长江黄河多线程连通的中线调水优化构想

刘东禹

（中国东方航空股份有限公司，上海 201100）

0 前言

南水北调东线、中线一期主体工程建成通水以来，在经济社会发展和生态环境保护方面发挥重要作用。文章结合中国隧洞挖掘技术以及多地水库连通实践的发展，提出多线程连通长江黄河，优化淮河水网，实现长江、淮河、黄河水量的动态抵补的初步构想，以进一步提升中线调水的综合效益。

1 研究背景

作为南水北调中线主要受水地区，淮河流域雨洪资源未得到充分利用。基于气候地形等客观因素，伏牛山、桐柏山山前地区成为我国大陆地区著名的暴雨区。淮河流域有大小水库6 300多座，却依然无法有效存蓄来自伏牛、桐柏山脉的夏季雨洪，导致该地区旱涝灾害不断。一方面，由洪水导致的垮坝事件不时发生，历史上曾出现过驻马店“75.8 特大暴雨”、郑州“7.20 特大暴雨”等极端天气事件；另一方面，这一地区亦频发旱灾，如2019年夏秋季节安徽省中部地区出现严重旱灾，导致26万群众饮水困难。

单一水源地调水方案存在路程远、流速慢、水量调配不灵活等问题。南水北调中线依赖海拔高度差实现自流调水。起点丹江口水库（常态水位160 m）与终点北京团城湖水库（海拔51 m）相距1 273 km，比降仅为0.09‰。其中，黄河以北段里程水流速度较为缓慢。丹江口之水调入黄河下游，时间不到3天，调入北京时间则需要十几天。每年10月初至次年5月底，中线沿线缺水严重，丹江口水库库容只够维持3 个月北调；汛期丹江口水库水位可达170 m，但此时中线沿线水量亦丰沛，丹江口水库不得不提前泄洪。

2 总体构想

2.1 局部蓄水

通过以隧洞从底部连通邻近江河湖库的方式在淮河流域构建18个水库群，活化水库的部分“死库容”，成倍增加淮河流域大中型水库的可利用库容，提高局部地区蓄洪防灾能力和可供跨区域调配的水资源体量。在此基础上，将南水北调中线的单一水源地长距离调水，转变为中途多次补水的邻近地区短距离置换调水。通过合理选址，增大各段输水线路的海拔落差，提高输水效率。

2.2 多线连通

通过构建大型隧道、衔接隧道、运河等方式将黄河以南单一线路的中线总干渠拓展为涵盖18个水库群（总库容逾60亿m3）的淮河流域水网。在水网内部遵循“高水远调、低水近调、系统统筹、动态抵补”的原则，实现长江黄河多线程连通，以及长江、淮河、黄河流域水资源的跨时空合理配置。

3 具体工程

3.1 挖掘武当山与嘉陵江隧道

自长江三峡水库（海拔170 m）至汉江老河口（海拔120 m），挖掘武当山隧道（直径15 m，长200 km），将长江上游之水按需调入丹江口水库以下的汉江，置换出汉江上游优质水300亿m3，增加中线总干渠北调水量。若水量仍有缺口，则可在略阳嘉陵江（海拔690 m）建造拦水坝（高10 m），形成略阳嘉陵江水库，从嘉陵江水库至汉江新铺（海拔600 m）挖掘嘉陵江隧道（直径6 m，长40 km），每年向汉江上游补水约10亿m3。

3.2 挖掘桐柏山隧道

从花山水库地下，挖掘桐柏山隧道（全程海拔125 m），途经花山水库（地面海拔240 m）—天河口水库（地面海拔180 m）—铜山湖（地面海拔180 m）—三山水库（地面海拔180 m）—石门水库（地面海拔180 m）—华山水库（地面海拔180 m）—望花湖（地面海拔150 m）—垭口/中线总干渠（地面海拔148 m）。

洪水期，将桐柏上隧道沿途洪水经隧道放入南水北调中线总干渠。枯水期，将来自中线调水总干渠之水放入桐柏山隧道，夜间以水泵将水扬入花山水库、石门水库、三山水库、铜山湖、天河口水库；白天放出，沿途济旱。夜晚扬水，电费半价，白天放水发电，全价售予国家电网，故此举不仅不会增加成本，反而可以带来额外的经济效益。

3.3 建造花山水库群

修建花山隧道，途经封江口水库（底部海拔120 m）—先觉庙水库北侧（底部海拔100 m）—浉河中游。在隧道与浉河交界处以北（海拔100 m 处）建造拦水坝SH（高25 m）及水电站。

每年汛期之前，将封江口水库、先觉庙水库之水经花山水库群隧道放入南湾水库，腾出4 m3亿库容纳封江口河、浆溪店河、漂水河上游夏季洪水。放入南湾水库之水，恰好能济旱浉河、淮河中下游。汛期过后，打开HM闸门，南水北调总干渠之水补入，经花山隧道北调或南调。打开HM、HS闸门，关闭MD、HN闸门，中线总干渠之水经花山隧道流入浉河，发电后流入南湾水库，二次发电后流入出山店水库（海拔84 m）或石山口水库（海拔73 m），三次发电后流入竹竿河，为江淮第一运河供水。打开HM、HN、XJ闸门，关闭HS闸门、MD闸门，控制XJ闸门，将中线总干渠之水经花山隧道向南调入先觉庙水库或封江口水库，用于发电与济旱。

3.4 建造唐河水库群

构建唐河水库群，分别从铜山湖、三山水库、石门水库、华山水库、望花湖底部向北挖掘衔接隧道与桐柏山隧道连通。

每年汛期之前，唐河水库群向桐柏山隧道或花山隧道放水，直至彻底空载，腾出5 亿m3库容留待唐河流域洪水泄入。所放之水或流入中线调水总干渠，或经板桥水库群调入淮河北岸。汛期过后，将中线调水总干渠之水经桐柏山隧道调入唐河水库群，发电后用于唐河流域的灌溉、养殖、航运等。

3.5 建造江淮水库群

挖掘江淮隧道（直径6 m，长65 km），途经鸭河口水库（海拔180 m）—昭平台水库（海拔163 m）—鲁山（海拔135 m），从鲁山衔接中线调水总干渠。江淮水库群总库容20 亿m3，超出白河、沙河上游全年产水量，能够确保5条河流不发生水灾。

每年汛期之前，减少江淮水库群水量。汛期过后，中线总干渠水量丰沛，关闭水库群出水口，存蓄雨洪（每年20亿m3）留待北调。枯水期，江淮水库群每年可经由中线调水总干渠向黄河以北的卫河流域调水15亿m3，方便快捷。

3.6 建造小中线水网

挖掘小中线隧道（直径6 m，长250 km），途经洛河故县水库（海拔530 m）—伊河陆浑水库（海拔310 m）—北汝河汝州（海拔310 m）—颍河白沙水库（海拔220 m）—贾鲁河尖岗水库（海拔200 m）—荥阳（海拔150 m），最终衔接枯河（海拔125 m）。小中线水库群总库容约28亿m3，超过5条河流上游全年产水。

汛期之前，将4个水库兴利库容全部用尽，其中10亿m3经由中线调水总干渠调入京津冀济旱，腾出库容留待洪水泄入。小中线水库群之水调入京津冀，快捷及时，并且水质好、宜饮用。

为补充洛河、伊河下游水量，从黄河三门峡水库（海拔315 m）至洛河莲庄镇（海拔230 m）挖掘三门峡隧道（直径6 m，长75 km，海拔落差85 m），将三门峡水库沉沙后的净水调入洛河，每年不少于25亿m3。

3.7 挖掘（长）江黄（河）运河船闸槽

方城的垭口是长江、黄河的分水点，石拉河从方城垭口向南流入唐河、汉江，向北流入甘江河、沙河。在垭口附近，从西齐庄（地面海拔140 m）至古杨庄（地面海拔140 m）挖掘船闸槽（长6 km，宽100 m，深10 m），将石拉河与甘江河连通。石拉河与甘江河连通，长江黄河也将连通，形成“江黄运河”。

3.8 建造孤石滩水库群

挖掘孤石滩隧道（直径6 m，长65 km），途经彭河水库（海拔160 m）—孤石滩水库（海拔150 m）—江黄运河船闸槽（海拔140 m）。

每年汛期之前，将孤石滩水库群兴利库容（2.50亿m3）全部放出，留待沙河、彭河、澧河上游的洪水泄入，确保洪水不再直接流入淮河上游。汛期过后，中线调水总干渠向甘江河、澧河、沙河（白龟山水库）按需补水，确保甘江河、澧河、沙河中下游不发生旱灾，同时确保江黄运河周口方城段水量充足。

3.9 建造大别山隧道

沿江淮分水岭，挖掘大别山隧道。

3.9.1 花山水库至界牌水库（海拔125 m，长40 km）

通过控制闸门，既可将中线调水总干渠之水经桐柏山隧道引入大别山隧道，也可将大别山隧道夏季洪水经桐柏山隧道调入中线调水总干渠。

3.9.2 界牌水库至界岭岗（海拔120 m，长50 km）

界牌水库位于南流大悟河（澴水）与北流小潢河之分水点上，既可将发源于鸡公山的洪水引入大别山隧道东流，降低大悟河、小潢河发生水灾的风险；也能存蓄中线调水总干渠的来水，待缺水期济旱大悟河、小潢河。界岭岗位于南流滠水（河）与北流竹竿河的分水点上。在界岭岗挖掘船闸槽（长6 km，宽100 m，深6 m），连通滠水与竹竿河，形成一条自长江武汉至淮河息县的运河——称作江淮第一运河——既可通航沙颍河、贾鲁河、黄河，也可通航洪泽湖、南流京杭运河，全长260 km。

3.9.3 界岭岗至泗店界岭村（海拔120 m，长40 km）

泗店界岭村（海拔125 m）是南流浮河桥河与北流潢河的分水点。汛期，可将大别山隧道的洪水泄入浮河桥的浮河桥水库（库容5 亿m3）与潢河的泼河水库（库容1.50 亿m3）。汛期过后，浮河桥水库放水济旱浮河桥河、举水（河），泼河水库放水济旱潢河、淮河。

3.9.4 泗店界岭村至长竹园（海拔120 m，长40 km）。

长竹园（海拔150 m）位于灌河上游，闸门调控可将灌河上游之水西调，为江淮第一运河补充水量；也可将大别山隧道的水向东调入梅山水库、响洪甸水库、佛子岭水库，济旱或者泄洪（放入万佛湖、巢湖）；还可将大别山隧道内的水向北调入鲇鱼水库（海拔100 m），泄洪或者济旱。

3.9.5 长竹园至磨子潭水库（海拔120 m，长100 km）

以隧道连通史河的梅山水库、西淠河的响洪甸水库、东淠河的磨子潭水库、佛子岭水库，再加上灌河的鲇鱼水库，构成大别山水库群，总库容66 亿m3。汛期之前，将鲇鱼水库、梅山水库、响洪甸水库、佛子岭水库的水彻底放空。7 月1 日之后，桐柏山隧道、大别山隧道内的洪水流入5个水库，通过控制闸门，使除鲇鱼水库外的其余4 水库水位上升，当水位上升至120 m后，洪水自动流入万佛湖、巢湖。8 月1 日起，关闭梅山水库与响洪甸水库之间的闸门ZJ，灌河、史河之水流入梅山水库，水位可升至140 m；同时，空载鲇鱼水库，留待桐柏山隧道的洪水输入。8月1日起，关闭ED 闸门，东淠河、安庆隧道、西淠河之水流入响洪甸水库，水位可升至143 m；同时，空载佛子岭水库，留待洪水泄入。

3.9.6 磨子潭水库至万佛湖（海拔120—76 m，长30 km）

汛期闸门调控，将大别山隧道、安庆隧道内的洪水，放入万佛湖、巢湖。巢湖总库容48 亿m3，常年缺水，是淮河最好的泄洪区。枯水期，关闭大别山隧道内ED东流闸门，大别山隧道沿途之水自产自销，不足部分由中线调水总干渠补入。

新民坝水库位于东淝河与派河的分水点上。从新民坝水库向北，拓宽加深现有的溪流，衔接东淝河，于寿县汇入淮河；从新民坝水库向南，拓宽加深现有的溪流，衔接派河，经巢湖衔接裕溪河，汇入芜湖北侧的长江。东淝河、派河、巢湖、裕溪河连通后组成江淮第二运河，合计长约315 km。每年从大别山水库群调水5 亿m3，就能航行500 吨级的轮船；调水8 亿m3，就能航行千吨轮。

4 水量分配

自此，丹江口之水主要供应黄河以南地区用水，经南阳、方城、垭口、叶邑、鲁山、郏县、禹州、新郑、郑州孔河、郑州枯河、郑州花园口汇入淮河水网，逐级向北、向东置换调水。具体而言：①经南阳年约10亿m3流入白河，置换出白河上游的水，蓄于鸭河口水库，留待江淮水库群北调。②经方城年约50亿m3，其中25亿m3流入桐柏山隧道，衔接大别山隧道、滁河，抽水蓄能济旱5亿m3，途经界岭岗，放入江淮第一运河10亿m3，途经新民坝水库，放水济旱江淮第二运河8亿m3，2亿m3放入滁河，济旱安徽省中东部地区，25亿m3流入板桥隧道，济旱南汝河、洪河，淮河上游。③经垭口年约10亿m3放入江黄运河分水点的船闸槽，向南流入石拉河、唐河；向北流入甘江河、澧河、沙河，确保江黄运河能航行千吨轮。④经叶邑年约2亿m3放入澧河，置换出澧河上游之水蓄于孤石滩水库，随时向船闸槽补水。⑤经鲁山年约10亿m3按需放入沙河，置换出沙河上游之水蓄于昭平台水库，以便江淮水库群随时北调，济旱京津冀；沙河有了足够的水，有助于江黄运河船只航行；还能将中线调水总干渠的水经沙河调入沙颍河，再顺势放入茨淮新河，沿途济旱10多个县市。⑥经郏县年约2亿m3按需放入北汝河下游，置换出北汝河上游之水流入小中线隧道，然后北调卫河流域。⑦经禹州年约5亿m3放入颍河下游，为许昌提供优质饮用水，同时置换出颍河上游之水蓄于白沙水库，然后利用小中线隧道北调卫河流域。⑧经新郑年约2亿m3，放入双洎河，流入贾鲁河，确保贾鲁河有足够的水，利于千吨轮航行。⑨经郑州孔河年约10亿m3，代替常庄水库、尖岗水库，向郑州市供水，确保郑州市饮水安全。⑩经郑州枯河年约110亿m3流入黄河，为黄河下游两岸供应优质饮用水，同时置换出黄河中游的水，由小浪底水库闸门调控放入卫河。⑪经郑州花园口年约10亿m3放入贾鲁河，利于千吨轮航行。

黄河以北地区则主要使用由丹江口之水所置换出的淮河流域小中线水库群以及海河流域水库群之水。河南伏牛山产水（包括江淮水库群、小中线水网产水），24 h内就能越过黄河，为京津冀按需补水。太行山产水，包括卫河水库群、子牙河水库群，由天津市按需调用；燕山产水（包括滦河产水）由北京市按需调用。

5 预期效益

长江黄河多线程连通的中线调水优化方案将优化水资源配置格局，减少沿途地区水旱灾害。南水北调中线从单一水源地远距离调水，转变为多水源地短线置换调水，并可以根据水情实现水资源动态分配，调水的速度、体量、灵活性将得到大幅提升。每年汛期之前，将淮河流域18 个水库群的兴利库容全部用尽，将容易出现险情的先觉庙水库、封江口水库、板桥水库、宿鸭湖水库、石漫滩水库、孤石滩水库彻底空载，关联地区发生水旱灾害的几率将大大降低。

方案实施后，长江与黄河之间共有3 条运河连通：第一条是江黄运河，途经黄河花园口—贾鲁河—周口—沙河—漯河市—甘江河—方城—石拉河—唐河—襄阳—汉江—武汉，全长800 km；第二条途经郑州—周口—阜阳—颖上—息县，衔接江淮第一运河，至武汉，全长900 km；第三条途经郑州—周口—阜阳—颖上，衔接江淮第二运河，至芜湖，全长715 km。此外，从郑州黄河花园口—周口—阜阳—颖上，至淮河，形成了黄淮运河，全长400 km。这四条运河联通之后，中东部地区水运线路畅通，无疑为区域经济发展带来不可限量的巨大前景和机遇。

注释：

①南湾水库库容16亿m3，而浉河年产水量12亿m3，库容过剩。

②灌河上游年产水7亿m3，史河上游年产水13亿m3，梅山水库总库容23亿m3。

③东淠河上游年产水13 亿m3，西淠河上游年产水10 亿m3，安庆隧道调入的2亿m3洪水，响洪甸水库库容26亿m3。