南水北调东线工程黄河以北线路优化构想.docx

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1、一、前言调水工程是解决水资源空间分配不均、满足居民用水需求的重要手段，目前世界上大规模、长距离的调水工程己有160多项。美国1959年建设的加州调水工程，旨在解决加利福尼亚中部、南部地区干旱缺水及城市发展需要，输水干线长度为Io86km,年调水量为4l（?nr。法国1983年建成的迪朗斯-凡尔顿调水工程，设计灌溉面积为6lOhm2,年发电量为5.75XlOkWh,满足了灌溉、发电、供水的综合需要。澳大利亚1949年建设的雪山工程，将斯诺伊河的多余水量引向西坡并在调水沿途利用落差发电，保证了城市和重要工业区的水源供应,促进了沿线盆地农牧业发展。我国南水北调工程是世界上规模最大的调水工程，通过三条

2、调水线路（东线、中线、西线）与长江、黄河、淮河、海河四大江河建立联系，构成了四横三纵的总体布局，以利于实现水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。自2013年11月南水北调东线一期工程建成通水后，截至2021年5月，累计向山东省调水超过5.29x109r,有效缓解了鲁南、山东半岛、鲁北地区的缺水问题，综合效益显著。加快构建国家水网主骨架和大动脉，为全面建设社会主义现代化国家提供有力的水安全保障，成为南水北调后续工程高质量发展的客观要求；其中，南水北调东线后续工程的规划建设，现实需求迫切。也要注意到，南水北调工程总体规划批复近20年来，我国经济总量、产业结构、城镇化水平等显著提升，社会主要矛盾发

3、生了转化，一系列重大战略相继实施，北方主要江河情势、地下水超采等水生态环境问题动态演变，都对南水北调工程提出了新要求。有研究认为，应评估南水北调工程总体规划实施情况，分析其依据基础条件的变化，研判变化对加强和优化水资源供给提出的新要求;南水北调后续工程开展总体规划评估、重大问题研究、工程体制机制创新，完善东线二期、中线引江补汉工程前期工作，推动国家水网重大工程建设；注重国家重大战略、生态文明建设等对加强并优化水资源供给提出的新要求，科学确定工程规模与总体布局，处理好发展和保护、利用和修复的关系；原有的南水北调东线工程规划线路并未考虑雄安新区设立、华北地下水超采综合治理等情况，在覆盖规模、调用水

4、量方面难以适应新的发展形势。本研究团队曾于2014年撰写了关于争取南水北调东线等新水源进京的建议，提出将北京市纳入东线后续工程受水区以及经白洋淀进京的线路构想；2020年撰写了“关于优化南水北调东线二期工程进京线路的建议，提出东线经白洋淀进京的必要性和优势。基于以上研究成果，结合南水北调东线后续工程规划建设面临的新形势，针对工程功能定位、整体布局、线路走向等重大问题进行系统梳理，提出优化东线后续工程黄河以北线路的相关构想。二、京津冀地区水资源供需格局分析南水北调工程总体规划提出的黄河以北受水区包括山东省鲁北地区，河北省沧州市、衡水市部分地区，天津市区，线路主要布设在大清河淀东清南天津平原、河北

5、省黑龙港东部平原、山东省徒骇马颊河平原。在将北京市纳入受水区后，京津冀地区将成为黄河以北部分的主要受水区。京津冀地区水资源供需格局呈现出三方面特征，需在东线后续工程规划中重点考虑。（一）京津冀地区水资源长远供求趋势京津冀地区水资源缺口约为3.910-610ms需要增加外调水量以保障水资源安全。在京津冀所处的海河流域，水资源长期处于严重超载状态，开发利用程度一度达到106%,需从缺水的黄河流域调水才维持了经济社会的正常发展。随着南水北调东中线通水，海河流域的整体开发利用程度有所降低；2020年依靠从黄河流域调水5.614lSrv,从长江流域调水5.349lSm流域水资源开发利用率下降到了90%左

6、右，仍远超40%的合理阈值。从人均水资源量看，中线一期规划年调水量为9.5lOm扣除沿途损失，净输入京津冀地区的水量为4.95xlOrrv；即使在该部分水量充分利用的情况下，三地人均水资源量也仅约为273m，（为全国平均水平的1/7）,水资源紧缺情势没有根本扭转。根据“十三五国家重点研发计划项目京津冀水资源安全保障技术研发集成与示范应用预测成果，在现状评价的水资源量、中线一期工程和引黄水量按多年平均考虑、强化节水等条件下，为保障经济社会合理用水需求，京津冀地区2035水平年正常年份缺水情景分别为：实现最小生态用水和地下水采补平衡，缺水量为2.9x10rrv；（2）实现适宜生态用水和地下水采补平

7、衡，缺水量为3.6lOrv;实现地下水位上升，按50年恢复期计算，每年需回补地下水1.4x10m缺口为5x18rv0如果考虑未来山丘区地表水资源量大概率继续将衰减IxlSrrv以上，则上述水资源缺口至少增加IXlO，rv,分别为3.9lSrrv、4.6XIom6lSrv,需要进一步增加外调水量以保障区域水资源安全。当然，在理论上东线后续工程、中线后续工程均可增加一定规模的外调水量,应在综合考虑东、中线工程互济互补的基础上进行统筹安排。其中，中线工程如果充分利用现有工程设施,采取局部地区扩建完善,挖掘汛期和工程潜力等措施,预估中线总干渠输水能力可由一期的9.510rv提升至1.1510ms即具有

8、超过2lSm,以上的增加供水能力。在中线工程挖潜方案下，仍需东线后续工程向黄河以北地区供水。（二）京津冀地区水资源空间分布特征京津冀国土资源开发重心在中西部山前平原和中部平原，水资源需求增长点也集中在该区域。根据城市分布的分析结果，京津冀平原区3个地貌分异交界附近集中了区域内的全部高等级城市。其中，在山前平原边缘的100m等高线上分布有北京、石家庄、邢台、邯郸、安阳等城市；在中部平原边缘的20m等高线上分布有唐山、廊坊、保定、衡水、德州等城市；在滨海平原区分布有天津、沧州两市。2012年以来，京津冀国土空间开发利用和保护格局发生了进一步变化。在宏观层面，京津冀协同发展、建设河北雄安新区成为国家

9、重大战略，北京、天津、保定等市的平原地区（包括雄安新区）和廊坊市定位为京津冀协同发展的中部核心功能区。在区域层面，北京市正在建设大兴国际机场临空经济区，全面实施永定河综合治理与生态修复；河北省形成了以石家庄市为核心，邯郸、邢台、保定等市为重要节点的经济联系紧密城市群。可以预见，随着京津冀协同发展战略的深入推进，尤其是雄安新区的建设发展，京津冀国土空间开发重心将更加向山前平原和中部平原集中。然而，与国土空间开发格局相对应，京津冀地区因长期处于缺水状态，水资源开发格局早己相对固化，基本没有冗余的水资源可供调节，难以支撑新的增长点。以雄安新区为例，建设发展不仅会带来整个区域对优质水源需求的大幅增长,

10、而且对白洋淀乃至整个白洋淀流域的生态用水提出了更高要求。根据本研究团队参与编制的雄安新区水资源保障规划，白洋淀生态需水的刚性需求为2lm3（用于弥补淀区蒸发消耗水量和下渗水量），弹性需求为ZxlOrrv（用于改善淀区水动力和水生态条件），2030年新区经济社会发展的需水量约为4lm合计需水量为6lO8lOm30南水北调中线将成为雄安新区经济社会用水的主要水源:近期由现有的南水北调配套供水工程向新区建设提供用水，远期建设南水北调中线雄安干渠来保障新区的生活生产用水。白洋淀水源保障主要有两条途径：引黄入冀补淀工程，向白洋淀补水规模由规划的1.lXIOm3提高到2lOm3；通过流域水量置换、用水结构

11、调整，流域上游水库和入淀河流多年平均可补水量约为9.2x10?从十年、百年等长时间尺度的角度看，即使按照既有规划发展，未来雄安新区水资源安全程度依然十分脆弱：生活水源仅有南水北调中线单一优质水源，白洋淀需要从黄河进行应急补水才能维持生态用水的基本需求，入淀河流断流问题难以解决。现阶段，南水北调中线是雄安新区经济社会用水的主要水源，主要是利用河北省南水北调中线工程尚未达效的空档期，暂时通过各地区南水北调中线用水指标调整来满足新区用水需求，未来新区依然面临强烈的用水竞争。这样的水安全图景，显然不足以匹配雄安新区的建设发展定位。因此，将东线工程接入白洋淀，不仅可以形成东中互补的供水结构，极大增强雄安

12、新区供水的稳定性，还可以根本性地解决河淀生态用水不足、区域生态退化等问题，为建设绿色、生态、宜居新城区创造保障条件。（三）京津冀地区水资源结构特征不同行业的水资源需求趋势分异显著，尤其是京津冀地区中西部的生态需水更为强烈。从经济社会规模、产业结构、社会结构现状看，京津冀地区需水增长的关键驱动力依然长期存在;但因各城市间的经济、生态本底差距较大，区域间、行业间差异化特征明显，用水增长将存在明显的地域和行业差异。京津两地的水资源需求增量集中在生态，而河北省的生活、工业、生态都面临用水增长需求。这意味着东线工程的供水对象和功能定位需要根据需水结构的区域和行业差异进行相应优化。与南水北调工程总体规划预

13、测情景相比，需求结构的最大变化体现在生态方面，原因在于：因有大量的生态历史欠账待弥补，河湖生态用水保障需求呈快速增长态势。相关需求仍然集中在京津冀地区中西部的山前平原和中部平原。在生态环境历史欠账方面，华北平原地区的地下水累计亏空达1.8x10“11v,带来了严重的生态退化问题。在南水北调中线工程通水的情况下，现阶段能维持整体采补平衡、局部地区有所回升已显艰难，要恢复到合理的地下水位仍需极大努力。关于地下水超采区，能通过河湖补水等措施进行恢复的浅层地下水超采区主要分布在石家庄、邢台、保定、北京等市的山前平原区，而东部沿海地区的浅层地下水超采很少，天津、沧州等沿海城市基本未发生浅层超采。在河湖生

14、态水量保障方面，海河流域实现河湖生态复苏的需求极为迫切。根据近10年的实测资料,海河流域与我国其他流域相比,现状生态基流达标率、优良率均为最低水平，入海水量占比仅略高于黄河。在海河流域的主要河流中，滦河、北运河的生态水量满足状况相对较好，永定河、大清河、南运河的满足状况较差。其中，永定河干支流4个河段（具体为桑干河的册田水库-官厅水库段、洋河的怀安-官厅水库段、永定河干流的卢沟桥-屈家店段、永定新河的屈家店-河口段），生态水量均得不到满足。对于永定河、大清河水系，需要从更接近河流上游的山前平原补水才能取得良好效果。三、南水北调东线后续工程黄河以北线路优化构想（一）线路优化构想的主要内容现规划线

15、路是以南水北调工程总体规划东线规划线路为基础，利用小运河、位山引黄三干渠、漳卫河、南运河、子牙河、马厂减河、青年渠工程等已有工程及河流北上，至天津市北大港水库。从前文分析可见，无论是城市需水还是生态需水，都集中在京津冀地区中西部的平原区。因此，线路优化构想的总体思路为：充分利用现有河道和渠道，单线变双线，将供水重心西移；工程线路更侧重于覆盖地下水浅层超载区，更利于补给河湖生态用水。具体分为两方面：现规划线路保留，仍以天津市北大港水库为终点，重点保障天津市、大运河等地的用水需求；修建西干线，将东线水利用卫千渠从卫运河引水，经千顷洼（衡水湖）进入引黄入冀补淀工程，再经引黄入冀补淀工程调入白洋淀。需

16、要说明的是，因利用引黄入冀补淀工程输送东线二期工程所调水至白洋淀,东线二期与引黄入冀补淀工程受水区在此区间有所重叠；为便于工程运行管理，可将原配置给衡水湖以北地区的入冀补淀水量统一在衡水湖以南进行消纳，而衡水湖以北地区由东线二期工程进行供水。（二）东线水进白洋淀方案可行性分析1 .充分利用已建引水工程与河道，在经济技术上可行性良好经河北白洋淀向北京市调水，从西南方向进京，距北京市直线距离为60km,高程差为35m。可通过建成的引黄入冀补淀工程线路，将东线水调入白洋淀，再从白洋淀利用白沟河河道或建设管道输水至北京永定河上游，直接覆盖北京市大部分平原区的河湖水系。现规划方案是经天津九宣闸向北京市调水，从东南方向以管道形式进入北京市通州区，距北京市直线距离约为100km,高程差为38m。两类方案的经济技术指标差别不大，可以判定经白洋淀