長(zhǎng)江黃河多線程連通的中線調(diào)水優(yōu)化構(gòu)想

劉東禹

（中國(guó)東方航空股份有限公司，上海 201100）

0 前言

南水北調(diào)東線、中線一期主體工程建成通水以來，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮重要作用。文章結(jié)合中國(guó)隧洞挖掘技術(shù)以及多地水庫(kù)連通實(shí)踐的發(fā)展，提出多線程連通長(zhǎng)江黃河，優(yōu)化淮河水網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江、淮河、黃河水量的動(dòng)態(tài)抵補(bǔ)的初步構(gòu)想，以進(jìn)一步提升中線調(diào)水的綜合效益。

1 研究背景

作為南水北調(diào)中線主要受水地區(qū)，淮河流域雨洪資源未得到充分利用?；跉夂虻匦蔚瓤陀^因素，伏牛山、桐柏山山前地區(qū)成為我國(guó)大陸地區(qū)著名的暴雨區(qū)?；春恿饔蛴写笮∷畮?kù)6 300多座，卻依然無法有效存蓄來自伏牛、桐柏山脈的夏季雨洪，導(dǎo)致該地區(qū)旱澇災(zāi)害不斷。一方面，由洪水導(dǎo)致的垮壩事件不時(shí)發(fā)生，歷史上曾出現(xiàn)過駐馬店“75.8 特大暴雨”、鄭州“7.20 特大暴雨”等極端天氣事件；另一方面，這一地區(qū)亦頻發(fā)旱災(zāi)，如2019年夏秋季節(jié)安徽省中部地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重旱災(zāi)，導(dǎo)致26萬群眾飲水困難。

單一水源地調(diào)水方案存在路程遠(yuǎn)、流速慢、水量調(diào)配不靈活等問題。南水北調(diào)中線依賴海拔高度差實(shí)現(xiàn)自流調(diào)水。起點(diǎn)丹江口水庫(kù)（常態(tài)水位160 m）與終點(diǎn)北京團(tuán)城湖水庫(kù)（海拔51 m）相距1 273 km，比降僅為0.09‰。其中，黃河以北段里程水流速度較為緩慢。丹江口之水調(diào)入黃河下游，時(shí)間不到3天，調(diào)入北京時(shí)間則需要十幾天。每年10月初至次年5月底，中線沿線缺水嚴(yán)重，丹江口水庫(kù)庫(kù)容只夠維持3 個(gè)月北調(diào)；汛期丹江口水庫(kù)水位可達(dá)170 m，但此時(shí)中線沿線水量亦豐沛，丹江口水庫(kù)不得不提前泄洪。

2 總體構(gòu)想

2.1 局部蓄水

通過以隧洞從底部連通鄰近江河湖庫(kù)的方式在淮河流域構(gòu)建18個(gè)水庫(kù)群，活化水庫(kù)的部分“死庫(kù)容”，成倍增加淮河流域大中型水庫(kù)的可利用庫(kù)容，提高局部地區(qū)蓄洪防災(zāi)能力和可供跨區(qū)域調(diào)配的水資源體量。在此基礎(chǔ)上，將南水北調(diào)中線的單一水源地長(zhǎng)距離調(diào)水，轉(zhuǎn)變?yōu)橹型径啻窝a(bǔ)水的鄰近地區(qū)短距離置換調(diào)水。通過合理選址，增大各段輸水線路的海拔落差，提高輸水效率。

2.2 多線連通

通過構(gòu)建大型隧道、銜接隧道、運(yùn)河等方式將黃河以南單一線路的中線總干渠拓展為涵蓋18個(gè)水庫(kù)群（總庫(kù)容逾60億m3）的淮河流域水網(wǎng)。在水網(wǎng)內(nèi)部遵循“高水遠(yuǎn)調(diào)、低水近調(diào)、系統(tǒng)統(tǒng)籌、動(dòng)態(tài)抵補(bǔ)”的原則，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江黃河多線程連通，以及長(zhǎng)江、淮河、黃河流域水資源的跨時(shí)空合理配置。

3 具體工程

3.1 挖掘武當(dāng)山與嘉陵江隧道

自長(zhǎng)江三峽水庫(kù)（海拔170 m）至漢江老河口（海拔120 m），挖掘武當(dāng)山隧道（直徑15 m，長(zhǎng)200 km），將長(zhǎng)江上游之水按需調(diào)入丹江口水庫(kù)以下的漢江，置換出漢江上游優(yōu)質(zhì)水300億m3，增加中線總干渠北調(diào)水量。若水量仍有缺口，則可在略陽嘉陵江（海拔690 m）建造攔水壩（高10 m），形成略陽嘉陵江水庫(kù)，從嘉陵江水庫(kù)至漢江新鋪（海拔600 m）挖掘嘉陵江隧道（直徑6 m，長(zhǎng)40 km），每年向漢江上游補(bǔ)水約10億m3。

3.2 挖掘桐柏山隧道

從花山水庫(kù)地下，挖掘桐柏山隧道（全程海拔125 m），途經(jīng)花山水庫(kù)（地面海拔240 m）—天河口水庫(kù)（地面海拔180 m）—銅山湖（地面海拔180 m）—三山水庫(kù)（地面海拔180 m）—石門水庫(kù)（地面海拔180 m）—華山水庫(kù)（地面海拔180 m）—望花湖（地面海拔150 m）—埡口/中線總干渠（地面海拔148 m）。

洪水期，將桐柏上隧道沿途洪水經(jīng)隧道放入南水北調(diào)中線總干渠?？菟?，將來自中線調(diào)水總干渠之水放入桐柏山隧道，夜間以水泵將水揚(yáng)入花山水庫(kù)、石門水庫(kù)、三山水庫(kù)、銅山湖、天河口水庫(kù)；白天放出，沿途濟(jì)旱。夜晚揚(yáng)水，電費(fèi)半價(jià)，白天放水發(fā)電，全價(jià)售予國(guó)家電網(wǎng)，故此舉不僅不會(huì)增加成本，反而可以帶來額外的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 建造花山水庫(kù)群

修建花山隧道，途經(jīng)封江口水庫(kù)（底部海拔120 m）—先覺廟水庫(kù)北側(cè)（底部海拔100 m）—浉河中游。在隧道與浉河交界處以北（海拔100 m 處）建造攔水壩SH（高25 m）及水電站。

每年汛期之前，將封江口水庫(kù)、先覺廟水庫(kù)之水經(jīng)花山水庫(kù)群隧道放入南灣水庫(kù)，騰出4 m3億庫(kù)容納封江口河、漿溪店河、漂水河上游夏季洪水。放入南灣水庫(kù)之水，恰好能濟(jì)旱浉河、淮河中下游。汛期過后，打開HM閘門，南水北調(diào)總干渠之水補(bǔ)入，經(jīng)花山隧道北調(diào)或南調(diào)。打開HM、HS閘門，關(guān)閉MD、HN閘門，中線總干渠之水經(jīng)花山隧道流入浉河，發(fā)電后流入南灣水庫(kù)，二次發(fā)電后流入出山店水庫(kù)（海拔84 m）或石山口水庫(kù)（海拔73 m），三次發(fā)電后流入竹竿河，為江淮第一運(yùn)河供水。打開HM、HN、XJ閘門，關(guān)閉HS閘門、MD閘門，控制XJ閘門，將中線總干渠之水經(jīng)花山隧道向南調(diào)入先覺廟水庫(kù)或封江口水庫(kù)，用于發(fā)電與濟(jì)旱。

3.4 建造唐河水庫(kù)群

構(gòu)建唐河水庫(kù)群，分別從銅山湖、三山水庫(kù)、石門水庫(kù)、華山水庫(kù)、望花湖底部向北挖掘銜接隧道與桐柏山隧道連通。

每年汛期之前，唐河水庫(kù)群向桐柏山隧道或花山隧道放水，直至徹底空載，騰出5 億m3庫(kù)容留待唐河流域洪水泄入。所放之水或流入中線調(diào)水總干渠，或經(jīng)板橋水庫(kù)群調(diào)入淮河北岸。汛期過后，將中線調(diào)水總干渠之水經(jīng)桐柏山隧道調(diào)入唐河水庫(kù)群，發(fā)電后用于唐河流域的灌溉、養(yǎng)殖、航運(yùn)等。

3.5 建造江淮水庫(kù)群

挖掘江淮隧道（直徑6 m，長(zhǎng)65 km），途經(jīng)鴨河口水庫(kù)（海拔180 m）—昭平臺(tái)水庫(kù)（海拔163 m）—魯山（海拔135 m），從魯山銜接中線調(diào)水總干渠。江淮水庫(kù)群總庫(kù)容20 億m3，超出白河、沙河上游全年產(chǎn)水量，能夠確保5條河流不發(fā)生水災(zāi)。

每年汛期之前，減少江淮水庫(kù)群水量。汛期過后，中線總干渠水量豐沛，關(guān)閉水庫(kù)群出水口，存蓄雨洪（每年20億m3）留待北調(diào)?？菟?，江淮水庫(kù)群每年可經(jīng)由中線調(diào)水總干渠向黃河以北的衛(wèi)河流域調(diào)水15億m3，方便快捷。

3.6 建造小中線水網(wǎng)

挖掘小中線隧道（直徑6 m，長(zhǎng)250 km），途經(jīng)洛河故縣水庫(kù)（海拔530 m）—伊河陸渾水庫(kù)（海拔310 m）—北汝河汝州（海拔310 m）—潁河白沙水庫(kù)（海拔220 m）—賈魯河尖崗水庫(kù)（海拔200 m）—滎陽（海拔150 m），最終銜接枯河（海拔125 m）。小中線水庫(kù)群總庫(kù)容約28億m3，超過5條河流上游全年產(chǎn)水。

汛期之前，將4個(gè)水庫(kù)興利庫(kù)容全部用盡，其中10億m3經(jīng)由中線調(diào)水總干渠調(diào)入京津冀濟(jì)旱，騰出庫(kù)容留待洪水泄入。小中線水庫(kù)群之水調(diào)入京津冀，快捷及時(shí)，并且水質(zhì)好、宜飲用。

為補(bǔ)充洛河、伊河下游水量，從黃河三門峽水庫(kù)（海拔315 m）至洛河蓮莊鎮(zhèn)（海拔230 m）挖掘三門峽隧道（直徑6 m，長(zhǎng)75 km，海拔落差85 m），將三門峽水庫(kù)沉沙后的凈水調(diào)入洛河，每年不少于25億m3。

3.7 挖掘（長(zhǎng)）江黃（河）運(yùn)河船閘槽

方城的埡口是長(zhǎng)江、黃河的分水點(diǎn)，石拉河從方城埡口向南流入唐河、漢江，向北流入甘江河、沙河。在埡口附近，從西齊莊（地面海拔140 m）至古楊莊（地面海拔140 m）挖掘船閘槽（長(zhǎng)6 km，寬100 m，深10 m），將石拉河與甘江河連通。石拉河與甘江河連通，長(zhǎng)江黃河也將連通，形成“江黃運(yùn)河”。

3.8 建造孤石灘水庫(kù)群

挖掘孤石灘隧道（直徑6 m，長(zhǎng)65 km），途經(jīng)彭河水庫(kù)（海拔160 m）—孤石灘水庫(kù)（海拔150 m）—江黃運(yùn)河船閘槽（海拔140 m）。

每年汛期之前，將孤石灘水庫(kù)群興利庫(kù)容（2.50億m3）全部放出，留待沙河、彭河、澧河上游的洪水泄入，確保洪水不再直接流入淮河上游。汛期過后，中線調(diào)水總干渠向甘江河、澧河、沙河（白龜山水庫(kù)）按需補(bǔ)水，確保甘江河、澧河、沙河中下游不發(fā)生旱災(zāi)，同時(shí)確保江黃運(yùn)河周口方城段水量充足。

3.9 建造大別山隧道

沿江淮分水嶺，挖掘大別山隧道。

3.9.1 花山水庫(kù)至界牌水庫(kù)（海拔125 m，長(zhǎng)40 km）

通過控制閘門，既可將中線調(diào)水總干渠之水經(jīng)桐柏山隧道引入大別山隧道，也可將大別山隧道夏季洪水經(jīng)桐柏山隧道調(diào)入中線調(diào)水總干渠。

3.9.2 界牌水庫(kù)至界嶺崗（海拔120 m，長(zhǎng)50 km）

界牌水庫(kù)位于南流大悟河（澴水）與北流小潢河之分水點(diǎn)上，既可將發(fā)源于雞公山的洪水引入大別山隧道東流，降低大悟河、小潢河發(fā)生水災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)；也能存蓄中線調(diào)水總干渠的來水，待缺水期濟(jì)旱大悟河、小潢河。界嶺崗位于南流灄水（河）與北流竹竿河的分水點(diǎn)上。在界嶺崗?fù)诰虼l槽（長(zhǎng)6 km，寬100 m，深6 m），連通灄水與竹竿河，形成一條自長(zhǎng)江武漢至淮河息縣的運(yùn)河——稱作江淮第一運(yùn)河——既可通航沙潁河、賈魯河、黃河，也可通航洪澤湖、南流京杭運(yùn)河，全長(zhǎng)260 km。

3.9.3 界嶺崗至泗店界嶺村（海拔120 m，長(zhǎng)40 km）

泗店界嶺村（海拔125 m）是南流浮河橋河與北流潢河的分水點(diǎn)。汛期，可將大別山隧道的洪水泄入浮河橋的浮河橋水庫(kù)（庫(kù)容5 億m3）與潢河的潑河水庫(kù)（庫(kù)容1.50 億m3）。汛期過后，浮河橋水庫(kù)放水濟(jì)旱浮河橋河、舉水（河），潑河水庫(kù)放水濟(jì)旱潢河、淮河。

3.9.4 泗店界嶺村至長(zhǎng)竹園（海拔120 m，長(zhǎng)40 km）。

長(zhǎng)竹園（海拔150 m）位于灌河上游，閘門調(diào)控可將灌河上游之水西調(diào)，為江淮第一運(yùn)河補(bǔ)充水量；也可將大別山隧道的水向東調(diào)入梅山水庫(kù)、響洪甸水庫(kù)、佛子嶺水庫(kù)，濟(jì)旱或者泄洪（放入萬佛湖、巢湖）；還可將大別山隧道內(nèi)的水向北調(diào)入鲇魚水庫(kù)（海拔100 m），泄洪或者濟(jì)旱。

3.9.5 長(zhǎng)竹園至磨子潭水庫(kù)（海拔120 m，長(zhǎng)100 km）

以隧道連通史河的梅山水庫(kù)、西淠河的響洪甸水庫(kù)、東淠河的磨子潭水庫(kù)、佛子嶺水庫(kù)，再加上灌河的鲇魚水庫(kù)，構(gòu)成大別山水庫(kù)群，總庫(kù)容66 億m3。汛期之前，將鲇魚水庫(kù)、梅山水庫(kù)、響洪甸水庫(kù)、佛子嶺水庫(kù)的水徹底放空。7 月1 日之后，桐柏山隧道、大別山隧道內(nèi)的洪水流入5個(gè)水庫(kù)，通過控制閘門，使除鲇魚水庫(kù)外的其余4 水庫(kù)水位上升，當(dāng)水位上升至120 m后，洪水自動(dòng)流入萬佛湖、巢湖。8 月1 日起，關(guān)閉梅山水庫(kù)與響洪甸水庫(kù)之間的閘門ZJ，灌河、史河之水流入梅山水庫(kù)，水位可升至140 m；同時(shí)，空載鲇魚水庫(kù)，留待桐柏山隧道的洪水輸入。8月1日起，關(guān)閉ED 閘門，東淠河、安慶隧道、西淠河之水流入響洪甸水庫(kù)，水位可升至143 m；同時(shí)，空載佛子嶺水庫(kù)，留待洪水泄入。

3.9.6 磨子潭水庫(kù)至萬佛湖（海拔120—76 m，長(zhǎng)30 km）

汛期閘門調(diào)控，將大別山隧道、安慶隧道內(nèi)的洪水，放入萬佛湖、巢湖。巢湖總庫(kù)容48 億m3，常年缺水，是淮河最好的泄洪區(qū)?？菟冢P(guān)閉大別山隧道內(nèi)ED東流閘門，大別山隧道沿途之水自產(chǎn)自銷，不足部分由中線調(diào)水總干渠補(bǔ)入。

新民壩水庫(kù)位于東淝河與派河的分水點(diǎn)上。從新民壩水庫(kù)向北，拓寬加深現(xiàn)有的溪流，銜接?xùn)|淝河，于壽縣匯入淮河；從新民壩水庫(kù)向南，拓寬加深現(xiàn)有的溪流，銜接派河，經(jīng)巢湖銜接裕溪河，匯入蕪湖北側(cè)的長(zhǎng)江。東淝河、派河、巢湖、裕溪河連通后組成江淮第二運(yùn)河，合計(jì)長(zhǎng)約315 km。每年從大別山水庫(kù)群調(diào)水5 億m3，就能航行500 噸級(jí)的輪船；調(diào)水8 億m3，就能航行千噸輪。

4 水量分配

自此，丹江口之水主要供應(yīng)黃河以南地區(qū)用水，經(jīng)南陽、方城、埡口、葉邑、魯山、郟縣、禹州、新鄭、鄭州孔河、鄭州枯河、鄭州花園口匯入淮河水網(wǎng)，逐級(jí)向北、向東置換調(diào)水。具體而言：①經(jīng)南陽年約10億m3流入白河，置換出白河上游的水，蓄于鴨河口水庫(kù)，留待江淮水庫(kù)群北調(diào)。②經(jīng)方城年約50億m3，其中25億m3流入桐柏山隧道，銜接大別山隧道、滁河，抽水蓄能濟(jì)旱5億m3，途經(jīng)界嶺崗，放入江淮第一運(yùn)河10億m3，途經(jīng)新民壩水庫(kù)，放水濟(jì)旱江淮第二運(yùn)河8億m3，2億m3放入滁河，濟(jì)旱安徽省中東部地區(qū)，25億m3流入板橋隧道，濟(jì)旱南汝河、洪河，淮河上游。③經(jīng)埡口年約10億m3放入江黃運(yùn)河分水點(diǎn)的船閘槽，向南流入石拉河、唐河；向北流入甘江河、澧河、沙河，確保江黃運(yùn)河能航行千噸輪。④經(jīng)葉邑年約2億m3放入澧河，置換出澧河上游之水蓄于孤石灘水庫(kù)，隨時(shí)向船閘槽補(bǔ)水。⑤經(jīng)魯山年約10億m3按需放入沙河，置換出沙河上游之水蓄于昭平臺(tái)水庫(kù)，以便江淮水庫(kù)群隨時(shí)北調(diào)，濟(jì)旱京津冀；沙河有了足夠的水，有助于江黃運(yùn)河船只航行；還能將中線調(diào)水總干渠的水經(jīng)沙河調(diào)入沙潁河，再順勢(shì)放入茨淮新河，沿途濟(jì)旱10多個(gè)縣市。⑥經(jīng)郟縣年約2億m3按需放入北汝河下游，置換出北汝河上游之水流入小中線隧道，然后北調(diào)衛(wèi)河流域。⑦經(jīng)禹州年約5億m3放入潁河下游，為許昌提供優(yōu)質(zhì)飲用水，同時(shí)置換出潁河上游之水蓄于白沙水庫(kù)，然后利用小中線隧道北調(diào)衛(wèi)河流域。⑧經(jīng)新鄭年約2億m3，放入雙洎河，流入賈魯河，確保賈魯河有足夠的水，利于千噸輪航行。⑨經(jīng)鄭州孔河年約10億m3，代替常莊水庫(kù)、尖崗水庫(kù)，向鄭州市供水，確保鄭州市飲水安全。⑩經(jīng)鄭州枯河年約110億m3流入黃河，為黃河下游兩岸供應(yīng)優(yōu)質(zhì)飲用水，同時(shí)置換出黃河中游的水，由小浪底水庫(kù)閘門調(diào)控放入衛(wèi)河。?經(jīng)鄭州花園口年約10億m3放入賈魯河，利于千噸輪航行。

黃河以北地區(qū)則主要使用由丹江口之水所置換出的淮河流域小中線水庫(kù)群以及海河流域水庫(kù)群之水。河南伏牛山產(chǎn)水（包括江淮水庫(kù)群、小中線水網(wǎng)產(chǎn)水），24 h內(nèi)就能越過黃河，為京津冀按需補(bǔ)水。太行山產(chǎn)水，包括衛(wèi)河水庫(kù)群、子牙河水庫(kù)群，由天津市按需調(diào)用；燕山產(chǎn)水（包括灤河產(chǎn)水）由北京市按需調(diào)用。

5 預(yù)期效益

長(zhǎng)江黃河多線程連通的中線調(diào)水優(yōu)化方案將優(yōu)化水資源配置格局，減少沿途地區(qū)水旱災(zāi)害。南水北調(diào)中線從單一水源地遠(yuǎn)距離調(diào)水，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗨吹囟叹€置換調(diào)水，并可以根據(jù)水情實(shí)現(xiàn)水資源動(dòng)態(tài)分配，調(diào)水的速度、體量、靈活性將得到大幅提升。每年汛期之前，將淮河流域18 個(gè)水庫(kù)群的興利庫(kù)容全部用盡，將容易出現(xiàn)險(xiǎn)情的先覺廟水庫(kù)、封江口水庫(kù)、板橋水庫(kù)、宿鴨湖水庫(kù)、石漫灘水庫(kù)、孤石灘水庫(kù)徹底空載，關(guān)聯(lián)地區(qū)發(fā)生水旱災(zāi)害的幾率將大大降低。

方案實(shí)施后，長(zhǎng)江與黃河之間共有3 條運(yùn)河連通：第一條是江黃運(yùn)河，途經(jīng)黃河花園口—賈魯河—周口—沙河—漯河市—甘江河—方城—石拉河—唐河—襄陽—漢江—武漢，全長(zhǎng)800 km；第二條途經(jīng)鄭州—周口—阜陽—穎上—息縣，銜接江淮第一運(yùn)河，至武漢，全長(zhǎng)900 km；第三條途經(jīng)鄭州—周口—阜陽—穎上，銜接江淮第二運(yùn)河，至蕪湖，全長(zhǎng)715 km。此外，從鄭州黃河花園口—周口—阜陽—穎上，至淮河，形成了黃淮運(yùn)河，全長(zhǎng)400 km。這四條運(yùn)河聯(lián)通之后，中東部地區(qū)水運(yùn)線路暢通，無疑為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來不可限量的巨大前景和機(jī)遇。

注釋：

①南灣水庫(kù)庫(kù)容16億m3，而浉河年產(chǎn)水量12億m3，庫(kù)容過剩。

②灌河上游年產(chǎn)水7億m3，史河上游年產(chǎn)水13億m3，梅山水庫(kù)總庫(kù)容23億m3。

③東淠河上游年產(chǎn)水13 億m3，西淠河上游年產(chǎn)水10 億m3，安慶隧道調(diào)入的2億m3洪水，響洪甸水庫(kù)庫(kù)容26億m3。