南水北調(diào)與引灤供水聯(lián)合調(diào)度初探

（水利部海河水利委員會引灤工程管理局，064309，唐山）

一、區(qū)域水資源配置狀況

1.區(qū)域水資源配置現(xiàn)狀

（1）天津市

自引灤入津工程通水以來，天津市城市生活及工業(yè)用水逐漸形成了以引灤水為主，用足于橋水庫自產(chǎn)水，適當(dāng)開采地下水，結(jié)合開發(fā)利用海水、再生水的供水水源體系，近年來將引黃濟(jì)津作為應(yīng)急供水水源保障之一。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2006—2011年天津市城市生活及工業(yè)、生態(tài)環(huán)境年均用水量為10.33億m3，其中年均外調(diào)引灤水量5.66億m3，外調(diào)引黃應(yīng)急供水水量1.46億m3，于橋水庫自產(chǎn)水量1.08億m3，地下水開采量1.88億m3，淡化海水0.25億m3。

（2）唐山市

唐山市供用水分城市生活、工業(yè)及農(nóng)業(yè)。目前，城市中心城區(qū)（路南區(qū)、路北區(qū)）用水以開采地下水為主，部分外調(diào)引灤水。曹妃甸新區(qū)生活、工業(yè)用水外調(diào)引灤水。各區(qū)縣縣城用水均以開采地下水為主。陡河灌區(qū)（豐南區(qū)）外調(diào)引灤水。灤下灌區(qū)（唐?？h、灤南縣、樂亭縣）農(nóng)業(yè)用水來自桃林口水庫及引灤供水。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，唐山市中心城區(qū)和曹妃甸新區(qū)城市生活、工業(yè)及生態(tài)環(huán)境年均用水量2.13億m3。其中，外調(diào)引灤水量0.74億m3，地下水供水量1.3億m3，自產(chǎn)水量0.09億m3。農(nóng)業(yè)用水外調(diào)引灤水量2.55億m3。

（3）北京市

北京市供水結(jié)構(gòu)中按所占比重高低，依次為地下水、地表水以及河北應(yīng)急外調(diào)水。2012年北京市總供水量中，地下水占總供水量的57%。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，北京市城市生活及工業(yè)、生態(tài)環(huán)境年用水量為26.6億m3，其中北京市生活用水量16億m3，環(huán)境用水量5.7億m3，工業(yè)用水量4.9億m3。近幾年北京市供水量總體變化為工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水量呈下降趨勢，生活及環(huán)境用水量呈上升趨勢。

2.南水北調(diào)中線通水后天津市水資源配置分析

（1）外調(diào)水源可供水量

南水北調(diào)中線工程通水后，天津市外調(diào)水源以引江、引灤為主，城市年均可外調(diào)水量為17.83億m3，其中引江水為10.15億m3（實際收水8.63億m3），引灤水為10億m3（實際收水為9.2億m3）。

（2）外調(diào)水需水量

據(jù)統(tǒng)計資料顯示，2006—2011年天津市城市年均需外調(diào)水量為7.12億m3。根據(jù)天津市人民政府《關(guān)于劃定地下水禁采區(qū)和限采區(qū)范圍進(jìn)一步加強(qiáng)地下水資源管理的通知》，南水北調(diào)中線通水后，天津市中心城區(qū)將禁止開采地下水（2006—2011年均開采量1.36億m3），年均需外調(diào)引江、引灤水量將增至8.48億m3，禁采前后外調(diào)需水量分別占供水能力的39.8%和47.6%。2013年天津市實施“美麗天津·一號工程”后，將會進(jìn)一步增加城市生態(tài)環(huán)境用水量。

（3）外調(diào)水配置原則

引江和引灤雙水源保證了天津市的供水安全，天津市外調(diào)水配置將按照優(yōu)先使用自產(chǎn)水，逐漸全部禁采中心城區(qū)地下水，適當(dāng)利用再生水，節(jié)約高效、統(tǒng)籌合理配置引江、引灤水的原則進(jìn)行。由于引江、引灤供水范圍部分重疊，需及早制定天津市引江和引灤水量分配辦法，以實現(xiàn)兩大工程效益的充分發(fā)揮。

二、灤河水資源狀況分析及存在問題

1.灤河水資源狀況分析

潘家口水庫位于灤河干流中游，控制流域面積75%。對潘家口站的年徑流量進(jìn)行統(tǒng)計分析，一定程度上能夠代表灤河流域地表水資源的多年變化趨勢。1980年潘家口、大黑汀水庫相繼蓄水，潘家口站年徑流量可分為四個階段進(jìn)行分析。第一階段是1930—1979年，潘家口站年均徑流量為18.4億m3，最大為71.4億m3（1959年），最小為9.6億m3（1972年）；第二階段是1980—1999年，潘家口水庫年均徑流量為17.5億m3，最大為28.6億m3（1996年），最小為6.9億m3（1981年）；第三階段是2000—2009年，潘家口水庫年均徑流量為7.1億m3，最大為14.6億m3（2005年），最小為3.4億m3（2000年）；第四階段是2010—2014年，潘家口水庫年均徑流量為9.2億m3，最大為12.0億m3（2012年），最小為5.5億m3（2014年）。

從上述資料分析結(jié)果來看，潘家口水庫的多年平均來水量呈減少趨勢，不同時段的來水不均。

近幾年潘家口、大黑汀水庫平均來水較2000—2009年時段趨多，棄水也增多（見表1、表2），為滿足水庫度汛要求，確保汛前迎汛水位及汛期運(yùn)行水位低于汛期限制水位，2012—2013年潘家口、大黑汀水庫在不同時段實施了棄水，其中汛期棄水分別占年度棄水的80%和73%。

表1 2010—2014年潘家口、大黑汀水庫年徑流量統(tǒng)計表（單位：億m3）

表2 2012—2013年潘家口、大黑汀水庫棄水統(tǒng)計表 （單位：億m3）

2.灤河水資源配置中的主要問題

（1）水資源時空分配不均

灤河徑流年際、年內(nèi)分配不均，具有連豐連枯的水文特性，且年內(nèi)7—9月的降水占全年的70%左右。自1999年以來，灤河流域連續(xù)多年干旱少雨，潘家口水庫平均年來水量僅為7.43億m3，為多年平均年來水量的30%，水庫蓄水難以完全滿足津、唐兩市用水需求。2000—2012年，天津被迫實施引黃濟(jì)津7次，共引水25.6億m3（天津市實際收水量）；另一方面，2012—2013年潘家口、大黑汀水庫累計棄水11.26億m3，無法充分發(fā)揮灤河水資源效益。

（2）水資源配置空間小

自引灤及其配套工程建成以來，引灤水可以向津、唐兩市和灤河下游灌區(qū)3個受水區(qū)供水。為實現(xiàn)引灤水的優(yōu)化配置，近年潘家口、大黑汀、桃林口水庫多次進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，將有限的水資源配置給津、唐兩市，確保城市生活和工業(yè)用水。但如遇灤河干旱缺水，則無法實現(xiàn)通過其他水系為唐山市及灤河下游灌區(qū)供水。也就是說灤河水資源難以與其他水系實施水量調(diào)配，水資源配置空間較小。

（3）水資源互補(bǔ)性差

潘家口、大黑汀水庫選址在灤河中游產(chǎn)水量高值區(qū)內(nèi)，控制流域面積35 300km2，占流域總面積的79%。灤河只向外輸水，而無工程調(diào)入水或置換調(diào)水。解決灤河流域的缺水問題，目前主要靠開采地下水來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

三、區(qū)域聯(lián)合調(diào)度分析

1.工程、河系相連互通

引灤工程與南水北調(diào)中線和天津干線工程相繼建成，在天津無需大規(guī)模工程建設(shè)，即可形成工程、河系相連互通，各工程的輸水能力可以滿足需求，不需擴(kuò)建。南水北調(diào)中線、東線及其配套工程與引灤工程形成了海河流域新的供水工程格局。這些都為跨流域、大范圍的水資源聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化配置創(chuàng)造了條件，提供了可能。

2.管理條例與辦法實施

國務(wù)院《南水北調(diào)工程供用水管理條例》已于2014年2月14日頒布實施，《南水北調(diào)工程供用水管理條例》確定了南水北調(diào)工程運(yùn)行管理體制，建立了水量調(diào)度的制度體系，對水資源保障、用水管理、工程保護(hù)和水價等進(jìn)行了全面的規(guī)范，《引灤水量分配與供水調(diào)度管理辦法》對引灤水供用也有明確的規(guī)定。上述管理條例與辦法的實施為引江水和引灤水實行行政配置提供了依據(jù)，可以實現(xiàn)水資源的統(tǒng)一規(guī)劃、管理和調(diào)度。

3.水市場運(yùn)作

引江水作為受水區(qū)的重要水源之一，其供水價格與引供水、受水區(qū)當(dāng)?shù)厮墓┧畠r格存在較大差異。要實現(xiàn)工程供水目標(biāo)，充分發(fā)揮工程效益，保證引江和引灤水調(diào)得過來、用得出去，需要建立科學(xué)合理的水市場運(yùn)作，在遵循區(qū)域需水總量控制和河流水量分配原則的前提下進(jìn)行市場配置，以實現(xiàn)資源的節(jié)約高效利用。

4.灤河流域水庫群聯(lián)合調(diào)度實踐

按照《引灤水量分配與供水調(diào)度管理辦法》確定的引灤水量分配原則，2004—2013年，海委引灤局和相關(guān)單位合作，先后6次實施潘家口、大黑汀、桃林口水庫的聯(lián)合調(diào)度，即在不改變3個水庫原有調(diào)度原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)各水庫不同的蓄水情況實施水資源優(yōu)化配置。當(dāng)潘家口、大黑汀水庫不能滿足津、唐兩市用水需求，桃林口水庫對秦皇島供水尚有剩余水量時，利用桃林口水庫剩余水量向灤河下游灌區(qū)農(nóng)業(yè)供水，減少潘家口、大黑汀水庫供向灤河下游灌區(qū)的農(nóng)業(yè)供水量，增加向津、唐兩市的城市和工業(yè)供水。通過聯(lián)合調(diào)度實踐，取得了下列經(jīng)驗：

圖1 區(qū)域聯(lián)合調(diào)度方案框圖

①充分利用河道相通、水系相連的特點，通過聯(lián)合調(diào)度灤河水資源，保障了津、唐兩市的供水安全，提高了津、唐兩市及灤河下游農(nóng)業(yè)供水保障率。

②3個水庫的聯(lián)合調(diào)度，改變了以往灤河下游農(nóng)業(yè)用水先調(diào)用引灤指標(biāo)水而把桃林口水庫作為備用水源的慣例，增加了引灤供水主動權(quán)，有利于優(yōu)化供水結(jié)構(gòu)，提高供水效益。

③3個水庫同時向灤河下游農(nóng)業(yè)供水，既滿足供水流量要求，又避免了開啟閘門進(jìn)行補(bǔ)水的現(xiàn)象，提高了機(jī)組發(fā)電效益。

四、區(qū)域聯(lián)合調(diào)度方案研究

1.目的

為合理有效地利用引江水和引灤水，通過跨流域、大空間、全層次、高統(tǒng)一的水資源聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化配置，實現(xiàn)引江水與引灤水的對沖平衡，以達(dá)到節(jié)約高效、合理、優(yōu)化利用水資源的目的。

2.思路

引江水和引灤水同時供給天津，使得其通過聯(lián)合調(diào)度在天津相互置換成為可能。引灤樞紐工程在完成分配津、唐地區(qū)供水指標(biāo)的基礎(chǔ)上，可將引灤供水富余水量納入引江水統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度，使引灤供水富余水量置換出天津市的引江水，通過南水北調(diào)中線工程供給沿線其他受水區(qū)（例如北京市等）；或者減少由丹江口水庫調(diào)入中線受水區(qū)的水量，進(jìn)而實現(xiàn)引灤富余水量同引江減少水量的對沖平衡。這樣不僅可以節(jié)省中線工程沿線受水區(qū)的引水成本，減小中線工程的供水壓力，而且可以最大限度地減少遠(yuǎn)程調(diào)水對自然環(huán)境的干擾。同樣，如遇灤河干旱缺水，也可以通過水量調(diào)整增加天津市引江水的供給，利用引江水、引灤水水系連通的優(yōu)勢，減少引灤入津水量，利用此水減輕灤河流域干旱損失。

3.方案

①按照《南水北調(diào)工程供用水管理條例》《引灤水量分配與供水調(diào)度管理辦法》及潘家口、大黑汀和丹江口水庫蓄水情況，每年由引灤工程管理單位和丹江口水庫管理單位分別預(yù)測下一年度水庫的來水量、用水量及可調(diào)水量，于每年10月15日前，分別上報相關(guān)流域機(jī)構(gòu)。

②各流域機(jī)構(gòu)核準(zhǔn)后上報國務(wù)院水行政主管部門。

③國務(wù)院水行政主管部門綜合流域機(jī)構(gòu)提供的引灤工程可調(diào)水量，丹江口水庫可供水量及南水北調(diào)中線沿線受水區(qū)省、直轄市人民政府和水行政主管部門上報的年度用水計劃建議，按照批準(zhǔn)的受水區(qū)省、直轄市分配指標(biāo)，統(tǒng)一進(jìn)行引江水與引灤水的聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化配置，制定年度引江水及引灤水水量調(diào)度計劃。在年度水量調(diào)度開始之前，下達(dá)至相關(guān)流域機(jī)構(gòu)及有關(guān)省、直轄市人民政府和南水北調(diào)工程管理單位（見圖1）。

⒋價格

隨著引江水的到來，引灤樞紐工程供向天津市的供水量將明顯減少，需要及時對供水價格進(jìn)行調(diào)整。引灤水與引江水供水價格相差較大，但基本原則是應(yīng)保證工程能夠正常運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展。建議采取行政批價、雙方協(xié)商、市場競拍的水價體系。一是政府作為水價的管理部門，在水價制定、調(diào)整及實施中起決定性作用，因此可執(zhí)行政府定價；二是水價是水資源管理的主要經(jīng)濟(jì)杠桿之一，對水資源的配置、節(jié)約、保護(hù)和管理起著重要作用，環(huán)境等其他供用水可按照供用水雙方的協(xié)商價格執(zhí)行；三是為充分利用水資源，對于富余水量或棄水，供水水價可采用市場競拍價格。