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对南水北调工程前期工作的回顾和初步认识

2020-04-11

治淮 2020年1期
关键词:工程规划东线调蓄

南水北调东、中线一期工程建成后,截至2019年9月17日,累计调水量已超过280亿m3,直接受益人口约1.2亿,提高了受水区40多座大中城市供水保证率,有效缓解了华北、胶东地区的水资源矛盾。

作为一个长期从事南水北调东线工程前期工作的工程技术人员,通过南水北调工程前期工作回顾、编写《南水北调工程方案综述》和阅读《中国南水北调工程前期工作卷》,笔者对南水北调工程前期工作有以下几点初步认识。

一、调水工程规划要与时俱进

以南水北调东线工程规划为例。

从1973年到2019年47年间编制了《南水北调近期工程规划报告(初稿)》(1976年3月)、《南水北调东线工程修订规划报告》(1990年5月)、《南水北调工程东线论证报告》(1996年1月)和《南水北调东线工程规划(2001年修订)》。目前,正在编制东线二期工程规划。

根据社会经济发展需要和地方要求,1976年规划的主要供水目标是解决粮食短缺问题。规划新增和改善灌溉面积计6400万亩(黄河以南3400万亩,以北3000万亩),结合恢复和发展天津~长江段航运,提供生活、工业和航运用水27亿m3。采用的调水工程规模为:抽引江水1000m3/s、过黄河600m3/s、到天津100m3/s。

1990年规划时,粮食短缺问题已有显著改善,而受水区城市用水增加较多,缺水严重,北京市和胶东地区用水紧张。规划重点是补充城市(包括1976年规划供水区内的城市和北京市及胶东地区重要城市)供水;将灌溉面积由6400万亩减到4245万亩,其中黄河以北地区由3000万亩减少到1400万亩;仍然结合京杭运河天津~长江段航运。采用的工程规模为抽引江水1000m3/s,过黄河400m3/s、到天津180m3/s。1992年编制的《南水北调东线第一期工程可行性研究修订报告》,按照年供水量5亿m3安排了天津(九宣闸)到北京(玉渊潭)的输水工程。

1996年《南水北调工程东线论证报告》按照1990年规划,分三步实施东线工程,增列了从东平湖向胶东地区供水的丁水东调工程(输水流量为90m3/s);考虑到1993年9月在水利部审查《南水北调东线第一期工程可行性研究修订报告》时,北京市代表正式提出东线工程不必考虑北京市的用水,没有安排天津~北京的输水工程。

2001年东线工程规划,根据经济社会发展需要和江水北调工程运行情况,其调水任务主要是解决沿线城市生活、工业用水,结合恢复和改善京杭运河黄河~长江段航运,除江水北调工程和沿洪泽湖、高邮湖周边已有灌区外,不考虑增加新灌区,灌溉面积减少到3248万亩。其工程规模为抽引江水800m3/s,过黄河200m3/s,到天津100m3/s,向胶东地区送水90m3/s。安排的第一期工程为,抽引江水500 m3/s,进东平湖100 m3/s,过黄河50 m3/s(按100m3/s 建成),向胶东地区送水50 m3/s。

在东、中线一期工程即将建成之际,2013年3月国务院要求,“加快开展南水北调东、中线后续工程论证工作”。此后,开始研究东线一期工程向北延伸应急供水方案和东线二期工程规划。两项工程都考虑在向天津和河北省东部地区供水同时,延伸送水到河北省雄安新区和北京市。鄂竟平部长在2019年全国水利工作会议上的讲话要求:“推动东线一期北延向京津冀应急供水工程建设,抓紧开展东线二期工程、中线引江补汉水源工程和沿线调蓄工程前期工作,持续深化西线工程前期工作论证,为早日开工创造条件。”2019年4~6月,实施了东线一期工程应急向津冀供水试通水,用潘庄引黄渠道和南运河输水到天津市。

现在的任务一是管好、用好东、中线一期工程,使其充分发挥效益;二是与时俱进,修改《总体规划》提出的东、中线二期工程规划和西线工程规划。

二、科学预测受水区(供水区)不同水平年缺水量、调出河段的可调水量(调水规模)和分期调水量

以中线工程从汉江丹江口水库引水为例。

1.调水规模

通常的说法是:中线工程近期引汉、远期引江。实际上2002年以前重点研究的是引汉。相对来说,引江工作做得比较少,也不够深。南水北调工程总体规划阶段认为:引汉130亿m3(同时实施东线工程)可以解决2050年以前京津华北地区用水;2030年以后,将达到用水高峰,之后用水量不会增加很多;没有考虑中线工程引江。

关于“中线后续工程”论证工作的具体进展情况,从上述鄂竟平部长讲话分析,中线工程从汉江丹江口水库引水,可调水量(调水规模)可能达不到130亿m3。

1979年2月,《南水北调中游线引汉工程规划要点》认定:如丹江口水利枢纽按原设计续建(设计蓄水位170m),多年平均引水量可逐步扩大到230亿m3。

1996年1月,《南水北调工程中线论证报告》建议仍维持可行性研究报告的结论,首先推荐加高丹江口水库大坝初期调水145亿m3、后期调水220亿m3的方案。

1996年1月《南水北调工程论证报告》和1998年2月《南水北调工程审查报告》复述了上述《中线论证报告》的建议,并把加高丹江口水库大坝、调水145亿m3作为南水北调工程近期实施方案。

《中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告》(2001年版)提出:“中线工程由加高后的汉江丹江口水库引水,多年平均的可能引水量估计约130亿m3/a”,“丹江口水库多年平均最大可供调出的水资源量以不超过130亿m3为宜”,“合理的调水规模似应为100亿~110亿m3为宜,最大不宜超过130亿 m3”。

《南水北调中线工程规划(2001年修订)》采用“推荐丹江口水库大坝加高,并建设汉江中下游相关工程,多年平均调水量130亿~140亿m3方案”,近期调水95亿m3。

2002年9月《南水北调工程总体规划》指出:“丹江口水库可调水量为120亿~140亿m3”,“确定中线工程的调水规模为130亿m3”,“第一期工程的多年平均调水规模为95亿m3”。

现在看来,不实施引江补汉,中线工程从丹江口水库调水规模可能小于130亿m3。

综上所述,为了确定合理的调水规模(年调水量),应根据已有资料,科学推算引水河段的天然来水量,并充分考虑引水河段上游、引水河段及其下游当前和将来可能的用水需求。

2.受水区(供水区)缺水量

以中线工程为例(见表1)。

受水区(供水区)缺水量是确定调水工程年调水量的重要依据。依据《中线论证报告》《中线供水区缺水情况》预测的缺水量(2000 水平年为207亿m3和162亿m3,2010 水平年为228亿m3),南水北调工程《中线论证报告》《论证报告》《审查报告》建议南水北调工程近期实施方案为中线工程年调水145亿m3(总干渠设计输水流量为渠首600 m3/s、穿黄500m3/s)。国务院没有批准南水北调工程《审查报告》《论证报告》。依据《南水北调工程总体规划》和2001年中线工程规划预测的中线受水区城市2010 水平年缺水量78亿m3,考虑输水损失和河南省原引丹灌区用水(约5亿m3/a),采用中线一期工程年调水95亿m3(总干渠设计输水流量为渠首350 m3/s、穿黄265 m3/s)。经国务院批准,按年调水95亿m3于2014年12月建成了中线第一期工程,向京、津、冀、豫等省、市补充城市用水和少量生态补水。

表1 预测中线供水区缺水量表(单位:亿m3)

因此,应采用科学的预测手段和方法,深入实际调查研究,提出尽可能接近实际的不同水平年受水区(供水区)的缺水量。

三、长距离调水工程需要设置足够的调蓄工程

1.引滦工程

引滦入津工程输水渠长约234km,为东、中线工程输水干线长度的五分之一左右。天津市坚持采用北线(现在用的输水线),主要理由就是输水渠穿过其境内的大型水库(于桥水库),可以充分调蓄引来的滦河水,提高供水保证率;为此,在天津近郊又新建了一座调蓄水库。

引滦入唐(唐山市)工程输水线路比引滦入津工程短,年引水量也小,其输水线路仍然穿过两座大型水库:邱庄水库和陡河水库。

2.东线工程

南水北调东线工程长江~天津的输水干线长度略小于中线输水总干渠。近50年来,提出过十几种调水方案,但其输水干线始终采用以京杭运河为主,穿过淮河流域的洪泽湖、骆马湖、高邮湖(二期工程用)、南四湖等大型湖泊型水库。这些平原湖泊型水库既可调蓄淮水,也可调蓄江水,其作用是提高供水保证率和减少输水工程规模。再往北,把黄河南岸的东平湖改建成能调蓄长江水的平原水库。这对提高黄河以北地区和胶东地区的供水保证率有较大作用。历次规划,黄河以北都把千顷洼(衡水湖)、大浪淀、北大港、团泊洼等作为(考虑修建工程)调蓄水库。建设东线一期工程时,在山东省济南市东部和德州市附近修建了三座平原调蓄水库,以保证济南市、德州市和胶东地区青岛、烟台等多个城市的供水。

3.中线工程

中线一期工程从丹江口水库引水,输水总干渠(含天津干渠)长约1400km。20世纪90年代设计年调水量145亿m3,沿途用水城市众多,理应设置足够的调蓄工程。但在较长一段时间内只考虑利用总干渠两侧既有库、洼调蓄(也不安排连接工程),不考虑新建调蓄工程。

在讨论中线工程方案时,对是否设置调蓄工程有以下看法:

(1)地方上要求新建调蓄水库(如张坊和燕山水库)。

(2)受原国务院总理李鹏委托,到中线工程沿线调研后,姚振炎认为:“缺乏调蓄工程是中线的一大弱点,必将减少有效利用水量和降低供水质量,造成管理运用上的困难。”

(3)1996年1月《南水北调工程线路专题论证报告》认为中线输水总干渠“由于缺少理想的调蓄容量,不仅影响水资源的利用效果,也减少供水的可靠度”,“建议除改善并有效利用现有调蓄容量外,还要开辟新的调蓄容量,并提高调度管理技术及预报水平”。

(4)《南水北调工程审查报告》所附张光斗的信指出:①输水总干渠两侧原有的蓄水工程和新建水库“都是渠道调蓄运用必不可少的”。②利用总干渠两侧现有水库和新建水库,都要做工程,要“化钱”。

(5)《中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告》认为,中线“现在规划的线路缺少调蓄水库,运行困难”,“总干渠缺少调蓄工程”,“调蓄问题未很好解决是影响实施的关键之一”。

(6)2001年《中线工程规划》和《南水北调工程总体规划》增列了瀑河水库(库容2.1亿m3)作为在线调节水库,其作用是保证京津两市用水。

(7)中线一期工程建成通水之后

①北京市建设了从团城湖到密云水库的调水工程,通过10级扬水(总扬程远大于东线黄河以南13级泵站总扬程)把引来的汉江水送入密云水库备用。

②2015年5月召开了中线增设调蓄工程研讨会。

③2019年1月,鄂竟平部长要求抓紧开展中线工程“沿线调蓄工程前期工作”。

上述引滦工程和东线、中线一期工程设置调蓄工程的情况,印证了“长距离调水需设置足够的调蓄工程”的论述。

四、重视环境问题

以东线工程为例。

在编制1976年《南水北调近期工程规划报告》时,就开始考虑调水对长江口地区的影响和输水干线水质污染等环境问题。《规划报告》提出后,水电部联合中国科学院于1978年7月在石家庄召开“南水北调及其对自然环境影响”科研规划落实会议,制定了1978~1985年“南水北调及其对自然环境影响”科研规划实施计划,明确了研究任务和各课题负责单位和参加单位。主要研究课题:南水北调地区的水量平衡、水资源综合评价和水量调蓄;调水对长江口地区的影响(盐水入侵、拦门沙和长江水位);北方灌区土壤次生盐碱化的防治;调水对沿线湖泊水域环境和水生生物生态的影响,以及南方的血吸虫病会不会随南水北调扩散到北方地区等。1980年以后陆续提出了成果,为工程规划所应用。如:东线工程在遇到长江下游流量8000~10000m/s时,停止调水或者减少调水流量,以避免加重长江口地区盐水入侵;在有可能因灌溉而产生次生盐碱化的灌区,实行井渠结合灌溉,控制地下水位,防止次生盐碱化;对高水位输水河道和平原水库设置截渗防渗工程,控制水量渗漏;通过室内和现场实验,以及江水北调工程实践证明“调水之后北纬33°15′(我国钉螺孽生地北界)以北地区未出现新的螺点或螺区”,“钉螺难以适应北纬33°15′以北地区自然环境和不能在那里形成新孽生地”(注:钉螺是血吸虫的中间宿主)。

为了保证调水的水质,历次规划都对输水河道沿线地区和汇入输水干线的河流进行污染源调查,了解防止水污染工作进展情况,提出水污染防治措施,编制防污治污规划。《总体规划》阶段,由调水局组织协调,淮委、海委、中国环境规划院和建设部给排水工程技研中心共同编制了《南水北调工程东线治污规划》。《治污规划》的实施,保证了东线一期工程调水的水质。

关于生态用水。东、中线一期工程建成后,主要向京津等输水干线沿线的城市供水;在调水量较多时,安排了部分生态用水。东线一期北延应急供水按大部分为生态用水,小部分为城市用水安排。由于人民群众对生态环境的要求逐步提高,预计东、中线工程进一步扩大调水工程规模后,在保证生活和工业供水情况下,将不断增加生态环境供水,受水区长年干涸的河流和湿地将逐步减少;随着治理水污染力度不断加大,污水河段也将逐步减少;受水区河流湖泊将逐步实现河清岸绿,为人民提供更加舒适的生活环境■

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