南水北調東線一期工程山東段通水效益分析與認識

汪易森，陳 斌

（1.南水北調工程專家委員會，100038，北京；2.中國南水北調集團中線有限公司，100038，北京）

一、南水北調東線一期工程

南水北調東線一期工程起點為長江下游揚州江都，從江都水利樞紐抽引長江水，沿京杭大運河及與其平行的運西河道提水北送， 利用洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖作為沿線主要調蓄湖泊， 通過總揚程65 m 的13 級泵站， 將江水提升40 m 高差至東平湖。 出東平湖后一路向北，在位山附近經隧洞穿過黃河自流到德州，并為向天津市應急供水創造條件；另一路向東通過膠東輸水干線，經濟南輸水到煙臺、威海，進入威海市米山水庫。 東線一期工程采用無壩取水，為半揚水、半自流的輸水方式，輸水主干線全長1 466.6 km。

一期工程是在江蘇省原江水北調工程基礎上改擴建而成。 根據國務院批準的可研報告，南水北調東線一期工程多年平均抽江水量為87.66 億m3， 比江蘇省原江水北調工程增抽江水量36.01 億m3。 新增的36.01 億m3分配給江蘇、安徽、山東分別為19.25億m3、3.23 億m3、13.53 億m3。 東線 一期工程自2013 年11 月通水以來，2014—2020 年江蘇江都水利樞紐實際抽江水量，即三省共用水量分別為39.2 億m3、29.6 億m3、29.1 億m3、23.3億m3、16.5 億m3、75 億m3、38 億m3。

據相關統計資料，2013—2021年，東線一期工程向山東省界交水共52.98 億m3。 因各種原因，目前未能及時統計江蘇和安徽用水情況，所以本文主要根據山東省提供的南水北調東線一期工程通水以來供用水情況分析東線一期工程山東段運行效益。東線一期工程在8 個供水年度向山東省提供的分年度省界供水量、凈供水量和凈供水量達標率如表1。 可以看出，山東省總體規劃階段的設計配水量和通水運行后實際用水達效率最高僅為2017—2018 年度的52.1%，一般年份只有30%左右。

表1 山東省2013—2021 年南水北調東線一期工程調水年度調水量

二、南水北調山東受水區特點

南水北調一期工程山東受水區主要包括魯南、魯北和山東半島三片區。

1.魯南片區

魯南片區包括屬于淮河流域的山東南四湖及東平湖片區。 在豐、平水年份，南四湖及以南的洪澤湖和駱馬湖在汛期都有不同程度的泄洪棄水。 但在枯水年份尤其是連續枯水年份，當地徑流很少，如果沒有長江水將出現江蘇蘇北和山東黃河以南的嚴重旱災。

2.魯北片區

魯北片區為海河流域的徒駭、馬頰河地區，主要包括德州市、聊城市、濱州市的絕大部分，以及濟南市黃河以北和東營市的部分區域。 該區當地水資源十分缺乏，可利用水量少且保證率低，黃河水是該區重要的支撐性水源，區內有位山、潘莊、李家岸等大型引黃灌區。

3.山東半島片區

山東半島片區主要包括青島市、煙臺市、濰坊市、威海市的全部，淄博市、東營市的絕大部分區域，屬低山丘陵區，雖然河流眾多，但多為山溪性、季風雨河流，源短流急，水資源開發利用難度較大。 為解決山東半島尤其是青島長期缺水問題， 從1986 年起山東開工建設引黃濟青工程，該工程于1989 年11 月25 日正式通水。

三、山東用水量未達設計多年平均供水能力的原因分析

東線一期工程自2013 年年底通水以來已有8 個調水年度，分析山東受水區實際使用南水北調東線水量未達到多年平均設計供水量的原因主要有以下三方面。

1.受氣候條件影響，山東水資源年際豐枯變化較大

通水運行8 年來，山東省降雨量基本屬于豐、平或稍偏枯年份，當來水較豐沛時， 以當地水供水為主，對于南水的需求則低于設計的多年平均需水量。

從表2 近年山東省年降雨量數據可見，2014—2021 年大部分年度屬于豐水年和平水年，即使是枯水年，與山東省多年平均降雨量679.5 mm 相比較，也屬于稍微偏枯年份。南水北調東線一期工程山東省需水量是通過長序列的調節計算確定的，考慮到降水、來水及其對用耗水影響等的不確定性，不能用某一個短時間段的數據作為依據進行評價。

表2 2014—2021 年山東省年降雨量及豐平枯年型

2.近年黃河水量較豐沛，優先使用價低質優的黃河水是山東受水城市的合理選擇

近年黃河下游來水量情況可以從黃河花園口水文站實測年徑流量進行推算，從圖1 可見，從2018 年起黃河下游水量豐沛，2020 年較多年平均偏大35%， 地處下游的山東省黃河水量受益最大。 黃河水用于農業灌溉水價為0.01～0.012 元/m3，用于非農水價為0.12～0.14 元/m3，遠低于南水北調東線一期工程臨清邱屯閘至大屯水庫2.24 元/m3口門綜合水價，在保證黃河足夠入海水量情況下， 多用黃河水、少用長江水是經濟合理的。

圖1 2014—2020 年黃河花園口實測年徑流量

根據山東省水資源利用中長期規劃報告，山東省外調水主要是黃河水和長江水。 而分配給山東省的黃河干流多年平均引水指標為65.03 億m3/a，遠大于南水北調東線一期工程多年平均調水指標13.53 億m3。在山東省內，南水北調東線一期工程供水區與黃河水供水區是相互重疊的，比較山東省外調水量分配指標，大部分地區黃河水供水量大于長江水。 在黃河水豐沛的年份，多用黃河水少用長江水是合理選擇，但黃河水總體呈下降趨勢，從社會經濟用水保證率來看，南水北調東線長江水應當是山東省外調水的重要水源之一。

3.山東省南水北調東線一期輸水配套工程建設滯后，一定程度上制約了山東半島的輸水能力，影響了通水初期的受水量

東線一期配套工程山東省涉及38 個供水單元， 直到2019 年年底才建設完成；南水北調東線一期山東段向半島輸水部分借用引黃濟青工程渠首輸水，該段上游引江流量50 m3/s，引黃濟青工程引黃流量35 m3/s，如果同時引黃、引江，則存在“卡脖子”問題，使得輸送長江水受到一定限制。

四、正確看待南水北調東線一期工程山東段的綜合效益

根據《南水北調工程總體規劃》內容，東線一期工程通水效益包括社會效益、經濟效益和生態效益。 雖然效益目標上可以分開敘述，但實際效益體現是相互交叉的，都是南水北調東線一期工程水資源綜合利用的結果。與中線一期工程不同的是，東線一期工程輸水河道是多功能河道，八年通水實踐表明，東線一期工程在保障城市供水安全、抗旱補源、防洪除澇、服務航運、保護河湖生態、暢通南北經濟循環等方面發揮了重要作用。

1.城市供水安全成績明顯

截至2021 年7 月，南水北調山東段工程累計調引長江水入魯52.89 億m3，山東省棗莊、濟寧、濟南、聊城、德州、淄博、濱州、東營、濰坊、青島、煙臺、威海、菏澤13 個市調引長江水，60 余個縣（市、區）因此受益，受水區總人口達3 610.8 萬人，見圖2。 僅供水保障能力而言，東線一期工程建成通水以來， 在利用南水北調工程消納52.98 億m3長江水的同時， 累計調引配置南四湖水0.15 億m3、 東平湖水6.97 億m3（其中分洪3.08 億m3）、黃河水1.18 億m3、峽山水庫水1.59 億m3，并向河北、天津應急供水1.2 億m3，年均調配水量8.0 億m3，為山東、河北、天津水安全作出了貢獻。 沿線省市由于水資源供給增加， 城市供水保障提升， 減少了對農業和生態用水擠占，從而達到并兼顧重點區域的工農業供水目的，每年將產生巨大經濟效益。

圖2 山東省各市外調水量分配

2.應急抗旱社會效益巨大

南水北調工程突破汛期不供水的運行設計要求，連續數年實施汛期應急調水，尤其2014 年以來，面對膠東四市連續遭遇干旱引發供水危機，東線一期工程不間斷向膠東地區供水893 天， 累計向膠東四市凈供水14.42 億m3，其中長 江水10.79 億m3。此外，2014 年6 月， 持續干旱導致南四湖湖區蓄水不足歷年同期的兩成，水位降至2003 年以來最低， 生態告急。同年8 月5 日，通過南水北調東線工程從長江向南四湖實施生態應急調水， 歷時20 天， 入湖水量達到8 000萬m3，湖區水位逐漸回升，湖面也逐漸擴大。 2019 年4 月至6 月20 日，還通過北延工程應急試通水7 822 萬m3。

3.地區防洪除澇作用顯著

2021 年汛期， 山東遭遇罕見秋汛， 黃河山東段發生1988 年以來最大流量洪水，東平湖持續超警戒水位25 天，防汛形勢異常嚴峻。 為確保黃河防汛安全，自9 月30 日起，南水北調東線山東段濟平干渠工程穿黃河工程、魯北輸水工程，柳長河、梁濟運河等工程全力投入東平湖泄洪。 這是繼2019 年助力抗擊臺風“利奇馬”之后，南水北調山東段工程再次發揮泄洪排澇重要作用。 據統計，2021 年山東南水北調濟南局、棗莊局、聊城局、德州局等為當地排除內澇超過1.76億m3。環東平湖3 處渠道工程緊急泄洪超過2.85 億m3，有效緩解了東平湖防汛壓力。

4.航運條件極大改善

建設過程中將南四湖至東平湖段南水北調工程與航運相結合，打通了兩湖段的水上通道，新增通航里程62 km；疏浚了南四湖；京杭運河韓莊運河段航道由Ⅲ級航道提升到Ⅱ級航道，山東段內河通航能力得到極大改善。據統計，京杭運河臺兒莊段貨運量由2010 年的3 590 萬t 增加至如今5 146 萬t，10 年間增長了43.4%。

5.生態修復成效顯著

東線建設嚴格按照 “三先三后”原則，強力治污、打造清水廊道。 2013年通水前，COD 和氨氮入河總量比2000 年規劃時減少85%以上，水質斷面達標率由規劃時的3%提高到100%。尤其是被稱為“醬油湖”的南四湖，成為全國第一個劣Ⅴ類水體通過治污達到Ⅲ類水體的典范，變身“清水湖”并成功躋身全國水質優良湖泊行列。 東線一期工程通水后，輸水干線水質優良，穩定達到Ⅲ類標準。 大量優質水源增加了沿線河湖水網的水體流動性，為淮河、海河流域河湖水系健康、 水生態系統的良性循環、地下水超采綜合治理提供了保障。

南水北調東線一期工程建設過程中實施的幾十項中水截蓄導用工程與防洪除澇、灌溉、生態保護等結合，在有效發揮工程水質保障功能的同時，每年可消化中水2 億m3，使山東全省30 個縣市區直接獲益， 增加農田有效灌溉面積200 余萬畝（1 畝=1/15 hm2）。

五、建 議

1.科學配置水資源是關鍵

充分發揮東線一期工程綜合效益的關鍵是科學合理配置水資源、統籌水源水價，按照同等原則強化沿線地區工程的運行管理責任。

根據南水北調東線工程水量調配原則，在當地水資源供水仍不足時逐級從上一級湖泊調水補充。 山東受水區應優先配置南四湖、東平湖等當地水資源，不足部分再通過外調水予以補充，真正做到近水近用、經濟合理；南水北調工程與當地工程聯合運用，優化調度運行，科學合理利用雨洪資源和當地水庫、湖泊等調蓄工程汛前棄水；根據年度水量調度計劃確定的水量配置方案， 區分長江水、淮河水、當地水等不同水源情況，合理確定不同的水價，真實反映調水成本；建立合理的基本水量制度，基本水費應能保證工程正常運行，同時應保證供應相應的基本水量。

2.北延應急供水工程

完善東線一期工程北延應急供水工程及配套設施建設，是進一步提高南水北調東線一期工程綜合效益的根本措施。 北延應急供水工程設計原則是在保障東線一期工程既有用水戶權益的基礎上， 充分考慮位山、潘莊引黃線路引調黃河水的需求，根據上游工程能力及調水量變化影響確定北延調水量，由于北延調水量存在很大的不確定性，故工程運行工況定位為應急工程是適當的。

南水北調東線一期工程生活、工業和航運供水設計保證率為97%；農業用水供水設計保證率分別為水田95%（長江—洪澤湖）、水田75%（洪澤湖—下級湖） 和旱作75%（下級湖以南）。 淮河流域豐水或平水年份，黃河以南用水達不到設計供水量是一種常態事件。

總體規劃階段曾對淮河流域和海河流域1956—1997 年降雨和徑流資料進行相關分析，發現淮河流域與海河流域豐枯遭遇概率不大， 在31年長系列中并未出現連續枯水年遭遇的情況。 淮河流域枯水年份當地徑流很少，從長江調水確有必要，但在豐、平水年份，充分發揮東線供水區黃河南北豐枯互補的有利條件，通過長江水和淮河水源的聯合調度，加大對于海河流域的供水，可以進一步提高東線一期工程的綜合效益。 基于上述豐枯調節的原則，總體規劃階段確定的南水北調東線一期工程的供水范圍明確要求一期工程過黃河的北送水量要為向天津市應急供水創造條件。

南水北調東線一期北延應急供水工程于2019 年11 月開工建設，該工程主要以保障津、冀城鎮供水安全和重要河湖生態安全為目標，為地下水超采治理提供補水水源，替代部分灌溉用深層地下水；為沿線重要河湖提供補水水源， 改善區域生態環境；在天津市、滄州市出現城市供水危機時向城市供水， 提高城市供水保障程度。 進一步完善后工程供水范圍包括河北省邢臺市、衡水市、滄州市的21 個縣（市、區）以及天津市靜海區。 北延應急供水工程主要利用東線一期工程過黃河后和位山引黃線路連接，向北沿潘莊引黃線路輸水至天津九宣閘。 北延輸水線路分為東、西兩線，西線過流能力50 m3/s，東線過流能力36 m3/s。如不考慮西線引黃，北延應急工程年供水能力為5.5 億m3。

航拍四女寺樞紐開閘放水 張 文 攝

一期穿黃河工程主要建筑物雖然按100 m3/s 建設， 但出湖閘前的疏挖疏浚段仍按一期輸水規模50 m3/s流量建設， 已實施的北延應急工程僅對部分輸水河段進行襯砌， 相當部分河段仍維持原局部襯砌狀態， 輸水損失較大。 建議按照100 m3/s 正常輸水要求進一步完善一期北延應急供水工程沿線輸水河渠及建筑物， 同時要及時完善配套設施建設。更主要的是，要進一步明確北延輸水的供水目標、范圍、 水價和受水區相關用水政策，將應急供水工況改變為正常供水工況。東線一期應與北延應急供水工程統籌核算水價，建立協調一致的水價形成機制，避免上下游水價倒掛。 ■