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蓝图诞生

2022-10-14

中国水利 2022年18期
关键词:调水汉江中线

从长江三峡水库引水补汉江,三峡和南水北调两大“国之重器”由此紧密相连。肩负着续写光荣梦想的新使命,引江补汉工程蓝图是如何诞生的?工程定位是什么?调多少水?线路如何选?

2018—2022年连续五年,全国人大代表、中国工程院院士钮新强在全国两会期间呼吁实施引江补汉工程。2022年7月7日,他的建议终于落地——引江补汉工程正式开工,这一工程的蓝图随之重磅面世。

2017年,以水利部批复《引江补汉工程规划任务书》为标志,引江补汉前期工作正式启动。如果说蓝图的勾勒始于这一年,那么对于蓝图的设想和谋划,还要向前追溯半个世纪。

引江补汉,怎么看?

汉江是长江最大的支流,如今为何需要长江干流补给?

早在1959年,原长江流域规划办公室编制《长江流域综合利用规划要点报告》,提出南水北调中线“近期引汉”和“远景引江”。

“分两步走”的这一设想,在南水北调工程总体规划阶段得到进一步论证。《中国水利》杂志在2003年第1B期刊发的《南水北调中线工程规划(2001年修订)简介》一文中,对引汉和引江方案进行比较,仅水源部分投资,从长江三峡库区引水是通过加高丹江口大坝后从汉江引水的2~5倍,考虑从汉江引水可满足2010年受水区水量缺口,因此提出中线近期从汉江引水,根据受水区需调水量要求,再研究后期或远景从长江干流增加调水量的方案。

《南水北调工程总体规划》颁布至今已有20年。期间,一座座新城拔地而起,经济社会发展日新月异。新形势新变化,带来了新的问题。

南水北调东中线一期工程通水后,河北等地大力实施受水区农村居民生活水源置换工程,部分县实现城乡供水一体化。“随着城乡供水一体化推进,对中线供水需求加大,中线工程实际供水目标和范围超出了原定的范围。”宁远介绍,按照总体规划,河北东部平原主要是东线受水区;但中线通水后,因水质好受到普遍欢迎,中线实际上已向东部平原地区供水。

目前南水北调后续工程总体规划方案尚未出台,作为中线后续水源,引江补汉工程的定位成为一个重要而复杂的问题。

2019年,水利部曾将“新时期南水北调工程战略功能及发展”列入水利重大科技问题,开展了专题研究。承担这项课题研究的长江科学院水资源所所长许继军认为,东线工程应进一步加强生态功能,注重工程沿线生态补水、大运河保护等综合效益发挥;中线工程应侧重保障城市供水安全,注重供水经济和社会效益发挥。

生活、工业、农业、生态需水,是一个相互联系的有机整体。张楚汉认为,农业、生态用水之所以短缺,是因为被城市用水所挤占,生态用水又被农业用水所挤占。东中线尤其东线后续工程在保障城市用水基础上,要更多向农业和生态用水倾斜。

>引江补汉工程可行性研究报告审查会议 本刊资料

“中线水质优良,但可调水量有限,宜优先向城乡生活供水;东线水量丰富,但汛期需要避让,难以全年输水,两条输水线路具备一定的互补性。”水利部水利水电规划设计总院院长沈凤生介绍,南水北调后续工程规划考虑适当增大东、中线供水重叠区域,尤其将中线供水范围中水源单一、供水风险大的区域纳入东线供水范围,在枯水年份供水受限、工程检修或出现事故时,可利用东线应急供水;东线汛期避让输水时,中线也可向东线供水范围适当补水。

既要解北方燃眉之急,又要与南水北调后续方案相衔接,提高汉江流域水资源调配能力、增加中线调水量成为引江补汉工程的首要任务。

>氟去福来 摄/周德宝

>沙河渡槽 本刊资料

39亿m3,来之不易

水,无论对水源区还是受水区,都意味着发展的空间。调水规模的确定,是一个技术问题,更涉及多方利益的权衡与博弈。

引江补汉,表面上是引长江水补汉江,但设计论证远远超出了工程本身的“两点一线”。在长江设计集团水利规划院供水与灌溉部副主任李波看来,相比于一般调水工程,引江补汉有两个显著特征:一是水资源优化配置范围巨大;二是调水规模论证条件复杂。

先看汉江,这不是一条简单的江,不仅哺育汉江平原,还因其战略水源地的特殊地位,惠及华北平原、关中平原。这些区域需要多少水?依靠节水挖潜及已建调水工程能解决多少供水?又有多少水量缺口需要汉江补给?

再看长江,从三峡发电航运效益到长江中下游江湖关系、生态调度、咸潮入侵,再到正在规划的南水北调西线、东线及其后续工程,调水将对其产生怎样的影响?调多少水可以通过水库群调度等措施减缓不利影响,实现利大于弊?

这是一场涉及京津冀豫鄂陕六省市、24.3万km2面积、1.7亿受益人口的水资源格局再调整,也是一场长江流域经济社会发展与生态环境保护之间用水效益的“帕累托改进”。

北方缺水吗?缺,且很缺——这是专家学者的共识。但缺多少?要调多少?这一点对调水工程来说,往往难以达成一致意见,引江补汉亦不例外。如何求同存异,尽快解决北方缺水困境?规划人员给出的答案是双重“以供定需”。

“北方缺水量太大,但中线工程的可供水量有限,所以搁置需水量的争议,先看能供多少水。”水利部水利水电规划设计总院规划处处长林德才如此解释,“以汉江作为纽带,一重是汉江向北方能‘供’多少水;二重是从长江能引多少水‘供’汉江。”

向北方供水,要看总干渠输水能力,是全线扩建、局部扩建,还是不扩建?向汉江供水,要看新建隧洞设计,是有压还是无压?是单洞还是双洞?安全等效洞径多大?输水流量多少?

一个个方案比选,一轮轮专家讨论,考虑施工技术难度、运行安全风险、经济合理要求等,千丝万缕的复杂联系,一环套一环的边界条件,在诸多因素的平衡与制约中,最终确定“总干渠不扩建”的原则,并根据“有压单洞”“等效内径10.2m”等确定调水规模39亿m3,其中中线北调水量可由一期工程规划的多年平均95亿m3增加至115.1亿m3。

“中线输水工程沿线人口密度高、城镇发展快,无论是扩大渠道还是铺设管道输水,目前看难度都很大,只有充分挖掘一期总干渠潜力,加大输水量。”宁远介绍,中线一期工程总干渠设计时,因调水量变化大,从节省投资角度考虑,采取了350m3/s的“设计流量”和420m3/s的“加大流量”,目前超过“设计流量”的运行概率不大且持续时间不长,可以采取加高加固措施,适当增加“加大流量”的输水时间,以此挖潜总干渠输水能力。

“长江水量丰富,尽管调水影响可控,但也并非调水越多越好。”李波解释,“随着引江水量增加,中线可调水量将增加,但达到一定规模后,继续加大引水,对增加中线调水量效果有限,同时考虑深埋长隧洞施工难度和风险,还需要双洞布置,工程投资也会大幅度增加。”

>疫情期间,引江补汉首批勘测工作复工 本刊资料

> 冰天雪地里搬运钻机 本刊资料

线路的选择与约束

一线牵两江,起点和终点怎么选?中间线路怎么走?

中线水源方案一直是南水北调前期工作争论的重点和难点。南水北调工程总体规划阶段在中线水源工程建设方案比选中,曾研究了若干从长江向汉江补水的方案,但因当时条件尚不成熟,并未进一步比选。

引江补汉工程规划设计阶段,对三类方案进行比选:一是坝上方案,从三峡水库提水到丹江口水库;二是坝下方案,从三峡水库自流引水到丹江口水库下游汉江;三是坝上坝下结合方案,也就是坝下自流引水和坝上提水相结合的双线引水。

“总体看,每个方案都有优缺点,经过综合比选,目前推荐坝下方案,从长期看这个方案具有自流引水、供水成本低、对丹江口水库水质无影响等优势。”林德才介绍,相比之下,坝上方案线路短、工程投资相对较少,但提水运行成本高,而且丹江口水库水质有降类风险;坝上坝下结合方案要双线引水,线路长、地质问题更复杂,工程投资和供水成本高。

水利部长江水利委员会主任马建华介绍,引江补汉工程规划设计重点把握三项原则:一是把是否确保丹江口水库水质无降类风险作为方案比选的首要考虑因素;二是把是否确保工程施工和运行安全作为线路方案的一票否决因素;三是最大限度为保护和修复汉江中下游生态环境做加法。

从南水北调工程规划论证,到引江补汉工程规划和可行性研究论证,波澜壮阔70年,科技在进步,认识在深化,线路有了更多选择的空间,但也面临更复杂的约束条件。

连接长江和汉江的隧洞,要穿越大巴山系和秦岭山系余脉,区域内有神农架自然保护区、三峡风景名胜区等环境敏感区,也广泛分布着软质岩及碳酸岩,面临着复杂的涌水突泥、软岩变形、围岩稳定等地质问题。

在长江设计集团副总工程师宋志忠看来,枢纽工程是“点”,可以根据地质、生态环境等条件选址,而引调水工程是“线”,尽管选线总原则是规避困难,而不是制造困难,但躲不掉不得不穿越的,要尽最大可能规避风险。

青峰断裂带,是8亿年前地球第一次造山运动留下的最古老的断裂带,由我国著名地质学家李四光命名,显著特征是绢云母片岩普遍发育,这类围岩呈粉末状,“见风则化,遇水成泥”,一旦开挖,短时间内易导致岩层剥落甚至隧道坍塌,施工难度极大。对于引江补汉工程线路选择来说,这正是不得不穿越又要极力规避的关键风险之一。

航测、常规钻探、大地电磁、超深复合定向钻孔……传统加高科技手段全面“体检”,1500余名工程师对9000km2工程区进行地形地质探测,最终确定了一条穿越山区的最佳线路——龙安1线,即从三峡大坝上游7.5km左岸龙潭溪取水,经湖北省宜昌市、荆门市、襄阳市,自流至丹江口水库坝下5km汉江右岸安乐河口,输水总干线长194.8km。

一张凝聚几代人心血和智慧的蓝图,在荆楚大地徐徐展开。这将是我国优化水资源配置、实现南北均衡发展新的实践之旅。

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