原国务院南水北调工程建设委员会办公室副主任 宁远:引江补汉工程在南水北调总体布局中的作用

2022-11-21 04:50宁远
中国水利 2022年18期
关键词:东线调水总体规划

引江补汉工程于2022年7月7日开工建设,成为南水北调后续工程首个开工建设项目,需要科学、客观、全面认识其在南水北调工程总体格局中的位置和影响。

一、引江补汉与南水北调中线工程——提高一期工程供水保证程度,是一、二期的过渡工程

2002年国务院批准的《南水北调工程总体规划》(以下简称《总体规划》)中,南水北调中线工程分两期实施,第一期工程多年平均从汉江调水95亿m3,第二期工程从汉江调水130亿m3。中线主体工程项目包括水源工程、输水工程、调蓄工程和汉江中下游治理工程等四部分。水源工程即汉江丹江口水库大坝加高工程;输水工程即南水北调中线输水总干线(含天津干线)和穿黄工程;调蓄工程包括丹江口水库调蓄、总干渠沿线位置较高水库的补偿调蓄、位置较低的水库洼淀作为附近城市供水的调节水库,以及扩建河北省瀑河水库作为在线调蓄水库,以提高北京、天津供水保证率;汉江中下游治理工程是考虑中线工程从丹江口水库多年平均调水130亿m3时,对汉江中下游生产、生活和生态用水将有一定影响,因此规划兴建兴隆水利枢纽、引江济汉、沿岸闸站改扩建、局部航道整治等4项工程,以减少或消除因调水产生的不利影响。

中线供水的主要目标是城市和工业,近年用水量趋于稳定,但可调水量年际起伏大,保障能力是有问题的。

中线一期工程已经实施了水源工程、输水工程、汉江中下游治理工程,规划的瀑河水库扩建因故未实施,但北京市已经将密云水库作为中线供水的调蓄水库,通过外调水与当地水联调联供解决了供水保证率的问题。中线一期工程已于2014年建成通水,截至2022年7月底,累计调水超过500亿m3,产生了显著的经济、社会和生态效益。但是,作为水源的丹江口水库来水不均匀,年际变化大,在原设计系列(1956—1998年)中,最小年北调水量53亿m3;而水文系列延长后(1956—2018年),虽多年平均天然入库径流仅减少3.5%,差异不大,但因枯水年和连续枯水年增加及上游用水量增加等因素,最小年调水量仅为22.6亿m3,多年平均调水量也从95亿m3降低到90.2亿m3。中线供水的主要目标是城市和工业,近年用水量趋于稳定,但可调水量年际起伏大,保障能力是有问题的。加之通水后受水区城市逐渐增加了对北调水的依赖,一期工程供水保障的问题更为突出,引长江水补充汉江北调水源成为必要。

如今中线输水工程沿线人口密度高,城镇发展快,无论是按原设想的扩大渠道还是铺设管道输水,难度都很大,遂考虑先尽量利用一期工程总干渠的潜力增加输水,提升一期工程供水保障程度。

《总体规划》中,设定2030年水平年的中线工程调水约130亿m3,相应需扩大输水工程规模,陶岔渠首流量从350/420 m3/s(设计/加大,下同)扩大至500/630 m3/s。但如今中线输水工程沿线人口密度高,城镇发展快,无论是按原设想的扩大渠道还是铺设管道输水,难度都很大,遂考虑先尽量利用一期工程总干渠的潜力增加输水,提升一期工程供水保障程度。

中线一期工程输水干线设计时,为节省投资,适应水源的不均匀性,将出现频率较高的流量和水位控制值拟定为设计流量和水位,将出现频次较低的流量和水位中的最大值拟定为加大流量和加大水位,分别按均匀流和非均匀流计算相应的输水水面线,并作为工程设计的依据。如此,就存在利用加大水位控制,增加大流量输水时间以增加北调水量的可能性。设计单位分析,以长江三峡水库作为补充汉江的水源,利用中线一期工程的过流潜力,渠首段多年平均输水能力为132.5亿m3,穿黄工程输水能力100.9亿m3,入河北断面输水能力79.0亿m3,入北京断面输水能力17.0亿m3;考虑冰期过流能力降低影响和受水区需水限制,多年平均可输水量126亿m3(渠首,下同);进一步考虑丹江口水源条件,多年平均可调水量115亿~119亿m3。经多方案比选,设计单位推荐中线多年平均北调水量115.1亿m3。

引江补汉工程从三峡水库多年平均引水39亿m3,水量配置方案为:中线一期工程24.9亿m3,引汉济渭5.0亿m3,汉江中下游(含清泉沟)6.1亿m3,工程沿线3.0亿m3。

可以看出,无论是输水量、工程布局和建设内容,引江补汉工程只是中线一期和二期之间的过渡性工程,如果扩大水源至长江,中线二期工程的调水规模也可不限于原规划的130亿m3。

有几个问题需要讨论:一是因水文系列变动,中线一期工程多年平均调水量从原设计的95亿m3减少至90.2亿m3,而工程的资金筹措、贷款偿还、成本和水价、分水方案、配套工程等,都是以95亿m3为基础的。水量减少5.1%,但却较为敏感。二是工程定位涉及引江补汉工程的供水量分配、投资分摊、资金筹措、水价政策、水费收缴等一系列问题,还涉及中线后续工程规划建设,需要认真对待。三是在按现有方案建设的前提下,作为项目法人的南水北调集团公司可否采取局部的工程和非工程措施适度增加北调水量。上述问题需要在引江补汉工程下阶段或以后的有关工作中研究解决。

二、引江补汉与南水北调东线工程——增加中线工程对东线工程供水范围的实际供水量

引江补汉工程从三峡水库引水入汉江,减少了三峡水库在长江干流的下泄水量,在枯水年尤其是特枯水年的枯水季,由于长江中下游取水能力巨大,叠加起来,对长江中下游包括生态、航运是有影响的。而南水北调东线取水口在长江下游,可能产生的问题需要加以注意,但采取一定的控制措施,如在长江下游控制断面低于一定流量时,控制取水,总体上对东线影响不大。

引江补汉与南水北调东线产生联系的因素,在于其建成后将进一步扩大中线对东线受水区的实际供水量,从而对东线工程的规划产生影响。

《总体规划》设定的东线工程主要供水范围是黄淮海平原东部和胶东地区,面积达18万km2。主要供水目标是解决津浦铁路沿线和胶东地区的城市缺水以及苏北地区的农业缺水,补充鲁西南、鲁北和河北东南部部分农业用水以及天津市的部分城市用水。东线工程除调水外,还兼有防洪、除涝、航运等综合效益,亦有利于我国重要历史文化遗产京杭大运河的保护。

东线一期工程建成通水9年来,虽增供水量达效出现了一些问题,但还是发挥了显著的经济、社会和生态环境效益。有关方面对东线后续工程建设提出的工程方案相较于原规划,一是供水范围有所增加,增加了北京市,供水范围为北京市、天津市和雄安新区,以及河北、山东、江苏、安徽等4省的27个地级市179个县(市、区);二是供水目标增加了河湖湿地的生态补水(如白洋淀)和地下水超采补源的部分水量。

河北东部平原地区,除了沧州、衡水小部分地区由中线少量供水外,在历次规划中一直是东线受水区,但中线一期工程通水后,因水质好受到普遍欢迎,河北省的分水量实际上已向东部平原的一些地区供水,特别是在沧州、衡水一带的高氟水地区,中线供水解决了当地历史上常年饮用高氟水造成的群众健康问题,被视为“德政”,而且随着乡村振兴战略实施和城乡供水一体化推进,也加大了对中线供水的需求,中线供水实际的目标和范围已超出了原定的城市。引江补汉后中线供水也存在向东线原规划受水区延展的趋势。

这种局面,好的一面是中线水质相对更好,优水优用有其合理性,但对东线工程原定的目标和任务会产生影响。在黄河以北相当一些地区,工业用水需求可能减少,生活用水需求虽略有增加但总量不大(也有减少可能),生态用水比例有所增加,带来的是远距离跨流域调水的高水价以及随之而来的水量消纳问题。道理上,东中线互补互济,中线(包括引江补汉)水质较好的水多一些用于生活和工业,东线的水多一些用于农业和生态,并进入中线受水区,形成东中互济,但除了供水体系的复杂影响外,如何解决高水价问题是决定性的。所以“先建机制,后建工程”,下一步对于东线是最为重要的、核心性的工作。

三、引江补汉与南水北调西线工程——参与上游分水,可能影响西线的规模和水源选择

《总体规划》中,西线南水北调分三期实施,第一期工程年调水40亿m3,第二期工程年调水50亿m3,第三期工程年调水80亿m3,调水总量170亿m3。

长江上游宜昌断面多年平均天然径流约4 402亿m3,95%年份3 635亿m3;多年平均控制性的下泄水量3 948亿m3,95%年份3 192亿m3。2030年分配给上游省份的水量多年平均约为592亿m3,折合耗水374亿m3,再加部分流域外调水约72亿m3(含引江补汉39亿m3,未计西线),则预测宜昌断面实际径流量约3 956亿m3(因调入上游水量很少,水库蓄变量有正负,暂未计),要保证宜昌断面的下泄水量控制指标,已是紧平衡,因此西线调水会受到制约。当然,分配的水量不一定都会用足,外调水也不一定都能实现,但用水的权利已有根据,这种情况引起的矛盾会影响西线调水规模和水源的选择。还要指出,三峡工程是采用1878—1991年实测水文系列设计的,多年平均水量4 510亿m3,同为宜昌断面,与现在的有关水量也有较大矛盾,其影响(包括航运)也需注意。因此,西线调水规模和调水水源选择需要进行充分论证。

西线工程调水要注意水量平衡,更需关注与水电的关系。长江上游已经建成我国最主要的水电基地,西线引水的金沙江干支流(雅砻江)和大渡河,都是梯级电站所在的主要河流,据有关方面测算,西线每立方米外调水量影响长江梯级发电量4.76~5.5 kWh,而这些电站又多是西电东送至上海、江苏、浙江、山东的主力,大规模调水可能会影响这些地区的用电安全,因此成为西线南水北调最主要的制约因素。引江补汉的水源在长江上游末端,对水电影响没那么大,但还是有叠加效应的。以上分析尚未计及当地耗用水的影响,所以,“双碳”背景下调用水与水电关系的协调,尤为值得注意。

从调出区影响和调入区需求角度,西线南水北调若仍以长江上游干支流为水源,建议以小规模调水(40亿m3左右)方案为重点开展工作,若确需大规模调水,应研究其他水源的方案。

四、引江补汉与总体规划——加深总体规划修编必要性的认识

引江补汉工程利用中线一期工程输水干线输水潜力,提前从长江引水增加向北方供水,这是中线后续工程的一个过渡性措施,相当于在中线一期工程引水95亿m3基础上,增加20亿m3水量,尚没有实现《总体规划》赋予中线调水130亿m3的目标。但通过对其研究,揭示了总体规划批复20年来出现的一些新形势新问题。

1.水源出现新的问题,尤其是在长江上游

《总体规划》原拟调水448亿m3,其中东线148亿m3,中线130亿m3,西线170亿m3,东线从长江下游引水,中线从长江在中游支流汉江引水,西线从长江上游的通天河(金沙江上游)、雅砻江(金沙江支流)和大渡河(岷江支流)引水。由于水情变化和生态需水增加,汉江对中线一期工程的可供水量减少,不得不提前从长江干流引水。东线虽引水量的影响不大,但引水时段和过程受到的制约多于原来预期。西线从长江上游引水,引水量受到很大制约,要实现原定的目标,需要提前着眼于西南诸河。而如果水源因变化的情况作出调整,也会引起需求和供水目标的调整。

2.受水区的需求与其结构出现变化

南水北调工程供水目标原来主要是针对城市工业和生活用水。从近年趋势看,城市用水量总体逐渐趋于稳定,而用水结构上,工业用水在减少,生活和生态(及景观)用水有所增加。人口是需水最基础的影响因素,近年受水区人口增长缓慢甚至有些地区开始减少,必然会对需水产生影响。未来在全面落实节水优先方针,推动节水制度、政策、技术、管理创新情况下,用水方式将进一步由粗放低效向节约集约转变。如果供水目标和任务一定程度上向农业和生态环境方面转移,带来的问题需要深入全面地加以研究。

3.受水区范围有所变化

《总体规划》强调东、中、西线各有其合理的供水范围,但目前中线供水已进入东线受水区,东线后续规划供水也将进入中线受水区。如黄河分水调整在上下游间得以实现,尤其是西线供水进入黄河难以分清水源,都需与中、东线统筹(如水价政策),三条线供水的交叉互济在所难免。如前所述,如果水源条件有变化,供水范围和目标也会随之调整。

在资源配置上如何让市场发挥决定性作用,政府更好发挥指导作用,南水北调有关体制机制问题比过往更显重要,某种程度上已成为后续工程推进的中心问题,需要有系统深入的研究。

4.机制体制问题更具决定作用

《总体规划》设定的有关体制机制有些发挥了很好的作用,如两部制水价。随着形势的发展,尤其是在资源配置上如何让市场发挥决定性作用,政府更好发挥指导作用,南水北调有关体制机制问题比过往更显重要,某种程度上已成为后续工程推进的中心问题,需要有系统深入的研究。此外,《总体规划》提及还需要研究的问题,如河西地区的供水等等,也需研究落实。总之,《总体规划》的修编要研究的问题尚多,应抓紧进行,以利于南水北调后续工程的推进。

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