構建黃河流域水網的思考

張金良

(1.黃河勘測規(guī)劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003；2.水利部黃河流域水治理與水安全重點實驗室(籌)，河南 鄭州 450003)

黃河流域水土資源極不匹配，流域面積占全國國土面積的8.3%，水資源量僅占全國的2%，承載了全國15%的耕地面積、12%的人口和14%的經濟總量[1]。水土資源配置失衡嚴重制約黃河流域經濟社會高質量發(fā)展[2]，跨流域調水工程已成為解決區(qū)域水資源時空分布不均、發(fā)展經濟社會及改善生態(tài)環(huán)境的重要手段[3-6]。目前，全球調水工程年調水規(guī)模已達到6 000億 m3，在促進水資源空間均衡配置方面發(fā)揮了積極作用，取得了良好的經濟社會和生態(tài)效益[7-9]。國際上，美國利用中央河谷調水、加利福尼亞州水道、全美灌溉系統等長距離調水工程，給缺水地區(qū)的經濟發(fā)展注入了新的生機，使素有荒漠之稱的南加利福尼亞州成為美國最大的農業(yè)州，其肉類罐頭、蔬菜和水果產量占美國的1/3[10-11]。以色列60%國土為沙漠、旱地，是真正意義上的不毛之地，通過北水南調工程把大片荒漠變?yōu)榫G洲，把原本貧瘠的土地變成了沃野良田，使之成為中東農業(yè)最發(fā)達的國家[12]。我國自古就有修建調水工程以解決水資源分配不均問題的做法[13-14]，春秋末期，吳國開鑿的邗溝，自山陽至江都，貫通淮河與長江，于公元前486年開通；戰(zhàn)國初期，魏國修筑鴻溝，溝通黃河與淮河，于公元前360年開通；西漢時期，修建漕渠，于公元前129年開通；而在春秋時代(公元前456年)挖掘，經南北朝、隋朝至元朝(公元1239年)全線貫通的京杭大運河(全長 1 873 km) 更是世界調水工程中的瑰寶[15]。1949年之后，我國為解決缺水城市和地區(qū)水資源緊張的問題，各種規(guī)模的跨流域調水工程得到了快速的發(fā)展，修建了多座大型跨流域調水工程，如天津引灤入津、甘肅引大入秦、山西引黃入晉、遼寧引碧入連、青海引大入湟、陜西引漢濟渭等，為受水區(qū)提供了穩(wěn)定可靠的水源，有力支撐了我國經濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護[16]。為有效解決北部地區(qū)干旱缺水問題，改善缺水地區(qū)的工農業(yè)生產及生活供水條件，于2002年、2003年開始興建南水北調中線工程和東線工程，一期主體工程建成通水以來，截至2021年已累計調水400多億m3，直接受益人口達1.2億人，在構建我國國土空間發(fā)展新格局方面發(fā)揮著重要作用[17-18]。

水是黃河流域社會經濟發(fā)展的命脈[19]，要實現黃河流域的生態(tài)保護和高質量發(fā)展，關鍵在于水資源合理調配。破解水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱、高質量發(fā)展不足三大制約，需要堅持全國一盤棋，從黃河流域高質量發(fā)展的大局出發(fā)，在國家水網的框架下，規(guī)劃大型調水工程，將水調入黃河流域，一舉解決水土失衡問題，實現黃河流域的空間均衡發(fā)展。

1 構建黃河流域水網的背景與內涵

2019年9月18日，習近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展座談會上強調黃河流域最大的矛盾是水資源短缺。2021年5月14日，習近平總書記主持召開了推進南水北調后續(xù)工程高質量發(fā)展座談會，強調“要加快構建國家水網，加快構建國家水網主骨架和大動脈，為全面建設社會主義現代化國家提供有力的水安全保障”。國家重大戰(zhàn)略實施對國家水網體系建設提出了新的要求，當下國家水網建設既面臨難得的機會，也面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

國家水網是在節(jié)水優(yōu)先的前提下，以資源環(huán)境承載能力為約束，以保障經濟社會合理用水需求和生態(tài)環(huán)境健康穩(wěn)定為目標，以水功能的有序發(fā)揮為表征，以自然河湖水系為基礎，以蓄引提調連通工程為框架，形成在空間上具有顯著網絡形態(tài)、在功能上具有“四水統籌”(水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水災害)作用的國家水資源配置網絡體系[20]。按照國家水網建設的目標要求，國家骨干網主要解決國家水資源宏觀調配問題，圍繞國家發(fā)展重大戰(zhàn)略，構建國家及重要區(qū)域水網主骨架、大動脈。省、市、縣水網依托國家骨干網及上一級水網的調控作用，形成城鄉(xiāng)一體、互聯互通的水網體系，提供高質量的水利公共服務。

南水北調西線工程既是“四橫三縱”國家水網的主骨架，更是黃河流域水網的核心工程。因此，在國家水網構建框架下，以南水北調西線工程為綱，以引黃濟寧、白龍江引水調水等區(qū)域配置工程為目，以龍羊峽、古賢等節(jié)點控制工程為結，打造黃河流域水網，實現流域水資源空間均衡配置。

2 構建黃河流域水網面臨的問題

由于黃河流域水資源總量不足，流域水資源分布與人口土地分布不相匹配，山區(qū)水資源利用條件差，生態(tài)建設和國民經濟發(fā)展仍面臨資源型缺水、工程型缺水和水質型缺水問題，一些城市備用水源不足，部分地區(qū)“守著黃河喝不到黃河水”。

2.1 本地水資源不足以支撐流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展

黃河流域是極度缺水地區(qū)，資源型缺水問題突出。黃河流域年均降水量低于400 mm的面積占流域面積的40%，是典型的干旱半干旱區(qū)域。流域多年平均水資源量僅647億 m3，人均水資源量473 m3，為全國平均值的23%，畝均水資源量220 m3，不足全國平均值的15%，有限的水資源還要承擔輸沙和向流域外供水的任務。黃河流域水資源開發(fā)利用率高達80%，遠超一般流域40%的生態(tài)警戒線。由于過度開發(fā)，與20世紀80年代相比，黃河干流寧蒙、小北干流、下游等河段河流濕地面積減少了30%～40%，河口天然濕地面積萎縮約50%，魚類種類減少約30%。石川河、漆水河、汾河、大黑河等支流斷流情況嚴重，河流生態(tài)功能受損。同時，由于水資源短缺，現有67萬 hm2有效灌溉面積得不到灌溉，甘肅、寧夏、內蒙古、陜西等省份大量國家重點能源工業(yè)項目難以落地，嚴重制約了流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展。

2.2 區(qū)域水資源配置工程和城鄉(xiāng)供水工程不完善

黃河流域水資源存在時空分布不均、連續(xù)枯水段時間長等特點，由于流域不同區(qū)域供需情況與水資源豐枯不相匹配，工程型缺水問題突出，主要表現在區(qū)域水資源配置工程不足和城鄉(xiāng)水源工程存在突出短板等方面。中游地區(qū)發(fā)展主要依靠黃河水，但黃河干流水低地高，引黃供水工程大多數揚程在200～300 m，有的高達400～500 m，單方水耗能高，導致供水成本高、開發(fā)利用難度大。此外，榆林、延安、慶陽等地以及黃河下游兩岸等地區(qū)也存在因為水資源配置工程不足，喝不上黃河水的情況。受區(qū)域經濟社會發(fā)展水平差異的影響，部分地區(qū)供水基礎設施建設滯后，與保障區(qū)域高質量發(fā)展的供水安全要求不適應。流域內約60%的城市沒有應急備用水源，飲用水水源地單一，難以應對干旱、污染等突發(fā)事件。部分農村地區(qū)水源點分散，集中供水率低，供水保障程度有待進一步提高。隨著蘭州—西寧城市群、關中—天水經濟區(qū)、呼包鄂榆經濟區(qū)和太原城市群、中原城市群等重點地區(qū)發(fā)展，人口和產業(yè)將進一步向城市群和大城市集聚，生活和工業(yè)用水需求剛性增長，對供水時段、供水水質和供水保證率要求更高，現有的區(qū)域供水工程將難以保障未來經濟社會快速發(fā)展的需求，需要進一步完善區(qū)域供水工程，提高區(qū)域水資源配置能力。

2.3 黃河干流骨干水庫調蓄能力不足

黃河天然徑流量年際變化大，干流斷面最大年徑流量一般為最小值的3.1～3.9倍，支流一般達5～12倍。最大月徑流量發(fā)生在8月(占16.1%)，最小月徑流量發(fā)生在1月(占2.4%)，連續(xù)最大4個月徑流量發(fā)生在7—10月(汛期，占57.9%)。黃河流域徑流時空分布不均，汛期徑流量雖大，但農業(yè)灌溉用水主要集中在非汛期；蘭州以下徑流量占黃河流域的33.5%，但人口和GDP分別占92%和95%，用水量占93%，水資源時空分布與經濟社會布局不相匹配，來水與用水在地區(qū)和時間上不相適應。

黃河干流現狀僅有龍羊峽一座多年調節(jié)水庫，距龍羊峽水庫以下2 877.5 km的上中游河段有劉家峽、小浪底兩座不完全年調節(jié)水庫，調節(jié)庫容為86億m3，年內和年際蓄豐補枯能力有限。規(guī)劃的古賢、黑山峽、磧口等大型水庫仍未開工建設，大大限制了黃河水資源的時空調配能力。表1為黃河干流各省份水庫調節(jié)能力情況，四川省因數據無法獲取未列出?？梢婞S河干流大多數省份水庫調節(jié)能力不足0.8。在豐水年會大大降低干流水資調蓄能力，如2018年、2019年黃河來水較豐，但由于水庫調蓄能力不足，造成大量水資源無法有效利用。

表1 黃河干流各省份水庫調節(jié)能力

3 黃河流域水網總體思路和格局

3.1 總體思路

在分析水資源環(huán)境狀況、調水工程與水網布局現狀基礎上，按照節(jié)水優(yōu)先要求，以水資源、水生態(tài)、水環(huán)境承載能力為約束，重點圍繞需求的動態(tài)變化，分析需求的次序和等級，保證合理剛性需求，遏制不合理需求。結合水資源供需分析的結果，提出跨區(qū)域流域水資源配置格局。以自然河湖水系為基礎，按照“確有需要、可以持續(xù)、生態(tài)安全”的原則，謀劃必要的蓄引提調工程網絡，有序發(fā)揮水資源的自然演變、社會服務、生態(tài)服務功能，強化水網布局與其他空間規(guī)劃相關布局方案的協調與銜接，構建黃河流域水網格局，實現水資源空間均衡配置。

3.2 總體格局

統籌黃河流域水資源特點和經濟社會發(fā)展要求，結合流域水利工程布局體系，在國家“四橫三縱、南北調配、東西互濟”的水資源配置戰(zhàn)略格局下，逐步構成黃河流域“一干七支、一線七庫、節(jié)點控制、連通互濟”的水網格局?！耙桓善咧А卑S河干流上、中、下游及湟水、洮河、無定河、汾河、渭河、伊洛河、沁河等主要支流，形成黃河水網的核心基礎；“一線七庫”包括南水北調西線工程、黃河干流上擬建設的古賢、黑山峽、磧口等3座骨干調蓄工程和已經建成的龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底等4座骨干調蓄工程，形成黃河水網的一級骨干脈絡與核心節(jié)點；引漢濟渭二期工程、白龍江調水工程等區(qū)域配置工程，支流上已建的李家峽、萬家寨、九甸峽、陸渾、故縣、河口村等水庫和擬建的水庫，形成黃河水網的二級脈絡和節(jié)點。

4 構建黃河流域水網的舉措

4.1 構建黃河流域水網的綱

隨著流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展戰(zhàn)略的推進，未來對水資源剛性需求強烈，水資源保障形勢更加嚴峻，對國家糧食安全、能源工業(yè)安全、生態(tài)安全和社會穩(wěn)定埋下重大隱患[21]。根據水利部審查通過的《新形勢下黃河流域水資源供需形勢深化研究》規(guī)劃成果，2035年黃河流域各行業(yè)用水水平達到國內領先的情況下，流域節(jié)水潛力約為33億m3，其中農業(yè)能轉讓給工業(yè)和生活用水節(jié)水潛力為16億m3，屆時流域國民經濟缺水仍高達133億m3，其中生活和工業(yè)剛性缺水84億m3，僅依靠節(jié)水解決不了黃河流域的缺水問題。

目前已建和規(guī)劃向黃河流域調水的工程主要有引漢濟渭工程和白龍江調水工程，其中，引漢濟渭工程一期調水10億m3已經通水，二期調水5億m3尚未通水；尚在規(guī)劃階段的白龍江調水規(guī)模為7.9億m3。因此，目前調水規(guī)模遠不能緩解黃河流域缺水現狀。南水北調西線工程是國務院批復的《南水北調工程總體規(guī)劃》的重要組成部分，是國家“四橫三縱”水資源配置格局的戰(zhàn)略性水利工程，研究歷時已近70年，取得了大量成果，已基本具備了開展可行性研究工作的條件。通過統籌存量和增量，加強互聯互通，推進南水北調西線工程建設，加快構建國家水網主骨架和大動脈，可以從根本上扭轉黃河流域水資源嚴重短缺的局面，最終在完善國家水資源配置總體格局基礎上，形成黃河流域水網的綱。

4.2 完善黃河流域水網的目

區(qū)域水資源配置工程是黃河流域水網的目。在黃河流域“一軸兩區(qū)五極”的發(fā)展動力格局下，有必要科學合理布置區(qū)域水資源配置工程?！耙惠S”是指依托新亞歐大陸橋國際大通道，串聯上中下游和新型城市群，以先進制造業(yè)為主導，以創(chuàng)新為主要動能的現代化經濟廊道，是黃河流域參與全國及國際經濟分工的主體；“兩區(qū)”是指以黃淮海平原、汾渭平原、河套平原為主要載體的糧食主產區(qū)和以山西、鄂爾多斯盆地為主的能源富集區(qū)，加快農業(yè)、能源現代化發(fā)展；“五極”是指山東半島城市群、中原城市群、關中平原城市群、黃河“幾”字彎都市圈和蘭州—西寧城市群，是區(qū)域經濟發(fā)展增長極和黃河流域人口、生產力布局的主要載體。

圍繞“一軸兩區(qū)五極”高質量發(fā)展對水資源的需求，建設一批重點水源工程，加強國家重大水資源配置工程與區(qū)域重要水資源配置工程的互聯互通，提升重點區(qū)域水資源調配保障能力。圍繞蘭州—西寧城市群及輻射地區(qū)，加快實施引黃濟寧、白龍江引水調水工程，完善提升引大入秦、引洮二期等工程供水能力。圍繞黃河“幾”字彎城市帶，加快實施陜甘寧地區(qū)供水、烏梁素海生態(tài)補水等工程。盡快建成榆林抽黃供水、延安抽黃供水、古賢陜西山西供水等工程。支撐河套灌區(qū)糧食主產區(qū)和“幾”字彎能源富集區(qū)發(fā)展。圍繞西安—咸陽一體化，加快引漢濟渭二期等工程建設，形成渭汾平原水系，支撐關中城市群發(fā)展。圍繞鄭汴同城化，結合南水北調中線后續(xù)工程，實施陸渾、故縣水庫向鄭州、洛陽城鎮(zhèn)供水工程，支撐中原城市群發(fā)展。圍繞濟南核心城市和山東半島城市群，實施南水北調東線后續(xù)工程，完善重點區(qū)域水資源調配保障能力。

4.3 補充黃河流域水網的結

黃河徑流年內、年際變化大，水資源與人口、資源分布不相匹配，工程調控能力不足?，F有龍羊峽、劉家峽水利樞紐位于蘭州以上，可聯合對蘭州以上水量進行多年調節(jié)，但中下游三門峽、小浪底水利樞紐調節(jié)庫容有限，對上游和區(qū)間來水調節(jié)能力不足。因此，在黃河蘭州以下干流要盡快建設必要的樞紐工程，增強水量蓄豐補枯調控能力。盡早開工建設古賢水利樞紐工程，同時改建三門峽水庫，實施黃河下游引黃涵閘改建，與支流骨干水庫聯合運用，構建中下游水資源配置工程子體系。積極籌建黑山峽、磧口等水利樞紐，與南水北調西線工程聯合調度，增強上中下游水量聯合調控能力，構成黃河流域完善的水資源配置工程體系，優(yōu)化水資源配置和保障供水安全。

5 結 語

黃河流域水資源匱乏與水土資源不匹配使得該區(qū)域的生態(tài)地理處于極度劣勢，也成了區(qū)域長期難以快速發(fā)展的瓶頸阻礙。要突破黃河流域水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱、高質量發(fā)展不足三大制約，推動黃河流域高質量發(fā)展，需要與國家水網構建結合，加快實施南水北調西線工程，構建“一干七支、一線七庫、節(jié)點控制、連通互濟”的黃河流域水網格局，在保障水安全的前提下，實現黃河流域水資源空間均衡優(yōu)化配置。