2014~2020年丹江口水库综合利用效益分析

程孟孟

摘要：丹江口水库自南水北调中线一期工程通水运行以来，取得了良好的综合利用效益。从防洪、供水、发电、生态等4个方面对丹江口水库近6 a发挥的效益进行了梳理，并对目前存在的问题进行了分析。结果表明：丹江口水库自大坝加高运行以来，有效保障了汉江中下游防洪安全，水库实现年年安全度汛;南水北调中线工程向北方供水量已超过340亿m3;受水区城市供水水量有效提升，供水保证率明显提高，地下水水位下降趋势得到有效遏制，河湖生态环境得到有效改善，工程的社会、经济、生态等综合效益得到了同步发挥。同时，为丹江口水库在供水安全保障方面提出了建议。

关键词：水库运行;防洪效益;供水效益;发电效益;生态效益;丹江口水库

中图法分类号：F407.9文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.09.011

文章编号：1006 - 0081（2021）09 - 0064 - 06

0 引 言

为了有效缓解缺水地区供需水矛盾，实现水资源的时空再分配[1]，20世纪50年代以来，世界多国开始兴建跨流域调水工程。目前，世界范围内在建或已建的大型跨流域调水工程已达160余项[2]。自改革开放以来，为解决缺水地区的水资源紧张状况，中国陆续兴修了20余座大型跨流域调水工程，如江苏的江水北调、天津的引滦入津、广东的东深供水等，这些调水工程的兴建为受水区提供了稳定可靠的水源，推动了区域经济发展和生态环境的改善，有力支撑了当地社会和经济的快速发展。在充分借鉴国内外跨流域调水工程先进经验启示的基础上，经过50余年的勘测、规划和研究，南水北调中线一期输水工程于2003年12月30日开工建设，2014年12月12日正式通水，旨在解决北方地区经济发展与水资源短缺的矛盾，保障河南、河北、天津、北京等4个省市24座城市的供水安全，受益人口超过1亿。丹江口水库作为南水北调中线一期工程供水水源地，枢纽任务以防洪、供水为主，结合生态、发电、航运等综合利用，在南水北调中线一期工程通水运行以来发挥了显著的综合利用效益。本文从防洪、供水、发电、生态等4个方面对丹江口水库发挥的效益进行了梳理，并对目前存在的问题进行了分析，为丹江口水库在供水安全保障方面提出了建议。

1枢纽工程概况

丹江口大坝位于湖北省丹江口市，汉江干流与支流丹江汇合处下游约800 m，距离河源925 km，约占干流河道长1 577 km的59%，控制流域面积达95 200 km2，约占汉江全流域的60%。南水北调中线水源工程大坝加高工程包括大坝枢纽和陶岔渠首枢纽改建两部分。大坝加高工程于2005年9月26日开工建设，2013年5月底主体工程全部完工，2013年8月29日通过蓄水验收。丹江口大坝按最终规模加高完建，坝顶高程由162.0 m加高到176.6 m，正常蓄水位由157 m提高到170 m，相应库容达到272.05亿m3;总库容319.5亿m3，调节库容161.22亿～186.97亿m3。为满足汉江中下游的防洪要求，预留防洪库容110.21亿～80.53亿m3。

大坝加高后的丹江口水利枢纽工程任务以防洪、供水为主，结合发电、航运等综合利用，将汉江中下游的防洪标准提高至100 a一遇。作为南水北调中线工程水源地，丹江口水利枢纽能满足近期向北方调水95亿m3，远期调水120亿～130亿m3的需求;水库在枯水期改善汉江中下游供水流量，提高汉江中下游航运能力，满足生态用水要求。

陶岔渠首枢纽为丹江口水利枢纽的副坝，也是南水北调中线工程的渠首闸，于1974年建成，主要向河南省南阳市刁河灌区引水灌溉，坝顶高程162.0 m。为适应丹江口大坝加高后的挡水和引水条件，该枢纽同步进行相应的改建，工程于2009年9月开工建设，2013年底完工。陶岔渠首自2014年11月1日开闸开始试验性通水，2014年12月12日正式通水。

2 丹江口水库综合利用效益分析

2.1 防洪效益

2015～2020年，丹江口水库共发生过13场入库洪峰流量大于5 000 m3/s的洪水（表1），其中9场洪水水库发生了弃水，弃水总量144.583亿m3（其中，2017年第2～5场洪水总弃水97.31亿m3，2018年两场洪水总弃水13.774亿m3，2019年第2场洪水弃水18.279亿m3，2020年第1～2场洪水总弃水15.22亿m3），其余4场洪水被全部拦蓄，削峰率在50%～78%之间。2016年因水库来水持续特枯，整个汛期水库无入库洪峰流量5 000 m3/s以上洪水发生，最大入库流量仅2 910 m3/s（7月20日），水库最高运行水位155.92 m，未超汛限水位。2017年水库共发生5场入库洪峰流量大于5 000 m3/s的洪水，5场洪水均为秋汛期洪水，2场发生于9月，3场发生于10月，最大入库洪峰流量18 600 m3/s（10月12日18：00），并相继在9月末和10月初发生2场洪峰流量17 300 m3/s的洪水。丹江口大坝加高后，防洪库容增加了33亿m3，蓄滞洪水能力更强，充分发挥了水库的拦洪削峰作用，避免了民垸分洪和蓄滞洪区运用，有效缓解了汉江中下游的防洪压力，汛期汉江中下游河道水势平稳，安全度汛，枢纽防洪效益显著。

2.2 供水效益

2.2.1 陶岔渠首

（1）供水流量的确定。综合汉江来水预测、丹江口水库蓄水、汉江中下游及清泉沟用水计划建议，根据丹江口水库调度规程，从提高丹江口水库供水可靠性考虑，提出陶岔渠首可调水量，并根据中线总干渠及分水口门过流能力，考虑工程检修期以及冰期渠道输水流量控制安排，综合平衡受水区各省（市）用水计划建议，最终确定陶岔渠首年度供水计划。

在实际供水调度过程中，按照水利部批復的年度计划和长江水利委员会批复的月（旬）供水计划向南水北调中线一期工程供水，同时可结合水库实际来水情况、水库控制运用要求和受水区用水需求等对陶岔渠首供水流量进行实时调整。

（2）供水效益。中线一期工程自2014年12月建成后，逐步成为受水区的主要水源，截至2020年10月底，已通过陶岔渠首累计向北方供水342亿m3。2014～2015供水年度（供水年度为11月至次年10月，下同）陶岔渠首供水量为21.668亿m3，仅完成了年度计划（40.6亿m3）的53.4%，主要原因在于受水区各省特别是河北省、河南省配套工程建设滞后，有效需水不足，水库不能按照水利部制定的年度计划进行供水。随着各省配套工程建设的逐步完善，供水计划完成情况大幅提升，2015～2016供水年度完成了年度计划的90.9%。同时，随着受水区各省市用水需求的逐年增加，水利部逐年调增北方供水水量，2017～2018供水年度增至74.63亿m3，已达设计多年平均调水量的78%;2018～2019年度供水71.27億m3，充分保障了北方受水区的生活、生产用水，有效补充了生态环境用水;2019～2020年度按照水利部要求开展了南水北调中线一期工程加大流量输水工作，按照设计流量350 m3/s输水95 d，按照加大流量420 m3/s输水43 d，圆满完成了南水北调中线一期工程加大流量输水工作任务，充分发挥了丹江口水库的供水、生态等综合效益，年度供水总量87.56亿m3。

在供水水质方面，根据2014年11月8日至2020年10月31日水质资料，陶岔渠首断面水质均合或优于Ⅱ类水质标准，总氮总体保持稳定，供水水质平稳达标。各供水年度陶岔取水供水情况见表2。

从表2可见，2014年通水以来，南水北调中线水源工程供水量逐步增加，完成供水年度计划比例稳步提高，水库水质优良，Ⅰ类水质达标天数长期保持较高的水平，2016～2017供水年度Ⅰ类水质标准天数高达365 d，实现全年100%达标。

2.2.2 清泉沟渠首

丹江大坝加高后，水库通过清泉沟渠首向襄阳引丹灌区和鄂北水资源配置工程供水，2014～2020年，清泉沟渠首累计引水61.122亿m3（截至2020年11月），其中2014～2019年，每供水年度实际引水量均超过了水利部批复的年度计划供水量（见表3）。水利部自2018～2019供水年度起批复的清泉沟渠首供水流量包括了襄阳市引丹工程和鄂北地区水资源配置工程两部分，但鄂北水资源配置工程目前正在建设，当时尚未正式通水，后于2020年1月2～6日开展了试通水，供水458万m3。

2.2.3 汉江中下游

2014～2020年6个供水年度，水库通过发电下泄和开闸泄洪等方式累计向汉江中下游供水1 483.718亿m3，其中水库通过弃水下泄143.533亿m3，其他均为发电下泄。汉江中下游年度供水计划完成良好，除2015～2016年度完成年度计划的92.8%外，其他供水年度均超额完成年度计划（见表4）。

2.3 发电效益

（1）发电调度方式。自南水北调中线一期工程通水以来，水利部每年根据丹江口水库向汉江中下游多年平均供水量和75%频率年供水量，同时结合年度来水预测成果和长系列设计供水过程，批复丹江口水库向汉江中下游供水量年度计划，为确保南水北调中线一期工程供水安全，汉江中下游供水量的确定一般较为保守，月供水流量基本维持在490～520 m3/s，基本满足丹江口水库最小下泄流量要求（日均490 m3/s）。在实际的调度运用过程中，长江水利委员会结合来水预测和水位控制要求等按月对发电流量进行批复，作为丹江电厂发电流量控制依据，与此同时，可结合汛前水位消落、汛期运行水位浮动调整发电流量。按照《水利部关于印发南水北调中线一期工程2019～2020年度水量调度计划的通知》安排，2020年丹江口水库水位最低削落至159.44 m，在实际运行调度中，通过实施优化调度，实际最低水位削落至157.97 m，较计划多削落水位1.47 m，水量11.44亿m3。多削落的水量用于三口门供水，其中汉江中下游占比73%，即多削落水量有8.35亿m3用于发电。

（2）发电效益。2015～2020年，丹江电厂发电效益显著，年平均发电量33.81亿kW·h，达到了丹江电厂多年平均发电量（33.78亿kW·h）水平，其中2015，2018年和2020年发电量均超过了多年平均水平，分别为39.569亿，42.493亿kW·h和41.162亿kW·h，较多年均值分别偏多17%，26%和22%，2016，2017年和2019年发电量均低于多年平均水平。自备电厂也取得了较好的发电效益，共发电12.827亿kW·h，见表5。

2.4 生态效益

（1）生态调度方式。生态补水分为常规补水、加大补水两类。常规补水为在丹江口水库年度可调水量范围内，按照南水北调中线一期工程年度生态补水计划实施的补水;加大补水为丹江口水库在常规补水基础上视情增加的补水。生态补水是根据丹江口水库水源条件，在保障汉江中下游、清泉沟渠首、北方受水区正常供水计划实施及汉江中下游水生态环境的基础上，在不损害水源区原有用水利益的前提下，根据受水区需求相机开展。生态补水过程根据丹江口水库来水丰枯情况动态调整，丰水多补、枯水少补，合理安排各调度时段生态补水规模。

年度生态补水计划统筹丹江口水库可调水量、受水区正常供水需求和生态补水需求编制，并纳入南水北调中线一期工程年度水量调度计划。月度生态补水计划根据南水北调中线一期工程年度水量调度计划，结合丹江口水库来水蓄水情况编制，并纳入月度供水计划。生态补水实行年度生态补水计划、月度生态补水计划和实时调度指令相结合的调度方式。

（2）生态补水效益。2017年，汉江上游发生了秋汛，为有效利用水资源，发挥南水北调中线水源工程综合效益，在水利部统筹安排下，陶岔渠首于10～11月适时增加了供水流量，首次实施了中线工程生态调度实践，向河南、河北两省生态补水2.95亿m3，其中11月补水2.03亿m3。2017～2018供水年度，结合南水北调中线水源工程的实际蓄水和来水预测分析，在保障正常供水条件下，水利部又多次组织实施了向北方的生态补水，2018年4～6月借丹江口水库汛前水位消落之机向北方受水区生态补水8.65亿m3，2018年8月利用汛期富余水量生态补水0.53亿m3，2018年9月开始实施河北省试点河段生态补水，至2019年10月共补水13.3亿m3，2019年11月至2020年10月生态补水24.04亿m3。截至2020年10月底，受水区生态补水量达49.46亿m3。具体情况详见表6。

為了保障京津冀地区水安全和区域可持续发展，逐步恢复华北地区河湖水系生态系统，2019年2月，水利部、财政部、国家发改委会同有关部门和相关省市研究部署了华北地区地下水超采综合治理工作，制定了综合治理行动方案。方案提出，2022年需要南水北调中线水源工程充分发挥增供潜力，年均相机实施生态补水10亿～13亿m3。届时，南水北调中线水源工程将进一步发挥保障水安全、修复水生态、改善水环境等综合效益。

3 问题与建议

（1）流域用水需求逐年增加，建议加快实施引江补汉工程。南水北调中线一期工程通水后，随着华北地下水压采治理不断推进，受水区对中线水的需求和依赖不断增强，中线工程正在经历供水地位的重大变化，正在逐步成为优化水资源配置、保障群众饮水安全、复苏河湖生态环境、畅通南北经济循环的生命线。但是现状情况下的供水保障能力将难以应对重大变化和全面实现工程任务。随着京津冀协同发展国家战略和雄安新区建设的推进，北方受水区用水将进一步增长，北方受水区受制于水资源禀赋，要实现人与自然和谐共存，社会经济与生态环境协调发展，增加中线北调水量势在必行。同时，近年来汉江流域连续枯水年呈增加趋势，汉江来水量减少导致南水北调中线一期工程可调水量存在较大缺口。另外，水源区汉江生态经济带的建设，也对汉江流域水资源的保障能力提出了新的要求。

与此同时，汉江流域多项引调水工程进入全面实施阶段，除南水北调中线一期工程已建成通水外，其他重要引调水工程包括陕西省引汉济渭工程、湖北省鄂北地区水资源配置工程。引汉济渭工程计划2025年多年平均调水量10亿m3，2030年多年平均调水量15亿m3，工程已于2011年12月正式开工建设，目前尚未通水;湖北省鄂北地区水资源配置工程从丹江口水库清泉沟取水，向鄂北城镇及农业供水，加上清泉沟湖北引丹灌区用水量，清泉沟多年平均引水量将达13.98亿m3。

随着来水量的减少和流域内外用水需求的逐年增加，汉江流域水资源供需矛盾将愈加突出，建议加快实施引江补汉工程，从长江向汉江补水，可提高汉江水资源的调配能力，增强汉江流域枯水年的水资源供给能力，满足汉江流域内外的社会经济发展和各项供水工程的用水需求。

（2）备用水源成为主要水源，建议加大水质保护力度。南水北调中线一期工程通水后，由于水质优良，深受受水区人民的欢迎，随着社会、经济发展，考虑到人民对美好生活的向往要求，北调水已逐渐由规划的备用水源成为受水区的主要水源。以北京为例，2014年底江水进京后，北京市城区供水主力水源逐步由地表水、地下水置换为南水，南水占主城区自来水供量的73%，中心城区供水安全系数由1.0提升到1.2[3]，这就对水源工程水质保护提出更高的要求。目前，受水区供水保障能力有了很大提高，但因依然存在供水水源结构不尽合理、挤占生态环境用水严重、供水水质状况有待进一步改善等一系列问题。建议强化水源工程及中线全线的水质监管保护力度，采取有效的应急管理措施，全力保障供水水质安全。

（3）干线工程调蓄水库较少，建议实施北调水与当地水资源联合调度。南水北调中线工程全线调节性水库较少，由于丹江口引水至京津两地输水时间长达10多天，当总干渠为京津放水后，若京津渠段内发生检修或出现突发性事故时，从丹江口水库调出来的水将无处存蓄，会直接影响到京津的用水[4]。建议加快实施北调水与当地水资源联合调度，完成河北省、河南省配套工程规划中提出的建设28 座平原水库作为调蓄水库的任务，最终实现受水区外调水、当地水、地下水的联合供水。

4 结 语

丹江口水库自大坝加高运行以来，通过强化库区巡查、建立供水调度联商机制、加强预报会商，科学调度、开展技术研究等有力措施，保障了汉江中下游防洪安全，水库年年安全度汛。南水北调中线工程供水平稳有序、水质优良。通水以来，丹江口水库向北方供水量已超过340亿m3，工程惠及沿线郑州、石家庄、天津、北京等24座大中城市。受水区河南、河北、北京、天津4个省市城市供水水量有效提升，供水保证率明显提高，地下水水位下降趋势得到有效遏制，河湖生态环境得到有效改善，社会、经济、生态等综合效益同步发挥。

参考文献：

[1] 刘悦忆， 郑航， 刘洪涛，等. 典型跨流域调水工程的管理运行模式分析及启示——以南水北调东线工程为例[J]. 水利发展研究， 2018， 18（2）：22-26.

[2] 顾颖， 颜志俊， 彭岳津， 等. 南水北调东线工程水量调度仿真研究[J]. 南水北调与水利科技，2008，6（1）：73-76.

[3] 仲志余 ， 刘国强 ， 吴泽宇 . 南水北调中线工程水量调度实践及分析[J]. 南水北调与水利科技，2018，16（1）：95-99，143.

[4] 傅长锋. 南水北调中线在线调蓄工程分析[J]. 南水北调与水利科技， 2005， 3（5）：6-8.

（编辑：李 慧）

Analysis of comprehensive utilization benefits of Danjiangkou Reservoir from 2014 to 2020

CHENG Mengmeng

（Hanjiang Water Resources and Hydropower （Group） Co.， Ltd.， Wuhan 430048， China）

Abstract： Danjiangkou Reservoir has achieved good comprehensive utilization benefits since phase I Middle Route Project of South-to-North Water Diversion was put into operation. This paper sorts out the benefits of Danjiangkou Reservoir from 2014 to 2020 from four aspects of flood control， water supply， power generation and ecology， and analyzes the existing problems. The results show that： after the dam heightened， Danjiangkou Reservoir effectively guaranteed the flood control safety of the middle and lower reaches of the Hanjiang River， and the safety of the reservoir during flood season has been realized annually; more than 34 billion m3 water was supplied to the north by Middle Route Project of South-to-North Water Diversion; the urban water supply quantity in the water receiving area has been effectively improved and the guarantee rate of water supply has been significantly enhanced， the downward trend of groundwater level has been effectively curbed， and the ecological environment of rivers and lakes has been effectively improved， so the social， economic， ecological and other comprehensive benefits of the project have been brought into play simultaneously. Some suggestions for ensuring the water supply safety of Danjiangkou Reservoir are put forward.

Key words： reservoir operation; flood control benefit; water supply benefit; power generation benefit; ecological benefit; Danjiangkou Reservoir