南水北调工程运行初期水量消纳情况分析

张爱静，姚文锋

(水利部南水北调规划设计管理局，北京 100038)

南水北调工程是实现我国水资源优化配置、促进经济社会可持续发展、保障和改善民生的重大战略性基础设施[1]。东线一期工程是在江苏省江水北调工程基础上的扩展和延伸，从江苏扬州附近的长江下游引水，利用京杭运河及其平行的河道输水，经洪泽湖、骆马湖、南四湖后到达东平湖，再往北、往东分别向德州、胶东等地区供水。中线一期工程从汉江中游的丹江口水库调水，在荥阳通过隧道穿黄河，沿京广铁路线西侧北上，向河南、河北、北京、天津供水(图1)。

图1 南水北调东、中线一期工程线路图Fig.1 Route of the first stage of the South-to-North Water Transfer Project

截至2017-2018调度年结束，东、中线一期工程累计向北方调水超220 亿m3，惠及北方40多个城市的近亿居民，取得了显著的经济、社会、生态和环境效益，为受水区经济社会的快速发展提供了保障[2,3]。为了更加科学的进行工程运行管理，进一步促进工程综合效益的发挥，有必要对南水北调工程运行初期的水量消纳情况及其影响因素进行分析。

1 规划多年平均供水量

南水北调工程总体规划与可行性研究[4,5]确定，东线一期工程规划多年平均供水量187.55 亿m3(含江水北调)，扣除输水损失后，多年平均净供水量162.81 亿m3，其中江苏133.70 亿m3、安徽15.58 亿m3、山东13.53 亿m3；多年平均增供水量46.43 亿m3，扣除输水损失后，净增供水量36.01 亿m3，其中江苏19.25 亿m3、安徽3.23 亿m3、山东13.53 亿m3(图2)。安徽省的分配水量是由于东线一期工程抬高洪泽湖正常蓄水位而增加的淮河水利用量，不计入东线一期工程调水量，也不征收水费。

图2 东线一期工程受水区各省规划多年平均供水量(单位：亿m3)Fig.2 Water allocation of the east route for each water-receiving province

中线一期工程陶岔渠首规划多年平均调水量95.0 亿m3，其中河南37.7 亿m3(含刁河灌区6.0 亿m3)、河北34.7 亿m3、天津10.2 亿m3、北京12.4 亿m3。扣除输水损失后，受水区各地市分水口门供水量85.4亿m3，其中河南35.9 亿m3、河北30.4 亿m3、天津8.6 亿m3、北京10.5 亿m3(表1)。正常情况下，陶岔年度可调水量按多年平均水量分配比例同比例分配至受水区各省(市)；枯水年份，视受水区各省(市)的缺水程度，分配水量可向缺水严重地区倾斜。

2 水量消纳情况分析

2.1 东线一期工程

东线一期工程于2013年11月15日正式通水，水量调度年度为10月1日至次年的9月30日[6]。截至2017年9月30日，东线一期工程已经完成了五个调水年度，分别向山东省受水区调水0.79、3.28、6.02、8.89和10.88 亿m3，累计调水29.86亿m3。其中，通过胶东干线向胶东地区供水17.32 亿m3，通过鲁北干线向聊城和德州供水2.31 亿m3。5个调水年度，实际向受水城市供水16.52 亿m3(表2)。通水以来，江苏省主要利用原江水北调工程供水，未利用东线一期工程新增工程供水。

东线一期工程引江水的消纳量与规划确定的增调水规模相差甚远。江苏省受水区暂时没有利用东线一期工程新增工程供水，没有消纳总体规划确定的增调水量；山东省受水区的调水量逐年增加，但与总体规划确定的调水规模13.53 亿m3相比，仍有差距(图3)。统计时段内，调水量最大的2017-2018调水年，山东省消纳了规划调水规模的48.4%，并且主要是向胶东地区供水。若不考虑胶东地区近年来连续干旱这一特殊原因造成的供水量增加影响，正常年份下山东省受水区引江水的消纳量可能会更小。

表1 中线一期工程受水区各省(市)规划多年平均供水量Tab.1 Water allocation of the middle route for each water-receiving province

表2 山东省受水区引江水利用情况 亿m3Tab.2 Water diversion volume of the Shandong province

图3 向山东省受水区调水情况Fig.3 Water diversion volume of Shandong province at the water-diverting outlets

2.2 中线一期工程

中线一期工程于2014年12月12日正式通水，水量调度年度为11月1日至次年的10月31日[7]。目前已完成四个调水年度，受水区各省(市)分水口门正常供水情况见表3。截至2018年10月31日，中线工程累计向受水区城市供水155.4 亿m3。其中，北京40.6 亿m3，占供水总量的26.1%；天津32.8 亿m3，占供水总量的21.1%；河北27.6 亿m3，占供水总量的17.8%；河南54.4 亿m3，占供水总量的35.0%。

表3 中线一期工程受水区各省市的城市供水量Tab.3 Water diversion volume of middle route for each water-receiving province

除正常的城市供水以外，中线一期工程连续两年利用丹江口水库汛期洪水资源向受水区了实施生态补水；为着力解决华北地下水超采问题，中线一期工程还向滹沱河、滏阳河、南拒马河三条河流地下水回补试点河段，实施了生态补水。2016-2017年、2017-2018年两个调水年度共向受水区生态补水14.61 亿m3。其中，天津市0.47 亿m3、河北省6.49 亿m3、河南省7.65 亿m3(表4)。

表4 中线一期工程受水区各省市生态补水量 亿m3Tab.4 Ecological water diversion volume of middle route for each water-receiving province

从总体看，中线一期工程向受水区四省市分水口门的总供水量(含生态补水)逐年增加，4个调水年度总供水量分别占规划多年平均供水规模85.4 亿m3的21.9%、43.5%、52.9%和80.8%(图4)。按省市看，反应引江水消纳能力的城市供水量总体呈上升趋势但地区间差别较大。北京、天津的供水量已经达到甚至超过多年平均规划供水规模；河南、河北的实际供水量与规划多年平均供水规模相比尚有较大差距(图5)。统计时段内，供水量最多的2017-2018年度，河南、河北省引江水消纳量分别占规划多年平均分配水量的52.4%和51.4%。

图4 中线一期工程口门供水情况Fig.4 The difference between planned and actual water diversion volume

图5 受水区各省市城市供水情况Fig.5 Water diversion volume of each water-receiving province at the water-diverting outlets

3 水量消纳影响因素分析

3.1 工程达效需要一定时间

外调水工程的建成使受水区可供水量突然增大，而受水区需水量是随着经济社会发展和人口增长而逐步增加的，因此受水区外调水用水量达到设计供水规模往往需要较长时间(图6)。南水北调工程受水区外调水的用水量变化趋势亦是如此，不可能一步到位、短时间达效。工程规划阶段确定东线一期工程的达效期为7 a，中线一期工程的达效期为6 a。但随着受水区经济发展进入新常态，供给侧结构性改革、节水优先、最严格水资源管理制度等多项措施的深化落实，社会节水意识和节水水平不断提高，现阶段经济社会发展对水资源的需求规模与工程规划阶段相比会有所减少，工程达效时间很可能比规划的时间更长。

图6 受水区供需水变化示意图Fig.6 Water requirement and supply schematic diagram of the water-receiving area

3.2 配套工程建设进度

干线工程通水以后，配套工程建设进度直接影响工程运行初期供水目标的实现。按照事权划分，配套工程由受水区各省市自行建设，建设范围包括南水北调干线分水口门至自来水厂入口工程、地表水厂工程及配水管网工程等。东、中线一期干线工程分别于2013年8月中旬、2014年9月底完成全线通水验收，具备全线通水条件。受土地手续办理、建设资金缺口等多方面因素的影响，东线山东省受水区配套工程建设相对滞后，成为制约东线工程效益尽早发挥的突出瓶颈。中线北京、天津配套工程建设进度较快，通水后迅速具备消纳规划水量的能力，而河北、河南两省则相对滞后，较大程度影响了南水北调水的切换进度。

3.3 多水源水价差异

南水北调工程建成通水后，受水区各地形成了南水北调水、黄河水、当地地表水和地下水等的多水源供给格局，各水源原水价格差距较大，与其他水源相比，南水北调水源价格相对偏高，不具价格优势[8,9]。据统计，向青岛市供水，黄河水的基本水价0.453 元/m3，计量水价0.667 元/m3，综合水价1.12 元/m3；南水北调水基本水价1.273 元/m3，计量水价2.107 元/m3，综合水价3.38 元/m3。河北省进水厂南水北调水实行统一供水价格2.76 元/m3，而目前当地水进水厂价格基本为0.5～0.6 元/m3。河南省郑州市黄河原水价格0.07 元/m3，南水北调水原水价格0.34 元/m3。南水北调工程规模大、投资大、运行管理难度高，现有水价是供水成本的客观反映，考虑配套工程成本后，终端用水价格更高[10]。地方政府对水厂运营采取财政补贴政策，部分地区水厂政策性亏损严重，一定程度上影响了消纳南水北调水的积极性。

3.4 水资源管理措施

受水区水资源统一管理、地下水压采等系列配套措施仍不完善[11]且需要加大实施力度，一定程度影响了南水北调水量的消纳。《南水北调工程供用水管理条例》[12]明确规定，南水北调工程受水区县级以上地方人民政府应当统筹配置南水北调工程供水和当地水资源，逐步替代超采地下水，严格控制地下水开发利用，改善生态环境。按照国务院批复的《南水北调东中线一期工程受水区地下水压采总体方案》要求，受水区各省市利用南水北调水等置换水源开展地下水开采工作。截至2017年底，东、中线一期工程受水区累计压减城区地下水15.23 亿m3，完成近期压采量目标的69.2%，河北省完成近期压采目标的43.9%，在一定程度上影响了南水北调水的消纳。

3.5 水源区与受水区的供需不确定性

水源区可供水量与受水区需供水量都具有很大的不确定性。2013-2016年，中线一期工程水源区丹江口水库连续遭遇4个枯水年，供水形势严峻[13]。2016-2017调度年，枯水期丹江口水库可调水量不能满足受水区的用水需求，管理单位压减了向受水区的供水。此外，受水区供水水源的调整在一定程度促进了南水北调工程的水量消纳，作为天津市主要供水水源之一的引滦水在2015年底水质严重恶化造成的供水缺口，天津市中心城区全部使用引江水，加大了南水北调水的消纳量。随着引滦水水质的逐渐恢复，天津市将优化配置外调水，很可能调减引江水的供水比例。

4 启示及建议

4.1 配套工程建设进度是调水工程尽早发挥效益的基础因素

配套工程是否同步建成是南水北调工程能否尽早达效的基础性因素。水源—分水口门—净水厂—用水户的完整联通才能确保调水工程发挥效益，一旦配套工程建设进度跟不上，外调水就难以实现供水，也就难以达到预定目标。南水北调东、中线一期工程的建设经验表明，未来调水工程应在规划和建设阶段，充分考虑干线和配套工程的建设进度，实现水厂和配水管线与干线工程同步完成，利于工程整体效益的尽早发挥。

4.2 水价是调水工程充分发挥效益的主要制约因素

合理的水价机制可以促进水资源的合理配置和有效利用，保障调水工程高效良性运行[14]。由于高建设投入与运行成本带来的高水价，与现有供水价格体系的较大差距，严重影响了南水北调受水区的用水积极性。一是建议受水区相关部门尽早研究区域水价形成机制，统筹考虑外调水与当地水等各种水源的供水价格，建立有利于当地水与外调水合理配置的水价体系，充分运用价格杠杆提高外调水利用的积极性。二是建议合理界定政府与市场边界，确保供水工程公益性和经营性两者兼顾。

4.3 严格的水资源管理是调水工程发挥效益的政策保障

落实最严格的水资源管理是调水工程提高水量消纳能力和用水效益的政策保障。调水工程通水后，受水区应全面调查评价区域水资源情况及开发利用水平，科学评估区域水资源和水环境的承载能力，合理制定水资源配置方案，实现外调水和当地地表水、地下水、再生水等各类水源的统一调配。同时，稳步推进地下水压采工作，加大受水区地下水压采考核力度，做好本地水与外调水水源切换，使外调水调的进来，用得出去。

4.4 科学调度是调水工程发挥效益的技术保障

调水工程具有水源区来水分布极不均匀、受水区需水情况复杂多变等特点，调度运行极其复杂。科学合理调度才能保障供水安全，最大程度发挥工程综合效益。水源区要研究水源工程的供水调度方式、统筹协调水源区及受水区的用水需求、充分发挥控制性水利枢纽的调蓄作用，在保证防洪安全、生态安全的基础上满足各项供水目标。受水区要做好当地水和外调水的联合优化调度，丰水年份尽量减少弃水，避免水资源浪费；枯水年份优化本地水利用，满足区域经济社会发展的供水安全保障要求。

5 结 语

南水北调东线一期工程通水5年多，中线一期工程连续不间断供水超过4年，为受水区开辟了新的供水水源，在保障城市用水、改善生态环境、应急抗旱等方面发挥了重大作用。工程运行初期，由于配套工程建设进度、水价差异、水资源管理水平以及水源区来水情况等多方面原因，水量消纳尚未达到设计要求。为加快工程供水达效、充分发挥工程效益，尚需要继续深入开展规范工程运行管理、健全供用水动态调配机制、完善水价形成机制、提升水源管理水平等多方面工作。