1、中英流域水资源管理综合研讨会南水北调工程总体规划中水资源合理配置的思路、原则与初步成果徐子恺 水利部南水北调规划设计管理局2002年3月26-27日南水北调工程总体规划中水资源合理配置的思路、原则与初步成果南水北调工程是解决我国北方地区水资源严重短缺问题的特大型基础设施项目，该工程的主要供水区域是黄淮海流域，为了合理地确定南水北调工程的调水规模，在南水北调总体规划工作中，对黄淮海流域以及调出区水资源情况进行了专门的分析和合理配置。一、基本思路水资源合理配置要充分考虑水资源与经济社会发展、生态环境保护的相互影响与相互制约关系，根据各地人口、资源、环境的情况与特点，逐步调整产业结构，使生产力布局与
2、水资源条件相互适应，以水资源的可持续利用来支撑经济社会的可持续发展。在水资源合理配置中要以提高用水效率为主，正确处理节水、治污和生态环境保护与水资源开发利用的关系。遵循社会主义市场经济规律，使南水北调工程的建设规模与受水地区的需调水量与调水区的可调水量基本相适应，兼顾调水区与受水区的利益，充分发挥水资源的经济、社会与环境效益。以长江、淮河、黄河、海河四大流域为一整体系统，分析各流域水资源总体情况，分析水资源的丰枯遭遇，水量互补余缺情况以及水资源合理配置整体布局方案，并结合整个系统的自然地理条件和地形特点，规划南水北调工程的总体布局与调水线路。二、配置原则本次研究在进行黄淮海流域水资源整体配置中
3、考虑了以下原则：1、水资源与经济社会的长期协调发展的原则南水北调是一个战略性的基础设施建设项目，该工程建设将对我国水资源的宏观配置，特别是北方地区的社会、经济发展和生态环境的保护与改善产生长期的影响作用。因此，必须分析与预测北方地区在我国国民经济战略布局中的地位以及今后发展的变化趋势，预测今后几十年中北方地区社会经济结构发展变化趋势，经济发展的重点，工农业结构与布局发展趋势研究以及城市发展布局及其对用水影响，保证水资源与经济社会的长期协调发展。2、充分发挥当地水资源作用为主，合理补充外调水的原则跨流域调水对受水区来说，只能属于补水性质。只有在充分发挥当地水资源利用潜力基础上，才考虑跨流域措施。
4、在处理当地水资源利用与跨流域调水的相互关系时，必须坚持“三先三后”的方针，即先节水后调水，在受水区充分节水的前提下考虑从外流域的调水量；要先治污后通水，同步考虑各地的供水增加与污水处理能力的增加；要先环境后用水，优先保证各流域生态环境不继续恶化，并略有改善的最小生态用水量。以利用当地水资源为主，结合跨流域调水工程，进行整个水资源的总体配置。3、保护生态环境，使水资源可持续利用的原则水资源在流域水循环过程中形成和转化，是一种具有可再生性的自然资源。水资源的可再生性是水资源可持续利用的基础，也是区域可持续发展的前提。水资源开发利用和人类对土地利用格局都将改变流域与区域的下垫面条件，使水资源的产水、
5、汇流以及入渗条件等发生变化，直接影响到流域的产水能力，降低水资源的可再生性。因此，在水资源配置中要限制河流的水资源开发利用程度，限制地下水超采，保证水资源的可持续利用。4、充分考虑水资源具有公益性的特点，利用经济手段提高水的利用效率由于水并不是一种典型的经济商品，因此在水资源合理配置中，既要充分考虑水资源社会公益性的特点，又要遵循经济规律，利用经济手段进行水资源的合理配置，以提高水的利用效率。要在保证人类生活的基本需求基础上，利用经济手段进行资源配置，如开源方面，按边际成本原则进行统筹考虑地表水利用、地下水利用、污水处理回用、雨水利用和跨流域调水的利用次序；在节流方面，按照边际成本最小的原则，
6、选择经济合理的节水手段。应根据社会生产和社会需求变化情况，通过市场配置资源，以提高水的利用效率，减少和避免资源浪费。5、根据需求与可能，使调出区与调入区协调发展跨流域水资源合理配置中，在考虑调入区对水资源的需求时，必须在同时考虑调出区的水资源条件和经济社会发展对水资源的需求，以不损害调出水区的利益与可持续发展要求为前期条件下，合理确定可调出水量，使调出区与调入区的共同发展。三、水资源合理配置的理论与方法本次研究针对黄淮海流域的实际情况，提出了面向区域可持续发展和流域水资源可持续利用的系统配置方法，即基于流域水资源转化关系的用水竞争模式；在国民经济和生态环境两个层面上分析水量亏缺问题；以水资源供
7、需分析为基础，提出了黄淮海流域的缺水量；以长江、淮河、黄河、海河四大江河为东西向的四条横线，南水北调东线、中线、西线为南北向的三条纵线的整体格局上进行黄淮海流域的水资源整体配置；在既考虑水资源的社会公益性又考虑经济合理性条件下，实现经济发展用水和生态保护用水的兼顾；提出了跨流域调水和当地水综合利用的水资源合理配置方案。1、基于流域水资源转化关系的用水竞争模式流域是具有层次结构和整体功能的复合系统，由社会经济、生态环境和水循环三个系统构成。气候变化和人类活动加速了流域水循环演变，构成了流域水资源形成与演变的基础。流域系统的内在特点，使水循环不仅是生态环境系统的控制因素，同时还构成了社会经济系统的
8、资源基础。上游人类活动对水循环的影响，能迅速传递到下游地区的社会经济和生态环境系统；流域内任何地区对水循环过程的扰动，都将影响到系统的动态平衡。黄淮海流域强烈的人类活动，明显改变了自然状态下流域的产流、汇流、蒸发、入渗、补给、排泄特性，同时形成了由取水-输水-用水-排水-处理-回用环节构成的人工侧支水循环。人类用水过程中产生的水量消耗与水质劣变，明显改变了天然水循环的化学物质溶移特性和水环境容量。人工侧支循环两端从天然循环中取水并向环境排放的过程中，存在着蒸发、渗漏、排泄，使得人工与天然两个水循环在物理、化学、生态方面具有反馈关系和正负效应。发展进程中人为与自然因素的双重作用，使流域天然水循环
9、与人工侧支循环此消彼长，形成了流域水资源及相关环境的“天然-人工”二元演化结构。在流域水资源二元演化基础上的用水竞争模式表现为：人工侧支水循环通量不断加大，河道外用水量不断扩大，社会经济用水占用生态环境用水的份额不断扩大，改变了流域天然水循环的时空分布，引发了下游河道断流，地下水位不断下降，河湖洼淀和湿地的不断萎缩等一系列的生态环境劣变；在国民经济用水的侧支循环中，由于城市生活和工业用水具有较强的取水手段并能够支付较高的供水水价，在竞争性用水中往往占优势，在水资源总量不足的情况下，高保证率的城市生活和工业用水便不断挤占农业用水和生态用水；农业用水一方面被城市用水占用了一部分，另一方面又不断占用
10、生态用水；生态环境成为竞争性用水模式的最终承受者，其水分亏缺表现在流域内的湖泊湿地萎缩、河道断流及入海水量减少、地下水位下降。在考虑各种措施缓解流域水分亏缺时，需要遵循用水竞争模式的客观规律。首先解决城市和工业的节流开源和治污挖潜，一方面减少用水的竞争性，减轻其占用农业水源和生态用水的压力；一方面利用城市和工业的退水，通过污水处理后转用于农业和生态。上述基于流域水资源转化的用水竞争模式和缓解用水竞争的基本途径，构成了本次水资源配置研究工作的分析基础。2、国民经济层面和生态环境层面的水均衡分析由于存在着用水竞争，引发了国民经济缺水和生态环境缺水两个层次的缺水问题。在水资源整体短缺的大形势下，国民
11、经济用水占用了相当部分的生态环境用水，缓解了城市和工业的水资源供需失衡，取得了城市建设的巨大成就和工业增加值持续上升的良好成绩；农业传统水源被城市和工业占用，迫使其不断扩大河道外引水规模和超采地下水，向生态环境索取更多的水资源。在上述竞争用水机制下，国民经济的实际缺水量被大大缩小，相当一部分的水量亏缺被转嫁到生态环境上。本次工作中，首先进行国民经济层面的水资源供需平衡分析，并将合理的国民经济需水和可能的国民经济供水之差，作为国民经济的缺水量。同时注意到，在可能的国民经济供水量中，实际有相当部分是通过地下水超采、污水超标利用、超引分水指标所获得的，尚不能反映国民经济缺水的真实状况。因此，还有必要
12、进行以流域为基础的生态水分亏缺分析。生态环境是流域内各类用水竞争机制中水事活动的最终承受者。流域内生态水分亏缺的表现形式多样，相互之间关系十分复杂，难以进行精确的定量分析。本次工作中，以流域为基本单元，用地下水位的下降和入海水量的减少作为生态水分亏缺的最终表现形式。其中，以深层和浅层地下水稳定补给量为标准，将实际开采量大于稳定补给量的部分作为地下水超采量；以河流生态功能的正常发挥为标准，比较合理入海水量与实际入海水量之差，作为入海水量的亏缺量。采用流域产水量、外流域调入水量、地下水超采量作为水量的收入项；国民经济用水消耗、包括生态用水在内的其他用水消耗、本流域调出水量、入海水量作为支出项，进行
13、的流域水量平衡，分析不同的水资源开发程度与生态水分亏缺水量间的关系。在上述基础上，分析流域中的国民经济缺水量和生态环境缺水量，城市区域缺水量和农村区域缺水量，国民经济缺水量中的工业、农业和生活缺水量，生态缺水量中的地下水超采量、入海水量亏缺量和湖泊洼淀水分亏缺量。3、以水资源供需分析为基础的黄淮海流域缺水量水资源供需分析是确定黄淮海流域需调水量的基础。在水资源供需分析中，首先分析了水资源的开发利用现状和存在问题，在需水预测中，根据黄淮海流域在我国发展中的战略定位，综合考虑人口增长，城市化程度提高，生活用水定额增加，产业结构的变化和各部门经济量的相对变化，预测水资源需求的增长过程。在水资源供给方
14、面，考虑人类活动导致的多年平均水资源量的衰减，如土地利用格局变化导致的流域产水量变化；人工侧支水循环导致的水资源时空变化等。在水资源供需预测中，充分考虑了节水、污水处理再用、当地水资源挖潜力等措施，在节水方面将限制大耗水产业部门的发展，鼓励低耗水产业部门的发展；开展生活、工业、农业方面的器具型节水，降低用水定额，提高用水效率；进行蓄水、供水、用水、排水等各个环节的基础设施改造，减少无效的跑冒滴漏。在污水处理再用中，考虑将污水资源化作为水资源配置中的一个组成部分，对超标污水直接利用，从现状供水量中予以扣除。规划今后进一步加大污水集中处理力度和回用程度，形成再生水循环利用；在当地水资源挖潜方面，将
15、对现有供水设施进行除险加固改造，提高其蓄水、供水、输水能力；兴建小型和微型水利设施，加大对雨水的直接利用程度；在有条件的地方，修建新的蓄、引、提工程，加大水资源的开发利用程度；在沿海地区，加大海水的直接利用和淡化处理利用量，以替代一部分淡水。在生态环境保护与改善方面，将严格控制地下水超采，规划水平的生态环境需水量考虑采用以多种方法确定的最小生态环境需水量进行计算。黄淮海流域地区城市密集，进一步加剧了局部地区的水资源的需求强度，城市缺水问题日益突出，根据我国城市化进程的要求，我国的城市数量还要继续增加，城市规模还要不断扩大，城市用水的比重还将逐步上升，城市的供水问题将会越来越突出。考虑到城市需水
16、的保证程度与水质要求均高于农村地区，同时，在市场经济条件下，城市对水价的承受能力也高于农村地区，因此在本次水资源规划中，将城市与农村分别进行了供需分析。此外，在水资源供需分析中，还考虑了市场机制对水资源需求的影响，主要体现在水价的提高对节水的促进和对水资源需求过度增长的抑制作用。通过分区的水资源供需分析，得出了黄淮海流域不同地区、不同规划水平年的缺水情况，为确定跨流域调水规模和水资源总体配置提供坚实的基础。4、四横三纵的水资源总体配置格局黄淮海流域是我国严重的缺水地区，尤其是海河与淮河的缺水，单靠本流域的水资源是难以解决的。淮河流域下游从50年代开始就引长江水，海河流域从70年代开始引黄河水，
17、来解决缺水问题。我国从50年代就开始研究以长江作为水源的南水北调工程规划方案。经过多年研究逐步形成南水北调东、中、西三条调水线路。在本次规划中，将长江、黄河、淮河和海河流域作为一个整体系统，使南水北调东、中、西三条纵向调水线路，与长江、淮河、黄河、海河四条横向的天然水系相互结合，形成我国北方地区“四横三纵”的供水工程体系。根据黄淮海流域中各地区的缺水情况，以及长江流域三条线路的可调出水量，分别形成各自的供水范围与供水对象。同时利用利用黄河干流在北方地区贯穿东西的特点，通过黄河水量的调节与分配，进行相互补偿。在东线和中线工程通水后，可用引江水量置换出一部分引黄灌溉水量，转供黄河上中游中西部省份，
18、支持西部开发。在西线工程通水后，更可以利用黄河的调节与分配功能，进行北方地区东、中、西部的水量调配。5、以跨流域调水和当地水综合利用的水资源合理配置方案。在北方水资源“四横三纵”的总体框架和各条线路的合理供水范围条件之下，水资源合理配置将进一步考虑跨流域调水补充当地缺水和外调水量的分配方案。首先，根据外调水量与当地水资源时空分布的互补关系特性和受水区各用水户的缺水状况、通过流域范围内地表水、地下水、再生污水等多种水资源的重复利用，进一步提高用水效率，确定进入受水区的外调水量及其分配模式。对于当地水和外调水关系的处理，南水北调工程以供城市和工业为主，城市获得外调水新水源后，将一部分当地水资源还给
19、农业，将地下水超采量还给生态，将处理后的再生水还给农业和生态。实现当地水和外调水的补偿利用与合理配置，实现经济用水和生态用水的兼顾，实现城市和农村的共同发展。在南水北调工程通水后，要严格控制地下水的超采，使北方各平原区的地下水超采现象得到缓解并开始逐步恢复；要逐步保证最为必要的河道生态基流量和入海水量，加强水资源的调蓄功能，合理拦蓄丰水年时的当地水资源量作为生态环境用水，同时加强对城市废污水的处理再用，将处理合格的后的废污水作为农业与生态环境的水量，使与水有关的生态环境状况逐步有所改善。四、水资源合理配置初步成果1、 黄淮海地区现状缺水量我国水资源的自然分布很不均匀，南方水多，北方水少。黄淮海
20、流域面积约占全国的15%，2000年的人口和GDP均占全国的1/3左右。而多年平均水资源总量却仅占全国的7.2%，是我国水资源承载能力与经济社会发展最不相适应的地区。受季风气候的影响，黄淮海流域的降水和河川径流年内、年际变化很大。全年降水约80%集中在汛期69月，且多以暴雨形式出现，造成汛期常发生洪涝灾害，非汛期又严重缺水。在历史上，还曾多次出现连续枯水年的现象。从20世纪80年代黄淮海平原发生持续干旱以来，黄淮海流域的缺水范围不断扩大，缺水程度不断加深，缺水危机日趋严重。城市缺水问题更是日趋严重，对经济社会的发展和人民生活水平的提高都造成了重大影响。黄淮海流域现状缺水量为142亿212亿m
21、3，由于生活与生产用水的竞争优势，使缺水集中体现为生态水的供需失衡，如河流干涸、湿地面积减少、地表水入海水量锐减、地下水位持续下降等。2、规划水平年缺水量黄淮海流域是我国重要的能源与矿产资源基地，又是我国主要粮食产区之一，依据我国 21 世纪上半叶的发展战略目标，黄淮海流域仍将是我国经济快速增长的地区。预计到 2030 年 黄 淮 海 流 域 将 净 增 人 口 增 加 1.04 亿 人 口 ， 城 市 化 率 达 50%。 预 计 该地区在20012010 年 GDP 增长率为 7.0%，20112030 年为 5.4%。根据不同水平年经济社会发展对水资源的需求，根据水资源条件，通过调整经济
22、布局和产业结构，强化节水措施，增加了污水处理再利用量以及扩大海水和其他水源的供水量。在节水和挖潜及黄淮海流域相互调配的基础上，黄淮海流域2010年，总缺水量为210亿280亿m 3；到2030年缺水320亿395亿m 3。缺水量有80%左右集中在黄淮海平原和胶东地区，而黄淮海平原和胶东地区的缺水量又约有60%集中在城市。3、南水北调工程概况与调水规模南水北调工程由东、中、西三条线组成。其中东线工程从长江下游扬州附近引水，黄河以南需建13级泵站提水，总扬程65m。输水主干线全长1,156km，有90%以上利用现有河道，沿线有洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖等湖泊可供调蓄，主要供水范围是黄淮海平原东
23、部和胶东地区，受水区面积为18万km 2，多年平均增供水量106亿m 3。东线工程具有水源丰沛，可利用现有泵站和河道，工程较简单，投资较小，易于分期建设等特点。中线工程从长江支流汉江的丹江口水库引水，沿唐白河流域和黄淮海平原西部边缘开挖渠道，在郑州附近穿过黄河，沿京广铁路西侧北上，输水总干渠全长 1,267km，可基本自流到北京、天津，受水区范围 15 万 km2，多年平均可调水量 130 亿 m3。中线工程具有水源水质好，可基本自流输水，工程运行费用较低，输水线路地理位置优越，可解决京广铁路沿线的城市缺水问题等特点。西线工程从长江上游通天河和大渡河、雅砻江及其支流调水，可向黄河上中游6个省、
24、区及西北内陆河部分地区供水，也可向黄河中、下游补水，为西部大开发提供水资源保障，有效缓解黄河下游的断流问题。规划多年平均调水量为170亿m 3。西线工程引水的水源点多，调水区的水质好，但该位于青藏高原东北部的高寒缺氧地区，地质条件较为复杂，工程技术的难点相对较多。南水北调工程东线、中线和西线三条调水线路，各有其合理的供水范围和供水目标，并与四大江河形成一个有机整体，形成“四横三纵”的总体布局，充分发挥多水源供水的综合优势，相互的补充，可共同提高供水保证程度。4、南水北调工程效益分析南水北调工程是解决我国北方水资源严重短缺，实现长江、淮河、黄河和海河四大流域的水资源合理配置的特大型基础设施。近期
25、实施南水北调东、中线的第一期工程，将给黄淮海平原增加供水近130亿m 3，其中黄河以北的海河平原可增加供水近70亿m 3，为缺水城市提供了可靠的水源条件，对经济社会可持续发展和改善生态环境都将起到巨大的作用。黄淮海平原是我国经济比较发达的地区，是我国东部地区三大经济增长重心之一，在我国政治、经济、文化等方面占有十分重要的地位，经济发展极具优势和潜力。由于水资源短缺，丰富的自然资源组合优势和地域优势未能充分发挥出来。南水北调工程的实施可改善受水区生活、生产和生态的水资源条件，使潜在的资源优势转化为经济优势，推动南水北调工程直接和间接受益区经济的普遍增长。在一些必要的配套工程和措施的配合下，南水北调工程的实施可以遏制并逐步改善目前黄淮海平原地区一系列的生态环境问题。实施西线工程将为实施西部大开发的战略规划和生产力布局创造先行条件，还可为吸引投资、改善农业生产条件、开发矿产资源和提高城市化水平等创造有利条件，促进地区间生产力布局的合理调整，推动西北地区经济与社会发展。按2000年底的价格水平对其国民经济效益进行的初步分析表明，南水北调东、中线第一期工程实施后，多年平均直接经济效益接近550亿元/年。根据工程的投资、运行费用和经济效益分析，南水北调工程近期实施方案的经济内部收益率大于 12%，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1。
