中亞利桑那調水工程

中亞利桑那調水工程（Central Arizona Project，縮寫CAP）是美國亞利桑那州的長距離調水工程，由渡槽、隧洞、泵站和輸水管道組成。工程從帕克附近的哈瓦蘇湖引取科羅拉多河水，輸往馬里科帕縣、皮納爾縣和皮馬縣，終點位於圖森西南的聖哈維爾印第安保留地南界附近。輸水幹線長336英里（約541公里），輸水全程累計提升約3,000英尺（約900米），其規劃年供水規模約150萬英畝英尺（18.5億立方米）。

該工程由美國內政部墾務局建設，1968年經《科羅拉多河流域工程法》授權，1973年動工，1985年開始供水，1992年把水送至圖森，1993年宣布主體工程基本完工。中亞利桑那水資源保護區（Central Arizona Water Conservation District，CAWCD）負責運行管理和償還應由地方承擔的建設費用。工程總造價約40億美元，是亞利桑那州利用其科羅拉多河法定水量並減少中南部地區地下水超采的重要設施。

## 工程設施與運行

CAP在哈瓦蘇湖畔的馬克·威爾默泵站（Mark Wilmer Pumping Plant）取水。該站的六台6.6萬馬力水泵先把河水提升800餘英尺，送入長約7英里的巴克斯金山隧洞（Buckskin Mountain Tunnel）。水流出隧洞後經開放式渡槽、倒虹吸、其他隧洞和泵站向東及向南輸送。全系統有14座普通泵站和1座兼具抽水及發電功能的泵站，另有39座弧形閘門和50餘處分水口。渡槽首段較寬，可充當渠內調蓄空間。但隨著線路向東延伸，渠道和泵站規模逐漸縮小。

位於系統中段的普萊森特湖（Lake Pleasant）是CAP的主要調蓄水庫。工程在秋冬用水低峰期將科羅拉多河水泵入湖中，待春夏用水量增加時再放水。新沃德爾壩下游的抽水發電站可利用放水發電，所得收入用於抵償部分工程費用。

工程採用集中監控和自動調度。可編程主站監控系統（PMSC）通過遠程終端採集各泵站、閘門及水位測點的數據，編制並下達運行計劃。其中，渠道控制軟體（ACS）包括初始狀態、非恆定流仿真、裝載計算、閘門控制和渠首段仿真等模塊。運行人員依據使用者按周提交的需水計劃安排輸水，並運行人員以維持各渠段的「控制體積」為主要目標，調節水位和流量，以減小長距離輸水中的波動並提高響應速度。

## 歷史

### 早期設想與水權爭端

把科羅拉多河水提升至亞利桑那州中部谷地的「高線渠」設想可追溯至20世紀20年代。此後，亞利桑那州與加利福尼亞州圍繞科羅拉多河下游水量分配長期爭執。亞利桑那州直到1944年才批准《科羅拉多河契約》，並授權州政府與內政部長簽訂每年取用280萬英畝英尺科羅拉多河幹流水量的合同。

第二次世界大戰後，墾務局研究了大理石峽谷壩方案、布里奇峽谷壩方案和帕克抽水方案。1940年代中期成立的中亞利桑那工程協會（Central Arizona Project Association）在州內外宣傳這項工程，通過搜集和發布水權、工程及經濟資料，並聯合地方團體推動國會授權。墾務局經過比較認為，帕克抽水方案造價較低、工期較短，後來成為輸水幹線的基礎。此後很長時間內，規劃者仍擬利用布里奇峽谷壩發電，並以售電收入為工程籌資。

由於加利福尼亞州反對在水權未定時授權CAP，亞利桑那州於1952年向美國最高法院起訴。案件審理歷時近11年，特別主事官聽取340名證人的證言，形成約2.5萬頁庭審記錄。最高法院1963年在「亞利桑那州訴加利福尼亞州案」中裁定，下游流域首批750萬英畝英尺科羅拉多河幹流水量中，加利福尼亞州得440萬、亞利桑那州得280萬、內華達州得30萬英畝英尺。此外各州分別控制本州支流水量，聯邦保留地水權也獲確認。該判決為CAP重新提交國會審議掃清了主要法律障礙。

1962年墾務局的補充可行性報告預計，CAP可為88萬英畝農地補水，並向菲尼克斯—圖森地區約110萬人提供每年30.3萬英畝英尺的城市和工業用水。報告同時指出，菲尼克斯及皮納爾縣地下水位快速下降，部分地區出現井水鹽化和地面沉降。當時全州地下水年超采量估計為220萬英畝英尺，而CAP淨供水量只能彌補其中不足的一半。

### 國會授權

20世紀60年代的授權方案將CAP納入美國西南部區域水資源規劃，並擬以布里奇峽谷壩和大理石峽谷壩的售電收入為工程籌資。擬建水壩形成的庫區回水可能侵入大峽谷國家公園，淹沒部分峽谷景觀，引發全國性的環境保護運動。1966年至1967年間，環保團體的遊說對國會審議產生了重要影響，兩座大峽谷水壩最終沒有建成。

亞利桑那州國會代表團以參議員卡爾·海登為核心，另有參議員保羅·范寧和眾議員約翰·雅各布·羅茲、莫·尤德爾、薩姆·施泰格等人參與遊說，眾議院內政與島嶼事務委員會主席韋恩·N·阿斯皮諾爾則是跨州妥協的關鍵人物。1967年的國會方案還涉及上游各州工程、墨西哥供水責任及下游開發基金等內容。參議院於1968年9月12日同意眾議院文本；9月30日，總統林登·詹森簽署《科羅拉多河流域工程法》，正式授權CAP及若干上游流域工程。授權法的妥協條款也確定了CAP較低的供水優先級，即當科羅拉多河下游幹流不足以滿足750萬英畝英尺的基本用水量時，必須先削減CAP供水，之後才可削減加利福尼亞州440萬英畝英尺的基本份額。

### 建設與規劃調整

1971年，亞利桑那州設立CAWCD，以便與聯邦政府簽訂合同，並償還應由地方承擔的建設費用，並在完工後管理該工程。1973年5月6日，工程在哈瓦蘇湖畔舉行開工儀式。1985年5月22日，CAP首次向菲尼克斯以西的哈夸哈拉谷灌區供水，菲尼克斯於同年開始接受供水，圖森於1992年首次接受該工程的供水。1993年9月30日，墾務局宣布輸水骨幹工程基本完工並移交CAWCD運行維護。1994年，新沃德爾壩首次蓄存CAP來水，並利用放水發電。原始授權方案還包括鹽河與弗德河匯合處的奧姆壩及希拉河上的水庫。奧姆壩因其對原住民社區和環境可能造成的影響而遭反對，墾務局自1978年起研究替代方案。1981年提出的「第六方案」（Plan 6）由新沃德爾壩、羅斯福壩改建等工程承擔原擬由奧姆壩承擔的蓄水和防洪功能，但其中擬建的克利夫壩後來也因環境爭議取消。在聯邦政府要求亞利桑那州建立有效地下水管理制度的背景下，州議會於1980年通過《地下水管理法》，設立亞利桑那州水資源部、積極管理區和百年可靠供水制度，並要求重點地區逐步減少地下水超采。這項法律使CAP供水與州內地下水管制相互配合。

## 管理、分配與償還

CAWCD是覆蓋馬里科帕、皮馬和皮納爾三縣的特別區，由15名民選董事組成，其中馬里科帕縣10席、皮馬縣4席、皮納爾縣1席。其收入來自售水、售電、設施使用費、三縣非保留地居民繳納的財產稅和投資收益，用於運行維護、設備更新、償付債券以及向聯邦政府還款。CAWCD須償還的部分包括非聯邦供水用途、商業發電用途及建設期利息，但向印第安部落供水等聯邦用途的費用不計入地方償還義務。CAP官方網站稱該工程總造價約40億美元，依合同應償還約16.5億美元。1993年，美國政府問責署按當時尚未完成的全部項目估計總成本可能達到47億美元，並指出建設成本的核定、電力銷售收入、農業供水收入和灌區貸款違約均可能影響最終償還結果。

CAP供水對象包括城市和工業使用者、印第安部落及農業灌區。CAP投運前，加利福尼亞州長期使用亞利桑那州尚未使用的部分河水份額。而隨著CAP開始取水，這部分臨時可用水量隨之減少，南加利福尼亞州的供水機構轉而加強節水、污水回用和農業用水調劑。2004年《亞利桑那水務和解法》在解決聯邦政府與CAWCD償還爭議的同時，重新分配農業優先級水量，並把19.75萬英畝英尺轉配給亞利桑那州印第安部落，CAP長期供水合同的總量則限定為141.5萬英畝英尺。按CAP的統計，該工程約46%的供水已經或將永久分配給州內印第安部落。

## 爭議與影響

### 成本、補貼與早期需求不足

早在20世紀40年代，CAP支持者便以工程能夠保障農業和城市發展、穩定地方稅源為由，認為有關電價、灌溉補貼和償還安排與其他聯邦墾務工程並無不同。批評者則認為，長期低息或免息融資把亞利桑那州廉價供水的部分成本轉嫁給全國納稅人。工程開始供水後，農業使用者對水價的承受能力成為現實問題。許多灌區認為CAP供水價高於抽取地下水的成本，實際購水量低於規劃，部分閒置水量轉作地下水回灌。1990年代初的訴訟和談判最終促成2004年的水務和解，即灌區放棄長期農業配額，換取價格較低、供水優先級更低且水量固定的「農業和解水池」（Agricultural Settlement Pool）用水，相關供水安排定於2030年結束。曾參與推動工程的前聯邦眾議員薩姆·施泰格在1983年的評論中把支持CAP稱為一項「錯誤」，批評授權時對成本、利息和州際妥協後果估計不足，這是施泰格事後作出的個人評價。

### 圖森水質危機

圖森供水部門於1992年11月改由經處理的CAP來水向約8.4萬戶住宅和商戶供水。新水源的水質化學特徵，尤其是硬度與當地地下水不同，因而擾動了老舊鍍鋅鋼管內壁的沉積物，造成鏽色水、管道洩漏及設備損壞，約6,000戶反映受到影響。市議會隨後暫停擴大直接供水，並恢復部分地區的地下水供應。1993年10月，圖森恢復向約3.36萬戶使用者供應地下水，但鏽色水仍持續數月。市政府安裝過濾器、沖洗管網、投加正磷酸鋅並加快更換易腐蝕管道，同時支付損害賠償和減免水費。當地水質諮詢小組認為CAP供水本身符合飲用要求，問題主要源於更換水源後，新水與老舊管網發生作用。2018年發表於《美國自來水工程協會雜誌》的回顧研究亦把這次事故概括為水源切換引起的嚴重有色水和管道腐蝕危機，並強調水處理與腐蝕控制的重要性。

### 環境與社會評價

早期的大峽谷水壩方案、奧姆壩及克利夫壩先後因國家公園景觀、野生動物棲息地和原住民土地等問題受到反對。工程因此並非完全按1968年的原始規劃建成，而是通過「第六方案」、新沃德爾壩和既有水壩改建等方式替代部分設施。環境記者史蒂芬·羅伯特·米勒在2023年的著作中認為，CAP是一項適應水資源短缺的基礎設施措施，只能延緩而不能消除亞利桑那州面臨的供水壓力。他以皮納爾縣為例，指出科羅拉多河供水削減後，一些曾依賴CAP供水的農場重新啟用地下水井。這是作者對該工程長期社會和環境影響的評價。

## 科羅拉多河缺水

由於CAP在下游流域優先級較低，科羅拉多河缺水對其使用者影響尤其明顯。美國墾務局在2021年首次宣布米德湖於2022年進入一級短缺狀態。按照《2007年臨時短缺指南》規定的基本削減量，亞利桑那州須減少取水32萬英畝英尺，連同2019年《乾旱應急計劃》要求的節水貢獻，一級短缺下的總減量達到51.2萬英畝英尺，削減量主要由CAP使用者承擔。截至2026年，米德湖仍處一級短缺狀態。現行《2007年臨時短缺指南》和2019年《乾旱應急計劃》將在2026年底失效，聯邦政府正在制定此後的水庫運行規則。因此，CAP未來可獲得的河水量仍取決於流域水文條件，以及科羅拉多河流域七州、原住民部落、墨西哥和美國聯邦政府達成的新安排。

## 外部連結

- 中亞利桑那調水工程官方網站
- 美國墾務局：Central Arizona Project

## 基本資料

- 原文名：Central Arizona Project
- 國家：美國
- 位置：亞利桑那州
- 長度：336
- 總升高：約3,000英尺（約900米）
- 狀態：運行中
- 當前擁有者：美國墾務局、運行管理：中亞利桑那水資源保護區（CAWCD）
- 項目批准日期：1968年9月30日
- 始建日期：1973年5月6日
- 竣工日期：1993年9月30日（輸水骨幹工程）
- 方向：先向東，後向南
- 起點：哈瓦蘇湖（帕克附近）
- 終點：聖哈維爾印第安保留地南界附近（圖森西南）
- 起點坐標：34°N 17°W
- 規劃年供水量：約150萬英畝英尺（18.5億立方米）
- 總造價：約40億美元
- 服務地區：馬里科帕縣、皮納爾縣和皮馬縣