湖北省汉江中下游用水需求研究

(湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430070)

湖北省汉江流域是南水北调中线工程的核心水源区和重要影响区，汉江中下游是湖北省经济社会发展的核心区。自南水北调中线一期工程建成通水以来，北方受水区对北调水的依赖程度不断增加，汉江流域水资源的开发利用率也在逐年提高，汉江中下游河道内外用水的矛盾日渐凸显。水利部积极推进引江补汉工程，因此，迫切需要提早提出湖北省汉江中下游的用水需求，为南水北调中线后续工程建设提供技术支撑[1]。

1 汉江中下游基本概况

汉江地处我国中原腹地，是长江中游最大的支流，发源于秦岭南麓，干流流经陕西、湖北两省，至武汉龙王庙汇入长江。汉江干流丹江口以上为上游，丹江口至钟祥为中游，钟祥以下为下游。

汉江中下游干流供水区是指从汉江干流和东荆河取水可以供给的城市及灌区范围，大部分位于汉江中下游干流及东荆河两岸，部分供水区范围延伸至府澴河流域。原南水北调中线工程规划汉江中下游干流供水范围2.35万km2，包括17个城市和15个灌区。考虑到经济社会发展对汉江水资源需求的新要求、局部行政区划调整以及鄂北地区水资源配置工程建设、引江补汉工程实施后部分地区供水新格局，对原供水区进行适当调整，将荆门市汉江以东区域和长山区由汉江中下游干流供水区调整至清泉沟供水区，调整后汉江中下游干流供水区总的供水范围为2.19万km2。详见图1。

图1 汉江中下游干流供水区分区示意图

《南水北调中线工程规划》确定2030年丹江口水库向清泉沟供水量11.07亿m3，汉江中下游1956—1998年系列需丹江口水库下泄水量为165.70亿m3。已实施的鄂北地区水资源配置工程在清泉沟原规划11.07亿m3供水量基础上，考虑从汉江中下游干流供水区调整2.91亿m3水量到清泉沟，达到13.98亿m3，相应汉江中下游干流供水区丹江口下泄水量需调整为162.80亿m3，延长系列为1956—2018年，汉江中下游黄家港断面需水量约163.80亿m3。鄂北地区水资源配置工程建成后，原干流供水区范围内的长山区和荆门汉江以东地区具备了从清泉沟自流引水的条件，考虑将以上区域供水调整至清泉沟。按以供定需的原则，充分利用鄂北工程的富余输水能力，增加清泉沟供水量至16.80亿m3，较已批复的引水量13.98亿m3增加了2.82亿m3。

而在目前南水北调中线一期工程调水尚未达产的情况下，汉江中下游已出现了一系列的水安全问题，主要表现在：水生态环境脆弱、水华现象频发、时间加长、范围扩大；分流河道生态水量不足、水生态环境恶化，兴隆以下河段河床下切，水位下降远超预期，影响供水和航运安全等[2-8]。此外，近20年来，汉江中下游用水结构发生了巨大变化，枯水期河道内、外用水量大幅增加。枯水期为11月至次年4月，有近50%的时段丹江口水库下泄流量为490.00m3/s，已不能满足下游用水需要，水资源供需矛盾突出。

2 需求分析

2.1 研究思路

为保障汉江中下游河道外用水和河道内用水需求，需根据汉江河道内外用水，同时考虑区间来水和退水，分析计算汉江中下游2035年需丹江口水库下泄水量过程。

对引江济汉工程出口以下河段，汉江河道内、外用水均由引江济汉工程来保证；引江济汉工程出口(兴隆坝下)以上河段河道内、外用水在考虑区间来水和灌区、城市的回归水后，以同时满足河道内、外的需水为目标，分别从兴隆坝下演算至黄家港断面、从皇庄断面演算至黄家港断面、从襄阳断面演算至黄家港断面，最终得到黄家港断面需丹江口水库下泄的水量。

2.2 河道内外用水需求

2.2.1 河道外需水

河道外需水预测按照最严格水资源管理要求进行控制，深入贯彻高质量发展理念，统筹兼顾社会经济各部门发展用水需求，按生活、生产和生态环境需水三大类进行预测[9]。

受益区常住人口2019—2035年增长率为6.2‰，2035年城镇化率为75%，2019—2035年GDP增长率为6.0%。受益区内土地资源利用率较高，考虑到各灌区续建配套和节水改造情况，设计2035年灌溉面积为1226万亩。在农业、工业、生活等方面均采取节水措施的前提下，汉江中下游2035年河道外总需水量为117.00亿m3。

汉江中下游干流供水区以引提水工程供水为主，少量辅以蓄水工程、地下水和其他供水工程。引提水工程主要以汉江为水源，规模较大的有罗汉寺闸、泽口闸、兴隆闸、谢湾闸、汉川二站、徐鸳口泵站、大碑湾泵站等。地下水以农村安全饮水和工业用水为主。其他供水工程主要为中水回用工程。可供水量仅考虑当地径流供水量。经计算，扣除不合理用水后，汉江中下游当地径流可供水量为23.20亿m3。

按照河道外需水和供水进行当地供需平衡分析，汉江中下游干流供水区设计水平年河道外多年平均总需水117.00亿m3，多年平均需引汉江水量93.80亿m3。

2.2.2 城市河湖及分流河道补水

城市河湖补水重点考虑襄阳、老河口、钟祥、沙洋、潜江等城市湖泊水系，分流河道补水重点考虑天门河、汉北河、通顺河、兴隆河、百里长渠等。

通顺河流域生态需水：根据通顺河河流长度、流向、分叉等情况，选取通顺河河网上有代表性的河流控制断面9处，采用《河湖生态环境需水计算规范》(SL/T 712—2021)中的水力学湿周法及生态水力半径法计算河道内基本生态流量，确定通顺河流域各控制断面基本生态流量，结果见表1。

天门河流域生态需水：根据天门河流域骨干河流长度、流向、发育情况，结合水文监测断面、水功能区控制断面要求等，选取河道上有代表性的河流控制断面5处，采用《河湖生态环境需水计算规范》(SL/T 712—2021)的Qp法、频率曲线法、Tennant法等水文学方法以及水力学湿周法，计算汉北河河道基本生态流量，确定天门河各控制断面基本生态流量，结果见表1。

表1 分流河道各控制断面基本生态流量

2.2.3 回归水

回归水主要由汉江流域直接汇入汉江干流的各灌区及城市回归水组成。灌区主要考虑上游引提水区、引丹片、长山区、长山供水区、三道河灌区、荆钟左区、荆钟右区、漳河灌区和温峡口灌区的回归水；城市主要考虑宜城市、谷城县、襄阳市、老河口市、丹江口市、钟祥市、沙洋县的回归水。

2.2.4 区间来水

区间来水主要考虑北河、南河、唐白河、莺河、蛮河、熬水、俐河和竹皮河等汉江支流汇入，其他周边小流域均概化到前述支流中。

2.2.5 航运需求

航运为河道内用水，不消耗水量，但需根据航道条件保持一定流量，以维持必要的航深和航宽。以最低通航水深保证率90%～95%对应的流量作为航运河道内用水基流。根据《汉江干流综合规划》，汉江干流航运控制断面丹江口水库最小下泄流量为490.00m3/s，泽口以上河段流量不小于500.00m3/s。

2.2.6 汉江中下游干流河道内生态用水需求

汉江中下游干流河道内生态用水需求主要由4个部分组成，分别为基本生态需求、水功能区水质达标需求、特殊生境保障需求和水华防控需求。

为正常发挥河道各项生态环境功能，以黄家港、襄阳、皇庄、沙洋4个水文站断面为控制断面，采用Tennant法、RVA法、基于水功能区水质达标的数值模拟法、考虑生态调度的水量平衡法、基于水华防控的流量观察法和水文拐点法等方法计算河道内生态需水量，综合取值得到汉江中下游干流河道内生态环境需水量。其中，水华易发区域以水华防控的生态需水为主要控制因素，生态敏感区域主要以区域内的水生态保护对象的产卵期用水过程为主要控制因素，其他区域原则上基于生态水文过程、水华防控、水功能区水质达标等各类生态需水量的外包值来确定区域生态环境需水量，综合考虑航道需求，确定汉江中下游河道内生态环境需水量。各断面需水量计算结果见表2。

表2 各控制断面河道内逐月最小需水流量

2.3 丹江口水库需下泄水量分析

从兴隆枢纽开始，将汉江沿线各城市、灌区的河道外生产、生活、河湖生态等用水以及区间来水、退水逐级推算到丹江口水库坝下，得到2035年丹江口水库需补偿下泄水量为188.40亿m3，较调整后的原中线规划下泄水量163.80亿m3增加了24.60亿m3，其中基本需水7.30亿m3、水功能区水质达标5.20亿m3、梯级生态调度5.60亿m3、水华防控6.50亿m3。汉江中下游需求过程见表3、表4。

表3 汉江中下游需丹江口水库逐月下泄流量

表4 汉江中下游需丹江口水库下泄水量

3 结 语

湖北省汉江流域是南水北调中线工程的核心水源区和重要影响区，随着汉江中下游经济社会的高质量发展，用水需求不断增加，解决好河道内、外用水的矛盾至关重要。本文采用水量演算法得出了湖北省汉江中下游的用水需求。

引江补汉工程是南水北调中线工程的后续工程，鉴于南水北调中线一期工程尚未达产，效果和问题显现不充分，在后续工程规划中应充分保障汉江中下游用水需求，为汉江中下游经济社会高质量发展留足空间。