南水北调中线工程对汉江中下游经济发展有利_丹江口论文

南水北调中线工程对汉江中下游经济发展有利_丹江口论文

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1 南水北调中线工程概况

我国水资源分布呈南方水多北方水少的特点,与耕地、生产力布局不相适应。随着社会经济发展,北方地区缺水日益严重,特别是京、津、华北地区,因缺水制约着社会与经济发展。南水北调是缓解北方缺水问题的重大战略工程与基础设施。根据长江流域综合利用规划,南水北调总格局分西、中、东三线,分别从长江上、中、下游调水。

南水北调中线工程近期从汉江丹江口水库引水,沿唐白河平原北部及黄淮海平原西部布设自流输水总干渠,跨江、淮、黄、海四大流域达北京、天津。主要任务为城市生活用水、工业供水,兼顾农业及其它用水,主要供水目标为京、津、华北地区,供水范围分属京、津、冀、豫、鄂5省市。

汉江丹江口水库为中线工程水源地。控制集流面积9.5万km[2],占汉江全流域的60%,多年平均入库天然径流量408.5亿m[3]。 丹江口水利枢纽已建成初期规模,坝顶高程162m , 正常蓄水位157m , 死水位140m,极限消落水位139m,夏汛限制水位149m(预留防洪库容77亿m[3]),秋汛限制水位152.5m(预留防洪库容55亿m[3]),兴利调节库容98~102.2亿m[3]。按原规划,后期需加高大坝, 将正常蓄水位提高至170.00m,死水位150m,极限消落水位145m,夏汛限制水位160m(预留防洪库容110亿m[3]),秋汛限制水位163.5m(预留防洪库容81.2亿m[3])。

从丹江口水库调出水量有多种方案,经论证推荐近期实施加高丹江口大坝至最终规模,多年平均调水量145亿m[3]为近期调水量方案。

输水工程——引汉总干渠自丹江口水库库边的陶岔渠首枢纽引水,终点为北京、天津、陶岔至北京全长约1246km。渠首段设计流量630m[3]/s(加大流量800m[3]/s),过黄河流量500m[3]/s, 进河北设计流量380m[3]/s,进北京、天津设计流量分别为70m[3]/s。

加高丹江口大坝调水145亿m[3] 方案需要在汉江中下游兴建部分补偿工程,有兴隆水利枢纽、东荆河灌区和武汉通顺河灌区补水工程,干流沿岸受调水影响的闸站改建和航道整治补偿等工程。在进一步对汉江中下游实施全面治理开发,即兴建引江济汉工程并渠化丹江口——兴隆河段后,丹江口水库可调水量还能增至220~230亿m[3]。

2 水库调出水量与汉江中下游需水的关系

调水规划的原则是基本不影响汉江中下游需水要求。因此丹江口水库可调出水量的多少与上游来水总量及其时程分布、中下游用水部门的需要、中下游工程条件有密切关系,还与水库调度运用原则有关。

2.1 汉江水资源及汉江中下游需水

汉江流域多年平均天然径流量591亿m[3],本流域目前年耗水量36.8亿m[3],出境水量554亿m[3],利用程度很低。 汉江丹江口以上多年平均天然径流量408.5亿m[3],扣除上游消耗水量后入库水量为393亿m[3],再扣除库损后的净入库水量约391亿m[3]。

以汉江中下游干流及其分支东荆河为水源的地区称汉江中下游干流用水范围,主要用水部门为工农业、城乡生活用水(属河道外用水)和航运用水(属河道内用水,不消耗水量)。现状河道外多先利用当地水,不足的由汉江干流沿岸取水工程引用汉江水。经调查分析计算,汉江中下游干流用水范围内需引用汉江水量,2000水平年约143亿m[3] (有部分回归,故不是耗水)。

2.2 要求丹江口水库补偿下泄水量

丹江口水库下泄过程设计原则:按基本满足汉江中下游用水和通航保证率的要求,考虑支流及区间来水,进行补偿下泄。

汉江中下游目前为天然河道,需要一定的“垫底”水量才能满足沿岸取水对水位、航运对水深的要求。如果兴建补偿工程抬高水位增加航深,或以提代引以减少对“垫底”水量的要求,再利用一些长江水和当地水替代汉江水,则要求丹江口水库补偿下泄的流量可减少。经汉江中下游干流水量平衡计算,如维持河道天然状况,要求丹江口水库补偿下泄的水量,2000水平年多年平均约212亿m[3]; 如实施上述的局部补偿工程,2000水平年平均约164亿m[3];如实施全面治理,2020 水平年平均可减少至73亿m[3]。

2.3 调水量与补偿工程的关系

为了取得较多的调水量又尽可能减少对汉江中下游的影响,采取如下对策:①加高丹江口大坝至最终规模,增加水库调节库容,既有利于调水,也有利于中下游用水;②水库调度时优先考虑满足中下游各部门用水要求,汉江来水多时多调,水少时少调;③中下游采取适当的补偿措施以减少对“垫底”水量的要求和替代部分汉江水量。

现在推荐的调水量145亿m[3] 方案就是考虑加高丹江口大坝至最终规模,汉江中下游实施前述的局部补偿工程,基本满足汉江中下游用水条件下推算出的。此方案丹江口水库多年平均下泄水量约240亿m[3],可以满足汉江中下游的需要。

根据调入区的需水要求及主体工程特别是用水配套工程的可能建设进度,调出水量将由小到大逐步增加,补偿工程也可逐步兴建。丹江口大坝加高,引水量达44亿m[3]前对汉江中下游用水不仅没有影响,还有较大改善,可不兴建补偿工程。在调水量44~94亿m[3]时期,对汉江中下游用水基本没影响,但需增加部分航道整治工程。调水量超过94亿m[3]至145亿m[3]时期,需完建前述局部补偿工程。调水量超过145亿m[3],则需结合汉江干流规划,实施引江济汉工程。

3 调水145亿m[3]对汉江中下游的影响

3.1 水情与河势的变化特点

调水145亿m[3],水库下泄总量将比现状减少较多。 但由于大坝加高,增加了水库调节库容和防洪库容,下泄流量过程趋于均匀化,洪峰流量减少,枯水流量及历时增加,中丰水流量及历时减少。水情的这种变化特点,使中下游河床向单一、稳定、窄深、微弯型发展。下泄流量减少,还使得丹江口建库后引起的下游河床冲刷强度减弱。

3.2 对防洪的影响

汉江中下游河道受堤防约束,愈向下游愈狭窄,泄洪能力上大下小,与洪水来量严重不平衡。河道允许安全泄量:中游襄樊至皇庄段为2000~27000m[3]/s;新城河段为18400~19400m[3]/s;泽口——仙桃为14500m[3]/s;杜家台以下受长江水位顶托仅为5250~9000m[3]/s。历史上,汉江中下游洪灾频繁而严重,下游呈三年两溃的局面。1956年兴建杜家台分洪工程后,下游防御洪水的能力提高到5 年一遇标准。丹江口水利枢纽建成初期规模后,初步形成了以丹江口水库蓄洪为主,两岸干堤、杜家台分洪工程及中下游临时分蓄洪民垸组成的中下游防洪体系,但防洪标准仍不够高。根据防洪规划,丹江口水库初期规模,遇20年一遇洪水时,运用丹江口水库调蓄和东荆河分流、杜家台分洪,可保汉江遥堤和干堤的安全;但遇超过20年一遇洪水,就需新城以上民垸分洪来蓄纳超额洪水,遇100年一遇洪水时,中游14 个民垸几乎需要全部用于分洪,才能保证中游河道流量不超过允许安全泄量。

加高丹江口大坝至最终规模后,夏汛预留防洪库容可增加33亿m[3],秋汛防洪库容可增加26亿m[3],将提高水库的调洪能力,大大削减水库的下泄洪峰流量,有巨大的防洪效益。①减少分洪损失。遇100年一遇洪水时,经水库调蓄削峰,可控制皇庄——新城河段的洪峰流量不超过允许安全泄量,基本上不需使用中游民垸分洪。杜家台分洪区分洪机率由初期规模的5~10年一次提高到15年一次。遇20年一遇洪水的分洪量由18.8亿m[3]减少为4.9亿m[3]。②遇10~100年一遇洪水,可降低碾盘山、新城洪峰水位约1m,为确保汉江遥堤安全创造了条件,减轻两岸堤防的防汛压力。③减少汉江干流及东荆河洲滩的淹没损失。

3.3 对供水的影响

汉江中下游有大量的自流引水闸和提水泵站从干流取水供给工农业及城乡生活用水。如前述,汉江目前处于天然状态,往往在枯水季节或用水高峰季节,河道垫底水量不足,难以满足取水位的要求。如不采取对策而大量调水,则可能增加这种破坏程度。

推荐的调水145亿m[3]方案,安排了兴隆枢纽、 干流沿岸闸站改建、东荆河和武汉通顺河灌区补水等工程。兴隆枢纽可抬高水位。干流沿岸受影响的闸站按调水后条件改建。武汉通顺河灌区取长江水补充。东荆河灌区实施分散补水,即在仙桃市兴建徐鸳口泵站取汉江水供泽口灌区的通北地区,将通北灌区的水量换供仙桃市的东荆河灌区;在洪湖市兴建河湖分隔工程,抬高洪湖冬蓄水位0.3m,可增1.7亿m[3]湖容, 补东荆河灌区用水;在观音寺兴建闸站引长江水入西干渠,四湖总干渠、补给监利县的东荆河灌区。

采取上述补偿工程,且水库调度按满足中下游需要下泄,将使汉江中下游干流及东荆河沿岸的用水条件比现状还有所改善。

3.4 对航运的影响

按交通部门要求,丹江口——襄樊段拟通过航道整治后达Ⅴ级航道标准,通航300吨级船舶,要求通航水深1.3~1.6m。襄樊——皇庄段正按Ⅳ级航道标准整治,通航500吨级船舶,要求通航水深1.6~1.9m。交通部门根据丹江口水库现状(即以水库初期规模引水约15亿m[3]为代表,下同)的下泄条件,按满足通航水深下限值的要求拟定设计流量约470m[3]/s,整治流量约1250m[3]/s。如按满足通航水深上限值的要求,河道流量约需达800m[3]/s。调水145亿m[3]后,丹江口——皇庄段流量大于等于470亿m[3]/s的保证率高于现状,大于等于800m[3]/[,s]的机会减少,表现调水145亿m[3]方案的通航保证率有所提高,但船舶减载的机会增多,会影响营运效益。且该调水方案的造床流量减少较多,因此整治流量减小,整治工程量和投资增加。

皇庄——泽口航段现状航道条件可通航300吨级船舶, 通航水深1.3~1.6m,相应流量约500~800m[3]/s;泽口——汉口段现状可通航500吨级船舶,通航水深1.6~1.9m,相应流量约300~500m[3]/s。调水145亿m[3],两河段流量分别大于等于500,300m[3]/s的保证率较现状提高,而大于等于800,500m[3]/s的机会减少,表明两航段的保证率将有提高,但船舶减载的时间增加,会影响营运效益。在实施引江济汉工程后,可使此段航运条件得到改善。

3.5 对水环境的影响

汉江中下游干流现状水质良好,除个别江段出现Ⅲ类、Ⅳ类水质外,一般都能达到地面水Ⅱ类标准,可满足用水要求。

特枯流量是水质的控制流量,调水145亿m[3] 方案的特枯流量较现状增加,因此水环境容量加大,一些水质差的城镇江段水质类别升高,由Ⅳ类升Ⅲ类或Ⅲ类升Ⅱ类。调水145亿m[3]的一般枯水流量、 平均流量、丰水流量较现状减少,虽环境容量有所损失,但水质类别无变化,均能达到Ⅱ类水标准。因此,可认为调水145亿m[3] 基本不影响汉江中下游水体的使用功能。

4 南水北调将促进汉江中下游的经济建设

水是人类生活和社会发展不可缺少的自然资源。汉江干流水情和工情与汉江中下游地区的社会经济发展有十分密切的联系。水是经济发展和人民生活所不可缺的,但如调控能力欠缺时,会造成资源浪费,还往往带来灾害,制约经济发展。

丹江口大坝加高调水145亿m[3],汉江中下游干流水情、 工情将发生较大变化,必然会对社会经济建设带来有利的和不利的影响。其中最有利的影响是丹江口大坝加高后,可以提高中下游防洪标准。将增强中下游的安全度,改善投资环境;其次是调水后,中下游水量的减少、水位的变化对航运用水的不利影响在采取相应补偿工程建设后,这种不利影响大多可以化解。下面就加坝调水在汉江中下游的直接经济效益和间接的影响予以简述。

4.1 直接经济效益

丹江口大坝加高,增加了防洪库容,削减了中下游洪峰流量。如前述,将减免中下游分洪民垸、分洪区、洲滩的淹没损失,还减少用于防洪、除涝的投入。经计算,多年平均防洪效益4.86亿元。

由于大坝加高增加了水库调节库容,水库调度可以更合理地按中下游需要下泄,加上补偿工程,调水后中下游各灌区的供水保证程度普遍较现状提高。几个大型自流引水灌区改善最为明显,多年平均供水保证率提高约12%~41%。经估算多年平均增产粮食约0.8亿kg, 年均灌溉效益约1.6亿元。

4.2 间接影响

(1)有利于经济结构的调整:汉江中下游地区产业结构以农业为主,工业所占比重约40%左右,远低于全省平均水平75.9%(1992年值)和全国平均水平81.3%。其重要原因之一就是受洪灾的威胁,投资回收保障差。

兴建补偿工程将向该地区投入大量资金,特别是大坝加高后对中下游防洪提供了强有力的保障,有利于改善投资环境。调水将引起汉江中下游工业内部结构的调整。

(2 )有利于城镇发展:汉江中下游是我国城镇发展历史悠久的地区之一,但由于洪涝威胁,城镇的发展受到抑制,沿江城镇带的布局受到制约。大坝加高所提供的防洪保障,将有利于沿江城镇带的发展。

(3 )有利于人民生活改善:汉江中下游两岸的人民深受洪涝灾害威胁,特别是分洪区的人民没有安稳感,造成经济行为短期化。大坝加高后所提供的防洪保障,将大大减轻中下游人民精神负担和经济损失,生活和生产将得到安定、安全的保障,人民可以按照长远发展的需要去建设自己的家园。

(4 )不利影响和对策:调水对汉江中下游的不利影响已在前面作了分析,并提出了相应的减免对策,但还须继续研究如何减少中水期航运的损益,改善水环境的措施等,将调水的不利影响减至最小程度。

综上所述,丹江口大坝加高后调水145亿m[3],只要合理调度,妥善安排汉江中下游的补偿措施,就可以做到有利于汉江中下游的经济发展。

综上所述,丹江口大坝加高后调水145亿m[3],只要合理调度,妥善安排汉江中下游的补偿措施,就可以做到有利于汉江中下游的经济发展。

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