引灤水量分配方案適用性及其優化方案探討

王　冰，宋秋波

（天津市中水科技咨詢有限責任公司，天津　300170）

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引灤水量分配方案適用性及其優化方案探討

王冰，宋秋波

（天津市中水科技咨詢有限責任公司，天津300170）

摘 要：闡述引灤工程修建的背景、引灤水量分配方案產生的過程及具體內容，總結引灤水量分配組織實施給天津市和河北省帶來的綜合效益；分析引灤水量分配方案組織實施過程中面臨的新問題，總結現狀方案的適用性；針對現狀水量調度中存在的問題，提出全流域層面的灤河水量分配優化思路；對優化后的水量分配方案提出組織實施的保障措施。

關鍵詞：灤河流域；引灤工程；水量分配；適用性

灤河發源于河北省豐寧縣西北大灘鎮，自上游至下游分別流經內蒙古自治區、遼寧省和河北省，流域總面積為55 522 km2。流域多年平均年降水量549 mm，降雨量主要集中在汛期，是海河流域水資源量相對較豐富的水系。20世紀七八十年代，為了緩解京、津、唐地區水資源短缺的局面，灤河干流修建了潘家口和大黑汀2座大型水庫，并通過引灤入津和引灤入唐輸水工程［1］向天津市和唐山市供水。引灤工程通水以來，兩市分水量一直根據引灤水量分配方案制定。然而，隨著天然水資源來水條件和區域用水需求的變化，天津市5次動用潘家口水庫死庫容，5次引黃河水，河北省下游地下水嚴重超采，均表明引灤工程目前已無法滿足兩市用水需求。為了充分發揮引灤工程的作用，探討引灤水量分配方案的適用性并提出改善方案是十分必要的。

1　引灤水量分配方案產生背景

20世紀60年代，京津冀地區降水量減少，水庫蓄水量不足，水資源嚴重緊缺，影響了區域社會經濟發展。1972年，為緩解京、津、唐城市供水緊張局面，國務院批準了水利電力部提出在灤河修建潘家口水庫的意見，下達了修建引灤工程的計劃；明確潘家口水庫建成后，密云水庫不再向天津供水。

1981年，《國務院批轉京津用水緊急會議紀要

2　引灤水量分配方案內容

1973年，針對華北地區水資源日益緊缺的現狀，水利電力部首次提出“從灤河向南調水10億m3，供天津和唐山地區使用”。

1981年5月15日，天津市召開解決天津城市用水問題的會議。會議研究了天津用水的問題，分析了華北水資源的情況，統籌安排了京、津、唐城市用水、工農業用水，并形成“灤河水量的分配和引灤路線”等4項主要問題紀要。

1981年，國務院批轉《關于解決天津城市用水問題的會議紀要的通知》（國發〔1981〕102號）。該文件明確在潘家口水庫可分配水量為19.5億m3的條件下，全年分配給天津城市毛水量10億m3、唐山城市毛水量3億m3，其余部分供唐山地區的農業用水。

1983年6月22日，《國務院辦公廳轉發水利電力部關于引灤工程管理問題的報告的通知》（以下簡稱國辦發〔1983〕44號文）正式確定引灤水量分配結果，并沿用至今。具體分水方案，見表1。

表1　引灤水量分配方案（桃林口水庫建成后）　億m3

3　引灤水量分配方案產生的效益

截至2013年底，引灤工程累計供水量341.83 億m3。其中，向天津市供水166.82億m3，向河北省供水175.02億m3。引灤工程通水30多年來，給天津、唐山地區帶來了顯著的社會效益、經濟效益和生態效益。

3.1引灤入津

引灤入津減輕了密云水庫的供水壓力，相對增加了北京市的供水量，間接改善了首都北京的供水情況；結束了天津市人民喝苦咸水、高氟水的歷史，改善了飲用水質量；供水量的增加促進了城市供水事業發展；提高了天津城市日供水能力，保證了穩定的城市用水。

引灤入津通水前，區域水量水質危機限制了天津市對外開放和招商引資的進程。引灤入津通水改善了天津市供水水質、保證了城市供水量，進而改善了天津市的投資環境，加快了天津市工農業發展速度，提高了天津市的城市地位。

引灤入津通水前，天津市超采地下水導致區域大面積地面沉降。引灤入津通水不僅增加了地表水資源量，有效控制了地面沉降，還能保證城市一定的生態環境用水，有效改善了區域生態環境，提高了人民生活質量。

3.2引灤入唐

引灤入唐極大地緩解了唐山市用水的緊張局面，保證了唐山城市及工農業用水。引灤入唐供水后，河北省先后建成南觀、姚莊2座電站開發水能資源；隨后實施的引灤入唐市區供水工程建設（陡河水庫向市區引水），提高了唐山市區日供水能力；引灤入曹妃甸管線為唐山鋼鐵公司、唐山發電廠等一批大型企業以及曹妃甸規劃園區建設發展提供了可靠的供水水源，保證了灤下灌區農業用水，擴大了灌區面積，促進了水稻和漁業養殖業的發展。

4　引灤水量分配方案組織實施面臨的新問題

引灤供水為區域發展提供了源源不斷的動力，已成為相關區域經濟社會發展的重要支撐，工程運行實踐證明了其發揮的綜合效益。然而，隨著流域人口不斷增長和用水需求的增加，引灤水量分配方案在組織實施過程中出現了新的問題。

4.1流域天然徑流量衰減

近年來，受氣候變化及人類活動的影響［2］，灤河流域內水循環狀況和水量平衡均發生了不容忽視的變化，上游經濟發展用水量增大、城市化水平提高、水利工程建設等人類活動改變了流域天然狀態下的下墊面條件及產流機制，導致潘家口水庫入庫水量明顯減少［3］。潘家口水庫是灤河的主要控制性工程，是引灤入津、引灤入唐工程的源頭。潘家口和大黑汀水庫75%保證率可供水量已遠低于國辦發〔1983〕44號文中規定的19.5億m3，引灤供水量從設計值10億m3/a減少到平均值6億m3/a，致使天津被迫實施引黃入津。

4.2流域涉及分水區域增加

灤河流域地跨河北、內蒙古和遼寧三省（自治區）。由于歷史原因，引灤工程在緩解天津市和河北省水資源短缺的背景下建設運行，國辦發〔1983〕44號文針對兩省市分水比例和分水量制定了詳細方案。引灤工程作為灤河流域重要的調水工程，極大地改善了天津市和唐山市的水資源條件，一直得到社會各界的關注，然而流域上游內蒙古自治區和遼寧省分水的問題卻鮮有關注，國辦發〔1983〕44號文中也未考慮在列。隨著人口的增長、工農業生產的發展及城鎮化進程的加快，內蒙古自治區和遼寧省上游也面臨經濟社會發展用水需求增加的問題，流域水資源供需矛盾日益凸顯。因此，內蒙古自治區和遼寧省的分水量需要在灤河流域水量分配中統籌安排。

4.3流域未來發展用水需求增加

上游內蒙古錫林郭勒盟能源、原材料資源富集，已被列入全國六大煤電基地規劃。錫林郭勒盟依托與京津地區直線距離較近的區位優勢，提出建設京津能源新基地的戰略構想，大力發展煤、電、油三大工業支柱產業。在政策、自然資源、區位、產業等幾大優勢條件下，錫林郭勒盟電力及煤化工基地發展潛力巨大，用水需求勢必增加。

遼寧省目前用水量較少，未來仍有一定發展潛力。下游河北省唐山市曹妃甸循環經濟示范區的不斷發展，未來用水需求仍會增加。

目前，灤河下游地區地下水處于超采狀態，未來規劃水平年有地下水壓采指標控制和河道生態環境用水控制，下游河道和灌區對地表水尚有一定的需求。

4.4潘家口、大黑汀水庫下游河道生態環境惡化［4］

潘家口、大黑汀水庫建成蓄水后，一直采用滴水不漏的運行方式，除水庫放水和集中降雨期間外，下游河道基本無徑流。引灤工程在分配水量時未考慮下游河道生態用水，在實際運行中也未分配生態用水指標，灤河中下游徑流量的銳減和運用條件的變化導致河道長時間干涸、地下水位大幅度下降，給沿河各縣的經濟社會和生態環境帶來了嚴重的負面影響，波及唐山和秦皇島2市的6個縣、169個鄉鎮、近300萬人口。2000年，大黑汀水庫至入海口段河道干涸天數達307 d，灤河出現多年未見的斷流現象。因此，在水量分配中要考慮一定的河流生態基流。

多年來，引灤水量分配方案未考慮上游內蒙古自治區、遼寧省分水量及河道生態環境用水量的缺點已充分暴露。從流域地表水資源總量、上下游用水公平和生態環境等多方面考慮，現有的水量分配方案已不能完全滿足現狀流域用水需求，面對流域天然來水量衰減、經濟社會用水量增加的事實，流域新的供用水矛盾已逐漸突顯。

5　灤河流域水量分配優化思路

針對引灤水量分配組織實施面臨的4個問題，根據灤河流域經濟社會發展實際情況、水資源開發利用特點以及有關水量分配的理論方法，按照總量控制統籌平衡、節水優先空間均衡、生態文明環境友好、尊重歷史考慮未來的四大分配原則，對引灤水量分配方案進行優化，以實現方案適應現狀水資源情勢、覆蓋全流域、維護修復生態環境等目標，達到避免流域省市用水矛盾、促進經濟社會穩定發展的目的。

5.1開展流域天然徑流系列非一致性修正［5］

受氣候和下墊面變化的影響，流域天然徑流量產生了一定程度的變化，天然徑流系列已不能滿足一致性要求。為了符合灤河流域現狀下墊面產匯流特征，以現狀年2010年流域下墊面為基準，將流域1956—2000年天然徑流系列進行還現，同時修正地下水開采量對地表徑流的影響。在此基礎上，采用還現后的徑流系列進行頻率分析，確定流域內各省市地表水資源量。

5.2編制統籌多水源、面向多目標、涵蓋河道內外、效益最優化的流域水資源配置方案

綜合考慮流域現狀水資源情勢、用水水平、耗損水平及水平年節水水平，預測河道外生活、工業、農業和生態環境需水量；省界斷面、主要控制性工程、河口等均需要一定的下泄水量來修復維護河道和河口的生態環境［6］，預測流域河道內生態環境需水量［7］；以地表水、地下水和外調水為水源，適度利用再生水，按生活、工業、農業用水順序供水，進行水資源供需分析；根據區域未來經濟社會發展水平，充分考慮上下游用水需求，尊重現狀用水結構，制定流域未來規劃水平年水資源配置方案。

5.3確定全流域地表水可分配水量

制定流域水量分配方案、分配流域水量，首先應確定流域內有多少地表水量可分。根據流域天然徑流量一致性修正后的結果，扣除流域河道內生態環境需水量、入海水量，即可得到全流域地表水可分配水量。

5.4確定潘家口水庫地表水可供水量

引灤工程分水主要是對不同保證率下潘家口水庫水量進行分配。因此，為確定引灤工程向天津市和河北省分水量，首先應確定潘家口水庫有多少水量可分。潘家口水庫供水目標為天津市和唐山市兩市城市用水、河北省農業灌溉用水（灤下灌區及陡河灌區）。大黑汀水庫供水目標主要為河北省農業灌溉用水，當唐山市城市用水不足時優先滿足城市用水需求。由于灤河下游灌區及陡河灌區由潘家口、大黑汀、桃林口、陡河等多個水庫供水，因此根據水庫入庫水量、蓄水量、供水戶的需水量以及水庫調度規則，對潘家口、大黑汀、雙峰寺、桃林口、陡河和洋河6座水庫進行聯合調節計算，確定出潘家口和大黑汀2座水庫的可供水量。

5.5優化水量分配方案

本著尊重歷史的原則，引灤工程分水比例沿用國辦發〔1983〕44號文不變，根據現狀不同供水保證率下潘家口水庫可供水量，得到引灤工程天津市和河北省分水量；由流域水資源配置方案得到流域內河北省、內蒙古自治區和遼寧省的地表水耗水量。在此基礎上，根據流域地表水水資源量、耗損量、用水量、河道內生態環境需水量和引灤工程分水量等結果，采用流域水量平衡方法，最終可得到優化后的灤河流域河北省、內蒙古自治區、遼寧省及外流域調水區天津市的分配水量。

6　對策與措施

按新的灤河水量分配思路，考慮上游內蒙古自治區和遼寧省用水，并安排一定的河道內生態環境用水，引灤工程中天津市和河北省分水量勢必較原方案有所減少，如何保證天津市和唐山市區域用水安全是落實新水量分配方案的關鍵。

6.1提高用水效率，加大節水力度

針對天津市和唐山市城市用水，可通過優化水資源配置體系保障區域供水。同時，要有效落實最嚴格水資源管理制度，有效控制區域用水總量，進一步提高區域用水效率，加快節水型社會建設；鼓勵高耗水工業行業采用節水工藝、節水技術和節水設備；繼續加強節約用水的公共宣傳，增強公眾節水意識。

6.2完善水資源與水環境監測系統

水量分配工作的落實，需要完善的省界斷面監測水文站網，特別是加強與引灤工程有關的內蒙古自治區入河北省、遼寧省入河北省省界斷面的水量水質監控。建議在內蒙古自治區入河北省的省界斷面上新建前九號水文站。加強省界斷面的監控，有助于省界斷面水量下泄目標的完成，確保潘家口水庫來水量，保證潘家口、大黑汀水庫上下游河道內生態環境用水量。

6.3實施多水源供水，開拓水權交易

天津市目前的供水水源有本地地表水、地下水、引灤入津水、引黃水、南水北調水、海水淡化水、非常規水，已形成多水源供水格局，在引灤單一外調水不能滿足區域用水需求時，可增加其他流域外調水量，開發非常規水源。在潘家口、大黑汀水庫來水量較大時，天津市和河北省可通過協商，采取有償補償的方式進行水量交易。

6.4加強流域水資源管理“三條紅線”考核

嚴格執行流域用水總量、用水效率和水功能區限制納污“三條紅線”管理制度，完善最嚴格的水資源管理制度考核辦法和獎懲機制，加大監督和考核力度，將水資源開發、利用、節約和保護的主要指標納入流域省市經濟社會發展綜合評價體系。實行區域水資源管理行政首長負責制，政府主要負責人需對本行政區內水資源管理和保護工作負總責。對各區域水資源開發利用、節約保護主要指標的落實情況進行考核，考核結果作為區域相關領導干部綜合考核評價的重要依據。

7　問題與展望

現有灤河流域水量分配方案制定過程中較多地考慮水量的分配，考慮水質的情況較少。當分水水質未能達到用水要求時，灤河流域水量分配方案將失去分水的意義。由于管理權限問題，灤河流域重要水源地潘家口、大黑汀水庫工程調度與水面管理分屬不同行政部門，水源地水質保護工作的開展易受到制約。因此，加強流域水量調度與水資源保護協調統一是今后流域管理有待解決的問題之一。

2014年底南水北調中線通水，天津市供水量可增加10.2億m3。南水北調東線通水至天津市，會進一步增加其供水水源和水量。南水北調東線水量較豐沛，可以水權交易、水量置換等方式增加河北省唐山市供水量。此外，論證南水北調東線向北延伸至河北省唐山市、灤下灌區等地區的可行性，也是增加唐山區域水源、水量和保證區域用水的一種方式。

參考文獻

［1］王葳.引灤入津工程簡介［J］.土木工程學報.1984，17（1）：9-11.

［2］張利平，曾思棟，王任超，等.氣候變化對灤河流域水文循環的影響及模擬［J］.資源科學，2011，33（5）：966-974.

［3］張利平，李凌程，夏軍，等.氣候波動和人類活動對灤河流域徑流變化的定量影響分析［J］.自然資源學報，2015，30 （4）：664-672.

［4］李國正，李照星.建立灤河流域跨津冀水生態補償機制的對策建議［J］.水利發展研究，2015，15（8）：71-74.

［5］胡義明，梁忠民，楊好周，等.基于趨勢分析的非一致性水文頻率分析方法研究［J］.水力發電學報，2013，32（5）：21-25.

［6］楊志峰，崔保山，劉靜玲.生態環境需水量評估方法與例證［J］.中國科學，2004，34（11）：1072-1082.

［7］張帆，徐建新，郭文獻.河流生態環境需水量計算及優化分析模型應用［J］.人民黃河，2011，33（5）：72-73.

中圖分類號：TV213.4；TV213.2

文獻標識碼：A

文章編號：1004-7328（2016）03-0004-04

DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2016.03.002

收稿日期：2016—03—09

作者簡介：王冰（1985—），女，博士，工程師，主要從事流域水利規劃與研究工作。的通知》（國發〔1981〕138號）指出：華北地區持續少雨，北京和天津用水出現嚴重危機；密云和官廳水庫遭遇連枯水年，蓄水量較少，不能兼顧京津地區供水；綜合權衡，決定在兩庫蓄水情況根本好轉之前，僅向北京市供水，不再向天津市供水；為了盡快解決京津的供水問題，全面加快引灤工程包括潘家口水庫、大黑汀水庫和相關輸水工程的建設，并爭取提前完成。