引江補漢工程的初步設(shè)想

徐少軍 李瑞清 常景坤

摘要：本文從保障南水北調(diào)中線一期工程供水，實現(xiàn)南水北調(diào)中線工程、引漢濟渭工程近遠期調(diào)水目標(biāo)，漢江水資源開發(fā)利用率超過閾值，優(yōu)化國家水資源配置格局，實現(xiàn)湖北“千湖之省，碧水長流”目標(biāo)等方面闡述了實施引江補漢工程的必要性，并提出了初步的工程規(guī)劃思路和湖北省的建議和需求，以及湖北省提出的引江補漢太平溪自流引水方案的初步思路。

關(guān)鍵詞：引江補漢工程；必要性；水資源配置

中圖法分類號：F426.91 文獻標(biāo)志碼：A

DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0206

1 前言

至2017年12月12日，我國南水北調(diào)中線一期工程已運行3年，累計向北方供水108.6億M3，對緩解北方用水緊張局面、支撐經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)揮了巨大作用。然而，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程加快，京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的實施、雄安新區(qū)的設(shè)立以及引漢濟渭工程的建設(shè)等，使得南水北調(diào)中線一期工程的外部條件發(fā)生了變化，給中線一期工程供水提出了更高的要求。同時，作為中線工程水源地的漢江近些年連續(xù)遭遇枯水年，在中線一期工程達產(chǎn)后，其水資源開發(fā)利用率將超過閾值，漢江流域水資源面臨嚴峻形勢。南水北調(diào)中線工程作為我國一項戰(zhàn)略性工程，還擔(dān)負著遠期向北方供水的任務(wù)。為最大限度地發(fā)揮南水北調(diào)中線工程的作用，實現(xiàn)中線工程和引漢濟渭工程的近期、遠期的調(diào)水目標(biāo)，服務(wù)京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略、長江經(jīng)濟帶發(fā)展戰(zhàn)略，保障雄安新區(qū)用水需求，改善漢江中下游供水條件，實施引江補漢工程從長江引水補充漢江是十分必要且緊迫的。

2 工程建設(shè)的必要性

2.1 保障南水北調(diào)中線一期工程供水安全

南水北調(diào)中線一期工程通水以來，工程已惠及北京、天津、石家莊、鄭州等沿線19座大中城市，5310多萬居民喝上了南水北調(diào)水。北調(diào)水已成為北京、天津、石家莊、鄭州等沿線城市的日常生活主要水源，北京市用水量已接近或達到中線一期工程分配的設(shè)計規(guī)模。2017年，中央決定設(shè)立雄安新區(qū)，目前考慮主要利用北調(diào)水。2017年11月2日，在國務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會第八次全體會議上，張高麗強調(diào)，南水北調(diào)工程要服務(wù)京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟帶發(fā)展等重大戰(zhàn)略，保障好雄安新區(qū)建設(shè)發(fā)展用水需求，要深入研究論證，有序推進后續(xù)工程建設(shè)準(zhǔn)備工作。因此，在中線一期工程供水范圍不斷擴大，供水對象的重要程度越來越高，且日益成為沿線一些大、中城市的主要水源時，對供水的水量和供水保證程度都提出了很高的要求。

因丹江口水庫年際年內(nèi)來水不均導(dǎo)致北調(diào)水供水不均勻，原《南水北調(diào)中線工程規(guī)劃》（2002年）規(guī)劃受水區(qū)北調(diào)水主要作為補充水源進行配置，多年平均調(diào)水量95億M3，是豐水多調(diào)、少水少調(diào)的均值，原規(guī)劃枯水年份僅60億M3左右，95億M3調(diào)水量無保證率的要求。因此，現(xiàn)狀沿線大中城市將北調(diào)水作為日常生活的主要水源已超出原設(shè)計北調(diào)水主要作為北方補充水源的范疇，現(xiàn)狀中線一期工程供水保證程度尚不能滿足大中城市供水的要求。

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，京津冀等北方用水需求還將不斷增加，迫切需要提高供水穩(wěn)定性和保障程度。在目前丹江口水庫來水減少、上游水資源利用開發(fā)加大、下游生態(tài)環(huán)境用水要求增加的背景下，預(yù)計今后可調(diào)水量將呈下降趨勢。實施引江補漢工程，長江和漢江連通后，水資源配置、供水調(diào)度將更加靈活，可以提高中線一期工程的供水穩(wěn)定性和保證程度，特別是漢江遇到枯水年或連續(xù)枯水年時，其作用更加明顯，對保障中線一期工程的供水安全、支撐京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略作用。

2.2 漢江流域水資源開發(fā)利用率臨近閾值

水資源開發(fā)利用率是指流域或區(qū)域用水量占水資源總量的比率，體現(xiàn)的是水資源開發(fā)利用的程度。按照國際經(jīng)驗，當(dāng)利用率超過40%時，即表明嚴重缺水，水可能制約經(jīng)濟發(fā)展，并導(dǎo)致社會穩(wěn)定和環(huán)境安全問題。

目前，漢江丹江口水庫壩址以上已規(guī)劃實施的工程有南水北調(diào)中線一期工程、引漢濟渭工程、鄂北水資源配置工程。據(jù)統(tǒng)計，丹江口壩址多年平均（1956—1998年系列）來水387.8億M3，預(yù)測至2020年，該斷面以上河段水資源開發(fā)利用率達40%；2030年將超過40%的閾值，達到42%，漢江黃家港以上水資源開發(fā)利用已無壓縮空間?？紤]整個漢江流域，至2020年，漢江流域水資源開發(fā)利用率將達到47%左右，已超出通常40%的水資源開發(fā)利用率上限，屆時漢江中下游現(xiàn)已存在的水資源、水環(huán)境問題將會更加突出。因此，為保障黃家港以下河道功能，為大多數(shù)水生生物在主要生長期提供優(yōu)良的棲息條件，需解決水資源短缺的問題。

受全球氣候變暖影響，漢江近年出現(xiàn)枯水。丹江口水庫上游降水，從20世紀80年代多雨期進入90年代少雨期，1991年—2003年為枯水期，徑流量比1953—2003年多年平均少81.30億M3，減小幅度達21%，以1999年最枯，徑流量僅165億M3。因此，漢江流域水文情勢變化，勢必影響中線工程的調(diào)水量和丹江口水庫的補償下泄水量。

2.3 實現(xiàn)南水北調(diào)中線工程和引漢濟渭工程調(diào)水目標(biāo)的需要

2002年12月，國務(wù)院批復(fù)的《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》明確南水北調(diào)中線工程分兩期建設(shè)：一期從加高的丹江口水庫向北方調(diào)水95億M3，二期規(guī)劃2030年向北方調(diào)水130億M3，提出了“先引漢、后引江”的水源工程建設(shè)方案。2012年12月，國務(wù)院批復(fù)的《長江流域綜合規(guī)劃（2012—2030年）》明確提出：“至2030年，根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展需求，適時開展東線、中線后期工程和南水北調(diào)西線工程建設(shè)；結(jié)合中線后期工程建設(shè)，考慮從長江干流引水補充漢江”。對陜西省引漢濟渭工程，其后期是在實施引江補漢工程的前提下，增加調(diào)水量5億M3至15億M3。

2013年以來，水利部組織開展了南水北調(diào)中線工程補充規(guī)劃。根據(jù)《南水北調(diào)中線工程補充規(guī)劃》研究成果，2030水平年在中線一期陶岔渠首加大流量420 M3/S的約束下，僅依靠從漢江丹江口水庫調(diào)水難以滿足中線工程受水區(qū)2030水平年的需水要求，且有的用戶保證率非常低，也將對漢江中下游產(chǎn)生較大的影響，需同步實施引江補漢工程。

因此，有限的漢江水資源無法滿足日益增長的用水需求，為實現(xiàn)南水北調(diào)中線工程和引漢濟渭工程調(diào)水目標(biāo)，實施引江補漢工程，從長江調(diào)水補充漢江是十分緊迫的。

2.4 優(yōu)化我國水資源布局的戰(zhàn)略選擇

三峽水利樞紐壩址集水面積100萬KM2，多年平均地表水資源量4510億M3。三峽水庫、丹江口水庫作為我國兩個重要的戰(zhàn)略水源地，在我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略作用。通過實施引江補漢工程，盡最大可能提高從長江向漢江的補水量，將進一步拓展與延伸三峽工程的綜合效益，增加我國南北水資源配置的又一條大通道，使長江與漢江以及我國廣闊的北方受水區(qū)有機地聯(lián)系起來，大大提高區(qū)域的水資源承載能力，是優(yōu)化我國水資源布局的戰(zhàn)略選擇。

2.5 實現(xiàn)湖北“千湖之省，碧水長流”目標(biāo)的需要

2.5.1 保障漢江中下游地區(qū)用水需要

漢江中下游地區(qū)為湖北省經(jīng)濟、社會和文化核心區(qū)，隨著用水需求不斷提高，區(qū)域水資源供需矛盾日益突出。丹江口下泄水量減少不可避免影響漢江中下游經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。自2014年一期工程未達產(chǎn)調(diào)水以來，就遭遇連續(xù)枯水年，為保證向北方供水，丹江口水庫調(diào)度向漢江中下游多數(shù)時段難以達到最小下泄流量490M3/S的要求，2014、2015、2016年未達到490 M3/S的時段分別高達60%、30%和60%以上，最小下泄流量不足300 M3/S，給漢江中下游經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)環(huán)境和人民生活帶來諸多不利影響。近年來，漢江中下游由于來水減少及水污染等原因，在冬春季節(jié)頻繁發(fā)生“水華”現(xiàn)象，且有向興隆河段以上蔓延的趨勢。即在中線一期調(diào)水未達產(chǎn)情況下，漢江中下游水資源供需矛盾已較為突出。

在中線一期工程達產(chǎn)后，將減少丹江口至興隆河段來水量約18%～25%，多年平均下泄流量減少約300 M3/S，使得興隆以上河段的來水量大幅減少。且隨著干流的梯級開發(fā)，建庫后庫內(nèi)流速減小，將大大降低丹江口至興隆河段的水環(huán)境容量。引漢濟渭調(diào)水工程的實施，將對漢江中下游將產(chǎn)生疊加影響，進一步降低漢江中下游的水資源承載能力，使得湖北省漢江中下游原已存在的水資源供需矛盾將更加突出。

2.5.2 保障江漢平原周邊丘陵地區(qū)用水需要

湖北省鄂北、鄂中丘陵區(qū)為降水、徑流低值區(qū)，水資源短缺，給區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展形成較大制約。雖然建設(shè)了鄂北地區(qū)水資源配置工程，但尚不能解決鄂中丘陵區(qū)和江漢平原周邊丘陵地區(qū)的水資源短缺問題。湖北省漢江以西的宜昌、荊門、襄陽丘陵區(qū)，涉及宜昌市城區(qū)、夷陵區(qū)、當(dāng)陽市、枝江市、遠安縣，荊門市東寶區(qū)、掇刀區(qū)、鐘祥市、沙洋縣，襄陽市南漳縣、谷城縣、宜城市、襄城區(qū)等區(qū)域，面積約1.4萬KM2，總?cè)丝诩s490萬人，耕地面積約33.33萬HM2，是湖北省水資源較短缺的地區(qū)，隨著城鎮(zhèn)化進程和工業(yè)化的加快，用水需求不斷增加，現(xiàn)有水源難以滿足用水需求，水資源供需矛盾突出。由于水資源短缺，水資源承載能力較低，生活、生產(chǎn)擠占生態(tài)用水現(xiàn)象突出，區(qū)域水環(huán)境惡化。

引江補漢工程若采取太平溪自流引水方案，即從三峽水庫左岸太平溪引水，修建繞宜昌、荊門、襄陽丘陵崗地的高引水渠自流至丹江口水庫壩下，通過減少丹江口水庫下泄水量來保障向中線供水，在滿足南水北調(diào)中線工程和引漢濟渭工程近、遠期調(diào)水目標(biāo)，解決湖北省漢江中下游干流用水需求的前提下，還能兼顧解決線路沿線湖北省鄂中丘陵地區(qū)宜昌、荊門、襄陽以及江漢平原周邊地區(qū)的水資源戰(zhàn)略需求。

2.5.3 為其它水資源配置工程提供水源

為實現(xiàn)湖北省“千湖之省，碧水長流”的目標(biāo)，保障漢江流域可持續(xù)發(fā)展，湖北省確立了“三橫兩縱”的水資源配置總體格局，引江補漢工程作為“三橫兩縱”水資源配置總體格局中的關(guān)鍵“一縱”，可為“三橫”中鄂北地區(qū)水資源配置工程、中國農(nóng)谷水系連通工程和一江三河水系連通工程提供水源保障，增加鄂北地區(qū)水資源配置工程的引水量，最大限度發(fā)揮該工程的作用。因此，引江補漢工程是湖北省“三橫兩縱”的水資源配置的關(guān)鍵工程和骨干工程，關(guān)系到湖北省“千湖之省，碧水長流”目標(biāo)的實現(xiàn)。

不管是從優(yōu)化國家水資源配置格局，實現(xiàn)南水北調(diào)中線工程目標(biāo)，還是從提高漢江流域水資源承載能力，實現(xiàn)湖北省“千湖之省，碧水長流”的目標(biāo)角度，實施引江補漢工程都是十分必要且十分緊迫。

3 工程規(guī)劃思路

引江補漢工程從三峽水庫取水，引水量40億～60億M3，只有三峽水庫來水量的1.0%左右，引水對三峽水利樞紐和長江中下游影響可以忽略不計，工程在當(dāng)前的技術(shù)條件下是可行的。

工程規(guī)劃要貫徹落實黨的十八大、十九大精神，貫徹落實“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念和習(xí)近平總書記提出的“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”重要治水思想，堅持調(diào)水工程的“三原則”和“南北兩利、共同發(fā)展”原則等，將工程建設(shè)成為經(jīng)濟、生態(tài)和環(huán)境效益顯著，經(jīng)得起歷史檢驗的生態(tài)、綠色工程，以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

統(tǒng)籌兼顧水源區(qū)和受水區(qū)用水需求，在不影響長江中下游生態(tài)、航運等用水，北方受水區(qū)充分挖掘節(jié)水潛力的前提下，適當(dāng)引水以補充漢江，以提高漢江流域水資源承載能力和向北方供水的保障程度和供水量。

本著創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的五大發(fā)展理念，工程規(guī)劃應(yīng)注重對生態(tài)環(huán)境的保護，結(jié)合地方需求，建設(shè)綠色低碳、功能完備、效益最大、能良性運行的綠色工程。首先服從和滿足國家水資源配置戰(zhàn)略，兼顧解決湖北省的用水需求。另外，原中線規(guī)劃丹江口水庫的供水順序為優(yōu)先滿足漢江中下游的用水需求，確定丹江口水庫的最小下泄流量一般為490 M3/S，為改善漢江中下游的水環(huán)境條件，引江補漢實施后，可適當(dāng)提高丹江口水庫的最小下泄流量至550 M3/S。

按照五大發(fā)展理念的要求，湖北省經(jīng)過認真研究和比選，初步確定引江補漢工程湖北省境內(nèi)主要方案有太平溪自流引水方案和神農(nóng)溪提水方案。太平溪自流方案自三峽庫區(qū)左岸太平溪鎮(zhèn)取水，沿宜昌、荊門、襄陽丘陵崗地修建引水隧洞，全線自流入丹江口水庫壩下王甫洲水庫，線路全長約265KM。神農(nóng)溪提水方案是從三峽庫區(qū)神農(nóng)溪羅平湖提水約400M，經(jīng)過長約60KM的隧洞引水至堵河上游龍背灣水庫。

太平溪自流引水方案采用全程自流引水，取水口位于三峽水庫左岸太平溪，進口設(shè)計水位145M，出口位于丹江口水庫壩下的王甫洲庫區(qū)右岸，出口設(shè)計水位88M。工程沿程絕大部分為隧洞，僅在少數(shù)河流、公路處興建渡槽或倒虹吸，隧洞長度占95%以上，隧洞最長段約28KM。工程設(shè)計引水流量200 M3/S，擬采用2條10M洞徑的隧洞進行輸水，年最大補水能力約60億M3。初步匡算工程投資約240億元。

神農(nóng)溪提水方案按布置方式又可分為“兩庫三站”方案和“一庫一站”方案，本文暫比較兩庫三站方案。即在原神農(nóng)溪干流梯級開發(fā)的基礎(chǔ)上，結(jié)合引江補漢，規(guī)劃在白磷巖下游新集茶園橋水庫（400M）、楊家壩壩址下游新建鹽池河水庫（280M）。從三峽庫區(qū)的神農(nóng)溪鎮(zhèn)下游約5KM左岸羅平湖建一級提水泵站、以及楊家壩二級提水泵站、玉頭溝建三級提水泵站，進行逐級提水，先后進入鹽池河水庫、茶園橋水庫，最后經(jīng)39.9KM隧洞流至房縣九道梁入官渡河龍背灣水庫（520M）。設(shè)計提水流量200M3/S，年提水量31.53億M3。工程采用隧洞輸水，分3段，總長57.5KM，最長段39.9KM，泵站提水揚程388.76M，其中單級泵站最大提水揚程144.95M，泵站總裝機1236MW，抽水耗電量42.88億KW·H，工程總投資180.14億元（2014年）。

比較兩方案的技術(shù)經(jīng)濟性（見表1）：神農(nóng)溪方案將減少三峽發(fā)電量7.93億KW·H，將減少的發(fā)電量視作耗電量，減去堵河梯級新增的電量后，該方案凈增耗電量27.42 KW·H；而太平溪方案僅減少三峽、丹江口的發(fā)電量分別為7.93和3.0億KW·H，較神農(nóng)溪方案年節(jié)省電量為16.5億KW·H。若計入泵站的維修等費用，則節(jié)省的運行費用更多。將兩方案的總費用進行折現(xiàn)，則神農(nóng)溪、太平溪兩方案的總費用現(xiàn)值分別為255.5億元和227.8億元，以太平溪方案技術(shù)經(jīng)濟性較優(yōu)。

從施工和工程技術(shù)難度來比，神農(nóng)溪方案涉及大埋深、大流量、長隧洞施工，還涉及大流量、高揚程、大裝機泵站制造，工程技術(shù)難度較大；而太平溪方案雖隧洞較長，但最長洞段僅28KM左右，隧洞規(guī)模均為目前常見類型，易施工，工程技術(shù)難度小。

從環(huán)境和移民影響來比，神農(nóng)溪方案涉及自然保護區(qū)，存在環(huán)境制約因素，且新建水庫涉及較多移民安置；而太平溪方案不存在環(huán)境制約因素，方案多為隧洞，工程占地和移民很少。

與提水方案相比，太平溪自流方案在同等設(shè)計流量的前提下，引水量更大，受益范圍更大，除能滿足提水方案目標(biāo)外，還能兼顧解決引水線路沿線湖北省鄂中丘陵地區(qū)宜昌、荊門、襄陽以及江漢平原周邊地區(qū)的水資源戰(zhàn)略需求。

總之，太平溪自流方案具有運行成本低、技術(shù)難度小、工程占地與移民少、受益范圍大、無環(huán)境制約因素等優(yōu)點，同時工程全部在湖北省境內(nèi)，易協(xié)調(diào)，有利于工程順利實施。因此，引江補漢工程建議重點研究該方案。