張永復

(天津市塘沽自來水公司，天津 300450)

1 調水入南運河的必要性分析

京杭大運河是中華民族的文化象征之一，也是世界運河史上的里程碑，已被國際工業(yè)遺產保護委員會在《國際運河古跡名錄》中列為最具影響力的水道。全線總長1789 km。其中黃河以北河段長707 km，稱魯運河及南運河，屬于海河流域。這段運河水資源嚴重短缺，雖然20世紀70年代以來部分河道長期斷流，近兩年(2021年、2022年)南水北調東線北延應急供水，皆可穿越黃河向河北省及天津市調水，說明魯運河及南運河輸水功能依然完好。

1.1 海河流域水資源匱乏致使南運河斷流

海河流域總面積32.06萬km2。1956—2000年，多年平均降水量535 mm，多年平均水資源總量為370億m3，人均水資源占有量240 m3，僅為全國平均的1/7，世界平均的12%。根據2001—2015年水文系列分析，流域水資源開發(fā)利用率為120%。流域的水生態(tài)環(huán)境嚴重惡化，經濟社會發(fā)展大量擠占了生態(tài)環(huán)境用水，地下水超采嚴重[1]。

海河流域不僅多年平均水資源總量短缺，而且各年度間豐枯變化劇烈。以天津市為例：天津市按多年平均值計算，平均降水量567.1 mm，水資源總量14.7932億m3，地表水資源量10.1713億m3。多年人均本地水資源占有量只有107 m3。以近三年水量為例[2]，可以看出各年度間變化幅度十分巨大。天津市2019—2021年水量變化如表1。

表1 天津市2019—2021年水量變化

在接近平水年的2020年，天津市的水資源總量再加入境水量(含外調水量)不足50億m3，按全市1386萬人計算，人均僅360 m3，遠低于人均1000 m3的國際水資源緊缺標準，據此更可見海河流域全流域水資源匱乏狀況。

雖然海河流域現(xiàn)有的外調水源滿足了城鎮(zhèn)用水及部分環(huán)境用水，但是，由于缺口仍然巨大。突出表現(xiàn)是：經濟社會用水量大大超過水資源承載能力，長期大規(guī)模開采地下水造成地下水嚴重超采，導致地下水位下降、河湖水面萎縮、地面沉降等生態(tài)環(huán)境問題。重要水源地、地下水受到不同程度污染[1]；因流域缺水，除汛期外，各支流均無下泄流量，因為沒有水流動，干流水質差，2019年及2020年海河大閘處的水質均為Ⅴ類[3]。

海河流域的支流南運河，是資源性缺水地區(qū)。加上其他因素的影響，1901年南運河停止了漕運，1976年已完全斷流。河道斷流，造成水生態(tài)損害、水環(huán)境污染等問題十分突出。

1.2 2022年京杭大運河全線貫通補水行動

為了落實習近平總書記對“地下水超采治理、復蘇河湖生態(tài)環(huán)境、大運河保護傳承利用”的指示，水利部在2022年組織了京杭大運河全線貫通補水行動，調度多種水源，計劃向南運河等河段補水5.15億m3，實補水8.4億m3。其中入京杭大運河水量4.66億m3，從京杭大運河衛(wèi)運河引走向衡水湖生態(tài)補水1.0億m3，從南運河引走灌溉水量1.27億m3。這次補水行動再度表明南運河與海河流域相鄰地區(qū)水量互補是十分密切的。

京杭大運河全線貫通后，水利部對補水成效進行了總結評估?？隙ㄈ€貫通補水取得了顯著成效。一是地下水有效入滲回補。二是壓減深層承壓水開采。三是河湖生態(tài)環(huán)境改善。四是促進大運河文化保護傳承利用。水利部明確表示要繼續(xù)貫徹執(zhí)行習近平總書記保護好、傳承好、利用好大運河的指示批示精神，持續(xù)推進京杭大運河黃河以北河段貫通補水工作，力爭每年實現(xiàn)一次全線貫通，并逐步延長全線貫通時間，實現(xiàn)正常來水年份全線有水的目標。

1.3 京杭大運河全年貫通需要開發(fā)新水源

京杭大運河全線貫通，必須向南運河補水。京杭大運河要全年貫通，南運河更不可以斷流，不僅需要為南運河補水，還需要結合海河流域規(guī)劃，彌補海河流域水資源的缺口。

對于海河流域缺水量，已有不少研究論述。根據李想等水利工作者研究結論：京津冀地區(qū)在維持經濟社會快速發(fā)展的前提下，需水結構不斷優(yōu)化，無調水時，大部分縣域水資源壓力較大，中南部縣域尤為突出，隨著調水工程增補，水資源壓力明顯緩解，但缺水性質未發(fā)生根本變化，考慮遠期規(guī)劃調水，京津冀地區(qū)仍有近半數縣(區(qū))受到不同程度的缺水影響，缺水量約為41億m3/a。

在今年京杭大運河全線貫通補水的工作中，統(tǒng)籌了南水北調東線一期北延工程供水、潘莊引黃、沿線四省(市)本地水、再生水及雨洪水等水源，還利用了岳城水庫3.41億m3、密云水庫0.31億m3的蓄水。但是，不可能為持續(xù)補水長期大量利用水庫蓄水。

貫通京杭大運河可以改善生態(tài)環(huán)境，重煥大運河的活力，是廣大人民群眾的期盼，意義十分重大。但是，限于現(xiàn)有水源，目前尚不具備全年貫通之條件。因此，水利部領導在京杭大運河全線貫通補水有關情況新聞發(fā)布會上實事求是的表示：只能“力爭……逐步延長全線貫通時間”。要全年貫通京杭大運河還必須開發(fā)新水源。

京杭大運河的魯運河及南運河臨近黃河入海口，若能將黃河入海水調入，則可以確保南運河不斷流，并改善海河流域水資源匱乏的壓力。

2 黃河入海水量分析

黃河流域多年平均天然徑流量659億m3，人均水資源量905 m3，畝均水資源量381 m3。

2.1 為保證黃河輸沙入海已制定水量調度規(guī)定

由于氣候變化及用水量增加，20世紀末黃河下游年年斷流，1997年全年226 d斷流。斷流之后黃河主河槽萎縮，不僅嚴重破壞沿黃的生態(tài)環(huán)境，而且對行洪構成潛在威脅。由于管理部門對全流域水量實施統(tǒng)一調度，1999年3月以后，黃河已不再斷流。

2006年8月1日起施行的《黃河水量調度條例》，科學確定了河道輸沙入海水量和可供水量之間的關系：指出“前款所稱可供水量，是指在黃河流域干、支流多年平均天然年徑流量中，除必需的河道輸沙入海水量外，可供城鄉(xiāng)居民生活、農業(yè)、工業(yè)及河道外生態(tài)環(huán)境用水的最大水量?！痹摋l例十分明確，在水量分配中，必須優(yōu)先保證河道的輸沙入海水量，再進行其他各項用水量的分配。

水利部根據該條例制定的《黃河水量調度條例實施細則(試行)》規(guī)定，利津水文站處斷面預警流量是30 m3/s。

2.2 黃河已經有了穩(wěn)定的入海水量

由于沿黃各地認真執(zhí)行國務院及水利部規(guī)定，黃河不僅停止斷流，而且入海水量較20世紀末有顯著增加，入海水量已穩(wěn)定達到300億m3/a以上。如表2所示。

表2 黃河入海水量 億m3

為了推動黃河流域生態(tài)保護和堅定的綠色、可持續(xù)高質量發(fā)展。國家要求黃河應全方位貫徹“四水四定”原則，把水資源作為最大的剛性約束，落實以水定城、以水定地、以水定人、以水定產，走好水安全有效保障、水資源高效利用、水生態(tài)明顯改善的集約節(jié)約發(fā)展之路。精打細算用好水資源，從嚴從細管好水資源。

因此，完全可以預期，今后黃河必然有足夠多的入海水量，它已成了可供利用的水資源。但是，這些水資源，除了在黃河三角洲引用不足10億m3外，絕大部分入海水尚未得到利用。如果將部分黃河入海水北調，可以確保南運河不再斷流。

3 泥沙淤積

3.1 從黃河中、下游取水淤積的泥沙難處理

黃河是世界上含沙量最多的河流。在黃河中、下游取水，必然帶出泥沙，保持渠道的輸水功能難度很大。

在已建成的遠距離引黃輸水工程中，用了各種不同的方法保持渠道正常運行。引黃濟青輸水工程建設了總面積36 km2的沉沙池，沉沙池分為九條渠使用，每條渠用4～5 a，總計可用40 a；東營曹店閘引黃供水工程將55% 泥沙抽送到兩座沉沙水庫，其余45% 則由提水站抽出干渠；濱州小開河閘引黃供水工程根據模型試驗，引入支渠的泥沙、淤積在干渠的泥沙及送入尾部沉沙池泥沙大約各占三分之一。所有這些工程當沉沙池淤積填滿后，還必須另尋沉沙場所。

近年新建的“引黃入冀補淀”工程，則是從渠首引入交替使用的兩個沉沙池，兩個池交替循環(huán)，不間斷地凈化黃河水，經沉淀后再將清水送入輸水渠道。渠首在河南省濮陽縣渠村，在引黃閘下游建了兩個南北長2.5 km、東西寬近1 km的沉沙池(使用174.8 hm2耕地)。該工程是“十二五”解決河北省水資源短缺的民生工程。據河南省濮陽水利部門統(tǒng)計，引黃入冀補淀工程自2017年11月通水以來，渠首累計引黃河水11.80億m3，引入河北省境內水量9.29億m3，為白洋淀生態(tài)補水1.54億m3，為沿線農業(yè)灌溉和生態(tài)恢復做出了突出貢獻。但是，沉淀淤積在沉沙池里的泥沙卻成為當地一個巨大負擔。按照向河北省的供水量計算，每年沉沙池內要淤積100萬m3左右的泥沙，堆積這些泥沙需要占用大量的良田，成為處理難題。

3.2 從黃河入?？谌∷俜e的泥沙易排入大海

從黃河河口引水則與從中、下游引水不同，可以采用沖沙入海方法，解決引水與排沙矛盾，不必因為堆積泥沙再占用農田。

根據2021年黃河泥沙公報，雖然黃河河口總輸沙量仍然比較高，但是平均含沙量已大幅降低，有利于從河口取水。黃河利津站輸沙量及平均含沙量見表3。

表3 黃河利津站輸沙量及平均含沙量

從黃河口調水處理泥沙的對策因調水數量不同，需要處理的沙量也不同，應采取不同的沖沙入海對策。

沉沙池里的泥沙量較少，可將其直接排入河道，借助河流沖刷或河道整治工程及河口疏浚拖淤排入大海。

沉沙池里的泥沙量較多，可釆用機械排沙，在河道水位較高時，將沉積的泥沙用機械裝入泥駁，拖至外海傾倒。

若調水量大，沉沙池里沉積泥沙量很多，可與引黃入冀補淀工程一樣，在渠首建設交替使用的兩個沉沙池，池中沉積泥沙可以在汛期利用黃河水沖泥沙入海，或者用海水沖泥沙入海。海水沖沙方案可以按林秉南院士《引海水沖深黃河下游河槽》的建議實施。

4 輸水方案

我國已經成功建成很多輸水工程，它們分別是建明渠或是建全箱涵，并利用部分原有河道相互串通。這些工程多已成功運行多年，均可作為本工程借鑒。例如南水北調中線工程，其中，總干渠(明渠)1276.4 km，天津輸水干線(箱涵)155.5 km。已經建成的長距離引黃輸水工程也有很多，如引黃入冀補淀工程，引黃濟青工程，以及位于黃河三角洲眾多的輸水工程等。

調黃河入海水到南運河，則是從黃河河口沉沙池取水，修建新的輸水渠(明渠或全箱涵)，并由新建的輸水渠與魯北的三條河流之中比選一條作為輸水河道相聯(lián)結。與這三條河流聯(lián)結的新建輸水渠長度不同，徒駭河約67 km、馬頰河約100 km、漳衛(wèi)新河約114 km。

這三條河流都是鄰近黃河的平原排澇河道，上游與魯運河相交，下游在黃河三角洲入海。若作為輸水河道，經若干級泵站提升，即可達南運河，并自流到天津。

南水北調東線從長江引水后穿越黃河隧洞后可自流入天津，引黃河入海水是從河口取水并經輸水河道進入南運河，其位置在南水北調東線的黃河隧洞下游。因此，它的提升總揚程必然低于南水北調東線的輸水總揚程，與南水北調東線調水比較，可節(jié)省電耗。

5 對生態(tài)環(huán)境影響

在“黃河入海水北調”工程中，由于取水在黃河入?？诟浇瑢S河下游造成的負面影響十分微弱，不致影響到生態(tài)環(huán)境保護的要求。對河口的影響主要是減少了入海水量和相對增加了輸沙量。

1987—2020年，黃河入海徑流量139.5億m3，最近數年入海徑流量已穩(wěn)定在300億m3以上，即使調水100億m3(已經達到南水北調中線的調水量)，還有200億m3以上流量入海，遠遠大于1987—2020年黃河平均入海徑流量。因此，因調水而減少的入海水量對環(huán)境負面影響是有限的。

小浪底水庫運用后，黃河入海沙量已大幅降低，從表3可見，在黃河利津水文站，1952—2021年多年平均輸沙量及平均含沙量比2021年輸沙量及含沙量均高出三倍左右。調出部分徑流，黃河入海水的含沙量仍然遠低于歷史平均含沙量。所以，調水后因黃河泥沙入海帶來的影響也是有限的，是可控的。

6 結 語

水利部門已調度多種水源為大運河補水，但限于現(xiàn)有水源條件，仍不能達到全年全線貫通。本文提出將黃河沖沙入海水調入南運河的建議，是希望通過分析討論，尋找一個可以長期持續(xù)向南運河補水方案，達到京杭大運河全年全線貫通之目的。

將黃河沖沙入海水調入南運河，是可以長期持續(xù)的。因為他不占用黃河水分配指標，是對黃河沖沙水的重復利用，也是最大的節(jié)水措施。調水入海河流域的南運河，還可以緩解滄州、衡水及天津等地區(qū)的水資源不足。同時也將大幅度地改善魯北地區(qū)及南運河水生態(tài)環(huán)境。也增大黃河水的利用效益。

為京津冀地區(qū)再多開辟一處外調水源，在異常氣候情況下，該地區(qū)供水可更加安全。