南水北调中线工程受水区年度水量分配方法研究

马立亚 惠宇 马彪 孙宁宁 顾甜甜

摘要：南水北调中线一期工程已正式通水运行近10 a，随着受水区各省（直辖市）配套设施不断建成，水量消纳能力逐步提高，在水源区供水有限的情况下，受水区之间竞争性用水问题日益突出。基于南水北调中线工程设计成果，提出一种基于受水区各省（直辖市）设计多年平均分配比例的南水北调中线工程年度水量分配方法。该方法将可调水量按各省（直辖市）设计多年平均分配比例进行分配，所得结果为各省（直辖市）的年度可调水量初始分配值，进而取该值与该省（直辖市）用水计划建议的较小值作为其年度分配水量；最后以南水北调中线工程可调水量80亿m³为例开展计算。结果表明：根据受水区4省（直辖市）用水计划建议分析水量分配面临情况，提出北京市、天津市、河北省、河南省分配的水量分别为10.4亿，8.56亿，28亿，30亿m³。该方法可为南水北调中线工程年度水量调度计划编制提供参考，为保障工程效益的发挥提供支撑。

关 键 词：水量分配；可调水量；年度调度计划；受水区；南水北调中线工程

中图法分类号：TV697；TV213.4

文献标志码：A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.05.014

0 引 言

南水北调中线工程从汉江引水，穿越长江、淮河、黄河、海河4个流域，涉及北京市、天津市、河北省、河南省4省（直辖市）的100多个城市，是缓解中国北方城市水资源严重短缺、实现水资源整体优化配置、改善生态环境的重大战略性基础设施工程^［1-4］。该工程已于2014年12月12日正式通水，截至2024年3月底，累计由丹江口水库陶岔渠首向北方调水631.58亿m³，惠及4省（直辖市）超1.08亿万人，成为沿线城市供水新的生命线，为受水区经济社会发展用水提供了有力保障，为实施京津冀协同发展、雄安新区、北京城市副中心建设提供了水资源支撑^［5-8］。

水利部组织长江水利委员会等单位每年编制南水北调中线一期工程年度水量调度计划，确定受水区各省（直辖市）分配水量^［9-11］。南水北调中线工程于2014年12月正式通水，在运行初期，由于受水区各省（直辖市）配套工程建设进度不一，为保障工程水资源高效利用，国家发展和改革委员会及水利部发文规定^［12-13］，在受水区全面形成水量消納能力之前，可根据工程供水能力等情况调整各省（直辖市）年度分配水量，把河南省、河北省等地富余水量调配给北京市、天津市。随着受水区各省（直辖市）配套设施建成，水量消纳能力逐步提高，并且中线工程水源已成为受水区多座城市城区供水的重要水源，近年来受水区各省（直辖市）上报的用水计划建议总和（折算到丹江口水库陶岔渠首）已接近或超过中线一期工程设计调水规模（95亿m³）。在受水区各省（直辖市）具备设计规模的消纳能力后，面对水源区供水不足情况，南水北调中线水源区与受水区各省（直辖市）之间的供需矛盾将日益突出。近年来，在南水北调中线一期工程年度水量调度计划编制中，考虑丹江口水库实际蓄水和预测来水情况，结合受水区用水需求，按照“节水优先、适度从紧、优化配置、留有余地”的原则统筹考虑，确定受水区各省（直辖市）年度分配水量。

面对新形势，目前少有研究探究南水北调中线工程可调水量不足情况下受水区分配方式。张爱静等^［14］对南水北调工程运行初期水量消纳情况进行分析，并提出相关调度管理建议。王海潮等^［15-16］分析了国内外跨流域调水工程运行管理特点，并提出对南水北调中线工程的启示。但相关研究成果缺乏针对受水区水量分配方法的研究，难以指导实际水量调度工作。随着南水北调中线一期工程水量调度工作不断深入，按照调度实施中相关文件要求^［17-19］，为合理分配水量，保障工程供水效益的充分发挥，亟需开展受水区年度供水量分配方法研究。

本文基于南水北调中线工程设计成果，提出一种基于设计多年平均分配比例的南水北调中线工程年度供水量分配方法，明确受水区4省（直辖市）年度供水指标，为科学实施南水北调中线工程水量调度、保障工程效益的发挥奠定了基础。

1 受水区水量分配要求

长江水利委员会于每年9月底前，在综合汉江来水预测、丹江口水库蓄水情况、湖北省上报的汉江中下游及清泉沟用水计划建议等基础上，提出中线一期工程年度可调水量；水利部根据丹江口水库可调水量、受水区各省（直辖市）上报的用水计划建议，合理安排、统筹考虑，每年10月批复南水北调中线一期工程年度水量调度计划。

根据《南水北调工程总体规划》（国函〔2002〕117号）、《南水北调工程供用水管理条例》（国务院令第647号，以下简称《条例》）及《南水北调中线一期工程水量调度方案（试行）》（水资源〔2014〕337号，以下简称《水量调度方案》）等要求，陶岔年度可调水量的分配按照各省（直辖市）多年平均分配水量的比例分配（表1）。当丹江口水库预测来水频率大于75%且小于95%时，视受水区各省（直辖市）缺水程度，可向缺水严重地区适当倾斜，优先保障受水区生活用水需求。

工程运行以来，由于受水区配套工程建设进度等原因影响，实际分配水量与多年平均水量分配比例有差距。2016年国家发改委和水利部印发的文件明确将2020年作为南水北调中线一期工程全面实现设计供水能力的目标年份。其中北京市、天津市于2017年底前基本消纳全部分配水量，河南省、河北省在2020年底前具备完全消纳能力。在全面形成消纳能力前，根据中线工程供水能力等研究调整受水区各省市年度分配水量，把河南省、河北省等富余水量调配给北京市、天津市。

根据上述原则，并考虑水源区及受水区水情、丹江口水库及总干渠冰期过流能力限制等工情因素开展水量分配。在年度水量调度计划编制时，仅考虑正常供水，生态补水另行安排，按照“节水优先、适度从紧、优化配置、留有余地”的原则，统筹考虑。由于北京市、天津市配套工程较早建成，而工程运行初期河南省、河北省又未达到消纳能力，在受水区总供水量不超过可调水量的前提下，将河南省、河北省无法消纳的部分水量调配给北京市、天津市，因此，北京市、天津市正常供水计划折算到陶岔渠首的水量占可调水量的比例在部分年度超过设计分配比例。

2 基于设计多年平均分配比例的年度水量分配方法

考虑南水北调中线一期工程通水以来受水区配套工程建设情况，为保障受水区各方用水权益，充分发挥工程效益，本文提出了一种基于设计多年平均分配比例的南水北调中线工程年度水量分配方法。

2.1 有关定义

（1）年度可调水量初始分配值：将可调水量按《水量调度方案》明确的各省（直辖市）多年平均分配比例（表1）进行分配，所得结果即为各省（直辖市）的年度可调水量初始分配值。

（2）年度可调水量初始分配值有剩余：指某省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）小于年度可调水量初始分配值的情况。

（3）年度可调水量初始分配值不足：指某省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）大于年度可调水量初始分配值的情况。

（4）初始分配剩余水量：当某省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）小于年度可调水量初始分配值（即年度可调水量初始分配值有剩余）时，该省（直辖市）年度可调水量初始分配值与用水计划建议（折算到陶岔渠首）的差值即为初始分配剩余水量。

（5）总剩余水量：年度可调水量初始分配值有剩余的各省（直辖市）初始分配剩余水量之和。

2.2 水量分配情况及分配方法

（1）情况1。各省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）的总和小于等于陶岔渠首年度可调水量，则4省（直辖市）用水计划建议均得到满足。受水区各省（直辖市）按照用水计划建议进行分配。

若各省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）的总和大于陶岔渠首年度可调水量，此时可分为情况2及情况3。

（2）情况2。各省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）均大于其年度可调水量初始分配值，则4省（直辖市）用水计划建议均无法满足。此时，受水区各省（直辖市）按照年度可调水量初始分配值进行分配。

（3）情况3。各省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）的总和大于陶岔渠首年度可调水量，且部分省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）小于等于、部分大于年度可调水量初始分配值。此时，某些省（直辖市）用水计划建议得到满足，该省（直辖市）的年度可调水量初始分配值有剩余；另外的省（直辖市）用水计划建议得不到满足，该省（直辖市）的年度可调水量初始分配值不足。

对于情况3，本次研究结合年度水量调度计划编制实践情况，拟定以下两种分配方法。

（1）分配方法1（采用《水量调度方案》规定方法）。当受水区某个省（直辖市）用水计划建议（折算到陶岔渠首）小于等于年度可调水量初始分配值时，则按该省（直辖市）的用水计划建议分配；当用水计划建议（折算到陶岔渠首）大于年度可调水量初始分配值时，按年度可调水量初始分配值分配。即取该省（直辖市）年度可调水量初始分配值与用水计划建议（折算到陶岔渠首）的较小值作为其年度分配水量。

（2）分配方法2（将初始分配剩余水量分配给水量不足地区的方法）。将初始分配剩余水量按一定的规则调剂给年度可调水量初始分配值不足的省（直辖市），调剂后不超过其用水计划建议。具体分配方法如下：① 明确总剩余水量。将年度可调水量初始分配值有剩余的省（直辖市）初始分配剩余水量加总。② 明确总剩余水量在年度可调水量初始分配值不足的地区之间的分配比例。对于年度可调水量初始分配值不足的省（直辖市），采用该省（直辖市）多年平均水量分配值（即表1中该省（直辖市）的水量）除以年度可调水量初始分配值不足地区的多年平均水量分配值的总和，即为再次分配比例。③ 对于年度可调水量初始分配值不足的省（直辖市），将总剩余水量乘以上述再次分配比例后，与该省（直辖市）的年度可调水量初始分配值相加。由于分配水量上限为该省（直辖市）的用水计划建议，如相加后的值大于该省（直辖市）用水计划建议，则该省（直辖市）分配水量等于其用水计划建议，多余的水量继续调剂至其他初始分配值不足的省（直辖市），直至将可调水量分完。

3 实例计算与分析

以南水北调中线工程可调水量80亿m³為例开展计算，计算结果见表3。其中，如受水区北京市、天津市、河北省、河南省用水计划建议分别为12亿，12亿，28亿，30亿m³，合计82亿m³，用水计划建议总和大于陶岔渠首可调水量，且各省（直辖市）用水计划建议有的小于等于、有的大于其年度可调水量初始分配值，属于情况3。如按照分配方法1，北京市、天津市、河北省、河南省分配的水量分别为10.40亿，8.56亿，28.00亿，30.00亿m³，合计76.96亿m³；如按照分配方法2，北京市、天津市、河北省、河南省分配的水量分别为12亿，10亿，28亿，30亿m³，合计80亿m³。

分配方法1为《条例》《水量调度方案》明确的分水方式。当出现情况3时，各省（直辖市）年度分配水量取年度可调水量初始分配值与用水计划建议的较小值，总分配水量偏少，可调水量存在未分完情况。该方法落实各省（直辖市）多年平均分配水量比例，充分尊重各省（直辖市）平等协商权益。对于按分配方法1无法满足用水需求的地区，可结合水量转让实现受水区水资源优化配置。

分配方法2将初始分配剩余水量按照一定规则调配给年度可调水量初始分配值不足地区，总分配水量多，可调水量可分完。该方法在受水区各省（直辖市）全面形成水量消纳能力之前，将水量分配方式进行优化调整，有利于减缓受水区相关省（直辖市）水资源供需矛盾，促进南水北调中线工程供水效益的充分发挥。

考虑南水北调中线一期工程受水区各省（直辖市）配套工程已建设完成，从落实《条例》《水量调度方案》以及尊重各省（直辖市）平等协商权益的角度出发，本次研究推荐在情况3时采用分配方法1开展各省（直辖市）年度水量分配。

4 结 语

南水北调中线工程通水运行近10 a，受水区各省（直辖市）配套设施已经全部建成，受水区对中线水源需求不断增加。中线工程通水初期，北京市、天津市配套工程建设进度较快，按相关要求，配置水量向北京市、天津市适当调配。而目前受水区配套工程已建设完成，针对南水北调中线一期工程供水面临的新形势，本文提出了一种基于设计多年平均分配比例的南水北调中线工程年度水量分配方法，明确中线受水区各省（直辖市）水量分配问题，为科学配置水资源，保障中线工程效益的充分发挥奠定了基础。实际开展年度水量分配时，应结合丹江口水库来水、蓄水情况及受水区消纳能力，按照“节水优先、适度从紧、优化配置、留有余地”的原则，统筹安排。

鉴于受水区各省（直辖市）已全面形成消纳能力，需水量逐年增加，为合理公平分配供水量，完善调度管理程序，缓解供需矛盾，建议进一步建立完善南水北调中线工程受水区跨省（直辖市）水量转让机制，合理制定转让价格，按照基于设计多年平均分配比例的水量分配方式开展南水北调中线工程水量分配与调度工作；受水区应在全面加强节水、强化水资源刚性约束的前提下，统筹配置南水北调水与当地各类水源，提高区域水安全保障能力。

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［17］水利部.水利部关于印发《南水北调中线一期工程水量调度方案（试行）》的通知（水资源〔2014〕337号）［Z］.北京：水利部，2014.

［18］国务院.《南水北调工程供用水管理条例》（国务院令647号）［Z］.北京：国务院，2014.

［19］水利部.水利部南水北调司关于印发《南水北调中线一期工程优化运用方案（试行）》的通知（南调运函〔2021〕2号）［Z］.北京：水利部，2021.

（编辑：谢玲娴）

Study on allocation method of annual water supply for Middle Route of

South-to-North Water Diversion Project

MA Liya，HUI Yu，MA Biao，SUN Ningning，GU Tiantian

（Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：The Middle Route of South-to-North Water Diversion Project has been running for nearly 10 years.With the continuous construction of supporting facilities in the water-receiving area，the absorption capacity is gradually improved.When the water supply in the water source area is limited，the problem of competitive water use among the water-receiving areas is becoming increasingly prominent.In this paper，we proposed an allocation method of annual water supply for the Middle Route of South-to-North Water Diversion Project based on the design proportion of each province.The method was to firstly allocate the divertable water according to annual average distribution ratio of each province，which is considered as the initial allocation value，then take the smaller one between the initial allocation value and the water use plan of each province as its annual allocation water volume.We take the annual divertable water of 8 billion m³of the Middle Route of South-to-North Water Diversion Project as an example to carry out the calculation.The results showed that according to the water use plan of the four provinces in the receiving area，by analyzing the water allocation situation，the water allocation of Beijing，Tianjin，Hebei and Henan was 1.04 billion，0.856 billion，2.8 billion，3.0 billion m³respectively.This method can provide a reference for the preparation of an annual water scheduling plan for the Middle Route of South-to-North Water Diversion Project and can provide support for ensuring the realization of the projects benefits.

Key words：water allocation；divertable water；annual water scheduling plan；water-receiving area；Middle Route of South-to-North Water Diversion Project