南水北調工程概述

水利部南水北調規劃設計管理局原局長、黨委書記 趙存厚

南水北調工程是大國重器，是國之大事，是國家級水資源調配的世紀工程、民心工程。南水北調工程是一項規模宏大，涉及多流域、多水源、多地區、多部門、多用戶、多目標、多領域、多學科的非常復雜的系統性水利工程。截至2021年3月23日，南水北調調水超408億m3，逾1.3億人直接受益。

1 設想與規劃

1.1 設想

1952年，毛澤東主席視察黃河時提出“南水北調”的偉大設想：“南方水多，北方水少，如有可能，借一點也是可以的。”

“南水北調”偉大設想從毛主席提出，到2002年工程開工，經歷了50年充分民主論證，50多個方案科學比選，由國家24個科研設計單位、沿線44個地方、跨學科、跨部門、跨地區聯合研究，經近百次國家層面會議、院士110多人次獻計獻策，經專家6000多人次參加論證。實施南水北調工程，是經過充分論證、權衡利弊、慎重決策的結果。

1.2 總規劃

“南水北調”的設想提出后，經過幾十年研究，確定總體布局為：分別從長江上、中、下游調水，溝通長江、淮河、黃河、海河，構成“四橫三縱、南北調配、東西互濟”的大水網格局，以適應西北、華北各地的發展需要，即南水北調西線工程、南水北調中線工程和南水北調東線工程。總投資約5000億元人民幣，約4.38億人受益，設計年總調水量448億m3，其中東線148億m3，中線130億m3，西線170億m3；輸水總長度4350km，其中東線一期1156km，中線一期1432km，西線待定；東線起點揚州三江口，終點天津；中線起點丹江口水庫，終點北京團城湖；西線尚未開工建設，但設計思路是將長江等流域上游的水調到黃河上游。

東線工程規劃總調水規模148億m3，向山東、河北、天津供水，全長1467km，分三期實施，第一期工程調水規模89億m3，第二、三期工程向北延至河北、天津，調水總規模達148億m3，13座梯級泵站提升，實現水往高處流。

中線工程規劃調水規模130億m3，從丹江口水庫引水穿黃河至北京、天津，全長1432km，分二期實施，第一期工程調水規模95億m3，第二期工程實施后，調水規模擴大至130億m3，實現全自流。

西線工程規劃從大渡河、雅礱江和通天河向黃河上游調水，調水規模170億m3，分三期實施。

先期實施東線一期工程調水89億m3，中線一期工程調水95億m3，主要解決城市用水，兼顧農業和生態用水。

2 建設與運行

南水北調東線一期工程于2002年12月27日開工，2013年11月15日通水。南水北調中線一期工程2003年12月31日開工，2014年12月12日通水。

南水北調工程包含水庫、電站、湖泊、運河、河道、大壩、泵站、隧洞、渡槽、暗涵、倒虹吸、PCCP管道、渠道、節制閘、退水閘等水利工程，是一個十分復雜的巨型水利工程，其規模及難度，在國內外均無先例。

2.1 南水北調東線工程

南水北調東線工程在長江下游揚州附近抽引長江水，經京杭大運河、洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖，穿過黃河后自流，途經江蘇、山東、河北，最后到達天津。東線工程分兩期進行建設：第一期工程年抽江水量89億m3，向江蘇、山東供水。新增抽江水量39億m3；目前淮委同海委正在進行新的東線二期工程規劃。主要工程如下。

2.1.1 江蘇江都水利樞紐工程

江都水利樞紐工程由4座大型電力抽水站、12座大中型水閘、3座船閘、2座涵洞、2條魚道以及輸變電工程、引排河道組成，是一個集泄洪、灌溉、排澇、引水、通航、發電、改善生態環境等多項功能于一體的大型水利樞紐工程。江都泵站共擁有33臺機組，總功率為56850kW，每秒鐘可提引江水400m3。

2.1.2 江蘇洪澤湖

洪澤湖在淮安西側，宋金戰爭期間黃河向南決堤侵占淮河水道，堵塞的黃淮河水使淮陰以西數十里低洼區小湖連片，形成洪澤湖。元、明期間加固湖東岸堤壩形成著名的高家堰(洪澤湖大堤)后汛期湖水西漫，安徽受災，北洋政府時期張謇主持導淮局，提出淮河應當七分入長江，三分入東海，保留洪澤湖作為緩沖水庫的功能，南水北調工程利用洪澤湖作為東線工程調蓄湖泊。

2.1.3 江蘇駱馬湖

駱馬湖直線長27余km，西連中運河，平均寬13km，總面積375km2。駱馬湖水多來自沂蒙山洪和天然雨水，沿湖又無工業污染，常年水體清澈透明，湖灘淺水中生長密密匝匝的蘆葦和眾多浮游生物，為魚類繁衍提供了良好的生態環境和水資源，是南水北調東線一期工程的優良調蓄湖泊。

2.1.4 山東臺兒莊泵站

臺兒莊泵站是山東境內第一級泵站。中運河臺兒莊段是指從微山湖湖口到江蘇邳州的韓莊運河。該段是長江以北大運河唯一東西走向的航道，也是世界文化遺產“中國大運河”27段遺產河道之一。臺兒莊泵站設計調水流量125m3/s，安裝立式軸流泵5臺，總裝機容量12000kW。

2.1.5 山東南四湖

南四湖位于山東濟寧以南，作為山東最大的淡水湖，承接了蘇魯豫皖4省32個縣53條河流的匯水，被稱為南水北調東線的“大水缸”，其水質好壞，直接關系著南水北調調水的成敗，是東線治污重頭戲。這個昔日污染嚴重的“醬油湖”，從2003年起，水質12年持續改善，從劣五類躍升到三類水，躋身全國水質優良湖泊行列。

2.1.6 山東東平湖

東平湖位于山東省泰安市東平縣境內，是水泊梁山的遺存水域，山東省第二大淡水湖泊，湖區總面積627km2，其中一級湖常年蓄水。南水北調東線一期工程完成后，東平湖控制水位高程39.3m。湖水位低于39.3m時抽江補湖。

2.1.7 山東大屯水庫

大屯水庫位于山東省德州市郝王莊鎮，是南水北調東線一期工程的終點站，主要向德州市德城區供水，采用全庫盤鋪膜防滲技術的大屯水庫工程是設計科學、技術先進、生態和諧、環境優美的精品工程。水庫設計蓄水位29.8m，相應最大庫容5209萬m3，向德州市德城區年供水量10919萬m3，向武城縣城區年供水量1583萬m3。

2.2 南水北調中線工程

南水北調中線一期工程從丹江口水庫引水，利用伏牛山和桐柏山間的方城埡口“流出”南陽盆地，全程自流到京津冀豫。

南水北調中線工程從加高擴容后的丹江口水庫引水，經湖北、河南、河北，輸水到北京、天津。中線工程一期線路總長 1432km，多年平均調水量95億m3(枯水年62億m3)。目前南水北調中線引江補漢工程正在規劃。主要工程如下。

2.2.1 丹江口水庫大壩

丹江口水庫大壩加高工程技術復雜，施工難度大。大壩加高施工期間，樞紐仍處于正常運行狀態，需要協調好工程加高施工和樞紐正常運行調度之間的矛盾。大壩加高工程貼坡混凝土溫度控制要求高難度大，為滿足安全度訊以及混凝土要求溫控，貼坡混凝土及溢流壩的加高不能全年施工，只能在低溫季節和枯水期進行。

2.2.2 陶岔渠首引水樞紐

丹江口水庫在死水位150m時，陶岔引水閘能滿足一期工程設計流量350m3/s的過流要求。丹江口水庫水位156m時，陶岔引水閘能滿足一期工程加大流量420m3/s的過流要求。

2.2.3 總干渠工程

基于丹江口水庫多年平均入庫徑流量和受水區設計水平年需水量計算得出中線一期工程多年平均調水95億m3。南水北調中線總干渠渠道規模與調水量、調度方式、受水區供水過程相關。設計單位將北調水和當地水聯合調度，通過70個供水片區和1956—1997年42年長系列逐旬調度計算，得出與95億m3相對應的總干渠各渠段及分水口門長系列流量過程，總干渠渠首設計引水流量350m3/s，加大引水流量420m3/s。

2.2.4 沙河渡槽工程

沙河渡槽工程總長9050m，長度世界排名第一；最大過流量380m3/s，排名世界第四；并行輸水槽數4槽，排名世界第一；下輸水斷面總面積219.4m2，世界第一。總體上，綜合規模世界第一。其中，大郎河梁式渡槽采用多跨U型3孔連接方式，最大高度達9.6m，大跨度薄壁雙向預應力結構，預制整體吊裝“槽上運槽”施工。

2.2.5 穿越黃河工程

穿黃工程位于鄭州市以西約30km，北岸豎井建于黃河河灘地中細砂強透水地層中，內徑16.4m，井深50.5m，外層為地下連續墻形式，厚1.5m，深76.6m；內層為0.8m厚鋼筋混凝土現澆襯砌，采用逆作法施工，均居國內之最。所穿黃河段是典型的游蕩性河段，地質條件極為復雜。在高地下水位下，在密實砂層、砂礫石層、黏土層等復雜地層中，采用泥水平衡盾構機一次性掘進，單洞長4250m。

2.2.6 焦作市區段工程

焦作段是中線工程唯一從市區穿過的渠段。為保證中線總干渠安全運行，對填方渠段根據以下原則進行安全加固設計和施工：“設計標準適當提高；節制靈活，退水有槽；防滲排水，各司其道；基礎處理，堅實可靠；填料合格，壓實質好；堤防穿越，嚴禁滲繞；安全監測，及時警報。”

2.2.7 滹沱河倒虹吸工程

滹沱河又被稱為“石家莊的母親河”。滹沱河倒虹吸管身長2225m，采用三孔一聯鋼筋混凝土結構。通水以來前后8次向滹沱河補水約3000萬m3，相當于12條石家莊市內河民心河的水量。20多年來，滹沱河幾乎常年無水，河道里全是沙坑丘陵，雜草叢生。自從南水北調東中線工程通水以來，水清、岸綠、景美，生態效果非常明顯。

2.2.8 天津外環河工程

南水北調中線工程已累計向天津市引調長江水超過40億m3，已實現1700多天連續不間斷安全供水，供水范圍覆蓋天津市中心城區、環城四區及濱海新區等14個行政區，近千萬市民受益，有效緩解了天津市水資源短缺的局面。

2.2.9 北京惠南莊泵站工程

惠南莊泵站是南水北調中線干線工程唯一的一座大型加壓泵站，也是北京段實現小流量自流、大流量加壓輸水的關鍵控制性建筑物。泵站上游與北拒馬河暗渠相接，下游與PCCP管線相連，Ⅰ等工程大(1)型建筑物。泵站設計流量60m3/s，選用8臺臥式離心泵機組，6工2備，單機容量7300kW，總裝機容量58.4MW，采用機組并聯與變頻調速相結合的運行方式。

2.2.10 北京團城湖蓄水工程

在北京玉泉山下，頤和園西南，一個面積約67公頃的看似“公園”的園區，就是南水北調北京配套工程中重要的調蓄樞紐工程、江水進京終點——團城湖調節池。團城湖原為密云水庫和官廳水庫的調水樞紐，將南水北調終點設在這里，三大水源匯集合一，便于聯合調度，更有利于城市供水安全、穩定。團城湖調節池具有分水、調蓄、切換和生態功能等，是南水北調重要的配套設施之一。

自2014年12月27日南水北調長江水進京，至2019年6月底，北京市累計接收丹江口水庫來水達到47.64億m3，水質始終穩定在地表水環境質量標準Ⅱ類以上。全市直接受益人口超過1200萬，供水范圍基本覆蓋中心城區以及大興、門頭溝、昌平、通州等部分區域。在北京，74%的水來自于南水北調中線工程，550公頃重要水源地皆由南水北調中線工程進行生態補水，北京市地下水回升2.73m，南水北調工程有效改善了北京地區的生態。

另外，南水北調已向白洋淀補水2.22億m3。南水北調中線工程通過河北保定的瀑河、北易水河多個退水閘和鄭家佐分水口向白洋淀生態補水2.22億m3，為雄安新區發展助力。白洋淀濕地保護區工作人員和鳥類專家2020年5月份首次觀測到世界極危物種——青頭潛鴨，還拍攝到疑似金雕的國家級重點保護動物。

3 一期工程主要技術創新

3.1 東線一期工程主要技術創新

低揚程、大流量、長運行時間水泵機組選型應用，高效泵裝置指標體系研究，貫流泵裝置關鍵設備及制造研究，平原水庫水平防滲機理及應用技術研究，二級壩煤礦采空區泵站設計施工技術研究，大型渠道設計與施工新技術研究，南水北調東線工程泵站(群)優化調度關鍵技術集成與示范研究等。

3.2 中線一期工程主要技術創新

丹江口大壩加高工程關鍵技術研究，復雜地質條件下穿黃隧洞關鍵技術研究，大流量預應力渡槽設計和施工技術研究，大型渠道設計與施工新技術，膨脹土地段渠道破壞機理及處理技術研究，超大口徑PCCP結構安全與質量控制研究，煤礦采空區上建設大型輸水工程治理技術，超長自流輸水工程高精度測量控制網技術，大型輸水工程水力學與冰期輸水控制技術，南水北調工程智慧化運行調度控制技術等。

4 效 益

4.1 受水區效益

4.1.1 社會效益

截至2021年4月2日，南水北調東、中線一期工程累計調水418.55億m3，東線調水49.94億m3，中線調水368.61億m3。南水北調工程建成通水以來，為受水區帶來了大量優質的長江水，解決了北方地區水資源短缺問題，解決了700萬人長期飲用高氟水和苦咸水的問題，促進了受水區經濟發展和城市化進程，提高了當地的水資源承載能力。

4.1.2 生態效益

a.生態補水:截至2020年12月底，東、中線受水區累計河道補水量為90.46億m3，中線補水89.78億m3，東線補水0.68億m3。

b.地下水壓采:南水北調東、中線受水區地下水壓采為79.4億m3。受水區地下水位不同程度回升，截至2020年12月，與2019年相比，河北省淺層水位回升0.34m，深層水位回升1.32m，河南省淺層水位回升0.5m以上。山東省地下水水位整體呈現回升趨勢，北京地下水位自2016年以來累計回升超3m。

4.2 建設區效益

4.2.1 湖北省境內4項治理工程

針對中線調水工程對漢江中下游可能造成的不利影響，《南水北調工程總體規劃》安排興建了興隆水利樞紐、引江濟漢、改建閘站、整治局部航道等4項漢江中下游治理工程，為湖北省帶來如下效益：

a.補水效益：至2019年7月15日累計補水170.05億m3；

b.灌溉效益：直接灌溉耕地面積945萬畝，供水保證率達到100%；

c.航運效益：通過引江濟漢干渠，往返荊州和武漢的航程縮短200多公里、荊州與襄陽的航程縮短了600多公里;

d.發電效益：興隆樞紐工程年均發電量為2.25億kWh，年發電收入約為6000萬元；

e.生態效益：通過引長江水入漢江及沿線河流、湖泊，保證了漢江中下游生態和供水安全，吸引了中華秋沙鴨、黑鸛等珍稀鳥類來興隆水域安家落戶。

4.2.2 中線水源地(丹江口上游)

陜西省是丹江口水庫的重要水源地，為南水北調中線水源水量及水質提供了基礎保障。

南水北調中線一期工程建成后，丹江和漢江年均入丹江口水庫水量287.72億m3，占丹江口水庫多年平均入庫的70%,為丹江口上游水源地帶來了通水效益。同時，水質大大提高，據統計，漢江出境水質達到國家Ⅱ類標準的占98.41%，達到國家Ⅰ類標準的占1.59%；開江水質達到國家Ⅰ類標準的占81.10%，達到國家Ⅰ類標準的占12.42%。截至目前累計完成小流域綜合治理562條，治理水土流失面積16851km2。

4.2.3 南四湖及周邊生態環境現狀治理成效

南四湖是南水北調東線工程的輸水干線和重要調蓄水庫。20世紀80年代末期開始被污染，到2000年前后，水污染達到頂點，水質一度達到劣Ⅴ類。

為保證南水北調效益的發揮，對南四湖及周邊生態環境進行治理。通過治理，南四湖及周邊的生態和環境得到有效修復，區域生物種群數量和多樣性得到明顯恢復，湖區魚類、底棲動物、浮游植物物種比2010年分別增加20.9%、48.6%、43.5%。截至目前，已建成人工濕地23.9萬畝，修復自然濕地22.6萬畝，構建了環湖沿河生態屏障；湖濱自然岸線長度較2010年增加了53.42%；水質達標率從3%提高到了100%。水清了，岸綠了，黑臭的南四湖“起死回生”，躋身全國水質優良湖泊行列。

5 展 望

5.1 東線后續工程

東線二期工程規劃：黃河以南段基本采用一期工程輸水線路，擴大規模，擴挖河道；黃河以北新建位德—德吳渠、膠東輸水干線，利用南運河，新建廊坊干線。

規劃抽江規模870m3/s，過黃河370m3/s，膠東輸水干線100m3/s。東線二期多年平均凈增供水量53.55億m3，總投資2898.8億元。

5.2 中線后續工程

丹江口水庫是南水北調中線工程的水源，其來水量對保障調水工程順利實施非常重要。丹江口水庫1956—2016年多年平均來水量為374億m3，其中1956—1998年來水量為388億m3，1966年、1978年、1997年為枯水年份；1999—2018年多年平均來水量為339億m3，2013—2016年和1999—2002年為連續枯水年，2013—2016年平均年來水量為251億m3，1999—2002年平均年來水量為262億m3。

目前漢江流域主要引調水工程為：南水北調中線一期工程，年調水量95億m3；引漢濟渭工程，年引水量近期為10億m3，遠期為15億m3；鄂北水資源配置工程，年引水量為13.98億m3。

引江補漢工程規劃：從三峽庫區長江干流北岸龍潭溪取水，自流至丹江口大壩下游潘家巖村安東河口入漢江，線路長194.3km，均為隧洞，進口水位143.33～173.30m，出口水位約90m，進口流量250～295m3/s，采用單條洞徑11m的有壓隧洞輸水。工期108月，投資799.09億元。