黄河入海水北调南运河.pdf

第卷第期水 利 科 学 与 寒 区 工 程V o l ,N o 年月H y d r oS c i e n c ea n dC o l dZ o n eE n g i n e e r i n gA u g,张永复黄河入海水北调南运河J水利科学与寒区工程,():黄河入海水北调南运河张永复(天津市塘沽自来水公司,天津 )摘要:南运河从 年断流,水生态损害、水环境污染等问题十分突出.京杭大运河 年的补水行动,已证明补水对改善南运河水环境效果明显.但是,海河流域不仅水资源紧缺而且年度变化幅度很大,现有的水源不可能长期持续往南运河补水.为保障输沙入海,黄河需要有足够的水量冲沙,从而使现在的入海水成为新水资源.建议从黄河入海口调水到南运河,保持南运河不断流.调水是对黄河入海水再利用.从河口取水沉淀的泥沙容易清除入海,不产生新的环境污染.关键词:黄河河口;输沙入海水;南运河中图分类号:T V 文献标志码:A文章编号:()收稿日期:作者简介:张永复(),男,四川成都人,髙级工程师,研究方向为供水工程.E m a i l:z y f s i n a c o m.调水入南运河的必要性分析京杭大运河是中华民族的文化象征之一,也是世界运河史上的里程碑,已被国际工业遗产保护委员会在 国际运河古迹名录 中列为最具影响力的水道.全线总长 k m.其中黄河以北河段长 k m,称鲁运河及南运河,属于海河流域.这段运河水资源严重短缺,虽然 世纪 年代以来部分河道长期断流,近两年(年、年)南水北调东线北延应急供水,皆可穿越黄河向河北省及天津市调水,说明鲁运河及南运河输水功能依然完好.海河流域水资源匮乏致使南运河断流海 河 流 域 总 面 积 万k m.年,多年平均降水量 mm,多年平均水资源总量为 亿m,人均水资源占有量 m,仅为 全 国 平 均 的/,世 界 平 均 的.根 据 年水文系列分析,流域水资源开发利用率为 .流域的水生态环境严重恶化,经济社会发展大量挤占了生态环境用水,地下水超采严重.海河流域不仅多年平均水资源总量短缺,而且各年度间丰枯变化剧烈.以天津市为例:天津市按多年平均值计算,平均降水量 mm,水资源总量 亿m,地表水资源量 亿m.多年人均本地水资源占有量只有 m.以近三年水量为例,可以看出各年度间变化幅度十分巨大.天津市 年水量变化如表.在接近平水年的 年,天津市的水资源总量再加入境水量(含外调水量)不足 亿m,按全市 万人计算,人均仅 m,远低于人均 m的国际水资源紧缺标准,据此更可见海河流域全流域水资源匮乏状况.表天津市 年水量变化时间平均降水量/mm地表水入境水量/亿m资源总量/亿m与平均值比较/全部入境水其中引滦水其中引江水入海水量/亿m 年 年 年 虽然海河流域现有的外调水源满足了城镇用水及部分环境用水,但是,由于缺口仍然巨大.突出表现是:经济社会用水量大大超过水资源承载能力,长期大规模开采地下水造成地下水严重超采,导致地下水位下降、河湖水面萎缩、地面沉降等生态环境问题.重要水源地、地下水受到不同程度污染;因流域缺水,除汛期外,各支流均无下泄流量,因为没有水流动,干流水质差,年及 年海河大闸处的水质均为类.海河流域的支流南运河,是资源性缺水地区.加上其他因素的影响,年南运河停止了漕运,年已完全断流.河道断流,造成水生态损害、水环境污染等问题十分突出.年京杭大运河全线贯通补水行动为了落实习近平总书记对“地下水超采治理、复苏河湖生态环境、大运河保护传承利用”的指示,水利部在 年组织了京杭大运河全线贯通补水行动,调度多种水源,计划向南运河等河段补水 亿m,实补水 亿m.其中入京杭大运河水量 亿m,从京杭大运河卫运河引走向衡水湖生态补水 亿m,从南运河引走灌溉水量 亿m.这次补水行动再度表明南运河与海河流域相邻地区水量互补是十分密切的.京杭大运河全线贯通后,水利部对补水成效进行了总结评估.肯定全线贯通补水取得了显著成效.一是地下水有效入渗回补.二是压减深层承压水开采.三是河湖生态环境改善.四是促进大运河文化保护传承利用.水利部明确表示要继续贯彻执行习近平总书记保护好、传承好、利用好大运河的指示批示精神,持续推进京杭大运河黄河以北河段贯通补水工作,力争每年实现一次全线贯通,并逐步延长全线贯通时间,实现正常来水年份全线有水的目标.京杭大运河全年贯通需要开发新水源京杭大运河全线贯通,必须向南运河补 水.京杭大运河要全年贯通,南运河更不可以断流,不仅需要为南运河补水,还需要结合海河流域规划,弥补海河流域水资源的缺口.对于海河流域缺水量,已有不少研究论 述.根据李想等水利工作者研究结论:京津冀地区在维持经济社会快速发展的前提下,需水结构不断优化,无调水时,大部分县域水资源压力较大,中南部县域尤为突出,随着调水工程增补,水资源压力明显缓解,但缺水性质未发生根本变化,考虑远期 规 划 调 水,京 津 冀 地 区 仍 有 近 半 数 县(区)受 到 不 同 程 度 的 缺 水 影 响,缺 水 量 约 为 亿m/a.在今年京杭大运河全线贯通补水的工作中,统筹了南水北调东线一期北延工程供水、潘庄引黄、沿线四省(市)本地水、再生水及雨洪水等水源,还利 用 了 岳 城 水 库 亿m、密 云 水 库 亿m的蓄水.但是,不可能为持续补水长期大量利用水库蓄水.贯通京杭大运河可以改善生态环境,重焕大运河的活力,是广大人民群众的期盼,意义十分重大.但是,限于现有水源,目前尚不具备全年贯通之条件.因此,水利部领导在京杭大运河全线贯通补水有关情况新闻发布会上实事求是的表示:只能“力争逐步延长全线贯通时间”.要全年贯通京杭大运河还必须开发新水源.京杭大运河的鲁运河及南运河临近黄河入海口,若能将黄河入海水调入,则可以确保南运河不断流,并改善海河流域水资源匮乏的压力.黄河入海水量分析黄河流域多年平均天然径流量 亿m,人均水资源量 m,亩均水资源量 m.为保证黄河输沙入海已制定水量调度规定由于气候变化及用水量增加,世纪末黄河下游年年断流,年全年 d断流.断流之后黄河主河槽萎缩,不仅严重破坏沿黄的生态环境,而且对行洪构成潜在威胁.由于管理部门对全流域水量实施统一调度,年月以后,黄河已不再断流.年月日起施行的 黄河水量调度条例,科学确定了河道输沙入海水量和可供水量之间的关系:指出“前款所称可供水量,是指在黄河流域干、支流多年平均天然年径流量中,除必需的河道输沙入海水量外,可供城乡居民生活、农业、工业及河道外生态环境用水的最大水量.”该条例十分明确,在水量分配中,必须优先保证河道的输沙 入 海 水 量,再 进 行 其 他 各 项 用 水 量 的分配.水利部根据该条例制定的 黄河水量调度条例水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷实施细则(试行)规定,利津水文站处断面预警流量是 m/s.黄河已经有了稳定的入海水量由于沿黄各地认真执行国务院及水利部规定,黄河不仅停止断流,而且入海水量较 世纪末有显著增加,入海水量已稳定达到 亿m/a以上.如表所示.表黄河入海水量亿m时间利津站实测径流量利津站以下引黄水量入海水量 年 年 年 年 为了推动黄河流域生态保护和坚定的绿色、可持续高质量发展.国家要求黄河应全方位贯彻“四水四定”原则,把水资源作为最大的刚性约束,落实以水定城、以水定地、以水定人、以水定产,走好水安全有效保障、水资源高效利用、水生态明显改善的集约节约发展之路.精打细算用好水资源,从严从细管好水资源.因此,完全可以预期,今后黄河必然有足够多的入海水量,它已成了可供利用的水资源.但是,这些水资源,除了在黄河三角洲引用不足 亿m外,绝大部分入海水尚未得到利用.如果将部分黄河入海水北调,可以确保南运河不再断流.泥沙淤积 从黄河中、下游取水淤积的泥沙难处理黄河是世界上含沙量最多的河流.在黄河中、下游取水,必然带出泥沙,保持渠道的输水功能难度很大.在已建成的远距离引黄输水工程中,用了各种不同的方法保持渠道正常运行.引黄济青输水工程建设了总面积 k m的沉沙池,沉沙池分为九条渠使用,每条渠用a,总计可用 a;东营曹店闸引黄供水工程将 泥沙抽送到两座沉沙水库,其余 则由提水站抽出干渠;滨州小开河闸引黄供水工程根据模型试验,引入支渠的泥沙、淤积在干渠的泥沙及送入尾部沉沙池泥沙大约各占三分之一.所有这些工程当沉沙池淤积填满后,还必须另寻沉沙场所.近年新建的“引黄入冀补淀”工程,则是从渠首引入交替使用的两个沉沙池,两个池交替循环,不间断地净化黄河水,经沉淀后再将清水送入输水渠道.渠首在河南省濮阳县渠村,在引黄闸下游建了两个南北长 k m、东西宽近k m的沉沙池(使用 h m耕地).该工程是“十二五”解决河北省水资源短缺的民生工程.据河南省濮阳水利部门统计,引黄入冀补淀工程自 年 月通水以来,渠首累计引黄河水 亿m,引入河北省境 内 水 量 亿m,为 白 洋 淀 生 态 补 水 亿m,为沿线农业灌溉和生态恢复做出了突出贡献.但是,沉淀淤积在沉沙池里的泥沙却成为当地一个巨大负担.按照向河北省的供水量计算,每年沉沙池内要淤积 万m左右的泥沙,堆积这些 泥 沙 需 要 占 用 大 量 的 良 田,成 为 处 理难题.从黄河入海口取水淤积的泥沙易排入大海从黄河河口引水则与从中、下游引水不同,可以采用冲沙入海方法,解决引水与排沙矛盾,不必因为堆积泥沙再占用农田.根据 年黄河泥沙公报,虽然黄河河口总输沙量仍然比较高,但是平均含沙量已大幅降低,有利于从河口取水.黄河利津站输沙量及平均含沙量见表.表黄河利津站输沙量及平均含沙量年份利津站输沙量/亿t利津站平均含沙量/k gm 平均 平均 从黄河口调水处理泥沙的对策因调水数量不同,需要处理的沙量也不同,应采取不同的冲沙入海对策.沉沙池里的泥沙量较少,可将其直接排入河道,借助河流冲刷或河道整治工程及河口疏浚拖淤排入大海.沉沙池里的泥沙量较多,可釆用机械排 沙,在河道水位较高时,将沉积的泥沙用机械装入泥第期张永复黄河入海水北调南运河驳,拖至外海倾倒.若调水量大,沉沙池里沉积泥沙量很多,可与引黄入冀补淀工程一样,在渠首建设交替使用的两个沉沙池,池中沉积泥沙可以在汛期利用黄河水冲泥沙入海,或者用海水冲泥沙入海.海水冲沙方案可以按林秉南院士 引海水冲深黄河下游河槽 的建议实施.输水方案我国已经成功建成很多输水工程,它们分别是建明渠或是建全箱涵,并利用部分原有河道相互串通.这些工程多已成功运行多年,均可作为本工程借鉴.例如南水北调中线工程,其中,总干渠(明 渠)k m,天 津 输 水 干 线(箱 涵)k m.已经建成的长距离引黄输水工程也有很多,如引黄入冀补淀工程,引黄济青工程,以及位于黄河三角洲众多的输水工程等.调黄河入海水到南运河,则是从黄河河口沉沙池取水,修建新的输水渠(明渠或全箱涵),并由新建的输水渠与鲁北的三条河流之中比选一条作为输水河道相联结.与这三条河流联结的新建输水渠 长 度 不 同,徒 骇 河 约 k m、马 颊 河 约 k m、漳卫新河约 k m.这三条河流都是邻近黄河的平原排涝河道,上游与鲁运河相交,下游在黄河三角洲入海.若作为输水河道,经若干级泵站提升,即可达南运河,并自流到天津.南水北调东线从长江引水后穿越黄河隧洞后可自流入天津,引黄河入海水是从河口取水并经输水河道进入南运河,其位置在南水北调东线的黄河隧洞下游.因此,它的提升总扬程必然低于南水北调东线的输水总扬程,与南水北调东线调水比较,可节省电耗.对生态环境影响在“黄河入海水北调”工程中,由于取水在黄河入海口附近,对黄河下游造成的负面影响十分微弱,不致影响到生态环境保护的要求.对河口的影响主要是 减少了入 海水量和 相 对 增 加 了 输沙量.年,黄河入海径流量 亿m,最近数年入海径流量已稳定在 亿m以上,即使调水 亿m(已经达到南水北调中线的调水量),还 有 亿m以 上 流 量 入 海,远 远 大 于 年黄河平均入海径流量.因此,因调水而减少的入海水量对环境负面影响是有限的.小浪底水库运用后,黄河入海沙量已大幅降低,从表可 见,在 黄 河 利 津 水 文 站,年 多年平均输沙量及平均含沙量比 年输沙量及含沙量均高出三倍左右.调出部分径流,黄河入海水的含沙量仍然远低于历史平均含沙量.所以,调水后因黄河泥沙入海带来的影响也是有限的,是可控的.结语水利部门已调度多种水源为大运河补水,但限于现有水源条件,仍不能达到全年全线贯通.本文提出将黄河冲沙入海水调入南运河的建议,是希望通过分析讨论,寻找一个可以长期持续向南运河补水方案,达到京杭大运河全年全线贯通之目的.将黄河冲沙入海水调入南运河,是可以长期持续的.因为他不占用黄河水分配指标,是对黄河冲沙水的重复利用,也是最大的节水措施.调水入海河流域的南运河,还可以缓解沧州、衡水及天津等地区的水资源不足.同时也将大幅度地改善鲁北地区及南运河水生态环境.也增大黄河水的利用效益.为京津冀地区再多开辟一处外调水源,在异常气候情况下,该地区供水可更加安全.参考文献:阎战友强化水资源刚性约束助力海河流域经济社会高质量发展J海河水利,():李想,郭丹红,刘家宏等京津冀协同发展背景下的县域水资源安全诊断J水利水电技术(中英文),():王文生实施国家节水行动 助力海河流域节水型社会建设J海河水利,():水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷