这项计划将有益于农业综合企业，而不是希望组织起来的农场工人、国家农场和小户型农场（限制灌溉面积政策对其去留攸关）。

专门委员会在1957年、1958年和1959年商议，试图起草宪法修正案，让所有人都满意，但是行不通。因为，立法机关设计的一系列法律与主要的法案绑定，称为Burns－Porter法案，是由Fresno市的参议员Hugh Burns和Compton市的议员Carley Porter两位关键的在水政策方面立法的领袖名字命名的。

这些法律之一，Davis－Grunsky法案，确保北方诸郡未来项目的水资源供给，并确定将17.5亿美元的债券中的1.3亿美元资金专门用于那些项目。“县源和流域源”法案重申了Burns－Porter法案和“州水计划（SWP）”的供水合同。尽管肯定了他们的水权，但北加利福尼亚人更关注的是，这些合同明确了为未来需要提供更多的水，也就是说将来会给南方调去更多的水。

对于南方的团体，Burns－Porter法案囊括了他们绝大多数的需求，包括:未来的立法机构应确保供水的合同不能改变；有充足的资金来支付至南加利福尼亚的调水设施，资金仅用于建设法案中规定的设施，而不是其他的设施；虽未指明，但法案仍包括了一些必要的额外设施。

1959年颁布的三角洲保护法案使三角洲的用水户感到欣慰，因为法案保证了他们各种目的的用水及优良水质。

为了打消各团体对工程可行性的顾虑，委托了两个相对独立的咨询公司对项目的工程和经济可行性进行了研究。离11月选举不到一个月的时间，Charles T.Main有限公司和Dillion Read公司对工程设计和财务分别做了认证。然而，由于他们认为未来的通货膨胀将会对工程的建设造成影响，所以建议采取削减成本的措施。水资源局的工程师开始修改计划、缩减项目和减少某些设施。

Burns－Porter法案，正式名称为加州水资源发展债券法案，于1960年11月公投。作为一个命题，其通过的机会不可预测，激烈持续的谈判仍在进行，南加州都市水行政区将对法案认证一直拖延至选举前；旧金山纪事报的强烈地反对该提议，加州的南北区域对抗是一个很重要的选举因素。

11月8日，Burns－Porte法案由580万选民参与投票，以173944票的微小差距勉强通过。北方仅Butte郡（位于Oroville坝）赞成该提议。但大局已定，国家最大的州建水资源、水电生产和分配体系建设很快启动，这一体系永远改变了曾经是处女地的面貌和将来。

Oroville的建设甚至在Burns－Porter法案通过之前就已开始。1955年末～1956年初的洪水，给北加州和中部加州带来巨大破坏，促使通过了2500万美元的紧急拨款。全州范围内，死亡人数达64人，绝大多数来自Sutter郡和Yuba市，造成2亿美元的损失。

1957年5月为西太平洋铁路迁线修建了两条隧道，并清理了大坝和水库建址。为了修建南海湾和1959年的加州引水渠，开始了年复一年的铁路改建拨款。

在Burns－Porter法案立法通过，并获得选民对债券发行的支持后，从南到北开始了如火如荼设施建设工作。为了缩减成本，一些设施建设按附加设施或必须设施进行分期施工。

2.3　联邦政府资助的调水工程（Federal Project）

联邦政府资助的调水工程包括:中央河谷工程（Central Valley Project）、全美运河（All American Canal）以及科切拉运河（Coachella Canal），如图9所示。

2.3.1　中央河谷工程（Central Valley Project，1945）

早期的殖民者被加州宜人的气候、丰富的自然资源和秀丽的风景所吸引，但没有可靠的水供应是唯一一件憾事。该州干旱的气候条件和不稳定的降水条件使农民种植作物相当困难。到19世纪末20世纪初，加州不仅需要水资源储存和输送的专门系统，还需要抵御周期性的洪水。

图9　联邦政府资助的调水工程（Federal Project）（资料来源:加州水利厅）

Fig.9　The water diversion projects financial supported by federal government（Federal Project）（Data source:the Department of Water Resources in California）

“中央河谷工程”（CVP）原本是为了保护中央河谷免受严重水资源短缺和破坏性洪水破坏的州工程。今天这项宏伟工程的基本设想及设施都包含于20世纪30年代的“州水计划”中。然而在大萧条时期，州政府无力资助该项目。加州大部分水开发设想，都由联邦1935年授权的“中央河谷工程”完成了。

工程启始于1937的运河Contra Costa的修建，该运河于1940年开始输水。随后修建了工程的基本部分Shasta大坝。大坝始建于1938年，在1945年完工前就开始蓄水。在随后的30年里，国会又通过了13项独立措施用以建设其他大型工程设施。最终的New Melones大坝是在1979年完成的。

中央河谷工程:

·长约400英里（643.6km），从北方Redding市附近的Cascade山脉到南方的Bakersfield市附近的Tehachapi。

·由20个大坝和水库、11个发电站、500英里（804.5km）的沟渠和隧道等主渠道以及相关设施组成。

·控制111亿m³的水资源。

·每年输送86.35亿m³的水用于农业、城镇和野生动植物用水。

·为农场提供61.68亿m³水资源，足以灌溉121.5万hm²的土地，约占加州农业用地的1/3。

·为市政和工业用水供给7.4亿m³的水资源，足以满足近100万家庭的年需水量。

·根据中央河谷工程改进法案（CVPIA），每年为渔业和野生动植物及其栖息地提供9.87亿m³的水资源，为州和联邦野生动植物保护区和湿地提供5057万m³的水资源。

调查研究:

对中央河谷灌溉的调查及开发可以追溯到19世纪50年代，当时出于私人利益而进行运河修建，主要服务于沿河地区。随后在社区、灌区、公共事业和市民的资助下兴建了灌溉项目。这些项目都服从于州法律或当地法律，这些计划也仅与相对有限的土地面积相关，而没有将整个河谷看做一个整体。足见权利和利益冲突是制约水资源发展的显著问题，多年以来都未能完全解决。

1873年，陆军工程师为旧金山和Sacramento河谷以及Tulare流域准备灌溉报告，开始为中央河谷制定综合计划。从那时起，有关计划的许多报告细节和延伸内容都由联邦和州代理处负责。美国垦务局也参加了这些研究并完成一些报告。

1919年，一份关于协调中央河谷水资源发展的计划上呈至加州州长，引起全州范围的兴趣。1912年，立法机关对州法案中所有水资源的保护、储存、分配和应用的调查计划进行首次拨款。1931年，水资源局向立法机关呈交了州水资源计划，其中包含中央河谷水资源利用的综合计划。

授权:

州立法机关在1933年通过了加州中央河谷工程法案。法案授权了用于工程建设收益的公债券销售，但是在经济大萧条期间，没有销售债券。

随着1935年“河流港口法案”的颁布，联邦政府控制了该项目并授权美国陆军工程兵团进行最初的建设。“中央河谷工程”最初建设资金来源于1935年的“紧急救助拨款法案”。内务部长通过可行性裁决批准了该工程，在1935年2月又得到了总统的支持，由美国垦务局进行修建。

1937年当“河流港口法案”重新被批准后，垦务局接管了“中央河谷工程”的建设和运营，该项目也从属于1937年法案下的开垦法律，“中央河谷工程”的大坝、发电站、渠道和其他设施具有以下三个用途:

①调节河流，增强洪水控制和航运；

②提供灌溉和生活用水；

③发电。

在随后为一些特殊附加工程重新授权和立法的情况下，也增加了一些额外的工程目的——娱乐休闲、渔业、野生动植物繁衍以及水质提高等。这些额外的授权是通过1940年10月17日的“河流港口法案”实现的。

建设:

“中央河谷工程”始于1937年10月的Contra Costa运河建设，运河于1948年竣工。1940年8月16日首次投入运行。“中央河谷工程”的关键工程Shasta大坝的修建合同于1938年7月6日签订，同年开始动工，于1945年完成，1944年1月开始蓄水，1944年6月开始发电。美国陆军工程兵团在1956年完成Folsom大坝的修建，竣工后由美国垦务局运行和维护。20世纪60年代和70年代，国会将军团更多的工程整合进“中央河谷工程”。军团集训运行和维护中央河谷的几个大坝，发现经常有过多的水储存在大坝内。由于军团专门负责洪水控制，而不是灌溉水供给，于是由垦务局起草了进行释放余水用于灌溉的合同。

联邦、州之间的协调:

一些“中央河谷工程”设施（如San Luis水库）是与“加州水资源工程”相协调而修建的。“中央河谷工程”和“加州水资源工程”共同利用San Luis水库、O｀Neill前池和超过100英里（160.9km）的加州引水渠以及相关的水泵和发电设施，其运作都由Sacramento的一个合作中心进行协调，同时与诸如国家气象局、美国陆军工程兵团等其他机构在洪水应急期开展联合行动。

2.3.2　全美运河（All American Canal，1942）

全美运河坐落在加州东南部，是一条长130km的引水渠，将Colorado河的河水引入Imperial谷和9座城市。数英里长的全美运河与墨西哥—加州边境线平行。

全美运河和Hoover大坝一起，于1928年由Boulder Canyon峡谷工程法案通过，并在20世纪30年代由美国垦务局和6个有限公司进行修建。该工程的设计和建造是由当时垦务局的首席设计工程师John L.Savage督导的，在1942年竣工。

垦务局拥有运河的所有权，但Imperial灌区负责运营。运河中的水来自Imperial引水大坝。全美运河从东到西补给Coachella运河、East Highline运河、Alamo河、中枢运河、New River运河和Westside主运河。这6个主要的运河分支和更小运河网络逐渐减少了全美运河的径流，全美运河在Imperial峡谷西边的一个小的跌水处汇入Westside主运河。全美运河的主运河全长82英里（132km），总落差175英尺（53m），宽150英尺（46m）到700英尺（210m），深7英尺（2.1m）到50英尺（15m）。随着输水量的减少，运河向西逐渐变小。

2.3.3　科切拉运河（Coachella Canal，1948）

全美运河的科切拉干渠将Colorado河水输送至加州科切拉（Coachella）山谷，用于灌溉约80000英亩（32375 hm²）的农田。起初，开始的86英里（138.37km）的渠道没有衬砌，剩下的37英里（59.53km）用混凝土衬砌。干渠上共有6个配水口，用于灌溉Imperial East Mesa6500英亩（2632.5hm²）的非联邦土地供水，其中约500英亩（202.5hm²）已经被开发。最初运河在全美运河分叉处起点的流量是2500ft³/s（70.79m³/s），至衬砌段起点连续下降为1300ft³/s（36.81m³/s）。

1984年运河竣工后，未衬砌的138km渠道渗漏损失严重，其中，前49英里（78.84km）通过Imperial East Mesa的粗砂土壤地段，发生最严重的渗漏。在运河的起始点，全美运河岔道口处的跌水1号点的年均输水量是497800亩英尺（6.14亿m³）。据此计算，估计每年因为渠道渗漏损失了168470亩英尺（2.078亿m³）的水资源。

Coachella运河单位的主要目的，是通过修建新的混凝土衬砌渠道以替代起初49英里（78.84km）未衬砌渠道，减少Coachella运河的渗漏损失。这49英里的替换渠道是从全美运河岔道口处的跌水1号点到49号标柱，49号标柱是替换渠道在7号虹吸管上游汇入原运河的连接点。将衬砌节省下来的水绕道至Santa Clara Slough加以利用，而不算做从墨西哥分配的Colorado河水的一部分。

3.北水南调工程项目综述

纵横交错的跨流域北水南调工程使加州的水文面貌彻底改变（如图10所示）。使加州北部丰富的水资源得以调度到南部缺水地区，大大缓解了城市、工业、农业、发电、旅游、养鱼用水以及野生动物保护等对水的需求。这的确是加州在20世纪实现的举世瞩目的创举。它不愧是20世纪人类为了生存而改变自然的最辉煌的成就之一。

图10　加州的调水工程总图

Fig.10　The general view of water diversion projects in California

3.1　项目概况

北水南调工程项目主体投资17.5亿美元，全部来自长期债券。整个工程建有28座大坝和水库，22座抽水站和一些发电站，年调水量近50亿m³，供加州2000万人使用。调水量的70%用于城市，30%用于灌溉360多万英亩（约145.7万km²）农田，是目前美国乃至世界距离最长、扬程最高的调水工程。如前所述，调水工程分三大部分，一是联邦兴办的中央河谷工程，二个是州兴办的加州引水渠工程，三是地方兴办的各种引水工程。中央河谷工程由国家投资，并由联邦内政部垦务局承担。州调水工程——加州引水渠，由加州水利厅设计、施工和运作。加州调水工程（State Water Project，简称SWP）是美国最大的州营多用途水利建设项目。整个供水系统由29个蓄水库、18座泵站、4座抽水发电厂、5座水力发电厂和900多km的输水渠和管道组成。加州项目的关键存储设施是菲泽河（Feather）上的奥洛维尔（Oroville）水坝和水库（见图5），位于萨克拉门托东北方向120km，水库总容量43亿m³。菲泽河是加州最大的河流、萨克拉门托河的一条主要支流。水库输出的水流经菲泽河，进入萨克拉门托河，然后流进萨克拉门托—圣华金河三角洲北部。

圣华金河三角洲是一片河湾，萨克拉门托河与圣华金河在这里汇合，然后向西流进旧金山湾。加州调水项目和联邦中央河谷项目的主要输出泵站都设在三角洲南部。输出的水进入水渠，流过错综复杂的三角洲河水网，到达水渠进口，从三角洲流出的水由两部分组成:从上游水库放下来的水和萨克拉门托河没有经过调控的径流水。

加州项目的主要输送设施是加利福尼亚引水渠（California Aqueduct），它流经中央河河谷，翻过泰哈奇皮山，进入南部加利福尼亚，总长715km，共有7座泵站，总计提升1170m。

沿加利福尼亚引水渠下行大约110km，就是圣路易斯（St Lous）水坝和水库，这座调蓄水库总库容26亿m³，由垦务局建设，加州水利厅负责运营，加州水利厅和美国垦务局共同拥有。这里的全部蓄水都是在有丰水的月份里汇集，而后由水泵输送形成，在用水量大的季节按计划输送供水。工程运行费用按照合同方式分摊，加州55%，联邦45%。

除了加州引水渠以外，加州项目还包括3个较小一些的水渠。北海湾水渠和南海湾水渠服务于旧金山南、北城区，各自长为69km和44km。海岸水渠从加利福尼亚引水渠分支出去，走向西南，服务于中部海岸各个社区，海岸水渠长160km。

就调水量比较而言，联邦中央河谷项目是加州最大的调水项目。其主要目的是从中央河谷调送灌溉用水。项目拥有并运营5座大型水库，500 km多水渠。在一个典型年度中，项目调送大约80亿m³灌溉用水。

3.2　项目启动

工程初步调查和规划研究在20世纪50年代中期完成，1959年州立法机构与州长制定了工程建设管理“授权法令”，这条法令的关键条款授权进行以下工作:①与地方和地区机构签订供水服务和还款合同；②签订买入、卖出电力的合同；③设计、建设、运营构成水源开发和输送系统的具体设施；④出售长期债券，取得建设资金；⑤开发必要的附属设施，满足未来为各个服务区供水的需要。根据加利福尼亚州宪法，授权发行州普通债券必须由全州投票公决决定。1959年立法机构通过这项法令，1960年11月由普选中投票人批准后生效。

1960年州水利厅与南加州城市水资源区就供水服务样本合同进行谈判。后者是一个大型区域的机构，为南加利福尼亚大部分区域提供服务。为了让这项合同为此后的所有合同建立一个范例，在其条款制定过程中投入了很大的力量，合同签署前要提交立法委员会，然后经公众听证会通过，于1960年11月签署合同。这项行动为与其他用水区签订合同，启动主要设计和建设敞开了道路。

3.3　项目规模

在项目规划过程中，预期全面供水目标年度为1990年；输水渠的规模以1990年达到最大输送容量为前提。泵站结构按最高水量建设，但机械设备分期安装。城市和农业签约人在项目规模方面的唯一区别是:高峰月份输水量与全年输水量的百分比分别假定为:城市11%，农业18%。

初期的存储设施——奥洛维尔水库和圣路易斯水库，能提供1990年需水量的75%，随着项目总需求的增加，规划将出资开发所需要的附加水库。实际上，总需求量的增长并没有像预测的那样大，因此并没有再建设附加水库。

3.4　资本金来源

授权法令包括17.5亿美元普通债券，在当时加州历史上这还是最大的一笔债券。州政府以“全部信誉和信用”担保债券，并以此保障其在国内金融市场上的生存能力，实际上债券还款还是使用从供水服务签约人那里取得的收入。州政府所执有的普通债权，仅仅在供水签约人收入不足情况下作为最后手段使用，多年以来，从来都没有使用加州普通税款来还债。

除了普通债券以外，法令还包括一项关于收入债券的条款。这项条款引用了20世纪30年代中期通过的一项法令，与其构成一体。该项法令授权加州建设中央河谷项目，其中包括一项条款，授权出售收入债券、筹资建设。因为30年代经济困难，所以加州没有进一步进行中央河谷项目建设，是联邦政府代替建设了该项目。然而那项州授权法令还留在法律中，没使用过。通过把旧有的法令结合到新的加州调水项目法令中来，方使收入债券授权得以及时实现。

在项目的最初构成中，假定收入债券主要用于奥洛维尔水电设施，然而随着设施建设由北向南进展，随着普通债券不能满足初期建设需要的问题逐渐严重，人们开始探讨扩大收入债券的使用范围。结论是:对于这样使用债券，并不存在固有的法律限制，而且如果对供水服务合同结构做出某些改动，收入债券可以既用于水电设施，也用于调水设施。水利厅与债券律师、财务顾问密切合作，保证金融市场乐于接受这项收入债券。从20世纪70年代以来，收入债券一直是项目资本融资的主要来源。

项目早期另一个资金来源是立法机构对水利厅的年度直接贷款，这些资金总计约5亿美元，90年代中期偿清。

圣路易斯蓄水项目由加州调水项目和联邦中央河谷项目共同拥有。除了蓄水设施以外，两家还共同拥有150km的加利福尼亚引水渠。共有的存储和输送设施由美国垦务局建设，两家各自提供资本费用中自己的份额。此后，水利厅依照加州和联邦之间的合同运营共有设施，垦务局付给水利厅自己份额的运营费用。

联邦政府对加州项目奥洛维尔水库防洪建设提供拨款。根据联邦法，联邦政府负责在全国范围开发大型防洪设施。具体到加州项目，因为加州水库将提供重要的防洪效益，所以联邦政府同意拨付分摊费用份额，这项资金计约占水库费用的20%。

加州项目的资本金来源，基本如上所述，远比联邦中央河谷项目要复杂。正像大多数美国垦务局项目一样，资本金来源于美国国库。在20世纪中，垦务局建设了几百个垦殖项目，遍及西部17个州。基本目的就是推动半荒芜地区的灌溉发展。为了进一步达到这个目的，联邦政府每年从联邦税收中划拨资金给这些项目，包括加利福尼亚的几个大型项目。

3.5　费用偿还——总计划

水利厅回收加州项目建设、运营费用的基本办法是与地方和地区用水机构签订合同，这些用水机构通常称为“用水签约人”。合同名称为“水服务和偿还合同”，以便确认协议的双向性质。一方面，合同明确了水利厅建设设施、为签约人输送水的责任细节；另一方面，合同也明确了签约人定期付款，返还资本费用和运营费用的责任。所有的初始合同都在20世纪60年代中期之前完成了谈判和签署，总计31个签约人，通过以后的合并，目前有29个。合同或于2035年到期，或者于债券偿还完成之时到期，两者之中，以晚者为准。合同中有续期条款。

为维护债券持有人的利益并使计算简单化，早在项目初期就决定，在可能的情况下，如涉及付费，所有合同的条款都是一致的，于是就制定了一套在签约人之间分摊项目费用的统一计划。分摊办法的总体目标是:每一个签约人分摊占总费用的份额，是与将水输送到用户所需费用成比例的。

水利厅使用所谓“项目利率”，即应付债券混合利率。全部项目费用分为两大类:①涉及项目水源开发的费用，②涉及把水输送到具体签约人的费用，各自称为“蓄水收费”和“输送收费”。

3.6　蓄水收费

为了回收水利开发费用，如奥洛维尔和圣路易斯水库采用的办法是:由水利厅总计全部费用，然后对所有签约人按统一单价收费，不分座落地点。单价乘以每个签约人用水权水量，便得出这个签约人的应付的蓄水收费。

更具体地说，为了达到还款目的，项目输出所有的水，应按照所谓三角洲总库观念，均视为来源于萨克拉门托—圣华金三角洲，这一地区水的单价称为三角洲水价。对每个签约人的蓄水收费，等于三角洲水价乘以其合同中规定的年度应分得的水量。

三角洲水费包括两个组成部分:资本收费和运营维护收费。这两部分收费都是固定的，无论签约人在某一年中实际用水量多少，必须依照明确规定的时间表支付。涉及这种支付责任的合同，通常称为“用不用都付钱”。

3.7　输送收费

第二类收费是为了回收通过渠道系统送水的费用，输送费用分为资本费用和运营费用。运营费用又进一步分为固定费用和浮动费用。因此，每一个签约人总的输送收费由三部分组成:资本费、固定运营费、浮动运营费。固定运营费用为运营设施的人工费，不考虑输送了多少水。浮动费用是指运行泵站的电费。

为了在签约人之间分摊各类输送费用，水渠被分成各自独立的“渠段”，各个渠段长度不等，这主要由一段过渡到另一段的原因所决定，过渡点通常是由于水渠容量变化，或者是流过另一个签约人的服务区。加州的水渠分为45段。

按照每个签约人（在其所属渠段中）有权取得的水量的比例，给每一个渠段分摊费用，并由此决定每个签约人的资本收费和固定收费。至于浮动费用，其比例取决于每个签约人在其所属渠段中的用水量。签约人的总输送费用取决于他从中取水的所有渠段分派到的费用的总和。与蓄水收费一样，输送收费中的资本费用和固定费用必须缴付，无论取水多少。只有浮动部分由实际使用水量决定的。

城市和农业共用的渠段，在输送偿还计划中作两项区分。两个不同点都是在承认农民支付全部项目费用有困难的基础上通过谈判达成的折衷。首先，在1990年前的建设阶段，给了农业签约人更长的分期偿还期，偿付其资本费用债务。他们仍然要付同样的数额，加上利息，但是付款期限延长了。第二，若某一个渠段的固定费用是由几个签约人分担的，则分摊比例都取年度用水量比例和高峰月份用水量比例的平均数计算，称为“平均比例”。这种折衷办法是根据城市签约人提出以下论点:分摊水渠费用应该以高峰月份交付水量为基础，而不是年度水量。

以上分摊办法的两个主要目的是:避免在签约人之间出现交叉补贴，提供分析细节，以便签约人审查收费。总的来说，以上目的都已经达到，而且相对而言几乎没有签约人对相互之间对费用分摊发生重要争议。与前者比较，确定联邦中央河谷项目的计费办法经历了远为特殊的过程。联邦法令规定了殖荒项目收费谈判的一般标准，但是其基础是偿付能力和无息资本等因素，多数情况下，联邦合同不要求固定付款收费依据是以固定费率乘以实际水量。多年以前所签订的合同中，对实际运营费用中的通货膨胀和回收投资都没有规定，由此联邦项目费率的确定曾出现过大量争议，议会也作过多次努力修改合同，事实上，没有再建立新的殖荒项目。

3.8　签约人

加州调水服务签约人的规模差别很大，其中较小者，基本上是服务于农田环绕社区的地方性机构；而在天平的另一端，南加州城市用水区的服务人口超过全州人口的一半。在29个签约人中，24个主要是满足市政和工业用水；5个主要是满足灌溉用水。多数签约人将水批发给零售供水机构，少数几个经过两层或三层批发才达到零售层次。州一级签约人的一般做法，是把售水收入和不动产税一起缴纳给水利厅。

3.9　电力

加州项目既是电力的生产者也是使用者。按照目前输水量，年度平均用电60亿kW，最高80亿kW，项目拥有的设施平均产出大致也是60亿kW。然而因为电力需求时间和项目设施产出电力时间的时间差，项目必须依靠在商业电力市场进行交易，以便平衡全年负荷与资源。

圣路易斯水库可以做到在夜间和周末电费相对低的时段大量开泵抽水，而在用电高峰，能源价值更高的时段，则大量放水发电并向电网卖电。这样，项目就可以把重大经济效益转送给签约人，减少他们的用水付费。

3.10　水质

加州水利合同还包括设定输送水质目标的条款。水质目标的依据是联邦饮用水标准，该标准是在许多年前签署合同时制定的。除了少数例外，项目供水始终满足水质标准。

项目完成若干年后，联邦管理机构和州卫生厅制定了更为严格的饮水标准。但合同中的具体标准并未更新，因为州和联邦规定标准的法律地位更高。但实际上，有两个方面的原因使通过引水渠的水质不断下降。其一，是枯水期来自旧金山湾的咸水偶尔会侵入三角洲。越来越多的证据表明，甚至相当低水平的溶解矿物质和有机化合物都会造成不同程度污染，超过新的联邦标准；其二，大雨期间农田排水可以进入加利福尼亚引水渠圣华金河谷渠段。大部分由联邦政府建设的渠段都没有设跨水渠排水结构，因此当地地表排水会流入引水渠。农业活动造成的污染也受到越来越多的关注。许多机构的合作项目正就已认定的水质问题进行研究，目标是减少进入引水系统的污染物的总量。

3.11　项目监督

上述合同要求水利厅持续地为签约人提供大量信息和数据。签约人还有权审查项目财务报表，包括所有支持收费的数据。实际上水利厅就项目运营、建设、财务所做出的重大决策，都需要由水利厅和签约人之间的沟通来决定。

沟通过程中的一个重要因素是年度报告。这项报告从1963年以来每年发表。报告总结有关项目的所有重要活动，还有内容广泛的财务表格和作为收费依据的运营数据表格。为了进行有效的沟通，签约人组织了一个协会，与水利厅一起工作。他们还全年雇用会计师事务所对财务报表进行审计。多年来水利厅和签约人已经建立了极其紧密的合作关系，目标是使项目有效地发挥功能。尽管就某些事的分歧始终存在，但执行中还是能够把问题解决的，不破坏项目在财务上的完整性。

合同经历了多次修改，以适应条件变化和新问题的出现。1994年进行了最为广泛的一次修改，当时水利厅和签约人就大约12个问题进行了一次重要谈判，在加州蒙特里市完成修改，称为“蒙特里协议”。这一次修改解决了缺水期水的分配、南加州终端水库运营、授权农业签约人永久性出售部分用水权给城市签约人等问题。修改不涉及项目还款的根本结构。

一般来说，政府机构拥有并运营大型公用设施的例子极为少见。在美国确实是这样。也许加州项目成功的主要原因就在于当时确定的那项法令或章程。当时的法令明确授权由水利厅管理项目，包括项目财务，立法机构几乎不予干预。厅长可以做出多数有关项目管理的决定。甚至项目年度预算都不必提交立法机构。于是厅长、副厅长、专业人员与签约人一起工作，享有很大的项目管理自由度和权限，管理方式类似于多数公用企业。

4.德州跨流域调水计划的失败教训

4.1　德州跨流域调水计划

很少有人知道，在加州调水工程上马的同一时期，美国德克萨斯州也曾规划了一个规模庞大的工程，但最终胎死腹中。

在德州西部地区，水源贫乏，争水引发的冲突不断。正如一个叫莫里斯·里姆库斯的农场主曾宣称的那样:“是的，你可以拿走我的水，就像你可以拿走我手里的枪一样……但只有等我死去，你才拿得走！”二战后，随着石油工业的发展和人口的增加，缺水状况更加严重。

受到加州调水工程成功的启发，1968年，德克萨斯州水利厅制订了德克萨斯的调水计划，打算修建1200km的运河和200多个大小水库。这个雄心勃勃的计划希望能解决50年后该州的人口增长和经济发展对水资源的需求。这一计划包含了两种类型的跨流域调水:一是州内调水，从这个州的东部湿润地区（年均降水量约1200mm），向西部的干旱和半干旱地区（年降水量200～400mm）调水；二是跨州调水，从密西西比河流域穿越路易斯安那州向德州的东部地区调水。跨州的调水将是向德州西部送水量的主要部分。在1968年的计划中，打算从距离德州东部边境约300km的密西西比河，每年引水约154亿m³。到1969年，该项目的专款已审定。

这一宏大计划一经提出，立即受到拟议中需要供输出水源的密西西比河中游沿岸各州的反对。到1973年，对德州西部和新墨西哥州东部地区跨流域调水的可能性进行反复勘查之后发现，尽管从工程设计上看，从密西西比河水系向德州所在的美国西南部高原，调超过100亿m³的水是可以做到的，但其造价太高，很不经济。1977年公布了调水计划的修改草案，这一草案强调将继续努力寻找新的可调水源，对于其他水源，“要进行实际的勘察”，这一修改草案实质上宣告了1968年宏伟调水计划的终止。

直到今天，德州从密西西比河引水的计划仍未实现。德州只建成了一些规模相对较小的调水工程。近年来，美国报刊上仍有不少德州缺水问题和调水工程计划的讨论，德州与墨西哥关于格兰德河流域水资源分配的问题也纠纷不断。

4.2　加州与德州为何一成一败

观察40多年前美国西部两大州的调水工程计划，可以发现它们有三个共同点:一是经济的迅速发展使水资源紧张问题日益突出，调水需求迫切；二是当时的工程技术条件都可以达到要求，并不存在难以克服的技术障碍；三是两大工程都是规模空前的宏伟计划，在全世界都罕见。“加州调水工程”在今天仍是世界上已建成的调水工程中线路最长的工程，而德州调水如果建成，也将是全世界调水量最大的工程。那么，它们为什么一成一败呢？有人归纳出以下几点，可供参考:

第一，两州在准备工作上相去甚远。

加州调水经过了长期准备，计划方案比较成熟周详。如上文所述，加州的水资源调查始于19世纪，积累了相当丰富的自然地理和经济地理资料；20世纪50年代公开的3个调查报告和公共辩论，增加了工程计划的透明性，各种争议也让计划逐步完善。而德州调水计划在一定程度上属于跟风而动的“大跃进”式的计划，对于工程造价的切实核定、输出水源地区的反对等因素估计不足，因此胎死腹中。

第二，调出水源地区的民众态度有所差别。

加州南旱北涝，调水工程主要有利于南方，但对北方防洪防涝也有一定的好处，带有双赢的性质。因此，在加州全民公决中，部分北方民众也投了赞成票，这些赞成票虽然总数不多，但在支持与反对两种声音几乎势均力敌的情况下，起了关键作用。而德州调水工程的水源地，并没有常年的大范围洪涝灾害，民众看不到输出水源会有什么好处，自然态度消极。

第三，州际调水比州内调水的政治难度高。

在美国联邦制的政体下，各州有很大的独立性，加州调水的输出地和输入地都在一州之内，只要进行公决就可以决定了；德州调水的输出地、途经地、输入地，至少要包括三个州。在美国，即使是同一流域的水资源分配，各州之间也经常发生纠纷，经过7个州的科罗拉多河就是典型的例子。而跨流域的跨州远程调水，要获得每一个州的民众和各种利益集团的支持谈何容易？因此，这样规模的工程，需要联邦中央政府的协调，而联邦政府恰恰对这个工程态度谨慎。

第四，联邦政府对调水的态度发生变化。

1970年以前，联邦政府总体上积极支持各州的调水计划；20世纪30年代经济不景气时，还曾接手过加州的“中央河谷”等各州政府经费不足的调水项目。而从20世纪60年代中期开始，随着系统论的发展和环境保护思潮的兴起，人们日益认识到水文生态环境系统轻易动不得，不少计划被放弃或修改，联邦政府对水资源开发的直接投资也逐渐减少，从1964年的46亿美元降到1984年的20亿美元。在这样的大环境下，德州调水计划偃旗息鼓也就顺理成章了。

5.加州北水南调工程对水安全和水文生态的影响

目前来看，北水南调工程对加州的利远大于弊。没有这些水利工程就没有繁荣富强的加州。但是，从长远来看，北水南调工程对水安全和水文生态的影响上没有完全显现出来。许多学者、水源区地方和民间组织、以及环保组织早已对弊的方面做了大量研究，行动上为了尊重地方水权、合理用水、保护生态环境等做了长期的法理抗争，使问题得到逐步解决。

2001年9月11日发生在纽约的恐怖袭击和2005年发生在佛罗里达州的“卡特里娜”飓风袭击，使美国强烈地意识到远距离调水工程和城市供用水系统的脆弱性。恐怖主义的故意行为以及自然灾害的随机性可以随时对社会安全造成瘫痪性的危害。因此，加州的调水工程和城市供用水系统在过去十年来花重金加强了安全保障，以应对所有类型的危害。北水南调工程的引水渠以及所有枢纽工程都安装了保护系统，与铁丝网、传感器等。枢纽工程如大坝、抽水站、发电站等不再可以供游客自由出入。除管理人员外，参观枢纽工程必须事先申请批准，并由指定的管理人员陪同。“911”的发生催生了美国国土安全局，水安全无疑是最重要的担忧和保护对象之一。

北水南调工程对水文生态的影响是巨大和深远的。它主要影响“城”与“乡”的关系。无限扩大的城市主要为人而设，久而久之，它势必夺走乡下、大自然产生的水并逐步毁灭以水为根的水文生态环境，进而毁灭所有人和动植物的生存环境。所以，有必要对调水工程的水文生态效应进行深入研究。

5.1　加州地方性引水工程对产流区水文生态及水安全的影响

1902年，为了开发更多的西部土地用于移民和灌溉，国会建立了美国复垦服务局。加州东部的Owens山谷是由政府发起的最早建设灌溉系统的地区之一。

然而，与此同时，洛杉矶的水资源主管William Mulholland详细记录了Owens山谷水资源质量、数量和邻近水系。由于意识到洛杉矶的发展需要更多的水资源，Mulholland和其他人通过演讲、访谈和洛杉矶处于水危机边缘的文章获取“洛杉矶水工程”的政治和经济支持。他们使Owens山谷的大农场经营者和农民相信他们向国复垦服务局出售他们的土地是为了Owens山谷的灌溉工程。工程师J.B.Lippincott和Fred Eaton在山谷中为洛杉矶水电局（LADWP）购买了广阔的土地连同水权。复垦服务局搁浅了灌溉工程。林业部门主管Gifford Pinchot没有将Owens山谷中复垦服务局的土地归还为公共住宅用地，而是在总统Teddy Roosevelt的鼓励下将复垦土地（大多没有树）划为Inyo国家森林公园的一部分。

尽管遭到山谷大农场经营者和农民的抗议，洛杉矶在1913年完成了从山谷到洛杉矶的第一条引水渠，将原本用于灌溉的水和Owens河下游的水引入引水渠。洛杉矶水电局继续在山谷购买土地和水权，致使农民放弃因缺水而凋萎的作物和干涸的果园，背井离乡。到1924年，Owens湖和近50英里的Owens河干涸。到20世纪30年代，洛杉矶已经拥有山谷中近95%的农场和果园。1937年4月，国会通过一个法案，授权土著美国人拥有的土地与洛杉矶水电局拥有的Lone Pine，Bishop和Big Pine附近的土地进行交换（由此产生了1939年的“土地交换协议”），并建立了Bishop，Big Pine和Lone Pine等派尤特族—肖松尼印第安人保留地。虽然洛杉矶同意向保留地提供一定数量的水资源，但进行土地交换的时候并没有包括水权的交换。

在Owens山谷，调水对环境产生的影响很快凸显了出来。引水渠的取水阀位于Owens河向该湖出水口以南的50英里（80.45km）处。调水使这50英里的河流完全干涸，到1924年，Owens湖也萎缩成一个干涸的碱坑，一个健康的水滨生态系统和独特的盐湖被破坏了。由于其独特的高浓度矿物质组成，Owens湖是盐水虾良好的栖息地，碱蝇也以湖中的藻类为食。这些生物是迁徙水禽（例如鸭子和加拿大黑雁）和加州鸥主要的食物源。这个湖泊曾经是数百万水禽沿着太平洋候鸟路径迁徙的中转站。现在这个湖遍布尘埃，成为影响人类健康的一大隐患。当地的狂风卷起微尘使空气质量不满足“联邦清洁空气法案”中的标准。加之环保人士的关注，在China湖的海军武器试验中心也表示此健康风险将使设施关闭。问题变得如此严重（该区域的微尘物质是联邦标准的12倍），一时间有许多关于从引水渠释出大量水资源，以重新形成湖泊，减少微尘的计划纷纷出台。

1940年，洛杉矶水电局在Lang河谷中完成修建了连接Mono湖和Owens河长达11英里（17.7km）的地下隧道。1940年，洛杉矶和Bishop地区的土地所有者开始就洛杉矶水电局在Bishop及附近地区开采地下水的问题，以“山坡法案”结束了法庭对抗。该法案规定洛杉矶不能从Bishop周边地区，也就被定义为“Bishop圆锥”的地区，开采和输出地下水。

1963年，洛杉矶水电局通过修建第二条引水渠，流量为300ft³/s（8.5m³/s），使整个引水渠计划流量达到780ft³/s（21.24m³/s）。该引水渠于1970年竣工。然而在1970年底，加州立法机构通过“加州环境质量法案”和其他措施要求代理处必须以“环境影响报告”的形成考虑其行为的环境后果。1972年，当洛杉矶宣布:要通过增加Owens河谷的地下水开采量；减少Owens河谷灌溉以及增加Mono湖流域的输出水量来保障第二条引水渠的运行。Inyo郡诉诸新的，可能是唯一一次法律求助，要求洛杉矶水电局促使代理处形成环境影响报告；洛杉矶水电局以在居民住宅中安装了水表以及威胁切断农业和休闲娱乐用水为回应。在法庭上，洛杉矶声称由于引水渠是在“加州环境质量法案”通过前竣工的，他们没有必要提供环境影响报告，但是Owens河谷的Inyo郡指出:抽取地下水和减少灌溉是与修建引水渠相互独立的行为。最后，洛杉矶分别在1976年和1979年完成了两份环境影响报告，两份报告都以“不充分”的理由被法庭驳回。与此同时，洛杉矶继续抽取地下水。湿地草甸、泉水和沼泽都干涸消失了，河谷植被也开始改变，沙尘暴也随之增加。1980年，Inyo郡选民通过了由地下水管理规划产生的山谷地下水开采控制条例。1981年5月年洛杉矶提出诉讼，要求Inyo郡不要执行该条例。1983年7月，该条例被高级法院裁定违反宪法，尽管Inyo郡有权提出上诉。

1982年，Inyo郡管理董事会开始与洛杉矶水电局进行不公开会议，共同制定地下水管理计划。按照协议条款，Inyo郡与洛杉矶水电局将按照联合管理计划共同工作5年，Inyo郡将临时放弃地下水条例诉讼和对第二个环境影响报告的反对，洛杉矶也将继续开采地下水。如果洛杉矶和Inyo郡不能在地下水开采问题上达成共识，洛杉矶可以开采3倍于Inyo郡在自己管理计划中的建议水量。然而对于协议并没有提出强制措施，而且市民咨询委员会对Inyo水资源委员会的推荐规范也不受重视。协议的条款是在一系列不公开的会议中制定的，仅在协议被批准前不久介绍给Owens河谷的居民。

面对协议没有法律武器，也没有对地下水限采的事实，1983年末，市民咨询委员会的成员和其他关心Owens河谷居民的人组成了Owens河谷委员会（OVC）。1984年初，委员会形成法人组织用以避免对个人的诉讼。委员会代表（没有官方成员）的第一次行动包括:印刷剖析协议的教育宣传册，参与公共集会和演讲，进行电话调查，给当地报社写信以及在电视、广播和报纸上刊登关于5年协议和Owens河谷状况的广告。尽管存在以下情况:①Owens河谷委员会的反对；②其他组织的反对；③公众的普遍不满。Inyo郡和洛杉矶还是签订了协议。因此Owens河谷委员会提出上诉，要求在提交一个适当的、充足的环境影响报告之前停止执行水资源协议，但这个诉讼被高级法院驳回。于是Owens河谷委员会和Sierra俱乐部法律辩护基金又在Sacramento第三区法院的上诉中申请了第三者意见书。1985年，上诉法院批准“5年水资源管理协议”，但是没有受理Inyo和洛杉矶关于其可以替代环境影响报告的争论，而是责令洛杉矶在1989年，在合作管理计划发展阶段的末期，提交一份新的管理计划和完备的环境影响报告。

从1985年到1990年，洛杉矶水电局和Inyo郡规划了一个长期的联合地下水管理计划，并开始起草环境影响报告。Owens河谷委员会继续评估发展中的规划，审查洛杉矶水电局在河谷中的行为并教育公众。在上诉法院对环境影响报告一再延期下，一份环境影响报告草稿直到1990年才向民众公开征求意见。Owens河谷委员会也再一次鼓励民众评论，长期的干旱也刺激民众进行点评。Owens河谷委员会支持长期协议，但不认同环境影响报告，这是由于在报告中对1970年以前Owens河谷环境作了不适当的描述，对1970年至1990年期间环境影响作了不适当的描述，以及不充分的干旱恢复政策。同时，由于对水资源协议的反对，Inyo郡居民开始发动对Inyo郡领导人的罢免选举。而Owens河谷委员会反对罢免选举，支持水资源协议，是因为虽然协议条款需要一些修订，但仍然代表了Owens河谷水资源管理的进步。

1991年末，尽管对环境影响报告存在质疑，Inyo郡和洛杉矶签署了长期水资源协议，向上诉法庭提交了“最终”环境影响报告。由于“大盆地空气污染控制区域”正在与洛杉矶水电局就减少沙尘进行另一个协议的谈判，所以在这个环境影响报告和协议中并没有提及Owens湖的污染。第三联邦上诉法院从Owens河谷委员会、Carla Scheidlinger、加州渔猎部、加州土地委员会和Sierra俱乐部等组织发出邀请第三者的意见书，法庭也在庭外邀请各组织在填写第三者意见书之前商讨解决办法。鉴于截止期限延长，谈判也随之继续。虽然Owens河谷委员会和其他相关团体支持Inyo郡和洛杉矶水电局之间的协议，但对环境影响报告仍持怀疑态度。由于加州渔猎部和洛杉矶水电局就“Owens河下游工程”的补水条件无法达成一致，庭外对话也于1993年结束。从1993年到1997年，展开了一系列的谈判和研究，其中包括对Owens河下游补水部分的研究。1997年6月，Inyo郡、洛杉矶水电局、Owens河谷委员会、Carla Scheidlinger、Sierra俱乐部、加州渔猎部和加州土地委员会之间产生一份学术合作备忘录（MOU）。

由于洛杉矶水电局的各种推延，学术合作备忘录的最后期限也进行了数次延长。

2005年，洛杉矶明显不能满足向Owens河下游首次放水的最后期限。2005年中期，一位Inyo郡高级法院的法官们发现“似乎只有对水电局立即制裁，他才会着手对Owens河的下游放水”，于是命令洛杉矶暂停开采地下水，并于2007年1月前向Owens河下游首次放水，否则将禁止洛杉矶使用第二条引水渠。同时，Inyo郡和洛杉矶双方都认为他们不能满足环境保护局向“Owens河下游工程”的拨款标准。2005年秋，Inyo郡同意放弃从环境保护局将近500万美元的拨款，以抵付对Owens河下游工程等值的资助，同时也需要从洛杉矶获得等额的资助。

2006年底，洛杉矶对Owens河下游进行放水，2007年中期，完成河流基本流量的必要目标，同时郡高级法院也撤消了禁止从第二条引水渠输水的命令。

5.1.2　洛杉矶引水渠延长段与Mono湖的生态危机

1924年Owens湖失去了Owens河这一唯一水源，干涸了，也摧毁了一个独特的生态系统。1941年，洛杉矶引水渠延伸至Mono流域，将Mono湖的水源调至洛杉矶水利系统。1978年，忧虑的市民开始意识到50年前Owens湖的命运同样又降临至Mono湖了，因此成立了Owens湖委员会，通过委员会和国家奥杜邦学会一系列的诉讼申请挽救了Mono湖。这些案例说明了加州水政策带来的环境后果，以及在洛杉矶由山区河流和溪流调水60余年政策的变化情况。洛杉矶调水对环境影响的案例研究说明，更大问题不在于水资源可以被廉价开采，而是水资源已很快成为向最高报价人出售的商品。

在“第二条洛杉矶引水渠”（起初与第一条平行）动工之前，Mono湖由于蒸发的水量没有得到补给，而使湖面水位每年下降1英尺（0.305m）。随着第二条引水渠投入使用，湖面水位每年下降1.6英尺（0.488m）。从20世纪70年代中期到1990年，从Mono湖流域平均每年输出的水量达83000亩英尺（10.15亿m³）。湖面萎缩22平方英里（56.96km²），容量减少一半，盐分含量增加1倍，由于生物体在短时期内无法适应而使生态系统走向衰竭。一些预算指出如果调水量继续不减，生态系统将在2000年彻底崩溃。

Mono湖生态系统复杂，食物链的组成由依赖于Mono湖盐水的海藻开始，海藻是盐水虾和碱蝇的食物，而这两种相对较小的生物又是大量水禽和鸟类的食物。Mono湖是为数不多的内太平洋候鸟迁徙路径的中转站之一，在每年的某些时期，是85%加州鸥的家园；是一个仅次于美国大盐湖加州鸥聚集的地方。研究表明，随着高达10%湖水量的减少，湖水盐分也开始升高。海藻光合速率的下降以及盐水虾和碱蝇繁殖周期的减缓，使整个食物链已处于危险的边缘。此外，湖面水位的下降使加州鸥的栖息地暴露给土狼和浣熊之类的捕食者。除了生态系统的破坏，湖水退去还暴露了碱化湖床，就像干涸的Owens湖一样，形成严重的沙尘暴，对人体健康带来了危害。

通过水资源控制委员会一系列的研究和代理处之间的努力，得出了调水已严重影响湖区生态系统的结论，认为必须马上停止调水。1989年加州最高法院作出判决，在研究得出最终结论之前暂时停止所有调水。在此期间，洛杉矶水电局每年需花费3800万美元的高价，用Colorado河和San Joaquin河的河水代替Mono流域的水。1994年，在经历一系列的法庭败诉后，洛杉矶水电局同意董事会的意见，表示将考虑保护生态系统，提高溪流的永久径流，并对其用水执照进行特别规划。董事会决定在湖水水位上升3英尺（4.83m）之前，强制停止调水。如果能达到这个水位，洛杉矶每年能够取用15000亩英尺的水资源（1850.25万m³），直到湖面水位达到6392英尺（1950m，大约上升13英尺，约3.97m）。预计这将花费20年的时间，如果达到这一目标，洛杉矶将能把取水量增至每年大约30000亩英尺（3700万m³，为原来调水量的1/3）。这样的发展是非常有可能的，1996年3月1日，湖水位达到6380英尺（1946m），虽然曾经一度达到6392英尺（1950m），但也比历史水位低25英尺（7.63m）。通过上述努力，终于挽救了Mono湖，使其免受与Owens湖相同的遭遇。不用说这彻底影响了洛杉矶的供水，而损失的水将会从高成本的水资源保护和回收利用努力中重新获得。

Owens湖和Mono湖处理问题的目的上存在明显的差别，60年间，造成这两个事件处理方式的不同，是由于水政策基本原则和水权意义的改变。在20世纪20年代，问题的中心是Owens河谷的农民和洛杉矶市民谁能从水资源中获得经济利益；而在Mono湖事件中，问题则主要围绕水政策的环境影响。洛杉矶水电局对Mono湖问题争论的反应也是不同的。在Owens湖事件中，最初水电局试图通过商议，赔偿因为水带来的损失，但是这些措施对Mono湖问题是行不通的，因为Mono湖问题已不再是单纯的经济问题了。

在加州水政策中，Mono湖决策的重大分歧是:倾斜的水价比变得更加不平衡，例如，加州城市居民平均支付230美元的水量与加州农民支付10美元的水量相当，这个价格差异是由于巨大的运输成本和许多农民能够通过私人设备自行获取水所造成的。由于一些居民在购买San Joaquin河谷受污染的土地，将此前分配的水卖给了国家，这缓解了水电局因丧失Mono流域水资源的压力，对水电局造成非常显著的经济影响。1989年，水电局对Mono流域水资源的水价是70美元每亩英尺（1234m³），中央河谷水源为250美元每亩英尺（1234m³），净化海水为20000美元每亩英尺（1234m³）。

5.1.3　科罗拉多引水渠与临近州的引水量纠纷

在修建引水渠之前，Colorado河洪水泛滥，1905年冲毁了一条农民开挖的灌溉渠道。水流入Imperial河谷达2年之久，并在加州南端形成了一个35英里（56.3km）长，9到12英里（14km到19km）宽的Salton海。1929年“Boulder峡谷项目法案”提出沿Colorado河修建大坝和发电站。50多年间，修建了18个大坝和调水工程，按份额为流域各州供水。同时，作为一个干旱预防措施，1990年修建了Diamond Valley湖，为840万居民储存了足够的水。

Colorado河为洛杉矶毫无节制的增长的人口供水。然而，由于有七个州都拥有该河的水权，导致一些有关分配以及污染物清除等方面的分歧和一些未预见的问题（见图11）。

图11　科罗拉多河水分配图

Fig.11　The water distribution diagram of Colorado River

由于亚利桑那州和内华达州从Colorado河调水量的增加（虽然仍在他们的分摊份额之内），加州总调水量最终将会下降，并陷入与人口快速增长的矛盾之中。因此，水资源短缺将是加州的永久问题。

5.1.4　旧金山引水渠与产流区的水文生态矛盾

Hetch Hetchy系统每年约输送3.27亿m³ Sierra Nevada的水资源，用于供给旧金山80%的城市用水，以及San Mateo、Santa Clara和Alameda诸郡的部分城市用水。Hetch Hetchy系统由11个水库，大量的水管道以及水处理设备组成，这个系统每年也通过水利发电产生超过20亿度的电。

该计划于1902首次提出，但是由于Hetch Hetchy山谷包含在约塞米蒂国家公园的边界之内，这个计划于是面临着曲折的命运和坚决的反对。1913年计划赢得了国会的赞成，并于1913年通过了“Raker法案”。

供给Hetch Hetchy系统的流域位于国家公园之内，实际上是一片未受人类活动影响的原始荒地。来自于O’Shaughnessy水坝的水质量很高，这得益于联邦政府的“filtration avoidance status”，即仅需要最低处理，便可满足饮用的水质标准，它是全国6个水源中唯一有此称号的水源。

近年来，有人号召拆除大坝，恢复Hetch Hetchy山谷，使其与约塞米蒂山谷比肩，甚至认为在洪水淹没之前，也许比约塞米蒂更漂亮。对拆除大坝，支持者和反对者都有各自论据。支持拆除水坝者质疑为什么允许在国家公园内修建水库，而且提出恢复Hetch Hetchy山谷将为游客最多的国家公园提供更多的空间；反对拆除水坝者指出，水利发电是一种重要的清洁能源，拆除大坝无论对运营收益和效能讲都是损失。此外，他们还指出，拆除大坝将使原来蓄在水坝后面的水量减少，对体系和最终的使用者增加了处理成本；他们还指出拆除水坝将不能使任何濒危物种受益，而仅有最小限度的生态效益。

5.2　加州调水工程（加尼福尼亚引水渠）的水文生态效应——旧金山湾区三角洲环境问题

“州水利工程”是国家最大的州立水电发展和调水系统，它从北加州引水，通过旧金山湾区，中央河谷，到南加州，是一个集水库、湖泊、储水池、运河、渠道、管道以及抽水和发电站的多重系统。同时，这些要素也使加州能够将水收集和储存起来，输送至27个公众水资源代理处。通过“州水利工程”，水资源承包商的各个会员代理处最终将水供给到超过2500万居民，商业部门和农场。

50多年前修建的“州水利工程”在当时是一个奇迹。今天，也必须进行关键的基础设施投资来确保持续可靠的水资源供应。“州水利工程”的核心，Sacramento－San Joaquin三角洲，已经不再是供水的合适路径。濒死的鱼类、环境问题和现行的管理障碍使三角洲与一个可靠的水资源输送系统格格不入。

坐落在San Joaquin河与Sacramento河的交汇处旧金山大湾区，拥有周长大约700英里（1126.5km）、迷宫般的泥沼、运河、水路和群岛，是西海岸最大的河口和加州主要的水资源供应中心。三角洲是加州输水系统最重要的部分，供给加州北、中、南数百万居民生活和工农业用水，也是数百种鱼类和野生动物的家园。除了支撑重要的生态系统，三角洲的水资源对推动全州经济、农业生产和商业发展也是不可或缺的。通过三角洲输送的水资源支撑了加州4000亿美元的经济。

然而多年来，三角洲深受入侵物种，城市和农业污染物排放以及加州和联邦抽水行为所害。环境保护主义者、科学家、监管机构、水资源代理处、加州和联邦代理处都认识到三角洲不再适合维持水资源输送。著名的“湾区三角洲保护计划”执行了5年来为确定供水和三角洲环境需水矛盾的解决方案。

“湾区三角洲保护计划”是一个通往确保加州供水和健康三角洲生态系统之路，是对加州供水挑战和三角洲环境等方面创新的，基于科学的解决方案。就像以前那些先进重要的基础工程为加州的前50年而建，目前需要与州和联邦机构、环境组织以及其他水管部门通力合作，为确保未来几十年的供水而努力。“湾区三角洲保护计划”试图另辟蹊径，为从Sacramento河供应到加州和联邦水资源设施（将水输送至遍及全加州水机构的水泵）的淡水开辟新的供应路径。计划指出，与其将三角洲作为水供应的主要通道，不如通过一个地下隧道或环绕三角洲的渠道向南加输送水资源。

加州水利系统的核心，西海岸最大的河口，Sacramento－San Joaquin三角洲非常脆弱。对环境的重视也增加了水供应的风险。美国地质调查局警告在未来的30年里将有63%的可能性发生6.7级或更高震级的地震。该震级的地震不仅能够毁坏当地社区，更能摧毁和影响大部分加州供水长达一年。

2011年12月，加州自然资源秘书处提出建设两条绕开Sacramento－San Joaquin三角洲的地下隧道的规划。

根据这个规划，两条距地表46m的隧道将从Sacramento河和San Joaquin river河的交汇处引水，向南输送53km，绕过三角洲，进入“州水利工程”引水渠，最后将水输送到中央河谷的农田和人口稠密的南加州。

这个规划是由加州、联邦资源机构、保护组织、州水机构、当地水机构和其他部门共同完成的。该计划综合考虑了影响加州水政策的多重关注，包括南加州水资源需求，北加州农业水资源需求，同时也要执行濒危物种法案的严格规定。

隧道的直径是10m，水资源使用者将承担预计130亿美元的花费。规划指明该隧道将输送550万到590万亩（67.8亿～72.8亿m³）的水资源，联邦政府也已（盖章）通过，允许该水量通过湾区。

6.结论

综上所述，一个较大地区的调水工程是一项巨大的系统工程。加州的北水南调工程牵涉到的不仅仅是水量调度和经济可行性问题，而是涉及人口，社会，经济，政治，环境等多方面异常复杂的难题。归根结底，水就是生命，水量分配决定一个地区生物量的分布和经济的发展。现代调水工程则更容易受到上述诸方面特别是环境法的制约。只有按照水文生态原则，保障环境良性持续发展，才能使未来的项目产出更多，更加可行。加州的北水南调工程是一个特例，有成功的也有失败的细节、在其他地方显然不能复制。但其经验教训可以借鉴。

调水工程对水文生态的影响是不可避免的。随着城市化的加剧，未来15年内世界人口的一半将聚集在能够集中供水供电的城市。然而，城市人口的迅速增加将不可避免的剥夺乡村和大自然生息所需水源，城市污水也将逐渐污染附近河流以及地下水。如果城市不是依山傍水，依水而生，而是要依靠远距离调水，那么它的长久生存和可持续性是没有保障的，因为要维持该类城市不断增长的用水需求必然要不断减弱水文生态环境，最终使水源涵养区水量减少或枯竭，城市因缺水而迁移或消失。此外，难以预料的大范围气候变化，自然灾害，战争和恐怖主义等可随时使远距离调水工程失去功能，使下游“人工城市”随时瘫痪。历史上无数名城皆因水源枯竭而被遗弃。远距离调水的灌溉工程也可能使受益区形成土壤此生盐碱化，变成古巴比伦。目前，加州的中央河谷圣华金地区已经形成大面积次生土壤盐碱化，规划途径旧金山湾区向大海泄水的排水干渠在修建中因排水中高含量的硒造成鸟类死亡而半途而废，复工无望。如果排水问题不能及时解决，加州的大量粮食水果等人们赖以生存的产品将停产，经济将受严重打击。到那时，次生盐碱化的治理也绝非易事。总之，现代调水工程的水文生态问题关系一个地区几个世纪的长治久安，需要进行系统研究和科学对待。希望本文资料对相关问题的解决有所帮助。

致谢:感谢李佩成老师几十年来在学术上的教诲。本文是在大量公开信息基础上根据作者在加州学习、工作和考察十多年的经历，又据本文纲目要求对有关数据进行详细核查后编译而成。错漏之处，敬请回音指正。在此，向参与部分译文工作的长安大学王金凤博士后致谢。妻子张春甫对终稿进行了系统的文字加工，并对美国常用单位（如英里，英亩等）进行了单位换算，以惠读者，特此向她做的一切致谢。

【注释】

[1]作者简介:王智，1978～1982年先后在西安理工大学、西北农业大学学习，获工学学士、农学硕士学位。1986～1992年西北农业大学任教。1993～1997年留学比利时鲁汶大学，获工学博士学位。2002年美国加利福尼亚州立大学FRESNO分校环境科学系博士后出站，现任该校教授（终身教职）。