南水北调一期工程运行调度实施情况及水资源影响初步分析
2020-01-18
(淮河流域水资源保护局淮河水资源保护科学研究所 蚌埠 233001)
南水北调工程是一项解决我国北方地区水资源短缺、改善生态环境等为目标的特大型跨流域调水工程。南水北调东线工程作为国家调水战略的一个重要组成部分,跨越长江、淮河、黄河、海河四大流域,基本任务是从长江下游取水,向黄淮海平原东部和山东半岛补充水源,与引黄工程和南水北调中线工程等共同解决华北地区水资源短缺问题,是一项对我国国民经济发展具有重大战略意义的工程。但同时工程调水会对长江河口区下游水资源有一定的不利影响。
1 南水北调东线一期工程概况
东线一期工程规划供水范围是苏北、皖东北、鲁南、胶东和鲁北地区 21 座地市级以上城市和69 个县(市、区)。东线一期工程从长江下游干流取水,规划工程规模为抽江500m3/s,入东平湖100m3/s,过黄河50m3/s,送山东半岛50m3/s。工程建成后,多年平均抽江水量87.66 亿m3,调入下级湖水量29.7 亿m3,过黄河水量4.4 亿m3,到胶东水量8.8 亿m3。一期工程多年平均净增供水量36.1 亿m3,其中江苏19.3 亿m3,安徽3.2 亿m3,山东13.5 亿m3。
调水线路起点在江苏省扬州附近的长江干流,沿京杭大运河及与其平行的河道向北输水,到黄河南岸的东平湖后分水两路,一路向北穿过黄河送水到德州市大屯水库;另一路向东送水到胶东地区。调水线路总长1466.5km,其中新挖、扩挖河道632.6km,占调水线路总长的43%,其余输水线路主要利用现有河道。
根据《南水北调东线一期工程环境影响报告书》,南水北调东线一期工程全年调水量为87.66 亿m3,约占长江大通站多年平均流量的1.74%,占长江径流量的比重很小,对长江入海水量影响甚微。
2 调水区水资源特征
调水区淡水资源来自于长江大通以上径流和大通以下区间来水。长江干流大通水文站集水面积170.5 万km2,多年平均流量约为28600m3/s,多年平均年径流量约9000 亿m3,历年最大流量为92600m3/s(1954年8月1日),历年最小流量为4620m3/s(1979年1月31日)。多年平均水位为5.10m(国家85 标高,以下同),历年最低水位为-0.09m,历年最高水位为14.71m。
长江流域有明显汛期、非汛期之分,汛期与雨季时间相应。径流年内分配规律与降雨相似,年内分配不均匀,主要集中在夏季。大通站连续最大四个月径流最大为6—9月,占全年径流百分比为51%。大通站以12月—次年3月最枯,约占全年径流的16%。
长江流域径流的地区分布基本上与降水一致,受气候、降水、地形、地质条件综合影响,既有地带性变化和垂直变化,也有局部地区的特殊变化。大通站年径流变差系数Cv值为0.15,相对较小。长江中下游承接了各支流、湖泊来水后,干流的宜昌至大通站年径流极值比变化比较稳定,极值比一般在1.8—2.2之间,可得出长江干流中下游年径流年际变化不大。
干流的径流年际变化还表现在年径流系列中有连续数年水量较丰和连续数年水量较枯的情况。连续丰水年一般为2~6年,连丰2~4年比较多见,连续丰水年平均年径流量与多年平均值之比为1.1~1.6;连续枯水年一般也为2~6年,连续枯水年平均年径流量与多年平均值之比为0.6~0.9;另外各年代的年径流丰枯比值变化在1.25~1.76;其中变化最大是20世纪50年代,最小的是80年代,相对变化不大,趋势是比较稳定的。
3 东线一期工程实施调水运用情况
东线一期工程于2013年建成,当年进行了实际调水运行,从2014年开始,水利部每年都下达南水北调东线一期工程年度水量调度计划,有关部门负责组织实施。
2013—2014年度进行了2 次调水运用。2013年10—12月,东线一期工程进行了第1 次调水运用,共抽江水2.5 亿m3,苏鲁省际交水0.4 亿m3,调入东平湖0.3 亿m3,向胶东调水0.2 亿m3。2014年5—6月,东线一期工程进行了第2 次调水运用,共抽江水0.6 亿m3,苏鲁省际交水0.5 亿m3,调入东平湖0.4亿m3,向胶东调水0.3 亿m3。2013—2014年度共调水入山东0.8 亿m3,完成山东省年度供水量计划。
2014—2015年度进行了1 次调水运用。2015年4—7月,东线一期工程进行了调水运用,共抽水出洪泽湖4.05 亿m3,入南四湖下级湖3.09 亿m3,入东平湖2.25 亿m3,向鲁北调水0.38 亿m3,向胶东调水1.16 亿m3,完成了向山东省调水2.31 亿m3的年度供水任务。
2015—2016年度进行了1 次调水运用。调水时间为2016年1—6月,向山东省抽水6.02 亿m3。
2016—2017年度进行了1 次调水运用。调水时间为2016年12月—2017年5月,向山东省抽水8.89m3。
2017—2018年调水于2017年10月开始启动,2018年5月停止,向山东省完成10.88 亿m3年度供水任务。
2014年以来,胶东四市(青岛、烟台、威海、潍坊)连续进入枯水期,降水持续偏少,当地水源严重不足。为保障胶东四市城市供水安全,有效预防和减轻供水短缺造成的损失,通过南水北调工程调引黄河水和东平湖水向胶东四市应急调水,2016—2018年应急供水四次,通过南水北调工程累计供应黄河水和东平湖水3.6 亿m3,有力保障了胶东地区供水安全。
南水北调山东段工程已运行5年,完成了2013—2018 五个年度调水任务,累计调入山东境内水量30.8亿m3,受益人口达3000 多万人。其中青岛、潍坊两市年度计划供水量均已超过设计规模(1.3 亿m3和1亿m3)。从2014年向胶东地区供水以来,至2018年6月30日,累计向胶东四市供长江水9.9 亿m3。
2017年山东省水资源公报,青岛市2017年总供水量为9.4 亿m3,其中南水北调水为3.8 亿m3,占供水总量的40.7%,占青岛工业和城镇居民用水量(6.4亿m3)的60.2%;潍坊市2017年总供水量为12.1亿m3,其中南水北调水为1.5 亿m3,占供水总量的12%,占潍坊工业和城镇居民用水量(5.0 亿m3)的28.8%。2017年胶东四市总供水量为34.5 亿m3,其中南水北调供水为6.4 亿m3,占总供水量的18.4%,占胶东四市工业和城镇居民用水量(16.5 亿m3)的38.4%。南水北调水已逐渐成为山东省胶东地区重要供水水源之一。
截至2017年年底,仅2013—2014年度进行的2 次调水运用从长江抽水,其他调水均为淮水调度,可满足沿线用水需要,未抽江水调度。
4 对长江下游水文水资源影响
2013—2014年度具体抽江过程为:2013年11—12月,东线一期工程进行第1 次调水运用,共抽江水2.51 亿m3,平均抽江流量为78.5m3/s;2014年5—6月,东线一期工程进行了第2 次调水运用,共抽江水0.6 亿m3,平均抽江流量为19.2m3/s。合计,2013—2014年度共抽江水3.1 亿m3。
2013—2014年度抽江水3.1 亿m3,约为长江大通站2013年7月—2014年6月实测径流量的0.04%。其中2013年11—12月第1 次调水抽江2.5 亿m3占同水期径流量的0.61%,2014年5—6月第2 次调水抽江0.6 亿m3占同水期径流量的0.05%。
5 总结
南水北调东线一期工程实施以来,有效缓解我国北方水资源短缺河生态环境恶化状况,促进了水资源的优化配置,保障和改善了民生,发挥了巨大的经济、社会和生态效益。同时为减少调水对长江口盐水上侵等问题,东线一期工程对调水区采取“避让”政策即当长江大通站流量小于10000m3/s 时,采取长江枯水季节限制抽江水量以减少调水对长江下游水文情势影响。自南水北调东线一期工程实施调水运用至2017年底,仅2013—2014年度进行的2 次调水运用从长江抽水,其他调水均为淮水调度,引水量占大通站同水期径流比例均在0.1%以内,均未达到抽江避让条件。与此同时长江尚有已建、待建及规划的南水北调东线二期工程及南水北调中线、南水北调西线、引汉济渭、引江济淮等其他引调水工程,本文对下游水资源的影响初步分析仅考虑南水北调一期工程,没有将其他工程影响综合考虑,下一步可结合其他工程资料进一步分析预测对长江水资源累积效应。此外应结合以上工程调度进一步优化长江生态流量管控要求,采取较严格的限制抽江措施以减少对长江下游水资源的不利影响■