南水北調工程運行初期水量消納情況分析

張愛靜，姚文鋒

(水利部南水北調規劃設計管理局，北京 100038)

南水北調工程是實現我國水資源優化配置、促進經濟社會可持續發展、保障和改善民生的重大戰略性基礎設施[1]。東線一期工程是在江蘇省江水北調工程基礎上的擴展和延伸，從江蘇揚州附近的長江下游引水，利用京杭運河及其平行的河道輸水，經洪澤湖、駱馬湖、南四湖后到達東平湖，再往北、往東分別向德州、膠東等地區供水。中線一期工程從漢江中游的丹江口水庫調水，在滎陽通過隧道穿黃河，沿京廣鐵路線西側北上，向河南、河北、北京、天津供水(圖1)。

圖1 南水北調東、中線一期工程線路圖Fig.1 Route of the first stage of the South-to-North Water Transfer Project

截至2017-2018調度年結束，東、中線一期工程累計向北方調水超220 億m3，惠及北方40多個城市的近億居民，取得了顯著的經濟、社會、生態和環境效益，為受水區經濟社會的快速發展提供了保障[2,3]。為了更加科學的進行工程運行管理，進一步促進工程綜合效益的發揮，有必要對南水北調工程運行初期的水量消納情況及其影響因素進行分析。

1 規劃多年平均供水量

南水北調工程總體規劃與可行性研究[4,5]確定，東線一期工程規劃多年平均供水量187.55 億m3(含江水北調)，扣除輸水損失后，多年平均凈供水量162.81 億m3，其中江蘇133.70 億m3、安徽15.58 億m3、山東13.53 億m3；多年平均增供水量46.43 億m3，扣除輸水損失后，凈增供水量36.01 億m3，其中江蘇19.25 億m3、安徽3.23 億m3、山東13.53 億m3(圖2)。安徽省的分配水量是由于東線一期工程抬高洪澤湖正常蓄水位而增加的淮河水利用量，不計入東線一期工程調水量，也不征收水費。

圖2 東線一期工程受水區各省規劃多年平均供水量(單位：億m3)Fig.2 Water allocation of the east route for each water-receiving province

中線一期工程陶岔渠首規劃多年平均調水量95.0 億m3，其中河南37.7 億m3(含刁河灌區6.0 億m3)、河北34.7 億m3、天津10.2 億m3、北京12.4 億m3。扣除輸水損失后，受水區各地市分水口門供水量85.4億m3，其中河南35.9 億m3、河北30.4 億m3、天津8.6 億m3、北京10.5 億m3(表1)。正常情況下，陶岔年度可調水量按多年平均水量分配比例同比例分配至受水區各省(市)；枯水年份，視受水區各省(市)的缺水程度，分配水量可向缺水嚴重地區傾斜。

2 水量消納情況分析

2.1 東線一期工程

東線一期工程于2013年11月15日正式通水，水量調度年度為10月1日至次年的9月30日[6]。截至2017年9月30日，東線一期工程已經完成了五個調水年度，分別向山東省受水區調水0.79、3.28、6.02、8.89和10.88 億m3，累計調水29.86億m3。其中，通過膠東干線向膠東地區供水17.32 億m3，通過魯北干線向聊城和德州供水2.31 億m3。5個調水年度，實際向受水城市供水16.52 億m3(表2)。通水以來，江蘇省主要利用原江水北調工程供水，未利用東線一期工程新增工程供水。

東線一期工程引江水的消納量與規劃確定的增調水規模相差甚遠。江蘇省受水區暫時沒有利用東線一期工程新增工程供水，沒有消納總體規劃確定的增調水量；山東省受水區的調水量逐年增加，但與總體規劃確定的調水規模13.53 億m3相比，仍有差距(圖3)。統計時段內，調水量最大的2017-2018調水年，山東省消納了規劃調水規模的48.4%，并且主要是向膠東地區供水。若不考慮膠東地區近年來連續干旱這一特殊原因造成的供水量增加影響，正常年份下山東省受水區引江水的消納量可能會更小。

表1 中線一期工程受水區各省(市)規劃多年平均供水量Tab.1 Water allocation of the middle route for each water-receiving province

表2 山東省受水區引江水利用情況 億m3Tab.2 Water diversion volume of the Shandong province

圖3 向山東省受水區調水情況Fig.3 Water diversion volume of Shandong province at the water-diverting outlets

2.2 中線一期工程

中線一期工程于2014年12月12日正式通水，水量調度年度為11月1日至次年的10月31日[7]。目前已完成四個調水年度，受水區各省(市)分水口門正常供水情況見表3。截至2018年10月31日，中線工程累計向受水區城市供水155.4 億m3。其中，北京40.6 億m3，占供水總量的26.1%；天津32.8 億m3，占供水總量的21.1%；河北27.6 億m3，占供水總量的17.8%；河南54.4 億m3，占供水總量的35.0%。

表3 中線一期工程受水區各省市的城市供水量Tab.3 Water diversion volume of middle route for each water-receiving province

除正常的城市供水以外，中線一期工程連續兩年利用丹江口水庫汛期洪水資源向受水區了實施生態補水；為著力解決華北地下水超采問題，中線一期工程還向滹沱河、滏陽河、南拒馬河三條河流地下水回補試點河段，實施了生態補水。2016-2017年、2017-2018年兩個調水年度共向受水區生態補水14.61 億m3。其中，天津市0.47 億m3、河北省6.49 億m3、河南省7.65 億m3(表4)。

表4 中線一期工程受水區各省市生態補水量 億m3Tab.4 Ecological water diversion volume of middle route for each water-receiving province

從總體看，中線一期工程向受水區四省市分水口門的總供水量(含生態補水)逐年增加，4個調水年度總供水量分別占規劃多年平均供水規模85.4 億m3的21.9%、43.5%、52.9%和80.8%(圖4)。按省市看，反應引江水消納能力的城市供水量總體呈上升趨勢但地區間差別較大。北京、天津的供水量已經達到甚至超過多年平均規劃供水規模；河南、河北的實際供水量與規劃多年平均供水規模相比尚有較大差距(圖5)。統計時段內，供水量最多的2017-2018年度，河南、河北省引江水消納量分別占規劃多年平均分配水量的52.4%和51.4%。

圖4 中線一期工程口門供水情況Fig.4 The difference between planned and actual water diversion volume

圖5 受水區各省市城市供水情況Fig.5 Water diversion volume of each water-receiving province at the water-diverting outlets

3 水量消納影響因素分析

3.1 工程達效需要一定時間

外調水工程的建成使受水區可供水量突然增大，而受水區需水量是隨著經濟社會發展和人口增長而逐步增加的，因此受水區外調水用水量達到設計供水規模往往需要較長時間(圖6)。南水北調工程受水區外調水的用水量變化趨勢亦是如此，不可能一步到位、短時間達效。工程規劃階段確定東線一期工程的達效期為7 a，中線一期工程的達效期為6 a。但隨著受水區經濟發展進入新常態，供給側結構性改革、節水優先、最嚴格水資源管理制度等多項措施的深化落實，社會節水意識和節水水平不斷提高，現階段經濟社會發展對水資源的需求規模與工程規劃階段相比會有所減少，工程達效時間很可能比規劃的時間更長。

圖6 受水區供需水變化示意圖Fig.6 Water requirement and supply schematic diagram of the water-receiving area

3.2 配套工程建設進度

干線工程通水以后，配套工程建設進度直接影響工程運行初期供水目標的實現。按照事權劃分，配套工程由受水區各省市自行建設，建設范圍包括南水北調干線分水口門至自來水廠入口工程、地表水廠工程及配水管網工程等。東、中線一期干線工程分別于2013年8月中旬、2014年9月底完成全線通水驗收，具備全線通水條件。受土地手續辦理、建設資金缺口等多方面因素的影響，東線山東省受水區配套工程建設相對滯后，成為制約東線工程效益盡早發揮的突出瓶頸。中線北京、天津配套工程建設進度較快，通水后迅速具備消納規劃水量的能力，而河北、河南兩省則相對滯后，較大程度影響了南水北調水的切換進度。

3.3 多水源水價差異

南水北調工程建成通水后，受水區各地形成了南水北調水、黃河水、當地地表水和地下水等的多水源供給格局，各水源原水價格差距較大，與其他水源相比，南水北調水源價格相對偏高，不具價格優勢[8,9]。據統計，向青島市供水，黃河水的基本水價0.453 元/m3，計量水價0.667 元/m3，綜合水價1.12 元/m3；南水北調水基本水價1.273 元/m3，計量水價2.107 元/m3，綜合水價3.38 元/m3。河北省進水廠南水北調水實行統一供水價格2.76 元/m3，而目前當地水進水廠價格基本為0.5～0.6 元/m3。河南省鄭州市黃河原水價格0.07 元/m3，南水北調水原水價格0.34 元/m3。南水北調工程規模大、投資大、運行管理難度高，現有水價是供水成本的客觀反映，考慮配套工程成本后，終端用水價格更高[10]。地方政府對水廠運營采取財政補貼政策，部分地區水廠政策性虧損嚴重，一定程度上影響了消納南水北調水的積極性。

3.4 水資源管理措施

受水區水資源統一管理、地下水壓采等系列配套措施仍不完善[11]且需要加大實施力度，一定程度影響了南水北調水量的消納。《南水北調工程供用水管理條例》[12]明確規定，南水北調工程受水區縣級以上地方人民政府應當統籌配置南水北調工程供水和當地水資源，逐步替代超采地下水，嚴格控制地下水開發利用，改善生態環境。按照國務院批復的《南水北調東中線一期工程受水區地下水壓采總體方案》要求，受水區各省市利用南水北調水等置換水源開展地下水開采工作。截至2017年底，東、中線一期工程受水區累計壓減城區地下水15.23 億m3，完成近期壓采量目標的69.2%，河北省完成近期壓采目標的43.9%，在一定程度上影響了南水北調水的消納。

3.5 水源區與受水區的供需不確定性

水源區可供水量與受水區需供水量都具有很大的不確定性。2013-2016年，中線一期工程水源區丹江口水庫連續遭遇4個枯水年，供水形勢嚴峻[13]。2016-2017調度年，枯水期丹江口水庫可調水量不能滿足受水區的用水需求，管理單位壓減了向受水區的供水。此外，受水區供水水源的調整在一定程度促進了南水北調工程的水量消納，作為天津市主要供水水源之一的引灤水在2015年底水質嚴重惡化造成的供水缺口，天津市中心城區全部使用引江水，加大了南水北調水的消納量。隨著引灤水水質的逐漸恢復，天津市將優化配置外調水，很可能調減引江水的供水比例。

4 啟示及建議

4.1 配套工程建設進度是調水工程盡早發揮效益的基礎因素

配套工程是否同步建成是南水北調工程能否盡早達效的基礎性因素。水源—分水口門—凈水廠—用水戶的完整聯通才能確保調水工程發揮效益，一旦配套工程建設進度跟不上，外調水就難以實現供水，也就難以達到預定目標。南水北調東、中線一期工程的建設經驗表明，未來調水工程應在規劃和建設階段，充分考慮干線和配套工程的建設進度，實現水廠和配水管線與干線工程同步完成，利于工程整體效益的盡早發揮。

4.2 水價是調水工程充分發揮效益的主要制約因素

合理的水價機制可以促進水資源的合理配置和有效利用，保障調水工程高效良性運行[14]。由于高建設投入與運行成本帶來的高水價，與現有供水價格體系的較大差距，嚴重影響了南水北調受水區的用水積極性。一是建議受水區相關部門盡早研究區域水價形成機制，統籌考慮外調水與當地水等各種水源的供水價格，建立有利于當地水與外調水合理配置的水價體系，充分運用價格杠桿提高外調水利用的積極性。二是建議合理界定政府與市場邊界，確保供水工程公益性和經營性兩者兼顧。

4.3 嚴格的水資源管理是調水工程發揮效益的政策保障

落實最嚴格的水資源管理是調水工程提高水量消納能力和用水效益的政策保障。調水工程通水后，受水區應全面調查評價區域水資源情況及開發利用水平，科學評估區域水資源和水環境的承載能力，合理制定水資源配置方案，實現外調水和當地地表水、地下水、再生水等各類水源的統一調配。同時，穩步推進地下水壓采工作，加大受水區地下水壓采考核力度，做好本地水與外調水水源切換，使外調水調的進來，用得出去。

4.4 科學調度是調水工程發揮效益的技術保障

調水工程具有水源區來水分布極不均勻、受水區需水情況復雜多變等特點，調度運行極其復雜。科學合理調度才能保障供水安全，最大程度發揮工程綜合效益。水源區要研究水源工程的供水調度方式、統籌協調水源區及受水區的用水需求、充分發揮控制性水利樞紐的調蓄作用，在保證防洪安全、生態安全的基礎上滿足各項供水目標。受水區要做好當地水和外調水的聯合優化調度，豐水年份盡量減少棄水，避免水資源浪費；枯水年份優化本地水利用，滿足區域經濟社會發展的供水安全保障要求。

5 結 語

南水北調東線一期工程通水5年多，中線一期工程連續不間斷供水超過4年，為受水區開辟了新的供水水源，在保障城市用水、改善生態環境、應急抗旱等方面發揮了重大作用。工程運行初期，由于配套工程建設進度、水價差異、水資源管理水平以及水源區來水情況等多方面原因，水量消納尚未達到設計要求。為加快工程供水達效、充分發揮工程效益，尚需要繼續深入開展規范工程運行管理、健全供用水動態調配機制、完善水價形成機制、提升水源管理水平等多方面工作。