這裏麵是否有什麽難言之隱，還是因為正在測試驗收階段，或沒有達到預期的設計效果，或者更可怕的是，這是一項失敗而丟臉的大工程？因為東線和中線一期，至今已經耗資達約2500億人民幣，加上後續工程和維修養護運行管理費用，總共將耗資約5000億人民幣。南水北調工程很可能打水漂了。那麽南水北調工程怎樣才算成功或者失敗呢？
任何工程都是以投入成本後，計算其所獲得的社會經濟效益，效益超過耗費，就算成功了；效益低於耗費，就算失敗了。南水北調耗費約五千億人民幣巨款，其成功與否，要看能夠調來多少水，值多少效益，和耗費相比合不合算。按照一般工程投資成本計算，全部投資額分攤到每年的成本耗費，大約應該乘以10%，也就是說一年消耗五百億人民幣。那麽按照原工程設計指標，東線一年調水一百億噸，中線也是一年一百億噸。如果真的能達到設計的年輸水量，每噸水的成本約不到3元人民幣。那麽不算環境破壞的代價，可以算是工程成功。反之，如果東線和中線調水遠遠達不到設計的指標，發揮不了效益，就算工程失敗。
如果再退一步以75%標準來計算，設計調水能力每條線能達到七十五億噸，也算該工程基本成功了。根據報道，東線從2013年11月15日開始第一次正式通水，至12月10日通水結束，曆時25天，共調3400萬立方米的水。算起來水流量僅每秒15.75立方，一年四季365天連續輸水，每天86400秒，算起來也達不到每年五億噸的輸水量，僅有設計指標每年一百億噸水不到5%。這隻能算是一項失敗的工程。
照理這樣一個耗費天文數字建成的龐大工程，一旦建成，就應該晝夜二十四小時一秒鍾也不停息地連續運行才對，以發揮其最大可能的經濟效益，除非中間因為故障不得不停下來檢修維護。可是我們看到的是，各種關於北調的南水價格太高，各地用不起，不願用的報道。事實上12月10日通水結束後，水渠就關閉了，再也沒有運行了。因為東線需要用強大的水泵提升水位，把水從低處逐級抬高，才能往北方流動。驅動水泵要耗費巨大的電力，誰來支付電費呢?不但沒人肯支付電費，況且調來的水又太渾濁，汙染太重，再加上水價太高，沒人願意購買。而水費是按照分攤成本除以輸水量算出來的，輸的水越少，除法算出來的每噸水費越高，越是沒有人要，這是一個惡性循環。因此，東線隻能是建成之後隨即擱置不用了。
但是東線工程已經建成，一直曬太陽不用也不是一件事啊。因此當局硬著頭皮下達了東線2014年的年度調水任務。根據報道，該次調水從5月7日至5月26日止，共20天，總共調了4550萬噸水入駱馬湖，“勝利完成”本年度調水計劃。這麽一個浩大的工程，建成後一年隻打算調0.455億噸的水，就算完成了年度任務，僅僅不到年調水量一百億噸的0.5%的利用率，而其他時間就曬太陽擱置不用了，這不就等於幾千億的投資就這樣打水漂了嗎？
我們再算算，花20天調水僅4550萬噸，平均水流量僅有每秒26立方，如果一年連續運行，也隻有每年八億噸，離每年一百億噸的設計輸水量，差得遠著呢。一年五百億的成本，若是滿打滿算調八億噸水，每噸的成本分攤是60多元人民幣。可是現在下達的年度調水計劃僅有0.455億噸，攤到每噸水的成本高達1100元人民幣，每升這樣的汙水攤到1.1元，這比瓶裝飲用水還昂貴啊！
再來看看中線工程。2014年中線基本建成，等待汛後的9月或10月正式通水。可水源地丹江口水庫現在的水位僅有140米，離渠首147.33米的渠底還差好幾米呢，連一滴水也流不進取水渠裏，如何調水。如果老天爺不肯配合，再不好好下幾場豪雨，把丹江口水庫灌滿，今年的中線調水計劃就要落空了。
更糟糕的是，長期看來也不妙。丹江口水庫曆年大約每年來水四百億噸，若按照中線設計調走一百億噸，就是25%的調水量，已經是勉為其難，捉襟見肘。可是根據水文資料，從2000年到2010年，十年間丹江口水庫的每年來水減少80億噸，現隻有320億噸了。這很可能是因為水土植被破壞造成的長期性變化，丹江口水庫的水，將來隻會更少，不會更多。這樣的水源，不可能讓水庫蓄滿，能夠保持水庫高水位，讓水能夠流得動，可以流進到水渠裏。怎樣保證一年流走一百億噸的水，又要讓漢江的下遊有足夠的水，這個問題無人能夠解答。
中線一年調水一百億的設計指標，是按照一年四季不間斷地輸水算出來的。如果不是一年四季水一直可以流動，在枯水季節水庫水位夠不著取水渠底部，無水可調，隻有在豐水季節，水庫水位足夠高，才有水可調，一年有那麽兩個月可以調水，其他時間得曬太陽，那麽每年的調水量就要大打折扣，遠遠達不到設計指標的一百億噸。這個還是假設工程的輸水速率可以達到設計要求來算的。如果輸水速率再打一個大折扣，實際可以實現的年輸水量，還要更低得多。
南水北調是個典型的先拍腦袋決策上馬，再請專家論證其可行性的顛倒過來的決策過程，犯錯誤是必然的。任何重大工程，對中央和地方當權者來說，上馬總是有利無弊，多多益善，上工程就有大筆的錢下來，無論對地方財政，各承包商，還是自己的腰包和加官進爵的門路，都是隻有好處沒有壞處，反之若不上工程，所有的好處統統沒有，上下埋怨，不但腰包癟癟，自己的官運也不會長久。因此而言，永遠隻可能聽到一麵倒讚成的聲音，絕不可能有人反對。一旦領導層決策，再來請專家們論證一番。專家們能說什麽，能說不好嗎，能夠反對嗎？反對也無濟於事，該上的還是要上。反而會堵住自己的學術之路，院士評不上，科研資金得不到，一切靠邊站。因此專家也隻能一致讚同，反對聲音鴉雀無聲。上三峽工程的時候還有專家大聲反對。上南水北調時候，再也沒有人出麵反對了。可是科學規律畢竟是科學規律，不會因為沒人反對，科學就能屈服於威權了。違背科學規律的工程，受到懲罰是必然不可避免的。
再看南水北調工程的承包競標模式，也是腐敗無疑。重大工程要進行競爭競標投資，這在西方是很正常的運行模式，這激勵承包商們拿出最好的工程效率，以最低投資，達到最優的工程效益，通過競爭提高效率。可是這要有先決條件。先決條件是競標必須透明公開，競爭要公平誠實，事後的施工建設必須有嚴格的監管核查。這些在南水北調中，因為牽涉到各方私利，均無法實現。承包商們使用各種不合法，不誠實的手段，先拿到競標再說。一旦拿到工程，承包商要賺錢，他的工程造價就一步步加上去了。而在成本費用上就得拚命壓縮，偷工減料，能不能達到設計的質量要求，就顧不上那麽多了，監管也形同虛設。
這就是為什麽工程完工以後，肯定遠遠達不到設計指標。他承包商不可能達到指標，想達到指標，他的工程耗費就要比競標價高好幾倍，他就要虧得傾家蕩產。可是如果當初競標的時候老老實實地實算，他的要價就比別人高幾倍，拿不到工程。所有必須先靠投機取巧拿到工程，再通過偷工減料拿到盈利，就是這麽回事。全工程幾千個承包商都這麽幹。
偷工減料偷在哪裏呢?具體點講就要講到曼寧公式和曼寧係數了。下麵先簡介一下有關輸水渠道流量計算的曼寧公式和曼寧係數的基本原理。
南水北調中線從丹江口水庫約150米高程取水，經1300公裏輸水渠道送到約50米海拔的終點北京，純靠一百多米的水落差驅動。水流坡降不到萬分之一。這個坡降大約相當於三峽大壩之後的水位一直到長江入海口的平均坡降。水在渠道中靠天然坡降流動的水流速度，可以用曼寧公式計算。具體來說，水速正比於坡降的平方，水力半徑的2/3次方，反比於渠道表麵的曼寧糙率。渠道越光滑，摩擦力越小，水流得越快。反之，渠道越粗糙，摩擦力越大，水流越慢。和曼寧係數成反比關係。
問題就出在用什麽曼寧糙率數據來計算才合理。普通清潔的天然河道的曼寧係數約0.04，如果渠道中長上水草，糙率會更高，視河床狀況而定。幹淨的打磨平滑光潔的混凝土表麵，其曼寧係數是0.013。南水北調東線和中線所有設計施工，看來都采用0.013的曼寧係數，這對嗎?
問題就出在這裏，理想條件下清潔而光滑的混凝土表麵，曼寧係數才會低到0.013。可是，施工會有缺陷，打磨不會完美。工程建成通水的第一天，曼寧係數就已顯著高於0.013的設計要求。一旦連續投入應用，渠底表麵會有泥沙的沉澱積累，過一段時間後，與天然河道的泥濘底部就再無區別，因此曼寧係數會很快達到0.04，底部有泥土，便會長出水草，會使得曼寧係數更高。而水流速度反比於曼寧糙率，糙率增加到三倍，水速降低到隻有三分之一，而流量就相應隻有三分之一，原來設計一年一百億的輸水量，便成了隻有33億。再加上泥沙沉澱的問題，那就更少。
南水北調的設計施工者一切都按照最優條件計算，違背了工程設計裏一切都考慮到最壞情況的基本設計原則。這是在欺騙自然規律和工程規律。最壞的情況，如果有可能發生，就必然會發生。最優的條件，如果未必能達到，就必然達不到。這是基本規律。南水北調的設計者假設一年365天都能按照最高效率輸水，不管枯水季節還是洪水季節，他們還假設渠道永遠保持清潔光滑，曼寧係數不會超過0.013。他們還假設水頭分布的理論計算完全正確，輸水渠道各段的水位，水速，完全和理論計算吻合。在所有一切保持完美無缺的，並且長期保持完美無缺的情況下，他們認為可以達到一年輸水一百億噸的目標。
四次通水累計輸水16.1億噸。第四次通水是從2012年11月21日到2014年4月5日，共有500天，輸水4.82億噸。平均流量為每秒11.2立方（一立方水=1噸），按此流量每年輸水量為3.5億立方，遠遠低於每年輸水一百億立方設計標準，入京五十億立方的原定工程目標。而輸水渠道的截麵麵積有60平方米，按照流量每秒11.2立方算，水流速度僅有每秒0.19米，極其緩慢。再把數據和第一次輸水對照，第一次輸水，按照楊開林，汪易森的論文中實測數據，流量為每秒19立方，水速約每秒0.32米。相比之下，第四次輸水的水速，流量和第一次比都要低很多，僅僅幾年，工程效益已經幾近報廢。
天然的水流，即使沒有任何汙染，也並不是純淨的，其中攜帶有大量泥沙。這些泥沙會在輸水渠道中積累，使水流緩慢，甚至完全停滯下來。泥沙沉澱是個非常嚴重的問題。但是在南水北調的論證和實施中，根本沒有泥沙組的專家參與，因為他們知道泥沙的問題根本就無法解決，泥沙會毀掉南水北調工程。
先來看看一些數量級數據。丹江口水庫每年入庫水量為400億立方，現在大概已減少到320億，而入庫的泥沙量有一億噸。按百分比計算，泥沙含量0.25%，相當驚人。專家算因水庫內水流相對緩慢，大部分泥沙留在庫內，長久將淤塞庫容，變成一個死水庫。再看看長江，每年入海流量約一萬億立方，攜帶入海的泥沙有五億噸。這是約0.05.%的泥沙含量。長江下遊的水速約每秒2.5米。在這樣水速條件下，能夠攜帶0.05%的泥沙。
水流攜帶泥沙，和水速關係很大。發洪水時，不但水極度渾濁，並且大塊的石頭都被水流推著走。可是枯水時節，即使很小的泥土顆粒都會沉澱江底，成為泥漿。這個水速和泥沙顆粒大小的相關關係很敏感。物理計算表明，這個相關關係是六次方關係，假如水速增加到兩倍，二的六次方就是64倍，可以把64倍重的泥土顆粒從河床卷起來帶走。反過來，水速慢到一半，就可以讓六十四分之一的泥土顆粒在水底沉澱。
丹江口入庫水流速度每秒3.5米，就能攜帶0.5% 的泥沙。長江下遊水速每秒2.5米，是丹江口的72%。而72%水速的六次方是14%，攜帶0.5%泥沙就減少到攜帶0.07%，多餘的泥沙便沉澱到江底了。因此，隻要水流略緩，泥沙的沉澱是驚人的。
有專家計算過，98%的泥沙留在丹江口水庫庫底，那麽還有2%的泥沙，也就是0.01%的泥沙留在水裏，這已經假設水非常清潔。但是每年一百億噸的水，攜帶0.01%的泥沙，就是一百萬噸，分布到1300公裏的輸水渠，每米長度的渠道可以分配到770公斤的泥沙。那麽這部分泥沙會不會沉澱下來呢?
假如每秒流速2.5米的長江水可以攜帶0.05%的泥沙，那麽0.01%是五分之一的泥沙量，按照六次方根算，水流速度每秒2米的流速，可以把泥沙衝刷走。但是水流若隻有每秒一米或者更低，那麽這部分泥沙的98%都要沉澱下來。每米的渠道每年要沉澱750公斤的泥沙，這是非常驚人的沉澱速度。因此，輸水渠道水速無論如何都不能低於每秒2米。否則泥沙問題很嚴重，無法解決。
可是實際數據已經告訴我們，京石段第一次輸水時，水流速度僅有每秒0.32米，現在更是慢到每秒0.20米。顯然，曼寧糙率增加了，水流得更慢，緩慢水流更加速泥沙沉澱，進一步增加曼寧糙率，使得水流更慢。這是一個惡性循環，直到變成一潭死水，流不動。
最新的報道，石家莊段開始充水試驗。數據很不妙，文中敘述石家莊段全長123公裏，設計入境流量為每秒220立方，出境流量每秒170立方。可根據報道，這段123公裏渠道，水流從入境到出境總共花了整六天，平均水流速度僅每小時0.85公裏，或每秒0.24米。按照這樣的流速，流量不到每秒14立方，比設計的入境流量每秒220立方，出境流量每秒170立方，低了不止一個數量級。並且這樣緩慢的水流，泥沙沉澱無可避免，工程因此被摧毀報廢，是幾年內無可避免的結果。
在看似西高東低的地形下，搞南水北調工程，設想是可行的，動機也是好的。但是由於路線過長，地貎條件複雜，需要縝密的設計和嚴密的施工，這樣才能使動機和效果統一。無論現在是否過早地下結論去評估這項工程的經濟效益，但是從技術層麵上分析的一些紕漏，可以預示到，中國南水北調工程是一個理想主義者缺失的決策，更是一個官僚主義者濫權的決策，它的沉痛教訓都將由後人去評估。
