2014~2020年丹江口水庫綜合利用效益分析

程孟孟

摘要：丹江口水庫自南水北調(diào)中線一期工程通水運行以來，取得了良好的綜合利用效益。從防洪、供水、發(fā)電、生態(tài)等4個方面對丹江口水庫近6 a發(fā)揮的效益進行了梳理，并對目前存在的問題進行了分析。結(jié)果表明：丹江口水庫自大壩加高運行以來，有效保障了漢江中下游防洪安全，水庫實現(xiàn)年年安全度汛;南水北調(diào)中線工程向北方供水量已超過340億m3;受水區(qū)城市供水水量有效提升，供水保證率明顯提高，地下水水位下降趨勢得到有效遏制，河湖生態(tài)環(huán)境得到有效改善，工程的社會、經(jīng)濟、生態(tài)等綜合效益得到了同步發(fā)揮。同時，為丹江口水庫在供水安全保障方面提出了建議。

關(guān)鍵詞：水庫運行;防洪效益;供水效益;發(fā)電效益;生態(tài)效益;丹江口水庫

中圖法分類號：F407.9文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.09.011

文章編號：1006 - 0081（2021）09 - 0064 - 06

0 引 言

為了有效緩解缺水地區(qū)供需水矛盾，實現(xiàn)水資源的時空再分配[1]，20世紀50年代以來，世界多國開始興建跨流域調(diào)水工程。目前，世界范圍內(nèi)在建或已建的大型跨流域調(diào)水工程已達160余項[2]。自改革開放以來，為解決缺水地區(qū)的水資源緊張狀況，中國陸續(xù)興修了20余座大型跨流域調(diào)水工程，如江蘇的江水北調(diào)、天津的引灤入津、廣東的東深供水等，這些調(diào)水工程的興建為受水區(qū)提供了穩(wěn)定可靠的水源，推動了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善，有力支撐了當?shù)厣鐣徒?jīng)濟的快速發(fā)展。在充分借鑒國內(nèi)外跨流域調(diào)水工程先進經(jīng)驗啟示的基礎(chǔ)上，經(jīng)過50余年的勘測、規(guī)劃和研究，南水北調(diào)中線一期輸水工程于2003年12月30日開工建設(shè)，2014年12月12日正式通水，旨在解決北方地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與水資源短缺的矛盾，保障河南、河北、天津、北京等4個省市24座城市的供水安全，受益人口超過1億。丹江口水庫作為南水北調(diào)中線一期工程供水水源地，樞紐任務(wù)以防洪、供水為主，結(jié)合生態(tài)、發(fā)電、航運等綜合利用，在南水北調(diào)中線一期工程通水運行以來發(fā)揮了顯著的綜合利用效益。本文從防洪、供水、發(fā)電、生態(tài)等4個方面對丹江口水庫發(fā)揮的效益進行了梳理，并對目前存在的問題進行了分析，為丹江口水庫在供水安全保障方面提出了建議。

1樞紐工程概況

丹江口大壩位于湖北省丹江口市，漢江干流與支流丹江匯合處下游約800 m，距離河源925 km，約占干流河道長1 577 km的59%，控制流域面積達95 200 km2，約占漢江全流域的60%。南水北調(diào)中線水源工程大壩加高工程包括大壩樞紐和陶岔渠首樞紐改建兩部分。大壩加高工程于2005年9月26日開工建設(shè)，2013年5月底主體工程全部完工，2013年8月29日通過蓄水驗收。丹江口大壩按最終規(guī)模加高完建，壩頂高程由162.0 m加高到176.6 m，正常蓄水位由157 m提高到170 m，相應(yīng)庫容達到272.05億m3;總庫容319.5億m3，調(diào)節(jié)庫容161.22億～186.97億m3。為滿足漢江中下游的防洪要求，預(yù)留防洪庫容110.21億～80.53億m3。

大壩加高后的丹江口水利樞紐工程任務(wù)以防洪、供水為主，結(jié)合發(fā)電、航運等綜合利用，將漢江中下游的防洪標準提高至100 a一遇。作為南水北調(diào)中線工程水源地，丹江口水利樞紐能滿足近期向北方調(diào)水95億m3，遠期調(diào)水120億～130億m3的需求;水庫在枯水期改善漢江中下游供水流量，提高漢江中下游航運能力，滿足生態(tài)用水要求。

陶岔渠首樞紐為丹江口水利樞紐的副壩，也是南水北調(diào)中線工程的渠首閘，于1974年建成，主要向河南省南陽市刁河灌區(qū)引水灌溉，壩頂高程162.0 m。為適應(yīng)丹江口大壩加高后的擋水和引水條件，該樞紐同步進行相應(yīng)的改建，工程于2009年9月開工建設(shè)，2013年底完工。陶岔渠首自2014年11月1日開閘開始試驗性通水，2014年12月12日正式通水。

2 丹江口水庫綜合利用效益分析

2.1 防洪效益

2015～2020年，丹江口水庫共發(fā)生過13場入庫洪峰流量大于5 000 m3/s的洪水（表1），其中9場洪水水庫發(fā)生了棄水，棄水總量144.583億m3（其中，2017年第2～5場洪水總棄水97.31億m3，2018年兩場洪水總棄水13.774億m3，2019年第2場洪水棄水18.279億m3，2020年第1～2場洪水總棄水15.22億m3），其余4場洪水被全部攔蓄，削峰率在50%～78%之間。2016年因水庫來水持續(xù)特枯，整個汛期水庫無入庫洪峰流量5 000 m3/s以上洪水發(fā)生，最大入庫流量僅2 910 m3/s（7月20日），水庫最高運行水位155.92 m，未超汛限水位。2017年水庫共發(fā)生5場入庫洪峰流量大于5 000 m3/s的洪水，5場洪水均為秋汛期洪水，2場發(fā)生于9月，3場發(fā)生于10月，最大入庫洪峰流量18 600 m3/s（10月12日18：00），并相繼在9月末和10月初發(fā)生2場洪峰流量17 300 m3/s的洪水。丹江口大壩加高后，防洪庫容增加了33億m3，蓄滯洪水能力更強，充分發(fā)揮了水庫的攔洪削峰作用，避免了民垸分洪和蓄滯洪區(qū)運用，有效緩解了漢江中下游的防洪壓力，汛期漢江中下游河道水勢平穩(wěn)，安全度汛，樞紐防洪效益顯著。

2.2 供水效益

2.2.1 陶岔渠首

（1）供水流量的確定。綜合漢江來水預(yù)測、丹江口水庫蓄水、漢江中下游及清泉溝用水計劃建議，根據(jù)丹江口水庫調(diào)度規(guī)程，從提高丹江口水庫供水可靠性考慮，提出陶岔渠首可調(diào)水量，并根據(jù)中線總干渠及分水口門過流能力，考慮工程檢修期以及冰期渠道輸水流量控制安排，綜合平衡受水區(qū)各?。ㄊ校┯盟媱澖ㄗh，最終確定陶岔渠首年度供水計劃。

在實際供水調(diào)度過程中，按照水利部批復(fù)的年度計劃和長江水利委員會批復(fù)的月（旬）供水計劃向南水北調(diào)中線一期工程供水，同時可結(jié)合水庫實際來水情況、水庫控制運用要求和受水區(qū)用水需求等對陶岔渠首供水流量進行實時調(diào)整。

（2）供水效益。中線一期工程自2014年12月建成后，逐步成為受水區(qū)的主要水源，截至2020年10月底，已通過陶岔渠首累計向北方供水342億m3。2014～2015供水年度（供水年度為11月至次年10月，下同）陶岔渠首供水量為21.668億m3，僅完成了年度計劃（40.6億m3）的53.4%，主要原因在于受水區(qū)各省特別是河北省、河南省配套工程建設(shè)滯后，有效需水不足，水庫不能按照水利部制定的年度計劃進行供水。隨著各省配套工程建設(shè)的逐步完善，供水計劃完成情況大幅提升，2015～2016供水年度完成了年度計劃的90.9%。同時，隨著受水區(qū)各省市用水需求的逐年增加，水利部逐年調(diào)增北方供水水量，2017～2018供水年度增至74.63億m3，已達設(shè)計多年平均調(diào)水量的78%;2018～2019年度供水71.27億m3，充分保障了北方受水區(qū)的生活、生產(chǎn)用水，有效補充了生態(tài)環(huán)境用水;2019～2020年度按照水利部要求開展了南水北調(diào)中線一期工程加大流量輸水工作，按照設(shè)計流量350 m3/s輸水95 d，按照加大流量420 m3/s輸水43 d，圓滿完成了南水北調(diào)中線一期工程加大流量輸水工作任務(wù)，充分發(fā)揮了丹江口水庫的供水、生態(tài)等綜合效益，年度供水總量87.56億m3。

在供水水質(zhì)方面，根據(jù)2014年11月8日至2020年10月31日水質(zhì)資料，陶岔渠首斷面水質(zhì)均合或優(yōu)于Ⅱ類水質(zhì)標準，總氮總體保持穩(wěn)定，供水水質(zhì)平穩(wěn)達標。各供水年度陶岔取水供水情況見表2。

從表2可見，2014年通水以來，南水北調(diào)中線水源工程供水量逐步增加，完成供水年度計劃比例穩(wěn)步提高，水庫水質(zhì)優(yōu)良，Ⅰ類水質(zhì)達標天數(shù)長期保持較高的水平，2016～2017供水年度Ⅰ類水質(zhì)標準天數(shù)高達365 d，實現(xiàn)全年100%達標。

2.2.2 清泉溝渠首

丹江大壩加高后，水庫通過清泉溝渠首向襄陽引丹灌區(qū)和鄂北水資源配置工程供水，2014～2020年，清泉溝渠首累計引水61.122億m3（截至2020年11月），其中2014～2019年，每供水年度實際引水量均超過了水利部批復(fù)的年度計劃供水量（見表3）。水利部自2018～2019供水年度起批復(fù)的清泉溝渠首供水流量包括了襄陽市引丹工程和鄂北地區(qū)水資源配置工程兩部分，但鄂北水資源配置工程目前正在建設(shè)，當時尚未正式通水，后于2020年1月2～6日開展了試通水，供水458萬m3。

2.2.3 漢江中下游

2014～2020年6個供水年度，水庫通過發(fā)電下泄和開閘泄洪等方式累計向漢江中下游供水1 483.718億m3，其中水庫通過棄水下泄143.533億m3，其他均為發(fā)電下泄。漢江中下游年度供水計劃完成良好，除2015～2016年度完成年度計劃的92.8%外，其他供水年度均超額完成年度計劃（見表4）。

2.3 發(fā)電效益

（1）發(fā)電調(diào)度方式。自南水北調(diào)中線一期工程通水以來，水利部每年根據(jù)丹江口水庫向漢江中下游多年平均供水量和75%頻率年供水量，同時結(jié)合年度來水預(yù)測成果和長系列設(shè)計供水過程，批復(fù)丹江口水庫向漢江中下游供水量年度計劃，為確保南水北調(diào)中線一期工程供水安全，漢江中下游供水量的確定一般較為保守，月供水流量基本維持在490～520 m3/s，基本滿足丹江口水庫最小下泄流量要求（日均490 m3/s）。在實際的調(diào)度運用過程中，長江水利委員會結(jié)合來水預(yù)測和水位控制要求等按月對發(fā)電流量進行批復(fù)，作為丹江電廠發(fā)電流量控制依據(jù)，與此同時，可結(jié)合汛前水位消落、汛期運行水位浮動調(diào)整發(fā)電流量。按照《水利部關(guān)于印發(fā)南水北調(diào)中線一期工程2019～2020年度水量調(diào)度計劃的通知》安排，2020年丹江口水庫水位最低削落至159.44 m，在實際運行調(diào)度中，通過實施優(yōu)化調(diào)度，實際最低水位削落至157.97 m，較計劃多削落水位1.47 m，水量11.44億m3。多削落的水量用于三口門供水，其中漢江中下游占比73%，即多削落水量有8.35億m3用于發(fā)電。

（2）發(fā)電效益。2015～2020年，丹江電廠發(fā)電效益顯著，年平均發(fā)電量33.81億kW·h，達到了丹江電廠多年平均發(fā)電量（33.78億kW·h）水平，其中2015，2018年和2020年發(fā)電量均超過了多年平均水平，分別為39.569億，42.493億kW·h和41.162億kW·h，較多年均值分別偏多17%，26%和22%，2016，2017年和2019年發(fā)電量均低于多年平均水平。自備電廠也取得了較好的發(fā)電效益，共發(fā)電12.827億kW·h，見表5。

2.4 生態(tài)效益

（1）生態(tài)調(diào)度方式。生態(tài)補水分為常規(guī)補水、加大補水兩類。常規(guī)補水為在丹江口水庫年度可調(diào)水量范圍內(nèi)，按照南水北調(diào)中線一期工程年度生態(tài)補水計劃實施的補水;加大補水為丹江口水庫在常規(guī)補水基礎(chǔ)上視情增加的補水。生態(tài)補水是根據(jù)丹江口水庫水源條件，在保障漢江中下游、清泉溝渠首、北方受水區(qū)正常供水計劃實施及漢江中下游水生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，在不損害水源區(qū)原有用水利益的前提下，根據(jù)受水區(qū)需求相機開展。生態(tài)補水過程根據(jù)丹江口水庫來水豐枯情況動態(tài)調(diào)整，豐水多補、枯水少補，合理安排各調(diào)度時段生態(tài)補水規(guī)模。

年度生態(tài)補水計劃統(tǒng)籌丹江口水庫可調(diào)水量、受水區(qū)正常供水需求和生態(tài)補水需求編制，并納入南水北調(diào)中線一期工程年度水量調(diào)度計劃。月度生態(tài)補水計劃根據(jù)南水北調(diào)中線一期工程年度水量調(diào)度計劃，結(jié)合丹江口水庫來水蓄水情況編制，并納入月度供水計劃。生態(tài)補水實行年度生態(tài)補水計劃、月度生態(tài)補水計劃和實時調(diào)度指令相結(jié)合的調(diào)度方式。

（2）生態(tài)補水效益。2017年，漢江上游發(fā)生了秋汛，為有效利用水資源，發(fā)揮南水北調(diào)中線水源工程綜合效益，在水利部統(tǒng)籌安排下，陶岔渠首于10～11月適時增加了供水流量，首次實施了中線工程生態(tài)調(diào)度實踐，向河南、河北兩省生態(tài)補水2.95億m3，其中11月補水2.03億m3。2017～2018供水年度，結(jié)合南水北調(diào)中線水源工程的實際蓄水和來水預(yù)測分析，在保障正常供水條件下，水利部又多次組織實施了向北方的生態(tài)補水，2018年4～6月借丹江口水庫汛前水位消落之機向北方受水區(qū)生態(tài)補水8.65億m3，2018年8月利用汛期富余水量生態(tài)補水0.53億m3，2018年9月開始實施河北省試點河段生態(tài)補水，至2019年10月共補水13.3億m3，2019年11月至2020年10月生態(tài)補水24.04億m3。截至2020年10月底，受水區(qū)生態(tài)補水量達49.46億m3。具體情況詳見表6。

為了保障京津冀地區(qū)水安全和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，逐步恢復(fù)華北地區(qū)河湖水系生態(tài)系統(tǒng)，2019年2月，水利部、財政部、國家發(fā)改委會同有關(guān)部門和相關(guān)省市研究部署了華北地區(qū)地下水超采綜合治理工作，制定了綜合治理行動方案。方案提出，2022年需要南水北調(diào)中線水源工程充分發(fā)揮增供潛力，年均相機實施生態(tài)補水10億～13億m3。屆時，南水北調(diào)中線水源工程將進一步發(fā)揮保障水安全、修復(fù)水生態(tài)、改善水環(huán)境等綜合效益。

3 問題與建議

（1）流域用水需求逐年增加，建議加快實施引江補漢工程。南水北調(diào)中線一期工程通水后，隨著華北地下水壓采治理不斷推進，受水區(qū)對中線水的需求和依賴不斷增強，中線工程正在經(jīng)歷供水地位的重大變化，正在逐步成為優(yōu)化水資源配置、保障群眾飲水安全、復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境、暢通南北經(jīng)濟循環(huán)的生命線。但是現(xiàn)狀情況下的供水保障能力將難以應(yīng)對重大變化和全面實現(xiàn)工程任務(wù)。隨著京津冀協(xié)同發(fā)展國家戰(zhàn)略和雄安新區(qū)建設(shè)的推進，北方受水區(qū)用水將進一步增長，北方受水區(qū)受制于水資源稟賦，要實現(xiàn)人與自然和諧共存，社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，增加中線北調(diào)水量勢在必行。同時，近年來漢江流域連續(xù)枯水年呈增加趨勢，漢江來水量減少導(dǎo)致南水北調(diào)中線一期工程可調(diào)水量存在較大缺口。另外，水源區(qū)漢江生態(tài)經(jīng)濟帶的建設(shè)，也對漢江流域水資源的保障能力提出了新的要求。

與此同時，漢江流域多項引調(diào)水工程進入全面實施階段，除南水北調(diào)中線一期工程已建成通水外，其他重要引調(diào)水工程包括陜西省引漢濟渭工程、湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程。引漢濟渭工程計劃2025年多年平均調(diào)水量10億m3，2030年多年平均調(diào)水量15億m3，工程已于2011年12月正式開工建設(shè)，目前尚未通水;湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程從丹江口水庫清泉溝取水，向鄂北城鎮(zhèn)及農(nóng)業(yè)供水，加上清泉溝湖北引丹灌區(qū)用水量，清泉溝多年平均引水量將達13.98億m3。

隨著來水量的減少和流域內(nèi)外用水需求的逐年增加，漢江流域水資源供需矛盾將愈加突出，建議加快實施引江補漢工程，從長江向漢江補水，可提高漢江水資源的調(diào)配能力，增強漢江流域枯水年的水資源供給能力，滿足漢江流域內(nèi)外的社會經(jīng)濟發(fā)展和各項供水工程的用水需求。

（2）備用水源成為主要水源，建議加大水質(zhì)保護力度。南水北調(diào)中線一期工程通水后，由于水質(zhì)優(yōu)良，深受受水區(qū)人民的歡迎，隨著社會、經(jīng)濟發(fā)展，考慮到人民對美好生活的向往要求，北調(diào)水已逐漸由規(guī)劃的備用水源成為受水區(qū)的主要水源。以北京為例，2014年底江水進京后，北京市城區(qū)供水主力水源逐步由地表水、地下水置換為南水，南水占主城區(qū)自來水供量的73%，中心城區(qū)供水安全系數(shù)由1.0提升到1.2[3]，這就對水源工程水質(zhì)保護提出更高的要求。目前，受水區(qū)供水保障能力有了很大提高，但因依然存在供水水源結(jié)構(gòu)不盡合理、擠占生態(tài)環(huán)境用水嚴重、供水水質(zhì)狀況有待進一步改善等一系列問題。建議強化水源工程及中線全線的水質(zhì)監(jiān)管保護力度，采取有效的應(yīng)急管理措施，全力保障供水水質(zhì)安全。

（3）干線工程調(diào)蓄水庫較少，建議實施北調(diào)水與當?shù)厮Y源聯(lián)合調(diào)度。南水北調(diào)中線工程全線調(diào)節(jié)性水庫較少，由于丹江口引水至京津兩地輸水時間長達10多天，當總干渠為京津放水后，若京津渠段內(nèi)發(fā)生檢修或出現(xiàn)突發(fā)性事故時，從丹江口水庫調(diào)出來的水將無處存蓄，會直接影響到京津的用水[4]。建議加快實施北調(diào)水與當?shù)厮Y源聯(lián)合調(diào)度，完成河北省、河南省配套工程規(guī)劃中提出的建設(shè)28 座平原水庫作為調(diào)蓄水庫的任務(wù)，最終實現(xiàn)受水區(qū)外調(diào)水、當?shù)厮⒌叵滤穆?lián)合供水。

4 結(jié) 語

丹江口水庫自大壩加高運行以來，通過強化庫區(qū)巡查、建立供水調(diào)度聯(lián)商機制、加強預(yù)報會商，科學(xué)調(diào)度、開展技術(shù)研究等有力措施，保障了漢江中下游防洪安全，水庫年年安全度汛。南水北調(diào)中線工程供水平穩(wěn)有序、水質(zhì)優(yōu)良。通水以來，丹江口水庫向北方供水量已超過340億m3，工程惠及沿線鄭州、石家莊、天津、北京等24座大中城市。受水區(qū)河南、河北、北京、天津4個省市城市供水水量有效提升，供水保證率明顯提高，地下水水位下降趨勢得到有效遏制，河湖生態(tài)環(huán)境得到有效改善，社會、經(jīng)濟、生態(tài)等綜合效益同步發(fā)揮。

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（編輯：李 慧）

Analysis of comprehensive utilization benefits of Danjiangkou Reservoir from 2014 to 2020

CHENG Mengmeng

（Hanjiang Water Resources and Hydropower （Group） Co.， Ltd.， Wuhan 430048， China）

Abstract： Danjiangkou Reservoir has achieved good comprehensive utilization benefits since phase I Middle Route Project of South-to-North Water Diversion was put into operation. This paper sorts out the benefits of Danjiangkou Reservoir from 2014 to 2020 from four aspects of flood control， water supply， power generation and ecology， and analyzes the existing problems. The results show that： after the dam heightened， Danjiangkou Reservoir effectively guaranteed the flood control safety of the middle and lower reaches of the Hanjiang River， and the safety of the reservoir during flood season has been realized annually; more than 34 billion m3 water was supplied to the north by Middle Route Project of South-to-North Water Diversion; the urban water supply quantity in the water receiving area has been effectively improved and the guarantee rate of water supply has been significantly enhanced， the downward trend of groundwater level has been effectively curbed， and the ecological environment of rivers and lakes has been effectively improved， so the social， economic， ecological and other comprehensive benefits of the project have been brought into play simultaneously. Some suggestions for ensuring the water supply safety of Danjiangkou Reservoir are put forward.

Key words： reservoir operation; flood control benefit; water supply benefit; power generation benefit; ecological benefit; Danjiangkou Reservoir