中國科學院院士、清華大學教授 張楚漢：關于南水北調(diào)后續(xù)工程的幾點思考

南水北調(diào)工程是實現(xiàn)我國水資源優(yōu)化配置、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展、保障和改善民生的重大戰(zhàn)略性基礎設施，是國家水網(wǎng)的主骨架和大動脈。南水北調(diào)東、中線一期工程先后于2013年、2014年建成通水，已累計向黃淮海平原及膠東地區(qū)調(diào)水超500億m3，其中生態(tài)補水超80億m3，直接受益人口1.5億人，已成為沿線城市名副其實的“生命線”工程，同時也對沿線河湖復蘇、地下水恢復發(fā)揮了重要作用。

為了推進南水北調(diào)后續(xù)工程的順利實施和高質(zhì)量發(fā)展，2021年8月國務院推進南水北調(diào)后續(xù)工程高質(zhì)量發(fā)展領導小組成立了由中國工程院牽頭、37名相關領域的院士專家組成的專家咨詢委員會（下稱專咨委）。專咨委成立以來，針對南水北調(diào)東、中線后續(xù)工程，經(jīng)過8個多月的現(xiàn)場查勘、會議研討和部門溝通，形成了關于若干重大專題和東、中線工程概念性設計的咨詢報告。

我個人從20世紀90年代作為原國家計委南水北調(diào)專家委員會成員開始，20多年來，踏遍了南水北調(diào)東、中、西三線，參與了勘測、設計、施工、運行過程中的一系列重大關鍵技術問題的調(diào)查研究和討論決策。本文重點闡述對《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》修編和后續(xù)工程規(guī)劃建設的若干思考。

一、關于推進《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》修編

2002年國務院批復《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》（下稱《總體規(guī)劃》），確定了南水北調(diào)東、中、西線的調(diào)水水源、線路、規(guī)模和供水范圍。東線從長江下游揚州附近抽水，中線從漢江丹江口水庫引水，西線從通天河、雅礱江、大渡河調(diào)水。規(guī)劃總調(diào)水量448億m3/a，其中東線一期88億m3/a、后續(xù)148億m3/a，中線一期95億m3/a、后續(xù)130億m3/a，西線一期40億m3/a、后續(xù)170億m3/a?！犊傮w規(guī)劃》批復20年來，受水區(qū)和水源區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展和水資源條件發(fā)生了顯著變化，開展《總體規(guī)劃》修編是必要的。建議在“大穩(wěn)定，小調(diào)整”原則指導下，進一步明確東、中、西三線的功能定位。程序上建議在研究黃淮海流域總需水量和需調(diào)水量的基礎上，首先確定中線工程挖潛擴能合理、可行的調(diào)水規(guī)模和覆蓋范圍，在此基礎上優(yōu)化配置東線工程過黃河北延至京津冀和膠東地區(qū)的調(diào)水規(guī)模。在確定東、中兩線調(diào)水方案后，對1987年國務院批準通過的《黃河可供水量分配方案》（簡稱“八七”分水方案）進行適當調(diào)整，調(diào)整水量主要用于補充黃河下游生態(tài)用水和上中游基本生活用水等，從而確定黃河上中游未來需水量。西線工程調(diào)水規(guī)模需平衡需求側(cè)與供給側(cè)，取決于黃河上中游缺水量和西線水源區(qū)合理的可調(diào)水量，后者需綜合考慮調(diào)出區(qū)生態(tài)環(huán)境、水電損失等因素的影響。

中線工程是以受水區(qū)城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水為主、兼顧農(nóng)業(yè)和生態(tài)供水的輸水專線，東線工程則是保障城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境供水，以及防洪和通航等多功能目標的綜合輸水系統(tǒng)。

二、關于東、中線后續(xù)工程的功能定位和調(diào)水規(guī)模

中線工程是以受水區(qū)城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水為主、兼顧農(nóng)業(yè)和生態(tài)供水的輸水專線，東線工程則是保障城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境供水，以及防洪和通航等多功能目標的綜合輸水系統(tǒng)。這里要強調(diào)的是，農(nóng)業(yè)方面，東、中線受水區(qū)豫、魯、冀、皖、蘇耕地面積5.5億畝（1畝=1/15 hm2），糧食產(chǎn)量占全國34%，小麥產(chǎn)量更是占全國80%以上，因此，保障糧食安全生產(chǎn)供水至關重要。生態(tài)環(huán)境方面，海河流域河道斷流問題依然突出，地下水目前仍然處在超采狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境狀況仍然嚴峻。城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)需水是相互聯(lián)系的有機整體，農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水之所以短缺，是因為被城市用水所擠占，而生態(tài)用水又被農(nóng)業(yè)用水所擠占。東、中兩線尤其東線后續(xù)工程在保障城市用水的基礎上，要更多地向農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水傾斜。

關于調(diào)水規(guī)模，根據(jù)現(xiàn)有規(guī)劃，預計黃河以北受水區(qū)2035年缺水量約為70億m3/a。東線后續(xù)工程過黃河水量約44億m3/a，供京、津、冀、魯北等地用水以及生態(tài)補水。中線后續(xù)工程在一期工程調(diào)水95億m3/a的基礎上，按增源挖潛擴能的規(guī)劃思路，可將調(diào)水量擴大至115億m3/a，陶岔渠首新增北調(diào)水量20億m3/a。上述東線后續(xù)調(diào)水增量加上中線后續(xù)調(diào)水增量，黃河以北補充水量共約60億m3/a。此外，東線后續(xù)工程還向黃河以南的膠東地區(qū)調(diào)水約19.3億m3/a。考慮未來經(jīng)濟社會發(fā)展和氣候變化具有不確定性，應適當留有余地，上述調(diào)水規(guī)模是基本合理的，可考慮作為《總體規(guī)劃》修編的基礎。

三、關于中線后續(xù)工程增源挖潛擴能和引江補漢工程

中線一期工程自2014年12月通水以來，迄今累計向受水區(qū)京、津、冀、豫調(diào)水超500億m3，效益顯著，由于水質(zhì)優(yōu)良，備受百姓歡迎。據(jù)統(tǒng)計，目前漢江水已占北京市主城區(qū)自來水供水量的73%,占天津全市生活、工業(yè)供水量的80%,占河南省鄭州市中心城區(qū)供水量的80%。河南鶴壁、許昌、漯河、平頂山主城區(qū)100%用上了中線北調(diào)水。中線年均實際供水量占年均調(diào)水規(guī)劃指標的66%，其中河南為55%，河北為53%，北京為100%，天津為112%。

中線后續(xù)工程的引調(diào)水規(guī)模主要取決于現(xiàn)有一期工程的最大安全輸水能力與漢江水源的可調(diào)水量兩個因素。

1.中線未來水資源供需條件變化

中線后續(xù)工程的引調(diào)水規(guī)模主要取決于現(xiàn)有一期工程的最大安全輸水能力與漢江水源的可調(diào)水量兩個因素。由于漢江丹江口水庫近年來水偏枯，未來水資源供需條件將發(fā)生一定的變化。

（1）漢江流域水資源情勢

丹江口水庫1956—2018年年均入庫流量374億m3，較原規(guī)劃采用的388億m3（1956—1998年系列）減少約14億m3，其中1999—2002年年均僅260億m3，連續(xù)偏枯年呈增加趨勢。

漢江作為我國重要的調(diào)水工程水源地，除已建中線工程一期年均調(diào)水95億m3外，陜西省引漢濟渭工程每年將從漢江調(diào)入渭河（黃河最大支流）水量10億m3（近期）到15億m3（遠景），再加上湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程用水，漢江中上游調(diào)水量已占丹江口平均天然入庫徑流量的30%。如遇漢江枯水年，漢江外調(diào)水與流域內(nèi)用水矛盾、生產(chǎn)生活用水與環(huán)境用水矛盾、上游用水與中下游用水矛盾將更加突出。

（2）中線受水區(qū)京、津、冀、豫水資源情勢

根據(jù)海河流域第三次水資源評價初步成果，中線受水區(qū)未來水資源呈現(xiàn)不同程度的衰減趨勢，導致當?shù)厮Y源的供水能力和保證率相應降低。從需求側(cè)分析，隨著京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略的實施，雄安新區(qū)建設、中原城市群建設的推進，以及城鄉(xiāng)供水一體化的實施，中線受水區(qū)需水量仍將進一步增加。

基于上述水源與受水區(qū)供需情勢分析，在中線總干渠不擴建、確保工程運行安全的條件下，通過加大流量、優(yōu)化調(diào)度的方式，有條件將一期調(diào)水95億m3/a擴能至115億m3/a，即增調(diào)20億m3/a。為了解決中線受水區(qū)未來需水預期增長與漢江水源不足的矛盾，通過引江補漢來滿足漢江中下游的用水需求是必要的。

引江補漢工程多年平均引江水量39億m3。其中，主要補中線一期北調(diào)水量24.9億m3/a，補引漢濟渭5億m3/a，補漢江中下游6.1億m3/a，補輸水沿線3億m3/a。個人認為上述補水量分配是基本合理的。引江補漢工程從三峽庫區(qū)支流龍?zhí)断?，總體布局已確定為引水至丹江口的壩下方案。工程施工總工期108個月，靜態(tài)總投資為582億元。

中線干渠長距離輸水，穿過華北地震帶和高風險洪澇區(qū)。歷史上，華北地區(qū)唐山、邢臺、張北等地發(fā)生過大地震；中線沿線山區(qū)110多座中小型水庫防洪設計標準偏低，若出現(xiàn)類似2021年鄭州“7·20”特大暴雨災害形成的超標準洪水，將會嚴重威脅干渠安全。為保障工程運行安全，需要深入研究中線干渠防洪與抗震的關鍵技術。

2.中線后續(xù)工程的主要關鍵技術問題

①中線工程（包括引江補漢工程）的運行調(diào)度涉及三峽水庫、丹江口水庫、中線沿線調(diào)蓄工程、受水區(qū)供水工程、引漢濟渭工程、鄂北水資源配置工程、引江濟漢工程，是一個復雜的水資源調(diào)配系統(tǒng)。為充分發(fā)揮水資源綜合效益，提升水安全保障水平，需開展引江補漢工程與相關引調(diào)水工程的聯(lián)合調(diào)度研究。

②中線干渠長距離輸水，穿過華北地震帶和高風險洪澇區(qū)。歷史上，華北地區(qū)唐山、邢臺、張北等地發(fā)生過大地震；中線沿線山區(qū)110多座中小型水庫防洪設計標準偏低，若出現(xiàn)類似2021年鄭州“7·20”特大暴雨災害形成的超標準洪水，將會嚴重威脅干渠安全。為保障工程運行安全，需要深入研究中線干渠防洪與抗震的關鍵技術。

③引江補漢工程輸水隧洞長約194.3 km，穿越大巴山脈、秦嶺山脈及荊山山脈；最大埋深1 182 m，全程有壓自流輸水，是目前國內(nèi)外最大規(guī)模的深埋有壓輸水隧洞。輸水隧洞具有線路長、埋深大、地貌與地質(zhì)構造復雜、地層巖性多樣、地應力水平總體偏高等特點。為保障工程的安全建設和運行，需要針對性地解決復雜地質(zhì)條件下深埋有壓輸水隧洞的關鍵技術問題。

四、關于東線后續(xù)工程的目標與挑戰(zhàn)

自2013年年底通水以來，東線一期工程運行前6年年均抽江水量61億m3，占規(guī)劃指標88億m3的70%（含江水北調(diào)），年均供水量占計劃供水指標的57%。至2021年，東線一期工程共向山東供水53億m3，占計劃供水指標的48%，膠東半島實際供水約占計劃的42%，魯北實際供水占計劃的比例較低，約為20%，原因是近3年黃河水豐，而且農(nóng)業(yè)灌溉仍超采地下水。東線后續(xù)工程的功能定位是過黃河北延供水至海河流域，東至膠東半島，以解決城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境用水為目標，且更多地向農(nóng)業(yè)與生態(tài)供水傾斜。其中主要的受水區(qū)是海河流域。一方面，海河流域是黃淮海三個流域中缺水情勢最為嚴峻的，水資源開發(fā)利用率達106%，靠超采地下水維持供水，年均超采地下水75億m3，從20世紀80年代以來地下水超采總量已達1 800億m3。海河流域1950—1980年年均入海水量為168億m3，而21世紀以來降為30億m3，只在汛期有水入海。另一方面，海河流域是首都北京所在地，京津冀協(xié)同發(fā)展和雄安新區(qū)建設都離不開水資源的支撐。

東線后續(xù)工程面臨的主要挑戰(zhàn)，一方面是如何提高一期調(diào)水量的消納度，這涉及未來水價機制與運營管理體制的改革，配套工程的進一步完善，以及如何置換城市用水、還當?shù)厮Y源于農(nóng)業(yè)和生態(tài)等問題。據(jù)統(tǒng)計，目前海河流域大中城市城鎮(zhèn)生活、工業(yè)和公共環(huán)境用水總量約為108億m3/a，其中有約47.7億m3/a是當?shù)氐乇硭c地下水，如何將這部分水量用南水北調(diào)后續(xù)工程的調(diào)水置換出來，供給當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)用水，從而置換農(nóng)業(yè)超采的地下水還于生態(tài)，是需要研究解決的關鍵問題。另一方面是東線后續(xù)工程的生態(tài)環(huán)境問題。東線工程沿線湖泊、河流、渠道縱橫交錯，水系十分復雜。引調(diào)水工程平面交叉，給水質(zhì)保護帶來了挑戰(zhàn)。東線一期工程在水環(huán)境治理方面取得了巨大成效，沿線水系水質(zhì)基本達到了Ⅲ類水標準。未來黃河以南擴大引用水量、黃河以北新修干渠都需要十分重視生態(tài)環(huán)境與水質(zhì)保護問題。

東線后續(xù)工程還需要在可行性研究深化階段對輸水線路進行進一步綜合比選。黃河以北的線路布局，需要對專咨委提出的以東線總干渠為骨干、充分利用現(xiàn)有四條引黃灌渠和天然河網(wǎng)的“一干多支擴面”方案進行深入研究，對干、支、面的水量進行優(yōu)化配置；黃河以南，需要對現(xiàn)有大運河方案、山東南濱海線方案、洪澤湖輸水專線方案進行深入比選。

五、關于西線工程規(guī)劃方案比選論證的進一步深化

綜合考慮黃河上中游未來水資源情勢、農(nóng)業(yè)節(jié)水、沖沙減水、引漢濟渭補水，以及南水北調(diào)東、中兩線調(diào)水補充置換等因素，預測2035年仍缺水約100億m3/a，需從西線調(diào)水。西線水源有限，近期調(diào)水宜適度。從金沙江、雅礱江、大渡河引水，建議重點研究下線葉巴灘—兩河口—雙江口引水線路，該線路有較大的斷面水量與調(diào)蓄庫容，可自流。調(diào)水規(guī)模需充分考慮調(diào)出區(qū)下游生態(tài)環(huán)境、供水需求、發(fā)電等因素的影響。調(diào)水規(guī)劃可分三步：第一步先從雅礱江、大渡河調(diào)水入黃河，按斷面20%～30%控制，調(diào)水規(guī)模約為80億～90億m3/a；第二步再從金沙江葉巴灘水庫引水約60億m3/a，與第一步共調(diào)水約140億～150億m3/a，主要補給黃河上中游城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、能源基地、農(nóng)業(yè)以及生態(tài)環(huán)境用水；第三步為遠景構想，引西水東濟。西水東濟是我國未來水資源空間均衡的重要戰(zhàn)略布局。建議統(tǒng)籌規(guī)劃南水北調(diào)東、中、西三線和其他調(diào)水工程，通盤研究長江、黃河水資源與西水東濟格局，與南水北調(diào)西線工程相銜接，補給河西走廊、毛烏素、庫布齊沙地等的農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境與能源用水，優(yōu)化配置水、土、光、熱資源，進一步開發(fā)我國黃河流域與西北地區(qū)國土資源。必要時，西水東濟還可向金沙江上游補水。通過工程調(diào)配適度調(diào)水，降低國際河流下游洪澇災害風險，探討國際合作協(xié)商機制，實現(xiàn)利益共享。建議下階段對西線調(diào)水規(guī)模，調(diào)水線路，調(diào)出區(qū)下游生態(tài)、資源、水電電能影響，受水區(qū)范圍與供水對象，以及工程關鍵技術、投資、移民等進行深入研究。

致謝：向中國工程院何華武院士、張建云院士，專咨委各位委員，國家發(fā)展改革委農(nóng)村經(jīng)濟司、水利部規(guī)劃計劃司、南水北調(diào)集團有限公司、水利部水利水電規(guī)劃設計總院、長江水利委員會、長江設計集團有限公司、黃河水利委員會、黃河勘測規(guī)劃設計研究院有限公司、淮河水利委員會、中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司、海河水利委員會、中水北方勘測設計研究有限責任公司等單位同仁們提供的支持、建議表示衷心的感謝，向清華大學王光謙院士和參與中科院多個相關戰(zhàn)略咨詢項目的清華研究團隊的師生們一并表示誠摯的謝忱！