我國南水北調(diào)工程是目前全球規(guī)模ZUI大的調(diào)水工程,通過東線、中線、西線三條調(diào)水線路與長江、黃河、淮河、海河四大江河建立聯(lián)系,構(gòu)成了“四橫三縱”的總體布局,以利于實現(xiàn)水資源南北調(diào)配、東西互濟的合理配置格局。我們在2023年9月14日發(fā)布了一篇《南水北調(diào)工程背后有哪些“硬核”科技》的文章,對在北京舉辦第18屆世界水資源大會專場會議我國水網(wǎng)及南水北調(diào)高質(zhì)量發(fā)展論壇之“大型調(diào)水供水工程技術(shù)探索與發(fā)展”平行論壇情況做了簡述。本文先行介紹南水北調(diào)東線工程以及它的綜合效益和后續(xù)工程優(yōu)化描述。
圖1 南水北調(diào)工程東線、中線、西線總體布局示意圖
一、工程介紹
(1)總體:南水北調(diào)東線工程分三期實施。
一期工程:主要向江蘇和山東兩省供水。工程規(guī)模為:抽江規(guī)模500立方米每秒,多年平均抽江水量89億立方米,扣除江蘇省現(xiàn)有江水北調(diào)的能力后,新增抽江水量39億立方米,其中向膠東地區(qū)年供水量9億立方米,供黃河以北水量5億立方米。一期工程工期為5年。重點加強水污染防治,用5~6年時間實現(xiàn)東平湖水質(zhì)達到我國地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水標準的目標。
二期工程:在一期工程的基礎(chǔ)上擴建,一方面延長輸水線路至河北東南部和天津市,擴建黃河以南部分工程,另一方面繼續(xù)完成東線治污工程。二期工程擴大抽江規(guī)模至600立方米每秒,多年平均抽江水量達106億立方米,其中新增抽江水量56億立方米(向黃河以北年供水量達21億立方米)。第二期工程工期為3年。
三期工程:在二期工程的基礎(chǔ)上,除進一步穩(wěn)定全線水質(zhì)達到我國地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水標準外,繼續(xù)擴大抽水和輸水規(guī)模,抽江規(guī)模擴大至800立方米每秒,多年平均抽江水量達148億立方米,其中新增抽江水量93億立方米(向膠東地區(qū)供水量達21億立方米,過黃河水量為38億立方米)。三期工程工期5年。
(2)供水目標:南水北調(diào)東線工程是解決津浦鐵路沿線和膠東地區(qū)的城市缺水以及蘇北地區(qū)的農(nóng)業(yè)缺水,補充魯西南、魯北和河北東南部部分農(nóng)業(yè)用水以及天津市的部分城市用水。①是補充山東、江蘇、安徽等省輸水沿線地區(qū)的城市生活、工業(yè)和環(huán)境用水,兼顧農(nóng)業(yè)、航運和其他用水。②為濟南、青島、徐州等重要中心城市及調(diào)水沿線和山東半島的大中城市用水和重要電廠、煤礦用水;③濟寧—揚州段京杭運河航運用水;④江蘇省現(xiàn)有江水北調(diào)工程供水區(qū)和安徽省洪澤湖用水區(qū)的農(nóng)業(yè)用水。⑤北延應急供水工程在需要時,可向河北省、天津市應急調(diào)水。
(3)供水范圍:黃淮海平原東部和膠東地區(qū)。①江蘇省里下河地區(qū)以外的蘇北地區(qū)和里運河東西兩側(cè)地區(qū);②安徽省蚌埠市以東沿淮、淮北市以東沿新汐河地區(qū);③山東省南四湖、東平湖地區(qū),山東半島以及黃河以北山東省徒駭馬頰河平原。
(4)調(diào)水線路:南水北調(diào)東線一期工程從江蘇省揚州市江都水利樞紐從長江下游干流提水,通過13梯級泵站逐級提水,利用京杭大運河及其平行的河道輸水,經(jīng)洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖調(diào)蓄后,分兩路:一路向北穿黃河,經(jīng)小運河接七一、六五河輸水至大屯水庫,同時具備向河北和天津應急供水條件;另一路向東通過濟平干渠、濟南市區(qū)段、濟東明渠段工程輸水至引黃上節(jié)制閘,再利用引黃濟青工程、膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程輸水至威海米山水庫。調(diào)水線路總長1467km,其中長江至東平湖1045.36km,黃河以北173.49km,膠東輸水干線239.78km,穿黃河段7.87km。
圖2 南水北調(diào)工程東線工程線路示意圖
(5)供水量分配:南水北調(diào)東線一期工程多年平均供水量187.55億m3,其中抽江水量87.66億m3,扣除損失水量后,受水區(qū)干線分水口門多年平均凈供水量162.81億m3。其中江蘇省133.70億m3、安徽省15.58億m3、山東省13.53億m3。(原江水北調(diào)工程和當?shù)厮吹?010年水平多年平均可供水量141.12億m3,其中抽江水量49.65億m3??鄢龘p失水量后,多年平均凈供水量126.80億m3,其中江蘇省114.45億m3,安徽省12.35億m3。)
(6)增供水量分配:南水北調(diào)東線一期新增調(diào)水工程多年平均增供水量46.43億m3,其中增抽江水38.01億m3??鄢黜棑p失后,受水區(qū)干線分水口門多年平均凈增供水量36.01億m3,其中江蘇省19.25億m3,安徽省3.23億m3,山東省13.53億m3。(增供水量是由于興建工程而增加的供水量,包括增加的抽江水量和因工程實施而增加的淮水利用量兩部分。增供水量扣除各項損失為凈增供水量。)
(7)工程調(diào)水規(guī)模:抽江500m3/s,入洪澤湖450m3/s、出洪澤湖350m3/s;入駱馬湖275m3/s、出駱馬湖250m3/s;入南四湖下級湖200m3/s;入南四湖上級湖125m3/s、出南四湖上級湖100m3/s;入東平湖100m3/s;過黃河50m3/s;送山東半島50m3/s。東線一期工程多年平均抽江水量87.66億m3,入洪澤湖水量69.84億m3,出洪澤湖水量63.84億m3;入駱馬湖水量43.94億m3,出駱馬湖水量42.15億m3;入南四湖下級湖水量29.70億m3;入南四湖上級湖水量17.52億m3,出南四湖上級湖水量13.83億m3;入東平湖水量13.33億m3;到山東半島水量為8.83億m3;調(diào)過黃河的水量為4.42億m3。
圖3 截至到2024年3月18日南水北調(diào)東線工程向山東調(diào)水67.77億立方米
(8)調(diào)水時間:南水北調(diào)東線一期工程水量調(diào)度年度為10月—翌年9月。其中,調(diào)水入洪澤湖、駱馬湖、南四湖時間為10月—翌年9月,調(diào)水入東平湖時間為10月—翌年5月,調(diào)水到膠東時間為10月—翌年5月,調(diào)水過黃河時間為10月—翌年5月。其它時段如需調(diào)水出省,需經(jīng)相關(guān)省水行政主管部門、有關(guān)流域管理機構(gòu)同意后,報國務(wù)院水行政主管部門批準。
二、綜合效益顯著
南水北調(diào)東線一期新增主體工程2002年12月開工建設(shè),2013年3月完工,2013年8月15日通過全線通水驗收,2013年11月15日正式通水。到2023年11月15日通水10年來,水利部、沿線地方政府及工程運管單位深入貫徹落實習近平總書記重要講話指示批示精神,持續(xù)加強調(diào)度管理,確保工程健康運行和效益發(fā)揮。
(1)工程進一步優(yōu)化了區(qū)域水資源配置格局。
東線一期工程建成通水,進一步完善了江蘇省的水網(wǎng)體系,構(gòu)建了山東省“T”字型骨干水網(wǎng),有效增加了區(qū)域水資源供給保障能力。工程保障了江蘇省用水需求尤其是農(nóng)業(yè)灌溉用水,有效應對2019年蘇北地區(qū)60年一遇氣象干旱,江蘇糧食總產(chǎn)連續(xù)9年穩(wěn)定在700億斤以上,2022年SHOU次突破750億斤。2016年以來,工程向膠東地區(qū)調(diào)水超25億立方米,有效應對膠東地區(qū)2017、2018年連續(xù)干旱,保障了供水AN全。北延工程將供水范圍擴展至河北、天津,為保障津冀地區(qū)春灌儲備水源,確保我國糧食AN全,鞏固華北地區(qū)地下水超采綜合治理成效提供了有力的水資源支撐。
(2)工程有力推進了沿線河湖生態(tài)環(huán)境復蘇。
水利部及沿線地方政府堅決貫徹“先節(jié)水后調(diào)水、先治污后通水、先環(huán)保后用水”原則,強力推進水污染治理和河湖生態(tài)修復。南水北調(diào)東線工程通水以來,調(diào)水水質(zhì)穩(wěn)定達到地表水Ш類標準。通過水源置換、生態(tài)補水等措施,有力保障了沿線河湖生態(tài)環(huán)境。昔日被稱為“醬油湖”的南四湖如今躋身全國水質(zhì)優(yōu)良湖泊行列,“泉城”濟南再現(xiàn)四季泉水噴涌景象。北延工程向大運河補水3.34億立方米,助力京杭大運河在2022年實現(xiàn)百年來SHOU次全線水流貫通的基礎(chǔ)上,2023年再次實現(xiàn)全線水流貫通。
圖4 南四湖上下級湖周圍生態(tài)環(huán)境圖
(3)工程充分發(fā)揮了防洪排澇效益。
南水北調(diào)東線一期工程增強了相關(guān)河道的防洪排澇功能,打通了部分防洪通道,提升了沿線地區(qū)的防洪排澇能力。2021年黃河嚴重秋汛期間,八里灣泵站、濟平干渠、穿黃出湖閘等累計泄洪3.07億立方米,有效緩解了東平湖防洪壓力;2013年以來,江蘇省境內(nèi)南水北調(diào)新建泵站累計抽排澇水4.45億立方米,在洪澇災害防御中發(fā)揮了重要保障作用。
(4)工程推進了南北經(jīng)濟循環(huán)進一步暢通。
東線一期工程打通了水資源優(yōu)化配置的堵點,解決了受水區(qū)水資源短缺的痛點,將南方地區(qū)的水資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為北方地區(qū)的經(jīng)濟優(yōu)勢。工程顯著gai善了京杭大運河的航運條件,京杭大運河全年通航里程達877公里,成為國內(nèi)僅次于長江的第二條“黃金水道”。江蘇、山東境內(nèi)新增通航里程80公里,連通了南四湖和東平湖,多條航道通航條件得到GAI善,航運效益顯著。山東濟寧段航道實現(xiàn)了內(nèi)河航運通江達海,江蘇運河貨運量明顯提升,金寶航道由2013年的年均200萬噸增至ZUI大年份400萬噸,徐洪河線由年均100萬噸提升至250萬噸。
(5)工程文化科普作用更加凸顯。
南水北調(diào)東線一期工程讓水文化建設(shè)也得到加強,使大運河煥發(fā)新的生機與活力。2014年6月,京杭大運河成功入選SHI界文化遺產(chǎn)名錄。東線一期工程與文化融合持續(xù)推進,沿線建成江都水利樞紐等一批水利風景區(qū),韓莊運河臺兒莊段等河段被評為美麗幸福示范河湖。同時,依托沿線樞紐工程建成南水北調(diào)東線江蘇水情教育基地等多個國情水情教育基地,面向社會大眾尤其是青少年開展國情水情教育,提升了廣大人民群眾的愛國情懷和愛水節(jié)水護水的意識。年均開展水情教育1000多批次,受眾達5萬多人次。
圖5 南水北調(diào)東線江蘇水情教育基地
三、黃河以北線路優(yōu)化構(gòu)想
《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》批復近20年來,我國經(jīng)濟總量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化水平等顯著提升,社會主要矛盾發(fā)生了轉(zhuǎn)化,一系列重大戰(zhàn)略相繼實施,北方主要江河情勢、地下水超采等水生態(tài)環(huán)境問題動態(tài)演變,都對南水北調(diào)工程提出了新要求。
京津冀地區(qū)是南水北調(diào)東線后續(xù)工程的主要受水區(qū),分析本地區(qū)的中長期供求趨勢、空間分布及結(jié)構(gòu)特征,可以發(fā)現(xiàn):從長遠供求趨勢看,京津冀地區(qū)水資源缺口為3.9×109~6×109 m3,用水需求的增長點主要是中西部城市區(qū),也是雄安新區(qū)等我國戰(zhàn)略布局實施的重點保障區(qū)域;充分利用現(xiàn)有河渠,新增經(jīng)白洋淀進京路線,將供水中心西移,使工程線路更側(cè)重覆蓋地下水淺層超采區(qū),也更利于補給河湖生態(tài)用水;南水北調(diào)東線后續(xù)工程經(jīng)白洋淀進京方案具有串聯(lián)水系多、自流覆蓋廣、調(diào)蓄能力強、綜合效益高等比較優(yōu)勢,更適應京津冀地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的需求。
(1)南水北調(diào)東線工程后續(xù)工程經(jīng)白洋淀進京方案
將北京市納入受水區(qū)后,現(xiàn)規(guī)劃線路是從天津九宣閘建設(shè)輸水管線進入北京市通州區(qū);在沒有東線后續(xù)工程進白洋淀方案的情況下,該方案是合理和可行的。如果東線后續(xù)工程進白洋淀方案被確定,則建議進一步考慮經(jīng)白洋淀進京線路,即東線水進入白洋淀后,再利用白溝河已有河道或管道輸送至北京市永定河流域;沿途串起雄安新區(qū)、北京大興國際機場,供水覆蓋北京市平原區(qū)。東線后續(xù)工程黃河以北線路將形成完整的“雙線”格局(見圖6)。
圖6 現(xiàn)規(guī)劃線路以及經(jīng)白洋淀進京線路
(2)南水北調(diào)東線工程后續(xù)工程經(jīng)白洋淀進京方案優(yōu)勢
1. 串聯(lián)白洋淀、永定河等重要河湖濕地,覆蓋大清河、永定河大部河網(wǎng)水系,生態(tài)效益發(fā)揮更充分;
2. 自流覆蓋范圍更廣,與南水北調(diào)中線等工程的聯(lián)動作用更強,有利于構(gòu)建多元互補的京津冀水資源保障網(wǎng);
3. 對北京市而言,經(jīng)白洋淀進京線路方案的工程綜合效益以及供水可靠性、用水經(jīng)濟性具有明顯優(yōu)勢;
4. 經(jīng)白洋淀進京線路更深入華北平原腹地,有利于帶動整個區(qū)域的環(huán)境治理;
5. 在一定程度上避開地下咸水區(qū),有利于充分利用滲漏水量,提升工程綜合效益。
圖7 華北平原各區(qū)域劃分示意圖
四、總結(jié)
當前,水利部正按照《國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》部署,全力推動南水北調(diào)東線二期工程前期工作,下一步將在確保東線一期工程AN全、供水AN全、水質(zhì)AN全的同時,加快完善體制機制,不斷擴大工程綜合效益,進一步提升受水區(qū)供水AN全保障水平,切實把東線工程建設(shè)成為優(yōu)化水資源配置、保障群眾飲水AN全、復蘇河湖生態(tài)環(huán)境、暢通南北經(jīng)濟循環(huán)的生命線。將健全綠色低碳發(fā)展機制,QUAN面推進南水北調(diào)和我國水網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展,始終堅定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的道路,為美麗中國建設(shè)作出新的更大貢獻。
來源:水利部網(wǎng)站、中國南水北調(diào)集團東線有限公司網(wǎng)站、中國工程院院刊《中國工程科學》2022年第5期