黄河几字弯水网：南水北调西线配套东延工程构想.docx

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1、水利学报2023年9月SHUIiJXUEBAo第a健第9期文章鼻号：05599350(2023)(1015-10黄河几字弯水网：南水北调西线配套东延工程构想赵勇，王浩，邓铭江，何国华，何凡，汪勇(中国水利水电科学班究*我域水珞环*取与调控0*点实拴S!,北京100038)病要：芮河几字号区JB黄河ift域生态保护和高质量友国大国家战略实施的核心区，但区域发展长期受到水费漉短H的产加切均.提出的黄河几字弯水河构想是借助南水北谢西线调水入洪河的方案，充分利用法河与黄河几字省区高理楚，以屣词形式夕IS洪河与涡河分水峰,向爱东黄土高原等地区延伸，全程自流引水到几手药中部臼于山S论,形成人工水？T,并以

2、此为柏城.东.北南自说辐射三大发展带,由此影成一油三带十片黄河几字号水网整体椎架.按肥供水目标分级规划分步实电的思想,布存适宜调水:模为2S亿54亿m.黄河几字等水网是南水北调西收配套庆延工程构想.是对南水北滔西雄配套工程的优化完善,可以实现高水高用.专嫌专用,还可以打通南水北调西建输水潸河通ifi,实现*三0K水”的优化格均,并通过幻汉济濡工程与南水北调中线互扑互济”,提高南水北05中线受水区和几字理区供水保需率.Jt设黄河几字库水网对系统破解区域水资沮淞约问题,快进苦河流域生态保沪和充茯量发展口有Ii类意义.关Bt词：黄河；几字水网；南水北朝西嵯；离质发展中图分类号：TV213文t标识码：

3、Adoi：10132437j.crki.S.20220393加快构建国家水网，是党的十九届五中全会弱确的斐大任务E.作为国家水网主管架和大动脉的电要组成部分，西部调水工程始终受到各界高度关注.2002年国务院批夏的南水北调工程总体规划明确南水北调西线工程分三期实施，形成从海城340Om以上的通天河、雅碧江、大渡河干支流调水170亿m2的总体工程布局.但是由于调水比例高、发电影响大、线路海鼓高、生态环境影响突出、施工困难,以及与水源区发展需求竞争，南水北调西战工程始终没有实施.2019年研究提出的西部调水工程构想中.明确提出了西部调水入黄河刘家峡水际的设计思路吠.2020年以来，为降低水源河流调

4、水比例，减轻对江河遁区生态环境的影响，南水北调西线工程调整原商线调水方案，络低调水线路高程，经洪河入黄河刘家嫉水府的方案正式纳入南水北调西线工程规划论证,西部调水经洪河入刘家岐水解方案的提出为黄河几字弯水网构建创造了有利的条件川.原南水北调西线工程规划方案在受水区始终面临具体用户不明确，自流覆茜范围有限，水低、地高、人高，取水利用困难.以及引江水进入黄河后难以计量.管控等同寇.研究提出黄河几字弯水网建设构想，旨在保障黄河几字驾区经济社会合理需水要求.该方案是基于原南水北调西线方案的配套工程构想，是对南水北调西线工程规划方案的完善优化，对系统破解几字专区水资遁短缺同短,促进构建黄河流域生森保护和

5、高质量发展新格局具有市要意义.枚格日B):2022-05-19；KtXWHBW1.2023-05IReesraOtttb87.crt.HM%iPr1882TV20230u,1338OOHrtS台Ifi自国京点出发计自(2021C32002(M)；氏*杰出Hfr依学AiUft目520250931作：曾介B(i977-),正*1工程师.主要从水毋坏滴变.水85;离SIft用与国京水同究.e-m1.2hec/on()gh.hrcom通信作者:SiftO953-).中国工枳尻宾士.主宾从事次文水资湃5?究.Emsi;wanabaor,1黄河几字等水网布局构想1.1 黄河几字弯区概况苦河几字弯区是黄河流

6、经白南.宁S1.内蒙古、峡西4省区所形成的“几字形区域，考虑黄河干流的分界作用，本研究的几字弯区主要指黄河几”字形的内部区域，由西南部洪河、南部酒河、北部和东部黄河四面合围,不包括外部的内蒙古呼和浩特.山西大同、明州等地.黄河几字考区息面积36.66万k11,由内蒙古乌海和鄂尔多斯，陕西西安、铜川.宝玛、咸阳、渭南、延安和榆林，甘肃白根、定西.天水*平凉和庆阳，宁夏银川、石除山、吴忠、固原和中卫，共计19个地市组成，总人口5241万人，2020年国内生产总值3.3万亿元.黄河几字专区是能源富集区、传统特色农牧区、短济欠发达地区.革命老区.少数民族聚集区、民族文化发祥区.生态脆西区、自然灾害频发

7、区等“八区合一”的特殊区域E.由于大部分为干早、半干旱区，加之黄河流域水费源开发利用已至极限，水资源十分敏乏是长期制约区域生态保护和高质量发展的田要因索is.1.2 几字弯水网总体布局黄河几字弯水网构建的总体布局是基于西部调水工程入洪河的方案，充分利用洪河与黄河几字零区高程差，以陵洞形式穿越洸河与泊河分水岭，向陇东黄土高原等地区延伸，全程自流引水到几字弯中部白于山高地，形成几字典水脊”,并以此为抽战，东、北、南自流辐射三大发展带，由此形成.一轴三带十片”的黄河几字弯水网整体框架（见图1）.由于几字弯区水低地高，自然河流只能覆盖沿河两岸的低处，广大的几字弯明地雉以自流保障.提出的黄河几字弯水网位

8、于区域高处，可为经济社会系统直接自流补水，避免了人高地高水低、取用水困难、提水成本高等问勉，还可与自然河流相互连通，补充河流基本生蕊用水，侨同保障几字学区水安全.三n(2):itftwfemEtH,供水HaCt木河H坦东收络EH图1黄河几字IS水网总体格限钱化图一柏：洪河（西部调水）-渭河-白于山自流引水主轴燃.三带：依死主轴线，技照区域位置和功能定位,黄河几字弯水网可以分为三个功能带.（1）南部关中城市群提升带.利用洞河、泾河、北洛河等自然河流或者新建管线供水，利用洞河可以向天水、宝鸡.咸阳、西安、渭南全然自流扑水，利用浸河可以向平凉和庆阳几乎所有区县补水，利用北洛河可以从上而下向吴起、志丹

9、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、澄县等10余个县市沿河自流补水.借助水系连通优势，支律关中城市群构建水资漉保海偿定水生态健康和谐、水首理协同创新的一体化水网，全面提升生杳保护修友和姓济社会高质量发展水平.（2）东部沿黄能源经济带.以管线自流为主，向延安，榆林、鄂尔多斯等东部沿黄地区重要箱源基地补水，也可通过向无定河水系上游补水，支撑横山.米脂、绥德等县域河川经济发展，全面移放东部沿黄地区姓济发展潜力，构建起姓济繁荣、环境优美、国生富裕的国家的源基地.（3）北部高原生态农业带.可以利用管线或已有沟道，向同心、定边、盐池.鄂死克前旗.鄂托克应等县应自流补水.也可以根据国家和区域泪食安全大局，在确有

10、需要的慵况下，适时向几字弯北部的毛乌素沙地、陕北风沙浦一带供水，开发后备耕地，井适当进行生态补水，发展高原生态特色农业，构建高产高效.生态安全的粮及产业区.十片：几字弯水网覆盖范围可分为南部的天水片区、关中平原片区、平凉片区、庆阳片区；东部的鄂尔多斯东片区.榆林片区、延安片区，北部的固原片区.吴忠片区、鄂尔多斯西片区（主要包括鄂托克次、鄂托克前应）.1.3水网工程干支线方案几字弯水网干线即洪河（西部调水）-渭河-白于山自流引水主轴线，如图2所示.水网干蝌用随河结合险道方案，全长54Skm,其中碰同390km,笆道15Skm,jgtWSJ面鼓口图3所示.几字弯水网支战可以分为两类，即沿自然河流补

11、水姣和管道供水专妓,初步规划9条沿河扑水战和4条主要供水支线，支部南部关中城市群提升带、东部沿黄能源经济带和北部高原生态农业带供水需求.13条支魏全部自流，可以实现主要城市、壬要能源基地和河流水系补水的全澎差.1.3.1 水网干战工程（1）洪河至清河段.几字穹水网调水起点可以与不同的南水北调西战调水入洸河的方案相衔接，比如从洗河九旬娱水库死水位2166m取水，穿越洪河至渭河分水岭至渭河干流，终点高程1785m,落差381m,全部采取隧洞输水，隧洞长度66km,平均坡降5.7%,.（2）渊祥清水河（固艰）段.辎长205km,全部为陡洞,水位从1785m阐运1645m,落差140m,平均硒6.8s

12、减小到目前不足2000mJ?s.低于2030年宁靠河段适应平潴流量阈值2000m1s,”,造成内蒙古三点公至昭君坟200km以上河段形成新的悬河.水沙关系的不侨调也放剧了宁蕨河段的凌汛灾古，1986年以来内篆古河段凌汛堤防决口6次，造成田大姓济损失.建设几字西水网与西部调水入黄河方案可以实现水沙吩同治理，西部调水入黄河方案从上游水库补水，结合规划注设的黑山候等雨大枢阳工程，通过增加干流水量熨造协调的水沙关系，减少河道的游荡住,逐步遏制和改善宁蒙河段、禺潼河段淤枳冶升，实现2030年宁寡河段适应平滩流量阈值20m3?S,远期平滩流量或值2500m?s,洞河下游河道、小北干流适应的湮关高程筑值32

13、8m左右，2070年湮关高程可冲刷下降至326m左右的目标,川.此外，西魏调水经洪河进入黄河几字穹区，通过置换被生活和工业挤占的生态用水，助力生态恢麦，降低入黄湿沙含量,将黄河上游宁裁河段输沙控制在0.4亿t?a左右I,s,.同时几字考区新增退水与西部调水入黄河水量可在海关汇合，共同促进黄河中下游水量保瞳和水沙协商，确保下游河道安湖，1.5 巩固和改善生活生产水平，建设成为造福人民的幸福河黄河几字弯区地处老（革命老区集中）、少（少数民族地区）、穷（欠发达地区）地区.由于历史,自然条件等原因，经济社会发展整体滞后，居民生产生活水平整体较低.2020年几字弯区居民人均可支国收入为2.58万元，仅为

14、东部地区的60%,经济发展水平与东部地区及长江流域相比存在皆明显的差距,与东部地区相比，该区域第三产业规模小.层次低.缺少相对竞争优势,雄以形成稳定收益.因此，第二产业必然是几字考区实现妙济社会监越式发展的主要支攥，但由于水资源短缺，工业发展难以向更高层次阶段迈进.建设几字弯水网可以系统升级城乡水利基础设施，格最大程度缓解区域生活和产业缺水，并通过工程建设带动一系列上下游产业的发展，为众多助探、设讨.施工.服竺行业以及技术创新带来市场矶会和收益，是实现乡村振兴与区域吩调发展的关健.眼看能源和矿产资源经济潜力逐步发挥、产业的发展和耕地的开发，并在现代科技和节水观念的引领下，钢铁.能源、电力、煤炭

15、化工、建材.旅游等现有产业后世作用将充分发挥,增强区域发展造血能力，改善老少穷地区居民生产生活水平.1.6 提升后备耕地开发战略潜力，成为国家粮食安全的无要压舱石黄河几字考区处于北纬35。-40。农作物黄金种植带，同一纬度带分布有黄淮海平K1.汾渭平原等主要农产品生产区.当地土地丰富、光热充足.气候温和，有利于开展大规模农业机械化种植，较大的昼夜温差也有利于农业病虫害防治.但受水资源条件制约，几字考区胡地洗溉率低.此外，区域土地开发适宜性评价表明，扣除城市和现有知地等已经开发利用的土地，区域具有姣大开发潜力的高等级后笛耕地资源面枳仍有约1400万亩.中国是世界上8?食生产与消费最多的国充之一,

16、2020年全国粮食产量和消戕量分别占全球怠量的25%和24.4%.尽省从2004年起我国椒食产已经实现17年连增,但受人口规模增加和饮食结构升级等因素影响，现阶段我国粮食供需仍处于紧平衡状态，悔食自给率从2004年的95%,下降至2012年的88.4%,并迸一步下降到2020年的85%”.根据相关预测，2030年全国限食供需酸口将在现状的基础上再扩大1.1亿2.0亿I只要斛决了水资源均缺的向预，在深度花行节水潜力的前提下，几字弯区就可成为我国未漉混耕地和后备甥地资源开发的亚要基地，具备建设大规模国家农场的先天条件.若我国出现大幅增加泡食产量的任务需求，几字考区即可通过建设配套淞溉工程,保障国京

17、粮食安全.3对南水北调西线工程的优化完善作用调水入黄河干流是南水北蠲西段工程的主要目标*几字弯水网是南水北调西战配套东延工程，主要解决黄河干流难以保障的几字弯区域需水要求，是对南水北谓西线工程规划方案的完善优化，其优势主要体现在以下几个方面：(1)可以实现“高水高用，解决水低地高用水困难的问SS.南水北调西线工程现有规划主要是调水入黄河，然后再从黄河干流取水利用，由于水低、地高、人高，黄河只能自流覆盖沿河两岸的低处，广大腹地供水难以保障.几字零水网位于区域制高点,人工水奇”位于地理最高处，可为经济社会系统全程自流补水，避免了取用水困港、提水成本高、港以持续利用等问题.还可与低处的自然河流连通补

18、水，系统破解水资源埴缺制约，使西线西水工程效益最大化.(2)可以实现专税专用，避免多水源混合运行管理难地.原南水北调西魏工程方案会导致高成本的外谒水与黄河干流水量完全混合，造成两种水源的水权界定、水价制定、监笆监控等十分困港，运行管理必然面临极大的挑战，县至可能导致低效运行的困境,几字弯水网不与黄河水源直接混,专线专用，用户明谕,权限明晰，可避免水权、水价、取用.计A1.监管等一系列运行管理难敏，有利于调水工程管理运行.(3)可以打通“渭河通道”,触决渭河流域缺水和水沙不侨调问题.如同古河干流一样,渭河流域也深受缺水和洪涝灾害影响，几字弯水网可打通南水北调西线工程的溺河输水通道,一方面可从上游

19、向清河干流直接补水，保Kt经济社会用水,支撑以国东中心城市西安为核心的关中平原城市群发展：还可以满足河湖生态需水，全面提升水生态环境质量.另一方面，将溺河作为南水北调西线输水通道，还可以步调清河水沙关系，改变下游河道演变和河床冲淤现状，促进洞河回归自然河流侵蚀面，城媛洪涝灾害.(4)可以形成三战配水优化格局，促进西战调水高效输配.几字零水网可以实现将渭河与黄河共同作为南水北调西线的战略输水通道,由此形成黄河、清河和几字当水网三线输配水的优化格局.三战配水可实现高低处.上下姣布局，各自具有特定功能，形成连通互补、整体互剂的水网格局，协同保障区域水资源安全.(5)可以构浇“互补协同”工程体系，保降

20、黄河流域水安全.南水北蠲西战工程入黄河方案可SS本保持原规划供水对象和目标，解决几字弯内黄河干流水量难以自流供给区域的水安全保除问融.在渔关以上，可与南水北调西魏工程入黄河干流方案的同保障几字零区水安全；在温关汇合后，可以提升调水调沙潜力，为黄河中下游水资源保瞭和促进水沙论调提供新罚力.此外，几字弯水网与规划和在建的黑山校水利枢纽、引汉济溺等工程具有很好的时空互补性.(6)可以与南水北蠲中姣“丰枯互济”，提高供水保障率.南水北调中魏已姓成为华北地区人民群众饮水安全、河湖生态环境麦苏和南北经济循环畅通的生命魏.几字穹水网和南水北调中线可通过引汉济清工程产生直接水力联系，从而实现水资源“丰枯互济”

21、当丹江口水库来水不足，北调水量班以保障时，可适当遍少引汉济酒工程取水量，增加几字弯水网供给，从而保障中线工程北调水量，反之亦然.通过与南水北调中战工程互补互济，大地毋高南水北调中线工程受水区和几字零区供水安全保障程度.4生态环境风险及应对措施黄河几字弯水网具有显著的经济社会效益，但如果开发利用方式不当，也可能带来一定的生态环境风吃.首先是外调水替换当地生产生活用水后,一方面还水于河湖，另一方面回归水量增加，这可能会降低河流侵悦范港面，增加对河道两岸的冲刷I回；其次外蠲水增加可能改变局部区域气候水文要素，加剧气候水文条件的不确定变化；黄河几字弯区部分区域地势平坦低洼，若发展濯溉面枳、开发后爸阱

22、地，如果排水不畅可能会导致局部区域出现Ie次生盐演化等向却.面对潜在的生态环境风险，需要通过科学的应对措施进行防？S.(1)调水后河道径流增加带来的侵蚀问逝.黄土高原沟超姒横.控制适宜稳定的河道径流量是防止河道侵蚀，减少入黄泥沙的关键.调水后，通过置换当地生产生活用水，增加河道径流，改变原本的河道侵蚀星次面，需要做好以下几方面措施：对潜在影响的河流做好适宜生态补水过程的基础研究，哨定不同河流适宜的生态扑水量、适宜流速等关越尻值：需要优化水量调度模式，充分利用已建和规划的调龄工程，以恢复河道径流自然过程为目标，合理谓控水流过程；在可签造成冲刷的田点河段,采取措施将侵t强度控制在可接受危困内.(2

23、)外调水可能改变局部气候水文要素的问题.参考西部调水对区域气候影响相关研究结果：川，外调水会增加局部水汽，导致降水温度等气爆水文要素变化，在黄河几字弯这种生态环境脆弱区域，需要充分考虑可能带来的影明：开展溺水对区域气帙水文影晌的耳巡研究，模拟预测未来不同调水规模的定量影响；结合工程与非工程措跑提升函点区域的保护程度，在水土流失重点区域完善工程措施，同时突破空中云水资源预测-预报-调控等关键技术，开展云水资源的合理开发利用.(3)发展部灌面积.开发后备拼地可能导致的次生粉淡化向SS,高标准设计灌区排水，合理管控区域地下水位是建设防止生态湿区次生盐淡化的关驳,需要提前做好如下几方面的工作：开展苗河

24、几字考区潜在液就面积发展区域水盐运移规律的机理研究，嫡定形成次生盐液化的关键阈值；通过高标准建设浅混排水设施，防止次生越演化发生；探索外调水与微咸水的二次混合利用技术，加强濯源排水重复利用和生态补水.5结论与建议(1)黄河几字弯水网是借助南水北码西线工程翻水入洸河的方案，充分利用洪河与黄河几字弯区的高程差，以隧洞形式穿越洸河与泗河分水岭，向胧东黄土高原等地区延伸,全程自流引水到几字弯中部白于山高地，形成人工“水背”，并以此为转珑，东、北、南自流辎射三大发展带，由此形成“一物三带十片.黄河几字弯水网整体框架，初步设计网水规模为25亿54亿m(2)几字弯区能源和矿产资源富集，但区域自然生态环境脆足

25、经济社会发展相对滞后，水斐源是制约几字穹区生态保护和高质量发展的主要因素.建设黄河几字弯水网可以充分激发圾济活力，释放能源和矿产潜力，提升生态治理镇力，不仅有望成为黄河圣大国家战略的新引擎，带动国家腹地经济持续发展，对于保障黄河长治久安以及国冢熊源安全、生蕊安全和短食安全也将发挥巨大作用.(3)南水北蠲西姣工程现有规划主要从黄河干流取水利用，水低、人高、地高，难以利用.几字弯水网可以避免大规模从黄河提水的高成本问却,还可以实现高水高用、专税专用，可以打通“溺河通道，实现三线配水优化格局，井可与中级工程“互补互济”，是西线规划方案的优化完善.(4)南水北悯西线事关黄河流域生态保护和高质量发展由

26、大国家战略建设实施，密关我国北方羟济社会发展战略全局和民生改善.建议将黄河几字遇水网纳入南水北调西姣工程规划方案，进行曜体比选论证，优化完善南水北调西线工程规划布局.参考文献：I1)李原园，刘震，赵冲梢.等.加快构建国家水网全面提开水安全保号能力水利发展册究，2021.21(9)：30-31.2王治，赵华景时期治黄方略初段JJ.水利学校.2019,50(11):1291-1298I3I张金良，为新史.景来红,等.南水北调西或工程方案优化叫.南水北湖与水利科技.2020.18(5):109-114.(4降克恭,加安注南水北赛超法工程调水与用水的杭一性的考J.人民黄河.2022,44(2):7-1

27、2.I5I胡正填，张案中，陶思根，容1D快黄河TV字灯都市圈吩同发展打造生态保妒与离质发展先行区”1.中国殴织导刊，2020(5)：67-69.I6王浩,赵勇.就时期君黄方略初探J.水利学报.2019.50(11)：1291-1298.7I赵华，何凡，季海红,等黄河流域吸底节水潜力与跳水识别M,1.t三：科学出忠社,2021.I8J申桂井，来爱峰.我国黄河流域工业点质发展效率研究兰州大学学报(社会科学坂)，2020.48(6):33-41.9I何国华找B北方地区水土资源空向优化及只生态效应系发评价DI.北摩：中国水利水电科学酬究院，2019.IIO1带注军,王若茂,孽绍义,等.联西省用汉济渭工

28、理前期工作志稿IM),北京：中国水利水电出柝社，2018.I11I胡正度.第四坡中国黄河几字湾战珞短济区IM).北京：中共中央党校出版社,2013.12SWft,张双说荡词VU字旁区域高质发感研究”】山西大学学报(哲学杜会科学战)，2021.44(2)：134-144.B1胡*宏，张谦明.论黄河水沙变化用妙用测研究的若干问处【J水利学报.2018.49(9):1028-1039.I14)除印军H三帜食安全形势分析”中国农业综合开发,2020(11):11-14I15J周天的.田必新形势下度国人口与JSSJ安全战略思考IJJ.中国煌济冲论.2021(7):36-40.(16)HAND1ZHOUT

29、Soi1.ZMrfmoemcntintheunuituratedneofannhndandregion:Mukbcddipirrigationexperiment(J).Journa1.ofHydrotogyz2018.5S:13-29.I17ZHANGFB,BA1.YJ.XIE1.Y,eg100C08,China)Abstract:TheJizhvan8thecoreareafortheimp1.ementationofmajornationa1.strategiesoftheecdogka1.conser-Vationardhigh-qua1.itydeve1.opmentoftheYe

30、1.fcwRiverBasin.However,regiaideve1.opmentofAzhvanhasbcmsgtint?IbCproposedschemeOfthCJewanwaternetworkOftbeYe1.bwRhIeristotransferWaterhtotheTaobeRiverWththeWpftheVErouteoftheSouth-to-NorthWaterDAeEonProjectBytakingfu1.1.usethede1.ationdifferencebeeveentheTaoheRiverandtheJiz-hvanareaoftheYetowRiver,

31、itwi1.1.trave11etheTdobeRwerandWeiheRjverwatershedinthefonoftunndsandextendto1.oessP1.ateauandotherareas.Thev/hdeprocessfartesianVQterisdhmedtotheHghtandftheByMountainmthemddcportoftheJchvan,fo11nnganartrw1.“water11dge.TakingItastheax,thear-tenfewradiatesrwpectrdytoeast,northandsouth(Ofthethreemajor

32、deve1.opmentzones,suxesswdycrossingthenatura1.riversystemssuchastheWeiheRivetanditstributariesXianhe,Sandu,NanheandH1.AJrivers,andPubeandMa1.ianriversastributariesoftheJhgheRiver,asVjd1.asQingshm.Tianshu.Beibo,WudingandYanherwrs,formingthevera1.frame/okftheJizwanwaterDebWdCHith*,eaxis,threebdtsandte

33、nareas.Accordingtoteideaofwatersupp1.ytargethierarchcaiP1.annEandstepby-stepEp1.ementabon,theappropriatewaterdKersionSCateKproposedtobe25to54bi1.om1.TbeJ2ManwaternetworkoftheYd1.ovRf-asupposingconceptforthecastextension&thewestrouteoftheSouth-to-NorthWaterQvcwnPrgoct,whichisanknpmementftheVwStroutep1.an.Itcanache/ehighwaterhigiuseanddedi