南水北調西線工程受水區缺水形勢研究

關鍵詞：受水區；資源性缺水；供需形勢；南水北調西線工程

中圖分類號：ＴＶ６８；ＴＶ２１３；ＴＶ８８２．１ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．０５．００５

引用格式：李福生，彭少明，李克飛，等．南水北調西線工程受水區缺水形勢研究［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（５）：１９－２３．

１引言

黃河是中華民族的母親河，黃河流域是中華文明發祥地，在國民經濟、生態安全、社會文明等發展中占有重要的戰略地位。２０１９ 年９ 月１８ 日，習近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態保護和高質量發展座談會，指出了當前黃河流域面臨的主要問題，這些問題都與水息息相關［１］ ，其中水資源短缺問題最為突出。黃河流域在我國能源安全、城市化進程、糧食安全、“雙碳”等戰略格局中占有重要地位，是我國“兩屏三帶”生態安全戰略格局的重要組成部分［２］ 。此外，黃河作為我國西北、華北地區的重要水源，擔負著流域內及下游沿黃地區約１．４ 億人口、１ ６００ 萬ｈｍ^２ 耕地、５０多座大中城市及長慶、中原、勝利等油氣田的供水任務［３－４］ 。２０ 世紀８０ 年代之后，黃河進入了一個相對的枯水階段，同時，隨著流域經濟社會的發展，對水資源的需求急劇增加，流域內人類活動加劇，下墊面變化劇烈，各種攔、蓄、滯水工程增多，水資源消耗量增加，供需矛盾日益突出，地表水資源開發利用率從２０ 世紀５０ 年代初的１２％提高到近期的８０％，河流的健康生命受到嚴重影響［５－９］ 。

黃河流域上中游地區自然條件差，缺水問題十分突出，經濟社會發展落后，和黃河下游或中東部地區差距十分明顯。由于地處西北內陸，氣候干旱少雨，當地缺少行之有效的解決水資源短缺問題的措施，因此按照規劃，南水北調西線工程是根本的解決途徑。相對而言，黃河下游河南、山東兩省自然條件、經濟條件、外調水源條件較好，未來可通過南水北調東、中線工程解決部分新增用水需求。目前南水北調東、中線一期工程已經建成生效，二期工程也將實施，西線工程尚處于前期論證階段。本文據實分析了黃河流域缺水現狀，按照把握新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局的要求和有關重大國家戰略決策，全面分析２０３５ 年黃河流域及上中游青海、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西等六?。▍^）水資源供需形勢及缺水地區分布情況，提出了解決上中游六省（區）生活、工業缺水問題的需調水量，以期為南水北調西線一期工程合理確定供水范圍及調水規模提供參考。

２黃河流域缺水現狀

２．１黃河河川徑流呈衰減趨勢

受自然氣候變化和人類活動影響，黃河河川徑流呈現明顯衰減趨勢。１９１９—１９７５ 年黃河多年平均天然河川徑流量５８０ 億ｍ^３，是黃河“八七”分水方案采用值；１９５６—２０００ 年黃河多年平均天然河川徑流量５３５億ｍ^３；１９５６—２０１６ 年黃河多年平均天然河川徑流量４９０ 億ｍ^３，與黃河“八七”分水方案采用值５８０ 億ｍ^３相比減少９０ 億ｍ^３；２０００—２０１８ 年在降雨偏豐背景下多年平均河川徑流量僅４６８ 億ｍ^３，黃河河川徑流呈現明顯衰減趨勢。目前流域地表水開發利用率已達８０％，上中游地區開發利用率已超過６０％，遠超其承載能力，為資源性缺水地區。

２．２農業用水被擠占，糧食安全隱患突出

黃河流域現狀農田有效灌溉面積５６８ 萬ｈｍ^２，其中有７９ 萬ｈｍ^２ 無水可灌，約占農田有效灌溉面積的１４％。同時，由于水量不足，因此黃河流域仍有約２６７萬ｈｍ^２ 農田實際灌溉水量低于作物需水定額，無法滿足作物正常生長需求，影響作物產量。由于長期缺乏灌溉用水，因此在農耕技術飛躍式發展、種子改良、農肥高效助產、科技進步的條件下現狀黃河流域人均糧食產量約為３７９ ｋｇ，仍達不到人均糧食產量４００ ｋｇ 的標準，其中青海、甘肅、陜西、山西人均糧食產量分別僅有１７７、２５６、３３３、２９７ ｋｇ，仍不能自給，糧食安全隱患突出。

２．３工業用水無法保障，制約了經濟社會發展

黃河流域能源礦產資源豐富，被譽為我國的“能源流域”，２０１９年煤炭、石油、天然氣產量及發電量分別占全國的８０％、３３％、３５％、３２％。近年來，隨著國家發展戰略推進，黃河流域能源、化工產業發展迅速，甘肅、寧夏、內蒙古等省（區）通過農業節水水權轉讓解決了少部分工業缺水問題，但依舊是杯水車薪，且幾乎沒有可再轉讓的水量。資源性缺水導致流域內各省（區）耗水已接近或超過黃河年度分水指標，很多能源、煤化工及石油化工項目因缺水而無法落實。流域水資源難以支撐和保障快速增加的工業用水需求，隴東、寧東、神東、晉中、晉北、晉東、陜北、黃隴等能源化工基地的可持續發展受到水資源的嚴重制約，地區經濟社會發展受到限制，將進一步加劇東西部地區發展的不均衡。

２．４生態用水嚴重不足，威脅流域生態安全

２００１—２０１９ 年，黃河干流頭道拐斷面和利津斷面年平均實測徑流量分別為１７９．７ 億ｍ３和１７４．９ 億ｍ^３，與斷面生態需水１９７ 億ｍ^３和２２０ 億ｍ^３相比，生態缺水量分別為１７．３ 億ｍ^３ 和４５．１ 億ｍ^３。汾河、沁河、大黑河、大汶河等支流斷流情況嚴重，河流生態功能受損。與２０ 世紀８０ 年代相比，黃河上游寧蒙段、小北干流、下游等河段濕地萎縮，濕地面積減少３０％～４０％，黃河口三角洲天然濕地萎縮約５０％。

２．５地下水超采問題嚴重

現狀黃河流域地下水開采量為１２２ 億ｍ^３，較１９８０年增加近３０ 億ｍ^３。流域地下水超采區達７８ 個，超采區面積達２．２６ 萬ｋｍ^２，超采量約１３ 億ｍ^３，以淺層地下水超采為主，主要分布在龍門至三門峽區間、汾河流域和渭河流域等。高強度、不合理的開采改變了區域地下水天然流場，形成了大量的地下水超采降落漏斗，如寧夏的銀川、大武口漏斗，陜西的灃東、興化、魯橋、渭濱漏斗，山西的宋古、太原、運城漏斗，河南的武陟、溫縣、孟州市漏斗等。綜合上述現狀，初步研究得到現狀黃河流域缺水量約為９０ 億ｍ^３。

３ ２０３５年水資源需求分析

３．１經濟社會發展指標預測

（１）人口與城鎮化率。截至２０１９ 年，黃河流域總人口１．２２ 億人，城鎮化率５７．１％。未來隨著黃河流域生態保護和高質量發展、西部大開發、“一帶一路”倡議、區域協調發展等重大國家戰略縱深推進，結合國家“三孩”人口政策和沿黃相關?。▍^）人口發展規劃，預計２０１９—２０３５ 年黃河流域人口增長將逐步放緩，但仍高于全國增長速度，２０３５ 年流域總人口將達到１．３４ 億人，年均增長速率為５．６‰。結合國家人口發展規劃以及鄉村振興、新型城鎮化等戰略要求，考慮城市群為代表的新的城鎮化增長極的形成，預測２０３５ 年黃河流域城鎮化率將達到７４％，基本達到全國平均水平。黃河流域人口及城鎮化指標預測結果見表１。

（２）主要國民經濟指標。現狀黃河流域人均ＧＤＰ為全國的８３％，未來黃河流域按照“貫徹新發展理念、構建新發展格局，形成全國統一大市場和暢通的國內大循環”等總體部署，考慮黃河流域各?。▍^）相關經濟發展規劃，預計未來黃河流域經濟呈平穩增長、發展質量不斷提高的態勢，東西部差距進一步縮小。預測２０３５ 年黃河流域國內生產總值將達到１４．９１ 萬億元，實現流域ＧＤＰ 總量翻一番的目標，人均ＧＤＰ 達到１１．２萬元，約為全國平均目標水平的８７％。黃河流域是我國的“能源流域”，根據《黃河流域生態保護和高質量發展綱要》要求，未來黃河流域將建設全國重要能源基地、特色優勢現代化產業體系，能源化工產業向精深加工、高端化發展，其能源工業戰略地位進一步提高。預測未來黃河流域工業發展速度將略快于全國平均速度，至２０３５年，工業增加值年增長率達４．９％，２０３５ 年工業增加值達到５．５ 萬億元。結合國家產業結構調整，預測２０３５ 年三次產業結構調整為３．８ ∶ ４４．２ ∶ ５２．０。黃河流域主要國民經濟指標預測結果見表２。

（３）農林牧畜業發展指標。統籌考慮黃河流域水資源條件和糧食安全，充分考慮水資源承載能力，按照以水定地的原則，結合黃河流域歷年農田實際灌溉面積發展情況，今后農田灌溉發展的重點是搞好現有灌區的改建、續建、配套和節水改造，提高管理水平，充分發揮現有灌溉面積的經濟效益，在鞏固現有灌區的基礎上，考慮保障糧食安全及實現鄉村振興，根據各地區的水土資源條件，適當發展部分新灌區。規劃水平年新增灌溉面積統籌考慮已列入投資的節水改造和續建配套灌區及在建灌區的發展規模，即新增有效灌溉面積３８ 萬ｈｍ^２，預測２０３５ 年黃河流域農田有效灌溉面積達到６０６ 萬ｈｍ^２?，F狀黃河流域林牧灌溉面積為７０萬ｈｍ^２，大、小牲畜為１３ ９９０ 萬頭（只），未來要進一步做優做強林牧業，結合沿黃各?。▍^） 林牧業發展規劃，預測到２０３５年林牧灌溉面積達到９５ 萬ｈｍ^２，大、小牲畜達到１５ ８８６ 萬頭（只）。黃河流域農業發展指標預測結果見表３。

３．２河道外經濟社會需水量預測

（１）生活需水量。生活需水量包括城鎮居民生活、農村居民生活、建筑和三產（即城鎮公共）需水量?？紤]未來居民生活質量和生活水平的提高，城鄉供水一體化的逐步推進，用水定額適當提高。預測２０３５ 年城鎮和農村居民生活人均用水量分別由現狀年的１０８Ｌ／ ｄ 和６７ Ｌ／ ｄ 提高到１３７ Ｌ／ ｄ 和１１３ Ｌ／ ｄ。隨著城鎮公共節水措施普及和技術水平提升，建筑業和第三產業萬元增加值用水量逐漸降低，由現狀年的３．１ ｍ^３ ／ 萬元降低至２０３５ 年的２．７ ｍ^３ ／ 萬元。結合黃河流域經濟社會發展指標預測結果，預測２０３５ 年黃河流域生活用水需水量合計８６ 億ｍ^３，其中上中游六省（區）生活用水需水量６９ 億ｍ^３，見表４。

（２）農田灌溉需水量。按照《水資源規劃規范》（ＧＢ／ Ｔ ５１０５１—２０１４），農田灌溉需水量以各省（區）作物需水定額和農田有效灌溉面積為基礎進行預測。充分考慮農業節水，２０３５ 年灌溉水利用系數提高到０．６１，農田灌溉需水定額為５ ０７６ ｍ^３ ／ ｈｍ^２，預測黃河流域農田灌溉需水量為３０８ 億ｍ^３，其中上中游六?。▍^）為２４９ 億ｍ^３，見表５。

（３） 工業需水量。考慮未來節水技術的推廣，２０３５年流域萬元工業增加值用水量較現狀下降３０％以上，工業用水定額下降到１３．３ ｍ^３ ／ 萬元。結合黃河流域工業發展指標預測，２０３５ 年工業需水量仍有一定程度的增加，達到７３ 億ｍ^３，其中上中游六?。▍^）需水量為５８ 億ｍ^３，見表６。

（４）林牧漁畜及生態環境需水量。結合林牧漁畜發展指標，預測２０３５ 年林牧漁畜需水量達到４５ 億ｍ^３，其中上中游地區需水量為３９ 億ｍ^３；為滿足人民對美好生活的向往，考慮城鎮生態環境改善，城鎮生態環境需水量適當提高，預測２０３５ 年黃河流域生態環境需水量達到３２ 億ｍ^３，其中上中游六?。▍^）為２７ 億ｍ^３。

結合上述各行業需水量預測結果，黃河流域２０３５年總需水量為５４５ 億ｍ^３，其中生活和工業需水量１６０億ｍ^３；上中游六?。▍^）總需水量為４４２ 億ｍ^３，其中生活和工業需水量１２７ 億ｍ^３。２０３５ 年黃河流域河道外需水量預測結果見表７。

３．３河道內生態環境需水量分析

黃河下游河道內生態環境需水量以利津為控制斷面。根據新形勢下維持黃河下游河道健康要求，河道內生態環境需水量主要包括控制下游河床不淤積抬高、維持不小于４ ０００ ｍ^３／ｓ 中水河槽的輸沙塑槽水量，維持河道不斷流、河道及河口三角洲濕地規模、水質安全及生物多樣性的需水量等。考慮黃河水資源現狀及未來水資源供需形勢，在沒有充裕外來調水情況下，按允許一定的河道淤積考慮，利津斷面汛期需水量應不小于１７０ 億ｍ^３、非汛期５０ 億ｍ^３、全年不小于２２０ 億ｍ^３。黃河上游寧蒙河段河道內生態環境需水量包括控制河床不淤積抬高、維持２５００ ｍ^３／ｓ 左右中水河槽的輸沙塑槽水量，保障河道適宜生態功能的需水量，研究認為，頭道拐斷面需水量汛期為１２０ 億ｍ^３、非汛期為７７億ｍ^３、全年為１９７ 億ｍ^３［１０－１２］ 。

４水資源供需形勢分析

４．１可供水量分析

當前黃河地表水開發利用率過高，生態流量偏小，未來堅持生態優先，還水于河，優先保障河道內生態環境水量。根據１９５６—２０１６ 年徑流系列，黃河多年平均天然河川徑流量４９０ 億ｍ^３，根據《黃河可供水量分配方案》（黃河“八七”分水方案），地表水可供水量按照同比例豐增枯減的分配原則進行河道內外水量的分配，河道內配置水量１７７．４３ 億ｍ^３，河道外可供耗水量３１２．５７ 億ｍ^３?？紤]主要斷面流量控制要求和骨干水庫調節，計算分析河道外地表水可供水量為３６１ 億ｍ^３，其中流域內可供水量２７４ 億ｍ^３，流域外可供水量８７ 億ｍ^３；流域內上中游六省（ 區） 地表水可供水量為２３１億ｍ^３。

規劃水平年嚴格控制地下水開采，逐步退還地下水超采量，２０３５ 年地下水供水量９７ 億ｍ^３；外調水考慮引乾濟石工程、引紅濟石工程與引漢濟渭工程；逐步加大非常規水源利用力度。綜合考慮地表水、地下水、非常規水和外調水等各種水源可供水量，黃河流域２０３５年河道外總供水量為４９７ 億ｍ^３，其中流域內供水量４１０ 億ｍ^３，流域外供水量８７ 億ｍ^３。２０３５ 年黃河流域河道外可供水量見表８。

４．２水資源供需形勢分析

根據２０３５ 年需水量預測，黃河流域多年平均河道外經濟社會需水量為５４５ 億ｍ^３，河道內需水量２２０億ｍ^３。流域內河道外多年平均供水量４０９ 億ｍ^３，河道外缺水量為１３６ 億ｍ^３；河道內配水量１７７ 億ｍ^３，缺水４３ 億ｍ^３。其中上中游六省（區）經濟社會缺水量為１０３ 億ｍ^３，占流域經濟社會總缺水量的７６％，是流域內缺水情勢最嚴峻地區。黃河上中游六?。▍^）２０３５年生活、工業、生態移民、牲畜及河道外城鄉環境缺水量約為７８ 億ｍ^３，占總缺水量的７６％，嚴重制約區域經濟社會高質量發展。黃河流域２０３５ 年水資源供需形勢分析結果見表９。

４．３ ２０３５年需調水量分析

（１）黃河流域上中游六省（區）需調水量。按照南水北調工程總體規劃，西線工程重點解決黃河上中游六?。▍^）的缺水問題。根據水資源供需形勢分析，２０３５年黃河流域上中游六?。▍^）總缺水量為１０３ 億ｍ^３，其中生活、工業等基本發展用水缺水量７８ 億ｍ^３，按照輕重緩急、分步實施的原則，２０３５ 年西線一期工程重點解決上中游六省（區）緊缺的生活、工業等基本發展用水需求，則２０３５ 年黃河流域上中游六省（區）調水需求為７８ 億ｍ^３。

（２）石羊河流域需調水量。按照南水北調工程總體規劃，西線工程向黃河流域鄰近地區供水主要考慮石羊河流域。現狀石羊河流域地表水資源開發利用率高達８０．５％，為持續改善石羊河流域生態環境，結合《南水北調工程總體規劃》和《黃河流域綜合規劃》，南水北調西線一期工程向石羊河供水４ 億ｍ^３。

基于上述分析，綜合考慮黃河流域上中游六?。▍^）缺水形勢及石羊河流域用水規劃，初步考慮西線一期工程調水８０ 億ｍ^３，可基本解決黃河上中游地區生活、工業等剛性發展用水需求，其他行業仍存在較大缺口。

５結論

黃河流域水資源短缺，現狀缺水問題突出。近２０ ａ來，黃河河川徑流量進一步衰減，水資源保障能力進一步降低，按照“三新一高”要求，隨著國家能源安全、糧食安全、生態安全以及黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的持續推進，未來黃河流域對水資源的需求量仍將呈現較大的剛性增長趨勢，缺水形勢進一步加劇。預測２０３５ 年黃河流域需水量約為５４５ 億ｍ^３，河道外經濟社會用水缺水量約為１３６億ｍ^３，其中上中游六?。▍^）缺水量約為１０３ 億ｍ^３，占總缺水量的７６％，是流域內缺水最嚴峻地區。

黃河流域是西部大開發戰略、黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略、“雙碳”目標戰略、“一帶一路”倡議等的重疊區，特別是黃河上中游六?。▍^），戰略地位尤為突出，是我國實現２０３５ 年、２０５０ 年經濟社會發展目標的關鍵地區之一。加快推進國家水網工程建設是“十四五”規劃綱要做出的重要部署，南水北調西線工程是國家水網主骨架和大動脈，是解決黃河流域缺水問題的根本措施，綜合考慮黃河流域缺水形勢，按照總體規劃、分步實施的原則，西線工程可按照兩期實施，一期工程２０３５ 年調水８０ 億ｍ^３，重點解決黃河上中游六?。▍^）生活、工業等基本發展用水及石羊河生態補水缺水問題，二期工程考慮國家戰略需要可在２０５０ 年實施，進一步增加調水量，全面解決黃河流域及鄰近地區的缺水問題。

【責任編輯 張帥】