科学解决黄河流域、华北平原高质量发展用水的建议

【两会建议】：国家水网战略之一

科学解决黄河流域、华北平原高质量发展用水的建议

雨露水¹，张博庭²，陈传友³

（1.水土气能科技研究，广州 510630；3.中国水力发电工程学会，北京 100044；4.中国自然资源学会，北京 100101）

2023.12.28

摘 要：由于黄河上中游几十年来水土保持措施的持续发力，黄河泥沙锐减，水沙关系基本趋于正常，“调水冲沙”的思路应有根本性转变。为了减少调水工程量，降低用水成本，避免调水工程对川西生态脆弱区的影响，避免川西水电基地的发电损失，提升调水的安全性和稳定性，提高调水综合效益，根据“高水高用，低水低用”的调水原则，把从川西高海拔年均调水170亿m³的南水北调西线工程总体规划方案，改为工程更简单、地质更稳定、水能损失小、水源更充足的从三峡水库调水到华北平原，把华北平原年均使用的145亿m³黄河水置换给黄河上中游使用，一举解决整个黄河流域、雅布赖山以东民勤-阿拉善内河流域、华北平原的生态保护和高质量发展用水需求。

关键词：南水北调西线工程；引江济黄调水工程；黑山峡水利枢纽；玛若水利枢纽；古贤水库；引大补黄调水工程；调水冲沙；以砂治沙

提出问题：南水北调西线工程久拖不决，黄河流域生态保护和高质量发展缺乏应有的水资源支撑。

分析问题：2002年国务院批复的《南水北调西线工程总体规划》方案，已经时隔22年。22年来，方案做了多次调整和优化，但一直得不到社会的认可。以最新版本《南水北调西线工程总体布局及一期工程方案研究》^[1]中的推荐方案为例，归纳起来，主要存在以下问题：

1. 调水将导致水源区下游发电损失。川西水电基地批复在先，再从其源头调水，相当于水资源开发利用的重复建设，必将导致川西水电基地及其下游的发电损失。以调水的平均高程2918m、葛洲坝坝脚水面高程43m估算，落差2875m，按80%的有效水能落差估算，损失发电落差2300m，年均调水170亿m³，发电效率按86%估算，年均损失发电量915亿kwh，按入网电价0.3元/kwh估算，年均损失发电收益约275亿元，折合单方调水成本1.62元。如果对此损失不进行补偿，水源调出区的阻力巨大；如果进行补偿，调水成本太高。

2. 工程量与调水量不匹配，调水成本高。根据该工程方案，上、下线两期工程年均调水170亿m³，一期工程单方水投资32.2元来推算，两期工程的平均单方水投资约38.68元，即使不算本金，只按年均3%的利息计算，单方水需支付利息1.16元，加上本金摊销、运营管理、维修维护等费用，调水成本约2元/m³。如果再加上水源区下游发电损失的补偿，调水成本约为3.62元/m³。

3. 调水线路处于地质极不稳定的川西、甘南皱褶地带，鲜水河、松潘-较场等地震带，超强地震频发将带来系列工程风险、用水安全和生态安全。

对策建议：由于黄河中上游几十年来旱作梯田、淤地坝、林草植被“三道防线”标本兼治的水土保持措施^[2]持续发力，黄河泥沙量减少了80%以上^[3]，水沙关系基本趋于正常，“调水冲沙”的思路应有根本性转变。为了减少调水工程量，降低用水成本，避免调水工程对川西生态脆弱区的影响，避免川西水电基地的发电损失，提升调水的安全性和稳定性，提高调水综合效益，根据“高水高用，低水低用”的调水原则，把从川西高海拔年均调水170亿m³的南水北调西线工程总体规划方案，改为工程更简单、地质更稳定、水能损失小、水源更充足的从三峡水库调水到华北平原，把华北平原年均使用的145亿m³黄河水置换给黄河上中游使用，一举解决整个黄河流域、雅布赖山以东民勤-阿拉善内河流域、华北平原的生态用水和高质量发展用水需求。具体措施如下：

1. “以砂治沙”工程

“以砂治沙”工程，是在巩固和扩大“旱作梯田、淤地坝、林草植被”水土保持“三道防线”的基础上，以河砂产业治理黄河泥沙淤积，使得黄河朝着健康方向发展的综合治理工程。

黄河泥沙淤积河道，导致河床抬高，威慑黄河两岸。根据黄河水资源公报的数据，统计了2018-2022年5个丰水年的输沙量，小浪底为16.045亿吨，利津为12.5亿吨，即使中途的产沙量不计（2021年郑州洪水产沙量不少），还有3.545亿吨的泥沙增量淤积河道。因此，仅靠“大水冲沙”和“调水冲沙”，不能从根本上解决问题。

由于建筑业的发展，河砂需求量大，许多河床采砂过度，为了保护河道，全国的河床采砂都被严格管制，导致河砂供应紧张，挖山粉砂在全国各地都有存在，严重破坏生态环境。

充分发挥黄河水道、大运河、铁路等黄河运砂的成本优势和区位优势，以黄河流域生态保护和高质量发展为目标，以科学规划设计为抓手^[4]，在严格管控下，通过发展河砂产业，减少黄河泥沙淤积，让黄河泥沙变废为宝、变害为利。并通过河砂产业的收入，高标准治理黄河。久久为功，二三十年后，疏通郑州以下航道，实现黄河蓄水和通航。让黄河成为真正的安全河、健康河、幸福河。

2. 黄河上、中游水资源调蓄及主要供水工程

根据2018-2021年四个丰水年份头道拐水文站实测径流量数据，4年下泄水量1270亿m³，如果年均下泄水量控制在80亿m³，年均增加上游用水量110亿m³，将还有510亿m³的水，需要调节库容储存，供枯水年使用。

黄河上游，具有较大调蓄能力的水库有：玛尔挡水库的调节库容7.1亿m³，龙羊峡水库调节库容194亿m³，刘家峡水库调节库容41.5亿m³，合计为242.6亿m³。与510亿m³的调节库容需求相比，还需要增加267亿m³的调节库容。

（1） 建议尽快启动黑山峡水利枢纽的建设。正常蓄水位1380米的黑山峡水库，在增加约50亿m³调节库容的同时，通过修建民勤-阿拉善自流引水干线，为雅布赖山以东的石羊河流域和阿拉善地区年均供水约30亿m³；还可通过乌海湖为乌兰布和-科泊尔滩年均供水12亿m³。这42亿m³的增量用水，为阻击巴丹吉林沙漠的风沙东袭，“围歼”腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠创造良好的环境条件，并增加高效节水的现代化农业耕地约800万亩。生态、经济效益显著。

（2） 建议加快玛若水利枢纽的修建。经研究，在玛曲县下游的黄河峡谷多松，建139m高坝，利用玛曲-若尔盖湿地蓄水，调节水位控制在3439-3425m之间，调节库容约203亿m³。并通过该水库为洮河补水，经洮河梯级电站发电后，借鉴甘肃省的引洮工程经验，从九甸峡水库修建输水干线，缠绕黄土高原山脊直通鄂尔多斯，自流供水覆盖整个黄土高原，一举解决黄土高原的生态用水和高质量发展用水问题。年均供水约30亿m³。^[5]

（3） 黄河中游，建议尽快启动古贤水库的建设，增加48亿m³的调节库容，并为黄河两岸山西、陕西的生态保护和高质量发展供水提供便利。

由此，不仅解决了黄河上中游水资源留丰补枯的调蓄问题，而且从根本上改善了雅布赖山以东地区的气候和生态。高效用好华北平原置换出来的145亿m³水资源，为黄河上中游的生态保护和高质量发展提供了有力的水资源支撑。不远的将来，实现黄河变清，旱涝从容。

3. 引江济黄调水工程

引江济黄调水工程是充分利用三峡水库富余的水资源，解决华北平原用水的调水工程。

黄河流域的主要产水区在兰州以上的上游区域，主要用水区在小浪底水库以下的华北平原非黄河流域。根据黄河水资源公报数据统计，“八七分水”后1987-2022的36年间，黄河上游头道拐、中游三门峡、下游利津水文站的水资源总量分别为323.97、509.32、584.51亿m³，以水资源总量的23%来计算河道的基本生态流量，黄河上、中、下游的基本生态水量分别为74.51、117.14、134.44亿m³，实测36年平均径流量（含期间新增水库蓄水量）分别为185.75、263.17、186.82亿m³。根据“高水高用”的用水原则，黄河上、中、下游年均可增加用水量分别为111.24、34.79、-93.65亿m³。由此可见，在没有调水的情况下，黄河上、中游可以通过减少下泄流量，每年增加上、中游用水合计为146.03亿m³，真正缺水的是黄河下游华北平原，年均缺水93.65亿m³。

1987-2022年期间，黄河上、中、下游可增加断面用水量推算表（单位：亿m³）

调水路径：在大宁河支流洋溪河筑235m高坝，从大昌湖（三峡水库）抽水提高水位到370m高程，以68km输水隧洞穿过巴山分水岭，在堵河的潘口水库调蓄后，经潘口、小漩、黄龙滩三级水电站（扩建）发电后，尾水注入丹江口水库。经丹江口水库调蓄后，沿南水北调中线新建473km水渠，在郑州上游注入黄河^[6]。

▲ 中国水网战略研究图解（审图号:GS粤(2024)238号）

运营方式：该调水工程仅在3-9月份调取三峡水库腾库防汛和汛期富余的水资源170亿m³（10月-次年2月份枯水季节不调水或少调水，主要以抽水蓄能电站方式运营，赚取电费差价收益），经丹江口水库调蓄后，按需为华北平原供水（主要供水时段为10月-次年6月，7-9月华北汛期不供水或少供水，水渠可作为汛期排洪排涝应急使用）。该调水工程采取抽水蓄能电站方式运营，通过错峰抽水与发电，年均赚取电费差价收益约40亿元。折合单方水收益0.24元。^[7]

水价计算：设计年均调水170亿m³，总投资约1450亿元。单方水投资约8.53元。以水价0.4元/m³计算，年均水价收益68亿元，加上电费差价收益40亿元，年均收益约108亿元。投资回报率为7.45%，属于优质的基础设施投资项目，具备良好的经济可行性。

4. 引大补黄调水工程

引大补黄调水工程，是通过安羌-麦尔玛抽水蓄能电站的建设，从大渡河干支流麻尔曲调水到黄河贾曲的调水工程。

调水路径：在麻尔曲与阿柯河交汇处的色尔吉下游建高坝（坝址处多年平均径流量约56亿m³），回水淹没安羌镇；在麦尔玛镇下游建水库；以麦尔玛水库为上水库，色尔吉水库为下水库，在安羌镇与麦尔玛镇之间建120万kw的抽水蓄能电站；从麦尔玛开凿29.5km隧道直通黄河支流贾曲，疏浚贾曲隧道出水口至黄河25km水渠。需要给黄河补水时，从麦尔玛水库（上水库）开闸放水，自流进入黄河玛若水库。设计调水流量约180m³/s。^[8]

该工程是为黄河上中游增加水源的备份工程。正常降雨年份，仅作为普通的抽水蓄能电站使用，无需调水；如果出现连续多个枯水年份，而且黄河上游的调蓄水库不够供水时，才需要从该抽水蓄能电站放水加以补充。旨在为黄河上中游供水加上一道“保险”。

结 语：以上四大系列工程，总投资不到南水北调西线工程总体规划方案的投资规模，不仅解决了整个黄河流域、华北平原高质量发展的用水问题，而且解决了雅布赖山以东民勤-阿拉善地区、黄土高原输配水的两大工程，还解决了黄河泥沙治理难题。充分利用了三峡水库腾库防汛及汛期洪水的富余水资源，避免了调水工程给川西水电基地带来年均约915亿kwh的发电损失，避免了川西皱褶地带超强地震频发带来的工程风险、用水安全、生态安全。调水成本降低了89%左右，减少了用水负担，更好地为黄河流域生态保护和高质量发展保驾护航。

参考文献：

[1]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.

[2]迟诚.黄土高原5.8万余座淤地坝持续“强身健体”—— 管好一座坝，拦住亿万沙.中国水利.[EB/OL].(2023-6-22)[2023-12-28].http://www.chinawater.com.cn/slb/1b/202306/t20230627_798211.html

[3] 黄河水利委员会.黄河水资源公报.黄河网.[EB/OL].(1998-2022)[2023-12-28].http://www.yrcc.gov.cn/other/hhgb/

[4]周黎 范江涛.黄河流域重要河段河道采砂管理规划获批.黄河网.[EB/OL].(2020-11-19)[2023-12-28].http://www.yrcc.gov.cn/xwzx/hhyw/202011/t20201119_222655.html

[5]何承生.水量分配及输水线路.附件一.《问水大西北》（第一版）.P69-71

[6]何承生.引江济汉与中线二期大流量调水工程.附件二.《系统思维，科学构建国家水网大动脉简要分析报告》P19-39

[7]何承生.中线二期大流量调水工程/引江补汉二期工程.附件三.《中国储能水网》P8-17

[8]何承生.引大补黄调水工程.附件二.《系统思维，科学构建国家水网大动脉简要分析报告》P80-94

【附件】：

附件一：《问水大西北》（第一版）

附件二：《系统思维，科学构建国家水网大动脉简要分析报告》

附件三：《中国储能水网》（与他方合作课题，目前暂未公开）

附件四：中国水网战略研究图解