湖北省漢江中下游用水需求研究

(湖北省水利水電規劃勘測設計院，湖北 武漢 430070)

湖北省漢江流域是南水北調中線工程的核心水源區和重要影響區，漢江中下游是湖北省經濟社會發展的核心區。自南水北調中線一期工程建成通水以來，北方受水區對北調水的依賴程度不斷增加，漢江流域水資源的開發利用率也在逐年提高，漢江中下游河道內外用水的矛盾日漸凸顯。水利部積極推進引江補漢工程，因此，迫切需要提早提出湖北省漢江中下游的用水需求，為南水北調中線后續工程建設提供技術支撐[1]。

1 漢江中下游基本概況

漢江地處我國中原腹地，是長江中游最大的支流，發源于秦嶺南麓，干流流經陜西、湖北兩省，至武漢龍王廟匯入長江。漢江干流丹江口以上為上游，丹江口至鐘祥為中游，鐘祥以下為下游。

漢江中下游干流供水區是指從漢江干流和東荊河取水可以供給的城市及灌區范圍，大部分位于漢江中下游干流及東荊河兩岸，部分供水區范圍延伸至府澴河流域。原南水北調中線工程規劃漢江中下游干流供水范圍2.35萬km2，包括17個城市和15個灌區。考慮到經濟社會發展對漢江水資源需求的新要求、局部行政區劃調整以及鄂北地區水資源配置工程建設、引江補漢工程實施后部分地區供水新格局，對原供水區進行適當調整，將荊門市漢江以東區域和長山區由漢江中下游干流供水區調整至清泉溝供水區，調整后漢江中下游干流供水區總的供水范圍為2.19萬km2。詳見圖1。

圖1 漢江中下游干流供水區分區示意圖

《南水北調中線工程規劃》確定2030年丹江口水庫向清泉溝供水量11.07億m3，漢江中下游1956—1998年系列需丹江口水庫下泄水量為165.70億m3。已實施的鄂北地區水資源配置工程在清泉溝原規劃11.07億m3供水量基礎上，考慮從漢江中下游干流供水區調整2.91億m3水量到清泉溝，達到13.98億m3，相應漢江中下游干流供水區丹江口下泄水量需調整為162.80億m3，延長系列為1956—2018年，漢江中下游黃家港斷面需水量約163.80億m3。鄂北地區水資源配置工程建成后，原干流供水區范圍內的長山區和荊門漢江以東地區具備了從清泉溝自流引水的條件，考慮將以上區域供水調整至清泉溝。按以供定需的原則，充分利用鄂北工程的富余輸水能力，增加清泉溝供水量至16.80億m3，較已批復的引水量13.98億m3增加了2.82億m3。

而在目前南水北調中線一期工程調水尚未達產的情況下，漢江中下游已出現了一系列的水安全問題，主要表現在：水生態環境脆弱、水華現象頻發、時間加長、范圍擴大；分流河道生態水量不足、水生態環境惡化，興隆以下河段河床下切，水位下降遠超預期，影響供水和航運安全等[2-8]。此外，近20年來，漢江中下游用水結構發生了巨大變化，枯水期河道內、外用水量大幅增加。枯水期為11月至次年4月，有近50%的時段丹江口水庫下泄流量為490.00m3/s，已不能滿足下游用水需要，水資源供需矛盾突出。

2 需求分析

2.1 研究思路

為保障漢江中下游河道外用水和河道內用水需求，需根據漢江河道內外用水，同時考慮區間來水和退水，分析計算漢江中下游2035年需丹江口水庫下泄水量過程。

對引江濟漢工程出口以下河段，漢江河道內、外用水均由引江濟漢工程來保證；引江濟漢工程出口(興隆壩下)以上河段河道內、外用水在考慮區間來水和灌區、城市的回歸水后，以同時滿足河道內、外的需水為目標，分別從興隆壩下演算至黃家港斷面、從皇莊斷面演算至黃家港斷面、從襄陽斷面演算至黃家港斷面，最終得到黃家港斷面需丹江口水庫下泄的水量。

2.2 河道內外用水需求

2.2.1 河道外需水

河道外需水預測按照最嚴格水資源管理要求進行控制，深入貫徹高質量發展理念，統籌兼顧社會經濟各部門發展用水需求，按生活、生產和生態環境需水三大類進行預測[9]。

受益區常住人口2019—2035年增長率為6.2‰，2035年城鎮化率為75%，2019—2035年GDP增長率為6.0%。受益區內土地資源利用率較高，考慮到各灌區續建配套和節水改造情況，設計2035年灌溉面積為1226萬畝。在農業、工業、生活等方面均采取節水措施的前提下，漢江中下游2035年河道外總需水量為117.00億m3。

漢江中下游干流供水區以引提水工程供水為主，少量輔以蓄水工程、地下水和其他供水工程。引提水工程主要以漢江為水源，規模較大的有羅漢寺閘、澤口閘、興隆閘、謝灣閘、漢川二站、徐鴛口泵站、大碑灣泵站等。地下水以農村安全飲水和工業用水為主。其他供水工程主要為中水回用工程。可供水量僅考慮當地徑流供水量。經計算，扣除不合理用水后，漢江中下游當地徑流可供水量為23.20億m3。

按照河道外需水和供水進行當地供需平衡分析，漢江中下游干流供水區設計水平年河道外多年平均總需水117.00億m3，多年平均需引漢江水量93.80億m3。

2.2.2 城市河湖及分流河道補水

城市河湖補水重點考慮襄陽、老河口、鐘祥、沙洋、潛江等城市湖泊水系，分流河道補水重點考慮天門河、漢北河、通順河、興隆河、百里長渠等。

通順河流域生態需水：根據通順河河流長度、流向、分叉等情況，選取通順河河網上有代表性的河流控制斷面9處，采用《河湖生態環境需水計算規范》(SL/T 712—2021)中的水力學濕周法及生態水力半徑法計算河道內基本生態流量，確定通順河流域各控制斷面基本生態流量，結果見表1。

天門河流域生態需水：根據天門河流域骨干河流長度、流向、發育情況，結合水文監測斷面、水功能區控制斷面要求等，選取河道上有代表性的河流控制斷面5處，采用《河湖生態環境需水計算規范》(SL/T 712—2021)的Qp法、頻率曲線法、Tennant法等水文學方法以及水力學濕周法，計算漢北河河道基本生態流量，確定天門河各控制斷面基本生態流量，結果見表1。

表1 分流河道各控制斷面基本生態流量

2.2.3 回歸水

回歸水主要由漢江流域直接匯入漢江干流的各灌區及城市回歸水組成。灌區主要考慮上游引提水區、引丹片、長山區、長山供水區、三道河灌區、荊鐘左區、荊鐘右區、漳河灌區和溫峽口灌區的回歸水；城市主要考慮宜城市、谷城縣、襄陽市、老河口市、丹江口市、鐘祥市、沙洋縣的回歸水。

2.2.4 區間來水

區間來水主要考慮北河、南河、唐白河、鶯河、蠻河、熬水、俐河和竹皮河等漢江支流匯入，其他周邊小流域均概化到前述支流中。

2.2.5 航運需求

航運為河道內用水，不消耗水量，但需根據航道條件保持一定流量，以維持必要的航深和航寬。以最低通航水深保證率90%～95%對應的流量作為航運河道內用水基流。根據《漢江干流綜合規劃》，漢江干流航運控制斷面丹江口水庫最小下泄流量為490.00m3/s，澤口以上河段流量不小于500.00m3/s。

2.2.6 漢江中下游干流河道內生態用水需求

漢江中下游干流河道內生態用水需求主要由4個部分組成，分別為基本生態需求、水功能區水質達標需求、特殊生境保障需求和水華防控需求。

為正常發揮河道各項生態環境功能，以黃家港、襄陽、皇莊、沙洋4個水文站斷面為控制斷面，采用Tennant法、RVA法、基于水功能區水質達標的數值模擬法、考慮生態調度的水量平衡法、基于水華防控的流量觀察法和水文拐點法等方法計算河道內生態需水量，綜合取值得到漢江中下游干流河道內生態環境需水量。其中，水華易發區域以水華防控的生態需水為主要控制因素，生態敏感區域主要以區域內的水生態保護對象的產卵期用水過程為主要控制因素，其他區域原則上基于生態水文過程、水華防控、水功能區水質達標等各類生態需水量的外包值來確定區域生態環境需水量，綜合考慮航道需求，確定漢江中下游河道內生態環境需水量。各斷面需水量計算結果見表2。

表2 各控制斷面河道內逐月最小需水流量

2.3 丹江口水庫需下泄水量分析

從興隆樞紐開始，將漢江沿線各城市、灌區的河道外生產、生活、河湖生態等用水以及區間來水、退水逐級推算到丹江口水庫壩下，得到2035年丹江口水庫需補償下泄水量為188.40億m3，較調整后的原中線規劃下泄水量163.80億m3增加了24.60億m3，其中基本需水7.30億m3、水功能區水質達標5.20億m3、梯級生態調度5.60億m3、水華防控6.50億m3。漢江中下游需求過程見表3、表4。

表3 漢江中下游需丹江口水庫逐月下泄流量

表4 漢江中下游需丹江口水庫下泄水量

3 結 語

湖北省漢江流域是南水北調中線工程的核心水源區和重要影響區，隨著漢江中下游經濟社會的高質量發展，用水需求不斷增加，解決好河道內、外用水的矛盾至關重要。本文采用水量演算法得出了湖北省漢江中下游的用水需求。

引江補漢工程是南水北調中線工程的后續工程，鑒于南水北調中線一期工程尚未達產，效果和問題顯現不充分，在后續工程規劃中應充分保障漢江中下游用水需求，為漢江中下游經濟社會高質量發展留足空間。