中国科学院院士、清华大学教授 张楚汉：关于南水北调后续工程的几点思考

南水北调工程是实现我国水资源优化配置、促进经济社会可持续发展、保障和改善民生的重大战略性基础设施，是国家水网的主骨架和大动脉。南水北调东、中线一期工程先后于2013年、2014年建成通水，已累计向黄淮海平原及胶东地区调水超500亿m3，其中生态补水超80亿m3，直接受益人口1.5亿人，已成为沿线城市名副其实的“生命线”工程，同时也对沿线河湖复苏、地下水恢复发挥了重要作用。

为了推进南水北调后续工程的顺利实施和高质量发展，2021年8月国务院推进南水北调后续工程高质量发展领导小组成立了由中国工程院牵头、37名相关领域的院士专家组成的专家咨询委员会（下称专咨委）。专咨委成立以来，针对南水北调东、中线后续工程，经过8个多月的现场查勘、会议研讨和部门沟通，形成了关于若干重大专题和东、中线工程概念性设计的咨询报告。

我个人从20世纪90年代作为原国家计委南水北调专家委员会成员开始，20多年来，踏遍了南水北调东、中、西三线，参与了勘测、设计、施工、运行过程中的一系列重大关键技术问题的调查研究和讨论决策。本文重点阐述对《南水北调工程总体规划》修编和后续工程规划建设的若干思考。

一、关于推进《南水北调工程总体规划》修编

2002年国务院批复《南水北调工程总体规划》（下称《总体规划》），确定了南水北调东、中、西线的调水水源、线路、规模和供水范围。东线从长江下游扬州附近抽水，中线从汉江丹江口水库引水，西线从通天河、雅砻江、大渡河调水。规划总调水量448亿m3/a，其中东线一期88亿m3/a、后续148亿m3/a，中线一期95亿m3/a、后续130亿m3/a，西线一期40亿m3/a、后续170亿m3/a。《总体规划》批复20年来，受水区和水源区经济社会发展和水资源条件发生了显著变化，开展《总体规划》修编是必要的。建议在“大稳定，小调整”原则指导下，进一步明确东、中、西三线的功能定位。程序上建议在研究黄淮海流域总需水量和需调水量的基础上，首先确定中线工程挖潜扩能合理、可行的调水规模和覆盖范围，在此基础上优化配置东线工程过黄河北延至京津冀和胶东地区的调水规模。在确定东、中两线调水方案后，对1987年国务院批准通过的《黄河可供水量分配方案》（简称“八七”分水方案）进行适当调整，调整水量主要用于补充黄河下游生态用水和上中游基本生活用水等，从而确定黄河上中游未来需水量。西线工程调水规模需平衡需求侧与供给侧，取决于黄河上中游缺水量和西线水源区合理的可调水量，后者需综合考虑调出区生态环境、水电损失等因素的影响。

中线工程是以受水区城镇生活和工业供水为主、兼顾农业和生态供水的输水专线，东线工程则是保障城镇生活、工业、农业、生态环境供水，以及防洪和通航等多功能目标的综合输水系统。

二、关于东、中线后续工程的功能定位和调水规模

中线工程是以受水区城镇生活和工业供水为主、兼顾农业和生态供水的输水专线，东线工程则是保障城镇生活、工业、农业、生态环境供水，以及防洪和通航等多功能目标的综合输水系统。这里要强调的是，农业方面，东、中线受水区豫、鲁、冀、皖、苏耕地面积5.5亿亩（1亩=1/15 hm2），粮食产量占全国34%，小麦产量更是占全国80%以上，因此，保障粮食安全生产供水至关重要。生态环境方面，海河流域河道断流问题依然突出，地下水目前仍然处在超采状态，生态环境状况仍然严峻。城镇生活、工业、农业、生态需水是相互联系的有机整体，农业、生态用水之所以短缺，是因为被城市用水所挤占，而生态用水又被农业用水所挤占。东、中两线尤其东线后续工程在保障城市用水的基础上，要更多地向农业和生态用水倾斜。

关于调水规模，根据现有规划，预计黄河以北受水区2035年缺水量约为70亿m3/a。东线后续工程过黄河水量约44亿m3/a，供京、津、冀、鲁北等地用水以及生态补水。中线后续工程在一期工程调水95亿m3/a的基础上，按增源挖潜扩能的规划思路，可将调水量扩大至115亿m3/a，陶岔渠首新增北调水量20亿m3/a。上述东线后续调水增量加上中线后续调水增量，黄河以北补充水量共约60亿m3/a。此外，东线后续工程还向黄河以南的胶东地区调水约19.3亿m3/a。考虑未来经济社会发展和气候变化具有不确定性，应适当留有余地，上述调水规模是基本合理的，可考虑作为《总体规划》修编的基础。

三、关于中线后续工程增源挖潜扩能和引江补汉工程

中线一期工程自2014年12月通水以来，迄今累计向受水区京、津、冀、豫调水超500亿m3，效益显著，由于水质优良，备受百姓欢迎。据统计，目前汉江水已占北京市主城区自来水供水量的73%,占天津全市生活、工业供水量的80%,占河南省郑州市中心城区供水量的80%。河南鹤壁、许昌、漯河、平顶山主城区100%用上了中线北调水。中线年均实际供水量占年均调水规划指标的66%，其中河南为55%，河北为53%，北京为100%，天津为112%。

中线后续工程的引调水规模主要取决于现有一期工程的最大安全输水能力与汉江水源的可调水量两个因素。

1.中线未来水资源供需条件变化

中线后续工程的引调水规模主要取决于现有一期工程的最大安全输水能力与汉江水源的可调水量两个因素。由于汉江丹江口水库近年来水偏枯，未来水资源供需条件将发生一定的变化。

（1）汉江流域水资源情势

丹江口水库1956—2018年年均入库流量374亿m3，较原规划采用的388亿m3（1956—1998年系列）减少约14亿m3，其中1999—2002年年均仅260亿m3，连续偏枯年呈增加趋势。

汉江作为我国重要的调水工程水源地，除已建中线工程一期年均调水95亿m3外，陕西省引汉济渭工程每年将从汉江调入渭河（黄河最大支流）水量10亿m3（近期）到15亿m3（远景），再加上湖北省鄂北地区水资源配置工程用水，汉江中上游调水量已占丹江口平均天然入库径流量的30%。如遇汉江枯水年，汉江外调水与流域内用水矛盾、生产生活用水与环境用水矛盾、上游用水与中下游用水矛盾将更加突出。

（2）中线受水区京、津、冀、豫水资源情势

根据海河流域第三次水资源评价初步成果，中线受水区未来水资源呈现不同程度的衰减趋势，导致当地水资源的供水能力和保证率相应降低。从需求侧分析，随着京津冀协同发展战略的实施，雄安新区建设、中原城市群建设的推进，以及城乡供水一体化的实施，中线受水区需水量仍将进一步增加。

基于上述水源与受水区供需情势分析，在中线总干渠不扩建、确保工程运行安全的条件下，通过加大流量、优化调度的方式，有条件将一期调水95亿m3/a扩能至115亿m3/a，即增调20亿m3/a。为了解决中线受水区未来需水预期增长与汉江水源不足的矛盾，通过引江补汉来满足汉江中下游的用水需求是必要的。

引江补汉工程多年平均引江水量39亿m3。其中，主要补中线一期北调水量24.9亿m3/a，补引汉济渭5亿m3/a，补汉江中下游6.1亿m3/a，补输水沿线3亿m3/a。个人认为上述补水量分配是基本合理的。引江补汉工程从三峡库区支流龙潭溪引水，总体布局已确定为引水至丹江口的坝下方案。工程施工总工期108个月，静态总投资为582亿元。

中线干渠长距离输水，穿过华北地震带和高风险洪涝区。历史上，华北地区唐山、邢台、张北等地发生过大地震；中线沿线山区110多座中小型水库防洪设计标准偏低，若出现类似2021年郑州“7·20”特大暴雨灾害形成的超标准洪水，将会严重威胁干渠安全。为保障工程运行安全，需要深入研究中线干渠防洪与抗震的关键技术。

2.中线后续工程的主要关键技术问题

①中线工程（包括引江补汉工程）的运行调度涉及三峡水库、丹江口水库、中线沿线调蓄工程、受水区供水工程、引汉济渭工程、鄂北水资源配置工程、引江济汉工程，是一个复杂的水资源调配系统。为充分发挥水资源综合效益，提升水安全保障水平，需开展引江补汉工程与相关引调水工程的联合调度研究。

②中线干渠长距离输水，穿过华北地震带和高风险洪涝区。历史上，华北地区唐山、邢台、张北等地发生过大地震；中线沿线山区110多座中小型水库防洪设计标准偏低，若出现类似2021年郑州“7·20”特大暴雨灾害形成的超标准洪水，将会严重威胁干渠安全。为保障工程运行安全，需要深入研究中线干渠防洪与抗震的关键技术。

③引江补汉工程输水隧洞长约194.3 km，穿越大巴山脉、秦岭山脉及荆山山脉；最大埋深1 182 m，全程有压自流输水，是目前国内外最大规模的深埋有压输水隧洞。输水隧洞具有线路长、埋深大、地貌与地质构造复杂、地层岩性多样、地应力水平总体偏高等特点。为保障工程的安全建设和运行，需要针对性地解决复杂地质条件下深埋有压输水隧洞的关键技术问题。

四、关于东线后续工程的目标与挑战

自2013年年底通水以来，东线一期工程运行前6年年均抽江水量61亿m3，占规划指标88亿m3的70%（含江水北调），年均供水量占计划供水指标的57%。至2021年，东线一期工程共向山东供水53亿m3，占计划供水指标的48%，胶东半岛实际供水约占计划的42%，鲁北实际供水占计划的比例较低，约为20%，原因是近3年黄河水丰，而且农业灌溉仍超采地下水。东线后续工程的功能定位是过黄河北延供水至海河流域，东至胶东半岛，以解决城镇生活、工业、农业、生态环境用水为目标，且更多地向农业与生态供水倾斜。其中主要的受水区是海河流域。一方面，海河流域是黄淮海三个流域中缺水情势最为严峻的，水资源开发利用率达106%，靠超采地下水维持供水，年均超采地下水75亿m3，从20世纪80年代以来地下水超采总量已达1 800亿m3。海河流域1950—1980年年均入海水量为168亿m3，而21世纪以来降为30亿m3，只在汛期有水入海。另一方面，海河流域是首都北京所在地，京津冀协同发展和雄安新区建设都离不开水资源的支撑。

东线后续工程面临的主要挑战，一方面是如何提高一期调水量的消纳度，这涉及未来水价机制与运营管理体制的改革，配套工程的进一步完善，以及如何置换城市用水、还当地水资源于农业和生态等问题。据统计，目前海河流域大中城市城镇生活、工业和公共环境用水总量约为108亿m3/a，其中有约47.7亿m3/a是当地地表水与地下水，如何将这部分水量用南水北调后续工程的调水置换出来，供给当地的农业用水，从而置换农业超采的地下水还于生态，是需要研究解决的关键问题。另一方面是东线后续工程的生态环境问题。东线工程沿线湖泊、河流、渠道纵横交错，水系十分复杂。引调水工程平面交叉，给水质保护带来了挑战。东线一期工程在水环境治理方面取得了巨大成效，沿线水系水质基本达到了Ⅲ类水标准。未来黄河以南扩大引用水量、黄河以北新修干渠都需要十分重视生态环境与水质保护问题。

东线后续工程还需要在可行性研究深化阶段对输水线路进行进一步综合比选。黄河以北的线路布局，需要对专咨委提出的以东线总干渠为骨干、充分利用现有四条引黄灌渠和天然河网的“一干多支扩面”方案进行深入研究，对干、支、面的水量进行优化配置；黄河以南，需要对现有大运河方案、山东南滨海线方案、洪泽湖输水专线方案进行深入比选。

五、关于西线工程规划方案比选论证的进一步深化

综合考虑黄河上中游未来水资源情势、农业节水、冲沙减水、引汉济渭补水，以及南水北调东、中两线调水补充置换等因素，预测2035年仍缺水约100亿m3/a，需从西线调水。西线水源有限，近期调水宜适度。从金沙江、雅砻江、大渡河引水，建议重点研究下线叶巴滩—两河口—双江口引水线路，该线路有较大的断面水量与调蓄库容，可自流。调水规模需充分考虑调出区下游生态环境、供水需求、发电等因素的影响。调水规划可分三步：第一步先从雅砻江、大渡河调水入黄河，按断面20%～30%控制，调水规模约为80亿～90亿m3/a；第二步再从金沙江叶巴滩水库引水约60亿m3/a，与第一步共调水约140亿～150亿m3/a，主要补给黄河上中游城镇生活、工业、能源基地、农业以及生态环境用水；第三步为远景构想，引西水东济。西水东济是我国未来水资源空间均衡的重要战略布局。建议统筹规划南水北调东、中、西三线和其他调水工程，通盘研究长江、黄河水资源与西水东济格局，与南水北调西线工程相衔接，补给河西走廊、毛乌素、库布齐沙地等的农业、生态环境与能源用水，优化配置水、土、光、热资源，进一步开发我国黄河流域与西北地区国土资源。必要时，西水东济还可向金沙江上游补水。通过工程调配适度调水，降低国际河流下游洪涝灾害风险，探讨国际合作协商机制，实现利益共享。建议下阶段对西线调水规模，调水线路，调出区下游生态、资源、水电电能影响，受水区范围与供水对象，以及工程关键技术、投资、移民等进行深入研究。

致谢：向中国工程院何华武院士、张建云院士，专咨委各位委员，国家发展改革委农村经济司、水利部规划计划司、南水北调集团有限公司、水利部水利水电规划设计总院、长江水利委员会、长江设计集团有限公司、黄河水利委员会、黄河勘测规划设计研究院有限公司、淮河水利委员会、中水淮河规划设计研究有限公司、海河水利委员会、中水北方勘测设计研究有限责任公司等单位同仁们提供的支持、建议表示衷心的感谢，向清华大学王光谦院士和参与中科院多个相关战略咨询项目的清华研究团队的师生们一并表示诚挚的谢忱！