引用格式:张金良,景来红,李福生,等.南水北调西线工程总体布局及一期工程方案研究[J].人民黄河,2023,45(5):1-5.
作者简介:张金良(1963—),男,河南新安人,正高级工程师,主要从事黄河流域重大水工程与水沙调控研究工作
摘 要:南水北调西线工程从长江上游调水进入黄河上游,已研究70 多a,历经多个研究阶段,形成调水方案数百个。经过深入论证,西线工程总体布局和工程规划方案已纳入2002 年国务院批复的《南水北调工程总体规划》,并在2008 年完成第一期工程项目建议书。2008 年以来,随着西线工程前期研究工作的深入,结合新形势和新发展要求,其调水规模和调水线路研究已逐渐聚集,形成了上下线组合调水的总体布局方案和一期工程方案。一期工程的上线和下线是独立的调水线路,其中上线已经过数十年勘察论证,前期工作基础扎实,入黄位置高,覆盖范围广;下线利用在建工程作为水源水库,水源条件相对较好。一期工程已具备开展可行性研究的条件。建议国家尽早决策西线工程开工建设,补齐国家水网主骨架,为实现“让黄河成为造福人民的幸福河”和支撑西部发展提供有力水资源保障。
关键词:南水北调西线工程;上线方案;下线方案;上下线组合调水方案;总体布局方案;一期工程方案
水少、沙多、水沙关系不协调是黄河复杂难治的根本症结。长期研究表明,在充分挖掘节水潜力的基础上,解决该症结的途径是增水、减沙,调控水沙。当前,黄河流域最大的矛盾是水资源短缺,上中游大部分地区位于400 mm 年降水量等值线以西,气候干旱少雨,多年平均降水量446 mm,仅为长江流域的40%,多年平均水资源总量647 亿m3,不到长江的7%,水资源开发利用率高达80%,远超40%的生态警戒线[1]。2021年5 月14 日,推进南水北调后续工程高质量发展座谈会在南阳召开,习近平总书记在会上强调“南水北调工程事关战略全局、事关长远发展、事关人民福祉”。南水北调西线工程是从长江上游的金沙江、雅砻江和大渡河调水,通过输水隧洞穿过巴颜喀拉山,进入黄河上游的大型跨流域调水工程[2],是解决黄河流域资源性缺水问题的治本之策,在缩小西北地区与东南沿海地区发展差距,推动构建新发展格局,维护国家生态安全、粮食安全、能源安全等方面意义重大。
南水北调西线工程研究始于1952 年。毛泽东主席第一次视察黄河时指出“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的”。经过数十年的前期工作,西线工程总体规划方案和一期工程规划方案纳入了2002 年国务院批复的《南水北调工程总体规划》,并完成了第一期工程项目建议书。针对原规划存在的问题,结合新形势和新时代发展要求,近年来对西线工程总体规划方案和一期工程项目建议书方案进行了深化研究,并开展了调水断面下移方案研究,以最大限度减小对长江调水区的负面影响[3],经多方案比选提出了上下线组合调水的总体布局方案和一期工程方案。
1 西线工程研究历程
南水北调西线工程研究历经初步研究和超前期研究、规划、第一期工程项目建议书、江河连通西部调水方案研究、规划方案比选论证等阶段,取得了丰富的研究成果。
(1)初步研究和超前期研究阶段。自1952 年起,黄河水利委员会(以下简称黄委)开展初步研究工作,进行了大规模的基本资料收集、调查、查勘及调水线路选线工作,研究了从通天河、雅砻江、大渡河自流和抽水的多个方案[4],还研究了从通天河以及西南诸河的澜沧江和怒江调水到柴达木盆地的可能性。1987 年7月,按原国家计划委员会安排开始开展超前期研究工作,对通天河、雅砻江、大渡河上40 个引水坝址、157个引水线路方案进行了研究。
(2)规划阶段。1995—2001 年,根据水利部工作安排,开展了规划阶段工作,2001 年完成《南水北调西线工程规划纲要及第一期工程规划》。该阶段研究的调水河流为通天河、雅砻江、大渡河,研究的引水枢纽坝址共20 多个,提出了西线调水的总体工程布局和规划方案。该成果被纳入《南水北调工程总体规划》并由国务院批复。
(3)第一期工程项目建议书阶段。2001 年7 月,水利部布置开展西线第一期工程项目建议书编制。2005年6 月,考虑受水区缺水状况、调水对调出区的影响和技术经济合理性,水利部布置开展西线第一、二期工程水源结合方案研究,仍作为第一期工程进行项目建议书编制。2008 年年底完成《南水北调西线第一期工程项目建议书》(初稿)的编制;同年,按照有关西线工程不急于开展项目论证的要求,前期工作暂停。2012 年6月,按照水利部要求,黄委组织开展项目建议书补充完善工作。
(4)江河连通西部调水方案研究阶段。围绕西线工程总体规划和一期工程项目建议书中调水比例偏高、生态制约性强、对宗教设施影响大及移民征地等问题,2012—2019 年,黄河勘测规划设计研究院有限公司和中国国际工程咨询有限公司联合开展了南水北调西线江河连通方案研究。该阶段初步提出六江(河)总调水规模450 亿m3,并拟定了全程自流的调水线路。
(5)规划方案比选论证阶段。2016 年9 月,国家发展和改革委员会及水利部安排对南水北调西线工程有关问题进行深入研究。2020 年8 月,黄委组织编制完成《南水北调西线工程规划方案比选论证报告》及9 个专题报告。2020 年12 月,水利部将论证报告及审查意见函送国家发展和改革委员会。
2021 年以来,为贯彻落实习近平总书记“5·14”重要讲话精神,按照水利部工作部署,黄委开展了南水北调后续工程高质量发展相关研究,按照水利部开展南水北调西线工程总体规划修改完善的相关要求,编制了《南水北调西线工程规划方案补充论证》。
经过70 多a 大量论证工作,西线工程调水线路研究范围逐渐聚焦,从最初的115 万km2缩小到超前期研究阶段的87 万km2,再到现在的30 万km2;调水河流由最初的9 条聚焦到目前的金沙江、雅砻江和大渡河,开展了数百个调水方案论证[3]。西线工程总调水规模170 亿m3,工程总体布局方案由上线调水40 亿m3 +下线调水130 亿m3组成。上线为雅砻江干支流—大渡河支流—贾曲河口线路,在贾曲河口入黄河干流;下线为金沙江叶巴滩—雅砻江两河口—大渡河双江口—洮河线路(简称叶—两—双—洮线),在甘肃省岷县入洮河。
2 上线方案研究及历史沿革
上线方案原形可追溯到西线工程研究规划阶段。
2.1 规划阶段
规划阶段在调水河段内进行了大量的方案研究,明确了“由近及远、从小到大、先易后难、分期建设”的规划思路,经过引水形式和引水线路比选论证,推荐3 条河自流引水170 亿m3的总体工程布局,分三期实施。一期从大渡河和雅砻江支流调水到黄河贾曲河口的达曲—贾曲自流线路,调水规模40 亿m3;二期从雅砻江干流调水到黄河贾曲河口的阿达—贾曲自流线路,调水规模50 亿m3;三期从通天河干流调水到黄河贾曲河口的侧仿—雅砻江—贾曲自流线路,调水规模80 亿m3。3 条线路总长1 072 km[5]。该成果被纳入《南水北调工程总体规划》中,作为“四横三纵”中国大水网的重要组成部分。
2.2 第一期工程项目建议书阶段
该阶段对规划阶段提出的第一期工程和第二期工程的水源结合方案进行了深入研究,优化了调水河流和调水坝址,维持阿安、仁达、克柯坝址不变,优化调整了阿达、上杜柯、亚尔堂等坝址,增加调水河流色曲以及调水坝址洛若,并提出多种调水规模和调水方案,通过综合比选提出推荐的第一期工程调水方案,总体布局示意见图1。
图1 第一期工程项目建议书推荐方案总体布局示意
第一期工程从雅砻江、大渡河干支流7 条河流调水80 亿m3,其中雅砻江干支流调水56 亿m3、大渡河支流调水24 亿m3,经长隧洞在贾曲河口进入黄河干流。调水工程采用自流输水方式,由7 座水源水库、9段输水隧洞、12 座跨河交叉建筑物组成。输水线路总长325.7 km,其中隧洞段总长321.1 km,隧洞最长段72.4 km,最大埋深1 150 m,水源水库总库容62 亿m3。
2.3 规划方案比选论证阶段
该阶段黄委联合中国国际工程咨询有限公司、长江勘测规划设计研究院、中国水利水电科学研究院等单位及高校开展深入研究,对已有方案进行了深化论证。
充分考虑长江大保护、生态保护优先等要求,针对第一期工程项目建议书阶段提出的调水线路,取消了大渡河支流色曲调水方案,复核了各调水坝址坝下生态需水量以及调水规模;将原项目建议书第一期工程调水规模80 亿m3优化调整为40 亿m3,各坝址断面调水比例为32%~38%。原项目建议书第一期工程优化后称为雅砻江、大渡河干支流联合调水(简称雅大调水)线路方案,调水40 亿m3,新建水源水库6 座,分别为雅砻江干流上的热巴,雅砻江支流达曲上的阿安、泥曲上的仁达,大渡河支流杜柯河上的珠安达、玛柯河上的霍那、阿柯河上的克柯,线路穿越雅砻江、大渡河与黄河之间的分水岭,在贾曲河口入黄河干流,采用单洞自流输水,线路总长325.7 km,其中隧洞段总长321.1 km。
原规划方案第三期工程从通天河干流侧仿调水到黄河贾曲河口,调水规模为80 亿m3。侧仿坝址位于青海三江源国家级自然保护区通天河保护分区核心区和缓冲区的交界处,水库回水涉及自然保护区的核心区、缓冲区和实验区,面积65.7 km2。考虑到金沙江岗托库区不涉及自然保护区,而且调节能力大,水量丰沛,为减小侧仿水库淹没对生态环境的影响,将金沙江调水断面下移到岗托坝址。初拟岗托年调水规模40 亿m3,从岗托库区取水,在金沙江支流色曲新建泵站,提水后通过明流洞引水到雅砻江的热巴水库下游,跨过雅砻江,与雅砻江、大渡河干支流联合调水线路平行布置,最后进入黄河贾曲河口(简称岗托抽水线路),坝址断面调水比例为24%。线路长420 km,其中隧洞段总长411.9 km、最大埋深1 500 m、平均埋深约560 m,泵站提水扬程520 m。
对西线工程总体规划方案深入论证后,优化调整了调水规模和调水线路。调水规模由170 亿m3优化调整为80 亿m3,总体调水比例为28%;调水线路调整为岗托抽水40 亿m3线路和雅大调水40 亿m3线路两条,作为上线方案,线路总长745.7 km。上线方案示意见图2。
图2 上线方案示意
3 下线方案沿革及总体布局研究
2009—2011 年,黄河勘测规划设计研究院有限公司一方面继续深化从雅砻江干支流和大渡河支流等7条河流调水的第一期工程论证,另一方面结合西线工程面临的新形势、新要求,自筹资金,在更大范围对各种可能的调水方案进一步梳理和分析。2012—2019年,黄河勘测规划设计研究院有限公司与中国国际工程咨询公司联合开展研究,初步提出了以金沙江、雅砻江、大渡河等6 条江(河)为调水河流、调水450 亿m3、全程自流调水线路方案,先期从金沙江、雅砻江、大渡河调水170 亿m3入黄河支流洮河。
后续基于原规划方案及第一期工程项目建议书研究成果,吸收西线江河连通调水方案成果,进一步研究了调水断面下移方案。结合调水河段的梯级水库规划坝址,在金沙江干流及雅砻江、大渡河干支流上重点研究了20 个坝址。结合调水河流各坝址可调水量条件,考虑各调水坝址取水口与受水河段的高程、空间位置关系和水头衔接要求,综合提出6 个调水170 亿m3自流方案、自流与抽水结合方案,经过技术经济综合比选,叶—两—双—洮线联合自流调水方案作为调水断面下移推荐方案,即下线方案。下线在原规划线路基础上下移了250~400 km,引水高程由3 600 m 左右降至2 700 m左右,下降约900 m,断面调水比例25%~28%,由3 条调水线路组成(见图3),线路总长1 880 km。
图3 下线方案示意
4 总体布局方案研究
考虑到上线、下线方案均由独立的线路组成,在上下线方案基础上,提出总调水规模170 亿m3的3 个总体布局方案:方案一,上线调水80 亿m3(岗托抽水40亿m3+雅大调水40 亿m3)+下线调水90 亿m3(双江口调水40 亿m3+两河口调水50 亿m3);方案二,上线调水40 亿m3(雅大调水40 亿m3)+下线调水130 亿m3(双江口调水40 亿m3 +两河口调水40 亿m3 +叶巴滩调水50 亿m3);方案三,下线调水170 亿m3(双江口调水40 亿m3+两河口调水60 亿m3 +叶巴滩调水70亿m3)。上述方案中,除方案一岗托库区为抽水外,其他水库均为自流引水。
3 个总体布局方案调水规模均为170 亿m3,坝下生态需水量均能满足要求。方案二略占优势,避开了方案一岗托抽水问题,降低了运行费用,上线调水40亿m3线路为原规划及项目建议书推荐线路,水源水库和线路工程前期工作基础扎实,下线利用了3 座在建水库。该方案为自流引水,上线雅大调水40 亿m3,新建水源水库6 座,调水线路长325.7 km,在贾曲河口入黄河干流;下线由3 条线路组成,分别从在建的金沙江叶巴滩水库调水50 亿m3、雅砻江两河口水库调水40亿m3、大渡河双江口水库调水40 亿m3,共130 亿m3,在甘肃省岷县入洮河,线路总长1 878.8 km,如图4所示。
图4 总体布局方案示意
5 一期工程方案研究
在充分挖掘工农业节水潜力的前提下,测算2035水平年黄河上中游六省(区)缺水量约为103 亿m3,占流域总缺水量的76%左右,其中生活、工业、生态移民、牲畜及河道外城乡环境缺水量78 亿m3,占六省(区)总缺水量的76%,考虑石羊河供水4 亿m3,需要调水82 亿m3。综合考虑多种因素,初拟西线一期工程调水规模80 亿m3,可初步解决2035 水平年黄河流域上中游六省(区)生活、工业缺水问题。
结合黄河上中游地区缺水情况,综合考虑河流开发利用程度、技术经济、生态环境影响等因素,在推荐的总体布局方案基础上,针对西线一期工程调水80 亿m3拟定了2 个方案(见图5):方案1 为上下线组合方案,上线为雅大调水40 亿m3、在贾曲河口入黄河干流,下线为大渡河双江口水库调水40 亿m3入洮河;方案2 为雅砻江两河口水库、大渡河双江口水库均调水40 亿m3入洮河。
图5 一期工程方案示意
西线工程调水区水量丰沛,水资源开发利用程度较低,可调水量潜力大。根据现阶段的研究成果,一期工程调水规模80 亿m3,经综合比选,上下线组合方案工程地质条件、施工条件、技术经济指标稍好,其中上线调水40 亿m3,入黄位置高,施工难度较小,且经过多年勘察论证,前期工作基础扎实,具备先期开工建设条件。该方案上下线路均采用自流输水方式,上线雅大调水40 亿m3,新建水源水库6 座,总长325.7 km,淹没影响寺院16 座,其中直接淹没5 座,淹没影响人口1.4万人;下线双江口水库调水40 亿m3,在甘肃省岷县中寨镇入洮河后进入黄河刘家峡水库,调水工程由1 座在建水源水库、5 段输水隧洞、4 座跨河交叉建筑物组成,线路总长413.5 km,其中隧洞段总长410.3 km、最长段131.3 km、最大埋深2 200 m、平均埋深1 100 m。双江口水库在建,移民等问题已解决。大渡河调水坝址总体调水比例为33%,雅砻江调水坝址的调水比例为34%。匡算一期工程静态总投资2 576 亿元,单方水投资32.2 元。
6 结语
南水北调西线工程经过70 多a 大量论证工作,调水线路研究范围从最初的115 万km2聚焦到现在的30万km2;调水河流由最初的9 条聚焦到目前的金沙江、雅砻江和大渡河;开展了数百个调水方案论证,按照“确有需要、生态安全、可以持续”的论证原则,经过逐步优化调整,调水方案逐渐形成共识。
随着时代的进步,人们对经济社会发展、生态环境保护的认识逐渐加深,西线工程方案的论证也逐渐深化。本着生态安全、可以持续的原则,对西线原规划方案进行了调整,调水量进一步减小,调水影响进一步降低。初拟的西线工程总体布局方案为上线调水40 亿m3+下线调水130 亿m3,可以解决未来黄河流域缺水问题。一期工程方案的上线和下线是独立的调水线路:上线已经过数十年勘察论证、前期工作基础扎实,工程规模较小,工程建设条件相对简单,直接供水范围较大;下线的水源水库为在建工程,水源条件相对较好。一期工程已具备开展可行性研究的条件。
我国高原地区深埋超长隧洞建设技术已有长足发展,技术是可行的。西线工程调水区水资源开发利用率为0.5%~5.3%,相对于当地丰沛的水资源,调水对生产生活用水影响很小。初步分析表明,调水到黄河的总成本费用不足1 元/m3。西线一期工程在技术和经济等方面是可行的,建议国家尽早决策西线工程开工建设,补齐国家水网主骨架,为实现“让黄河成为造福人民的幸福河”和西部地区均衡发展提供有力水资源保障。
参考文献:
[1]中共中央,国务院.黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要[N].人民日报,2021-10-09(1).
[2]景来红.南水北调西线一期工程调水配置及作用研究[J].人民黄河,2016,38(10):122-125.
[3]张金良,景来红,唐梅英,等.南水北调西线工程调水方案研究[J].人民黄河,2021,43(9):9-13,24.
[4]崔荃,胡建华.南水北调西线工程方案研究[J].人民黄河,1999,21(2):25-28.
[5]沈凤生,谈英武.南水北调西线工程规划纲要[J].人民黄河,2001,23(10):4-5,45.
END
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