引江補漢工程的初步設想

徐少軍 李瑞清 常景坤

摘要：本文從保障南水北調中線一期工程供水，實現南水北調中線工程、引漢濟渭工程近遠期調水目標，漢江水資源開發利用率超過閾值，優化國家水資源配置格局，實現湖北“千湖之省，碧水長流”目標等方面闡述了實施引江補漢工程的必要性，并提出了初步的工程規劃思路和湖北省的建議和需求，以及湖北省提出的引江補漢太平溪自流引水方案的初步思路。

關鍵詞：引江補漢工程；必要性；水資源配置

中圖法分類號：F426.91 文獻標志碼：A

DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0206

1 前言

至2017年12月12日，我國南水北調中線一期工程已運行3年，累計向北方供水108.6億M3，對緩解北方用水緊張局面、支撐經濟社會發展發揮了巨大作用。然而，隨著我國經濟快速發展，城鎮化進程加快，京津冀協同發展戰略的實施、雄安新區的設立以及引漢濟渭工程的建設等，使得南水北調中線一期工程的外部條件發生了變化，給中線一期工程供水提出了更高的要求。同時，作為中線工程水源地的漢江近些年連續遭遇枯水年，在中線一期工程達產后，其水資源開發利用率將超過閾值，漢江流域水資源面臨嚴峻形勢。南水北調中線工程作為我國一項戰略性工程，還擔負著遠期向北方供水的任務。為最大限度地發揮南水北調中線工程的作用，實現中線工程和引漢濟渭工程的近期、遠期的調水目標，服務京津冀協同發展戰略、長江經濟帶發展戰略，保障雄安新區用水需求，改善漢江中下游供水條件，實施引江補漢工程從長江引水補充漢江是十分必要且緊迫的。

2 工程建設的必要性

2.1 保障南水北調中線一期工程供水安全

南水北調中線一期工程通水以來，工程已惠及北京、天津、石家莊、鄭州等沿線19座大中城市，5310多萬居民喝上了南水北調水。北調水已成為北京、天津、石家莊、鄭州等沿線城市的日常生活主要水源，北京市用水量已接近或達到中線一期工程分配的設計規模。2017年，中央決定設立雄安新區，目前考慮主要利用北調水。2017年11月2日，在國務院南水北調工程建設委員會第八次全體會議上，張高麗強調，南水北調工程要服務京津冀協同發展、長江經濟帶發展等重大戰略，保障好雄安新區建設發展用水需求，要深入研究論證，有序推進后續工程建設準備工作。因此，在中線一期工程供水范圍不斷擴大，供水對象的重要程度越來越高，且日益成為沿線一些大、中城市的主要水源時，對供水的水量和供水保證程度都提出了很高的要求。

因丹江口水庫年際年內來水不均導致北調水供水不均勻，原《南水北調中線工程規劃》（2002年）規劃受水區北調水主要作為補充水源進行配置，多年平均調水量95億M3，是豐水多調、少水少調的均值，原規劃枯水年份僅60億M3左右，95億M3調水量無保證率的要求。因此，現狀沿線大中城市將北調水作為日常生活的主要水源已超出原設計北調水主要作為北方補充水源的范疇，現狀中線一期工程供水保證程度尚不能滿足大中城市供水的要求。

隨著經濟社會發展，京津冀等北方用水需求還將不斷增加，迫切需要提高供水穩定性和保障程度。在目前丹江口水庫來水減少、上游水資源利用開發加大、下游生態環境用水要求增加的背景下，預計今后可調水量將呈下降趨勢。實施引江補漢工程，長江和漢江連通后，水資源配置、供水調度將更加靈活，可以提高中線一期工程的供水穩定性和保證程度，特別是漢江遇到枯水年或連續枯水年時，其作用更加明顯，對保障中線一期工程的供水安全、支撐京津冀協同發展和雄安新區建設具有十分重要的戰略作用。

2.2 漢江流域水資源開發利用率臨近閾值

水資源開發利用率是指流域或區域用水量占水資源總量的比率，體現的是水資源開發利用的程度。按照國際經驗，當利用率超過40%時，即表明嚴重缺水，水可能制約經濟發展，并導致社會穩定和環境安全問題。

目前，漢江丹江口水庫壩址以上已規劃實施的工程有南水北調中線一期工程、引漢濟渭工程、鄂北水資源配置工程。據統計，丹江口壩址多年平均（1956—1998年系列）來水387.8億M3，預測至2020年，該斷面以上河段水資源開發利用率達40%；2030年將超過40%的閾值，達到42%，漢江黃家港以上水資源開發利用已無壓縮空間。考慮整個漢江流域，至2020年，漢江流域水資源開發利用率將達到47%左右，已超出通常40%的水資源開發利用率上限，屆時漢江中下游現已存在的水資源、水環境問題將會更加突出。因此，為保障黃家港以下河道功能，為大多數水生生物在主要生長期提供優良的棲息條件，需解決水資源短缺的問題。

受全球氣候變暖影響，漢江近年出現枯水。丹江口水庫上游降水，從20世紀80年代多雨期進入90年代少雨期，1991年—2003年為枯水期，徑流量比1953—2003年多年平均少81.30億M3，減小幅度達21%，以1999年最枯，徑流量僅165億M3。因此，漢江流域水文情勢變化，勢必影響中線工程的調水量和丹江口水庫的補償下泄水量。

2.3 實現南水北調中線工程和引漢濟渭工程調水目標的需要

2002年12月，國務院批復的《南水北調工程總體規劃》明確南水北調中線工程分兩期建設：一期從加高的丹江口水庫向北方調水95億M3，二期規劃2030年向北方調水130億M3，提出了“先引漢、后引江”的水源工程建設方案。2012年12月，國務院批復的《長江流域綜合規劃（2012—2030年）》明確提出：“至2030年，根據經濟社會發展需求，適時開展東線、中線后期工程和南水北調西線工程建設；結合中線后期工程建設，考慮從長江干流引水補充漢江”。對陜西省引漢濟渭工程，其后期是在實施引江補漢工程的前提下，增加調水量5億M3至15億M3。

2013年以來，水利部組織開展了南水北調中線工程補充規劃。根據《南水北調中線工程補充規劃》研究成果，2030水平年在中線一期陶岔渠首加大流量420 M3/S的約束下，僅依靠從漢江丹江口水庫調水難以滿足中線工程受水區2030水平年的需水要求，且有的用戶保證率非常低，也將對漢江中下游產生較大的影響，需同步實施引江補漢工程。

因此，有限的漢江水資源無法滿足日益增長的用水需求，為實現南水北調中線工程和引漢濟渭工程調水目標，實施引江補漢工程，從長江調水補充漢江是十分緊迫的。

2.4 優化我國水資源布局的戰略選擇

三峽水利樞紐壩址集水面積100萬KM2，多年平均地表水資源量4510億M3。三峽水庫、丹江口水庫作為我國兩個重要的戰略水源地，在我國經濟可持續發展中具有重要戰略作用。通過實施引江補漢工程，盡最大可能提高從長江向漢江的補水量，將進一步拓展與延伸三峽工程的綜合效益，增加我國南北水資源配置的又一條大通道，使長江與漢江以及我國廣闊的北方受水區有機地聯系起來，大大提高區域的水資源承載能力，是優化我國水資源布局的戰略選擇。

2.5 實現湖北“千湖之省，碧水長流”目標的需要

2.5.1 保障漢江中下游地區用水需要

漢江中下游地區為湖北省經濟、社會和文化核心區，隨著用水需求不斷提高，區域水資源供需矛盾日益突出。丹江口下泄水量減少不可避免影響漢江中下游經濟社會發展和生態文明建設。自2014年一期工程未達產調水以來，就遭遇連續枯水年，為保證向北方供水，丹江口水庫調度向漢江中下游多數時段難以達到最小下泄流量490M3/S的要求，2014、2015、2016年未達到490 M3/S的時段分別高達60%、30%和60%以上，最小下泄流量不足300 M3/S，給漢江中下游經濟發展、生態環境和人民生活帶來諸多不利影響。近年來，漢江中下游由于來水減少及水污染等原因，在冬春季節頻繁發生“水華”現象，且有向興隆河段以上蔓延的趨勢。即在中線一期調水未達產情況下，漢江中下游水資源供需矛盾已較為突出。

在中線一期工程達產后，將減少丹江口至興隆河段來水量約18%～25%，多年平均下泄流量減少約300 M3/S，使得興隆以上河段的來水量大幅減少。且隨著干流的梯級開發，建庫后庫內流速減小，將大大降低丹江口至興隆河段的水環境容量。引漢濟渭調水工程的實施，將對漢江中下游將產生疊加影響，進一步降低漢江中下游的水資源承載能力，使得湖北省漢江中下游原已存在的水資源供需矛盾將更加突出。

2.5.2 保障江漢平原周邊丘陵地區用水需要

湖北省鄂北、鄂中丘陵區為降水、徑流低值區，水資源短缺，給區域經濟發展形成較大制約。雖然建設了鄂北地區水資源配置工程，但尚不能解決鄂中丘陵區和江漢平原周邊丘陵地區的水資源短缺問題。湖北省漢江以西的宜昌、荊門、襄陽丘陵區，涉及宜昌市城區、夷陵區、當陽市、枝江市、遠安縣，荊門市東寶區、掇刀區、鐘祥市、沙洋縣，襄陽市南漳縣、谷城縣、宜城市、襄城區等區域，面積約1.4萬KM2，總人口約490萬人，耕地面積約33.33萬HM2，是湖北省水資源較短缺的地區，隨著城鎮化進程和工業化的加快，用水需求不斷增加，現有水源難以滿足用水需求，水資源供需矛盾突出。由于水資源短缺，水資源承載能力較低，生活、生產擠占生態用水現象突出，區域水環境惡化。

引江補漢工程若采取太平溪自流引水方案，即從三峽水庫左岸太平溪引水，修建繞宜昌、荊門、襄陽丘陵崗地的高引水渠自流至丹江口水庫壩下，通過減少丹江口水庫下泄水量來保障向中線供水，在滿足南水北調中線工程和引漢濟渭工程近、遠期調水目標，解決湖北省漢江中下游干流用水需求的前提下，還能兼顧解決線路沿線湖北省鄂中丘陵地區宜昌、荊門、襄陽以及江漢平原周邊地區的水資源戰略需求。

2.5.3 為其它水資源配置工程提供水源

為實現湖北省“千湖之省，碧水長流”的目標，保障漢江流域可持續發展，湖北省確立了“三橫兩縱”的水資源配置總體格局，引江補漢工程作為“三橫兩縱”水資源配置總體格局中的關鍵“一縱”，可為“三橫”中鄂北地區水資源配置工程、中國農谷水系連通工程和一江三河水系連通工程提供水源保障，增加鄂北地區水資源配置工程的引水量，最大限度發揮該工程的作用。因此，引江補漢工程是湖北省“三橫兩縱”的水資源配置的關鍵工程和骨干工程，關系到湖北省“千湖之省，碧水長流”目標的實現。

不管是從優化國家水資源配置格局，實現南水北調中線工程目標，還是從提高漢江流域水資源承載能力，實現湖北省“千湖之省，碧水長流”的目標角度，實施引江補漢工程都是十分必要且十分緊迫。

3 工程規劃思路

引江補漢工程從三峽水庫取水，引水量40億～60億M3，只有三峽水庫來水量的1.0%左右，引水對三峽水利樞紐和長江中下游影響可以忽略不計，工程在當前的技術條件下是可行的。

工程規劃要貫徹落實黨的十八大、十九大精神，貫徹落實“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念和習近平總書記提出的“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”重要治水思想，堅持調水工程的“三原則”和“南北兩利、共同發展”原則等，將工程建設成為經濟、生態和環境效益顯著，經得起歷史檢驗的生態、綠色工程，以水資源的可持續利用支撐經濟社會的可持續發展。

統籌兼顧水源區和受水區用水需求，在不影響長江中下游生態、航運等用水，北方受水區充分挖掘節水潛力的前提下，適當引水以補充漢江，以提高漢江流域水資源承載能力和向北方供水的保障程度和供水量。

本著創新、協調、綠色、開放、共享的五大發展理念，工程規劃應注重對生態環境的保護，結合地方需求，建設綠色低碳、功能完備、效益最大、能良性運行的綠色工程。首先服從和滿足國家水資源配置戰略，兼顧解決湖北省的用水需求。另外，原中線規劃丹江口水庫的供水順序為優先滿足漢江中下游的用水需求，確定丹江口水庫的最小下泄流量一般為490 M3/S，為改善漢江中下游的水環境條件，引江補漢實施后，可適當提高丹江口水庫的最小下泄流量至550 M3/S。

按照五大發展理念的要求，湖北省經過認真研究和比選，初步確定引江補漢工程湖北省境內主要方案有太平溪自流引水方案和神農溪提水方案。太平溪自流方案自三峽庫區左岸太平溪鎮取水，沿宜昌、荊門、襄陽丘陵崗地修建引水隧洞，全線自流入丹江口水庫壩下王甫洲水庫，線路全長約265KM。神農溪提水方案是從三峽庫區神農溪羅平湖提水約400M，經過長約60KM的隧洞引水至堵河上游龍背灣水庫。

太平溪自流引水方案采用全程自流引水，取水口位于三峽水庫左岸太平溪，進口設計水位145M，出口位于丹江口水庫壩下的王甫洲庫區右岸，出口設計水位88M。工程沿程絕大部分為隧洞，僅在少數河流、公路處興建渡槽或倒虹吸，隧洞長度占95%以上，隧洞最長段約28KM。工程設計引水流量200 M3/S，擬采用2條10M洞徑的隧洞進行輸水，年最大補水能力約60億M3。初步匡算工程投資約240億元。

神農溪提水方案按布置方式又可分為“兩庫三站”方案和“一庫一站”方案，本文暫比較兩庫三站方案。即在原神農溪干流梯級開發的基礎上，結合引江補漢，規劃在白磷巖下游新集茶園橋水庫（400M）、楊家壩壩址下游新建鹽池河水庫（280M）。從三峽庫區的神農溪鎮下游約5KM左岸羅平湖建一級提水泵站、以及楊家壩二級提水泵站、玉頭溝建三級提水泵站，進行逐級提水，先后進入鹽池河水庫、茶園橋水庫，最后經39.9KM隧洞流至房縣九道梁入官渡河龍背灣水庫（520M）。設計提水流量200M3/S，年提水量31.53億M3。工程采用隧洞輸水，分3段，總長57.5KM，最長段39.9KM，泵站提水揚程388.76M，其中單級泵站最大提水揚程144.95M，泵站總裝機1236MW，抽水耗電量42.88億KW·H，工程總投資180.14億元（2014年）。

比較兩方案的技術經濟性（見表1）：神農溪方案將減少三峽發電量7.93億KW·H，將減少的發電量視作耗電量，減去堵河梯級新增的電量后，該方案凈增耗電量27.42 KW·H；而太平溪方案僅減少三峽、丹江口的發電量分別為7.93和3.0億KW·H，較神農溪方案年節省電量為16.5億KW·H。若計入泵站的維修等費用，則節省的運行費用更多。將兩方案的總費用進行折現，則神農溪、太平溪兩方案的總費用現值分別為255.5億元和227.8億元，以太平溪方案技術經濟性較優。

從施工和工程技術難度來比，神農溪方案涉及大埋深、大流量、長隧洞施工，還涉及大流量、高揚程、大裝機泵站制造，工程技術難度較大；而太平溪方案雖隧洞較長，但最長洞段僅28KM左右，隧洞規模均為目前常見類型，易施工，工程技術難度小。

從環境和移民影響來比，神農溪方案涉及自然保護區，存在環境制約因素，且新建水庫涉及較多移民安置；而太平溪方案不存在環境制約因素，方案多為隧洞，工程占地和移民很少。

與提水方案相比，太平溪自流方案在同等設計流量的前提下，引水量更大，受益范圍更大，除能滿足提水方案目標外，還能兼顧解決引水線路沿線湖北省鄂中丘陵地區宜昌、荊門、襄陽以及江漢平原周邊地區的水資源戰略需求。

總之，太平溪自流方案具有運行成本低、技術難度小、工程占地與移民少、受益范圍大、無環境制約因素等優點，同時工程全部在湖北省境內，易協調，有利于工程順利實施。因此，引江補漢工程建議重點研究該方案。