关于引江济汉工程走线方案的进一步优化与探讨3资料.docx
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关于引江济汉工程走线方案的进一步优化与探讨3资料
关于南水北调中线一期引江济汉工程走线方案的
进一步优化与探讨
[摘要]：
引江济汉工程是南水北调中线一期汉江中下游四项工程之一，工程建设的目的是为了补偿调水后汉江中下游河道内外需水要求，有利于增加向北调水量。
引江济汉走线方案的优化直接影响工程效益的发挥。
本文分析了引江济汉工程在规划设计阶段走线方案存在的主要问题，提出了进一步优化的原则、措施和方案，得到了设计单位和审查专家采纳和认可，该工程已经通过了有关部门的审查。
[关键词]：
南水北调引江济汉方案优化
南水北调中线工程开工在即，汉江中下游四项治理工程是中线调水之后中央给予湖北的补偿工程，事关汉江中下游供水、生态和航运的安全。
中央确定由湖北省承担项目法人，省委、省政府及国家水利部高度重视，要求将汉江中下游建成现代水利示范区，有关领导多次强调引江济汉要像都江堰工程那样经得起历史的考验。
我们深感责任重大，任务艰巨，不容懈怠。
四项治理工程中关键是引江济汉工程，它连接两江，沟通了两处世界级大型水利工程，是湖北境内的南水北调工程，规划设计十分复杂。
规划阶段有关单位完成了引江济汉工程的研究报告,线路上提出了三条线方案;本阶段现行设计单位，完成了“引江济汉工程规模及走线方案”专题报告，并又进行了几种方案的比较，取得了显著成效。
但是，由于规划内自然条件限制，不确定因素的影响,加之时间紧，任务重，本人认为这些方案还应深入研究，本文拟对引江济汉工程走线进一步优化进行一些探讨，提出来一些新的思路供领导、专家决策参考。
1 引江济汉工程初拟规模与规划走线
1.1 南水北调中线工程与引江济汉工程
国务院批复的《南水北调总体规划》确定，南水北调中线工程采取丹江口水库加坝，从河南淅川县陶岔引水开挖明渠基本自流到京、津、冀、豫四省（市）的调水方案，中线工程规划2030水平年调水规模130亿立方米，第一期按2010水平年调水95亿立方实施。
中线加坝调水方案实施对湖北有利有弊，但总体上利大于弊。
有利的方面主要是：
根本上提高汉江中下游地区的防洪标准，沿江14个分蓄洪民垸在汉江中下游遭遇百年洪水时做到基本不分洪；能够增加丹江口水库枯水期的下泄流量，提高汉江中下游干流在特桔年份或枯水季节的水环境容量；有利于促进丹江口库区及汉江中下游地区的经济社会发展。
不利的方面主要是：
汉江中下游中水流量天数减少；干流多年平均水位下降0.6~1米，对灌溉、供水、航运有一定影响，汉江中下游“水华”出现的概率增加10%~20%。
为减轻中线工程对汉江中下游可能造成的影响，《南水北调总体规划》安排兴建引江济汉、兴隆枢纽、沿汉江闸站改造，汉江中下游航道整治四项治理工程。
引江济汉工程是四项治理工程的重点之一。
《南水北调中线一期工程项目建议书》确定的主要任务是：
从长江荆江河段沙市附近引水，补济汉江兴隆以下河段流量和补充东荆河灌区水源，改善汉江下游灌溉、供水、航运和河道内生态用水条件。
1.2 引江济汉工程规模及走线
按照以上任务，有关设计单位分析了汉江中下游兴隆以下农业灌溉、城市供水、生态环境需水和航运等水资源供需情况，确定设计水平年为2010年；汉江引江济汉入口以下，不发生“水华”，灌溉设计保证率P=85%，汉江干流襄樊~汉口河段全面达到四级航道标准，通航历时设计保证率P=95%。
根据长江委的调算成果，无论调水95亿方还是130亿方，在南北同枯的干旱年份保证丹江口水库下泄490秒立方米，在特枯年份也保证最小下泄400秒立方米。
经分析计算，在设计标准年内，首先，生态环境用水主要是控制汉江仙桃站大于500秒立方米，生态用水（11~3月）补水流量要达到203秒立方米；灌溉用水期中分春灌期（4~5月）和夏灌期（6~10月），灌溉期最大补汉江流量发生在6月中旬为492秒立方米；满足汉江干流通航保证率要达到95%时，干流补水流量要达到350秒立方米。
汉江干流兴隆以下及东荆河2010设计水平年（P=85%）不同补水目标及用水期补水流量成果如表一。
引江济汉不同用水期补水流量成果表
表一
目标
用水期
兴降
上游来量
引江总流量
补汉江
补东荆河
兴隆
以下流量
生态
2~3月
397~461
139~203
115~178
20~32
560
春灌
4~5月
348~458
252~342
195~245
57~97
560~800
夏灌
6~10月
308~489
311~492
290~365
21~140
800
航运
350
＞560
经计算分析有关设计单位取4月份进出口平均水位为设计水位，引江最大流量为500秒立方米，其中补汉江干流最大流量为400秒立方，补东荆河最大流量为150秒立方。
引江济汉工程规划设计中主要走线有三条：
①高I线（长湖北缘线）：
线路渠道长82.65km，进口为枝江大埠街，出口为潜江高石碑，进口渠底高程30.07米（黄海高程，下同），出口渠底高程27.06m。
渠线穿过沮漳河右堤、荆江大堤、纪南城南、拾桥河、后港北、西荆河等河流后在高石碑入汉江。
②高II线（穿长湖线）：
线路总长78.95km，进口为枝江大埠街，出口为潜口高石碑，进口渠底高程30.07米，出口渠底高程27.06米。
渠线穿过沮漳河右堤、荆江大堤、纪南城南、海子湖、拾桥河、蚊尾镇南、长湖两湖汉、西荆河等河流后也在高石碑入汉江。
③低线（沿长湖围堤线）：
线路总长89.6km，进口为龙洲垸，出口为潜江雷潭，进口渠底高程28.99米，出口渠底高程26.26米。
渠线穿过龙洲垸堤、荆江大堤、纪南城南、海子湖、朱家凹、朱湖边、长湖湖汉、田关河等河湖后，在雷潭入汉江。
经比较，设计单位推荐高II线方案（三条线路方案如图一）。
2 当前规划设计中存在的几个问题
2.1 关于设计规模及标准偏低的问题
一是设计代表年没有考虑远景调水要求。
南水北调中线一期工程规划单位编制的《南水北调中线一期工程项目建议书》确定引江济汉工程的主要任务与初拟规模为：
“从长江荆江河段沙市附近引水，补济汉江下游兴隆枢纽以下河段流量，以解决东荆河的灌溉水源，满足和改善兴隆以下河段的灌溉航运条件及河道内的生态用水条件。
经分析，引江济汉引水360--405m³/s，不仅可以满足东荆河沿岸的需水要求，而且可以使兴隆以下河段中水（600--800m³/s）通航历时保证率达到现状水平，并改善现状条件下的生态环境用水条件。
考虑远景调水的需要及调水对生态环境影响的不确定因素，初步拟定工程最大设计流量为500m³/s。
”设计单位分析了,A:
2010水平年调水95亿方;B:
2010水平年调水130亿方;C:
2030水平年调水130亿方等三种状况下不同供水、通航保证率的调水规模。
最后确定的是,按2010水平年调水95亿方为设计水平年,汉江干流满足灌溉保证率（P=85%）、通航保证率（P=95%）时的补水规模为400m³/s,东荆河满足灌溉保证率（P=85%）的补水规模为150m³/s,综合确定的总规模为500m³/s，此规模没有考虑远景（2030年）调水130亿方的要求。
二是水源保证率不能满足规范要求。
引江济汉工程规划设计中,引江济汉供水区汉江中下游及东荆河的灌溉保证率为P=85%,但是，水源区长江的水位流量是按长江多年4月平均（或旬平均）流量过程来推算的,引江济汉工程水源保证率只相当于P=50%。
根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）规定：
“无坝引水渠首进水闸闸前设计水位，应取河、湖历年灌溉期旬或月平均水位进行频率分析，选取相应于灌溉设计保证率的水位作为闸前设计水位，也可取河、湖多年灌溉期枯水位的平均值作为设计水位。
”引用《泵站设计规范》（GB/T50265—97）规定：
“灌溉引水工程进水口设计水位应取该河流历年灌溉期水源保证率85%--95%的日平均或旬平均水位;最低水位取该河流灌溉期水源保证率95%--97%的最低日平均水位。
”比较两部规范，我认为引江济汉工程还不是单纯灌溉工程，控制因素是生态和航运供水需要，设计单位“线路比选报告”中选取时段和取值是偏于不安全的,实际上引江济汉工程的设计供水保证率达不到85%。
2.2 关于渠道坡降和水面坡降太小春季难以引水的问题
2.2.1 渠道纵坡太小
设计单位规划的三条线的渠道长度,进出口水位及渠道纵坡如下:
渠线方案渠道长度（KM）进口底高程（m）出口底高程（m）纵坡
1.高Ⅰ线82.6530.0727.061/31773
2.高Ⅱ线78.9530.0727.061/30365
3.低线89.628.9926.261/32820
从以上表内可以看出,引江济汉三条线的渠道纵坡均小于1/30000。
而南水北调中线总干渠，丹江口水库至北京渠道总长1271公里，总水头87.02米，建筑物损失水头33.44米，1071公里明渠损耗水头43.64米，设计平均纵坡为1/24500；长江干流沙市段纵坡1/15000，汉江干流沙洋段河道纵坡为1/13000左右；汉江中下游罗汉寺、兴隆、泽口三大灌区总干渠底坡分别为1/15000，1/10000和1/18000，也均大于引江济汉三个方案的设计纵坡。
因此，引江济汉工程由于受规划区内自然条件限制，渠道设计纵坡偏小。
2.2.2 引江济汉工程设计水头差小，关键时段引水难以保证。
引江济汉工程现有三条线路的进出口设计水位是按三峡水库建成下泄，长江多年四月份平均水位作为进口水位，汉江沙洋—泽口河段通过600—800m³/s流量时相应水位作为出口水位进行设计的，然后再用不调水现状和三峡下泄、调水95亿方、河道下切两种情况进行校核（附表一）。
下面以高Ⅱ线为例分析三种情况下，元--四月份的沙市、高石碑月平均水位及水位差如下表：
高Ⅱ线方案进出口设计水位表
月
份
设计状态（调水95亿方）
现状（不调水）
调水95亿（考虑荆江下切
大布街
高石碑
水位差
大布街
高石碑
水位差
大布街
高石碑
水位差
1
34．10
31．66
2．44
33．41
31．68
1．73
33．32
31．68
1．64
2
34．25
31．66
2．58
33．09
31．68
1．42
33．46
31．68
1．78
3
34．33
31．64
2．68
33．38
31．65
1．73
33．53
31．65
1．88
4
34．57
31．62
2．94
34．20
31．63
2．57
33．77
31．63
2．14
从上表可以看出，在现状（不调水）和2010水平年调水95亿（考虑荆江下切）的情况下，冬季月平均最小水位差分别只有1.42米和1.64米，水面坡降分别为1/55000和1/48000，理论上也许能满足设计，如再考虑沿程10多座建筑物的局部水头损失，引江济汉实际流量难以达到设计要求（设计报告有复核）。
如果用近五年现状来检验，以上引江济汉规划设计方案，进口（长江）就有二年不能达到设计水位，出口（汉江）有一年不能满足生态补水流量要求（见附表二）。
现在的方案关键时段引水难以保证汉水调水９５亿后的需水要求。
2.3 渠道泥沙淤积问题
泥沙淤积一直是引江灌溉中最难解决的问题之一。
工程运行后，长期的清淤任务将给管理单位带来很大压力，设计中应慎重考虑。
根据中国水利水电科学研究院泥沙研究所的初步研究（计算系列2004年~2038年），三峡工程建成后，沙市段汛期平均含沙量0.513KG/M³，非汛期平均含沙量0.057KG/M³,引江济汉工程满足补汉P=85%保证率年引水量为41.7亿方，其中补东荆河9.9亿方；多年平均引水为31.5亿方，其中补东荆河6.6亿方。
理论上分析，该河段按年均含沙量0.285KG/M³计算，引江济汉工程的多年平均输沙量为89.8万吨，约为45万方。
设计单位报告中确定的引江济汉干渠中不发生泥沙淤积的起动流速为0.68m/s，根据“规划报告”设计计算成果复核结果分析，当进出口水位差小于2米时，渠道流速就低于0.68m/s。
据分析，现状下有三个月可能淤积，考虑荆江河段下切0.8m后，一年中有五个月的时间引江济汉渠道流速小于0.68m/s。
渠道中的淤积问题没有完全解决。
2.4 跨沮漳河方案对防洪和控制血吸虫的传播不利
2.4.1 高Ⅱ线过沮漳河、拾桥河、西荆河等处，均采用平交且渠底河底高程还不一致（主干渠底低于沮漳河底2.5-9米），这种方式与防洪调度易发生矛盾，影响沮漳河的防洪安全，同时，也会造成淤积，水头损失加大。
2.4.2 沮漳河是我省血吸虫污染最严重的河流，这种交叉对控制血吸虫的传播不利。
3 走线方案的进一步优化与探讨
根据以上分析，设计单位现在提出的引江济汉工程走线方案规划设计保证率偏低，与河湖平行交叉太多，设计水头太小、流速低，泥沙淤积问题难以解决，跨沮漳河方案对防洪和控制血吸虫的传播不利，特别是在关键的时段不能保证汉江调水９５亿后的需水要求。
因此，现提出的引江济汉工程走线方案还应当进一步优化。
3.1 优化的原则
3.1.1 在设计保证率内不同时段（月或旬）均能满足汉江兴隆枢纽以下河段生态用水、供水和航运流量要求，并能完全解决东荆河灌区的水源问题。
3.1.2 规划方案设计理念先进、采用技术成熟可行，尽量避开文物墓地、不利的地质条件及交通、电力、通讯、采油管线等设施，少占耕地，减少拆迁，工程造价最省。
3.1.3 应多目标开发，发挥生态、供水、灌溉、航运、防洪、治涝、旅游等工程综合效益，能与规划的两沙运河方案更好结合。
3.1.4 充分体现现代治水理念，工程与规划区内自然环境、人文环境协调一致，努力改善生态环境，尽力避免阻碍河道行洪，能够控制血吸虫的传播，减少与现有水工程的功能性冲突。
3.1.5 选择良好的进出口位置和合理的的渠道纵坡、断面尺寸，防止渠道冲刷或淤积。
3.1.6 工程管理费用最低，便于实现自动化、信息化和数字化管理，将引江济汉工程建设成现代水利示范工程。
3.2 优化方案
根据以上原则，建议将高Ⅱ线优化为串湖方案，进口设在沙市附近的龙洲垸，新开引江渠入海子湖，过长湖后，在双店渠下游开新渠，与西荆河立交后，在黄场入汉江，另在过西荆河后开支渠到高石碑建备用泵站提水入汉江，满足特殊时段兴隆至黄场间航运要求，也可在长江低水位时提高引江济汉工程的保证率；另一路仍经刘岭闸、田关河入东荆河。
关于泥沙沉积问题，可以在海子湖设沉沙池，以便集中疏浚，根据三峡工程建成后长江的泥沙情况分析，即便不清淤，长湖普遍淤积1米也要1００多年，东线调水工程串湖已有先例（高线方案也还要在拾桥上分流150m³/s的流量经长湖入东荆河，其输水量占引江济汉工程年均引水量的20%左右，年均约有约18万吨泥沙进入了长湖）。
关于防洪问题，长湖起调水位由31-31.50米提高到31.60米，长湖50年一遇防洪水位由33.49米上升到33.64米，对长湖防洪影响不大，只需对长湖围堤及有关建筑物要进行必要加固，长湖防洪标准就可由现在的20年一遇可以提高到50年一遇。
3.3 与原方案比较
3.3.1 串湖方案比以上规划的三个方案渠线更短，设计水头更大，交叉建筑物更少。
串湖方案渠线总长50公里，设计水头3.2米，只与西荆河有大的交叉；而高Ⅱ线总长78.95公里，设计水头3米，与沮漳河、拾桥河、西荆河都要交汇。
3.3.2 串湖方案与该区域水利工程融为一体，沟通了江湖，增加了湿地，改善了环境，实现了多目标的开发，体现了人与水的和谐相处；而低线和高Ⅱ线分别在湖中填筑近300米宽的渠道27.85公里和5.2公里，有损长湖的境观。
3.3.3 串湖方案线路最短，且与航运线路不冲突，投资也最省。
以上只是初步设想，不妥之处敬请领导和专家们批评指正。
2003．6．16
编后说明：
此文是本人在省南水北调工程建设管理局工作期间，为研究、优化“引江济汉工程”走线方案，给领导和有关决策专家写的一份专题报告。
后来，经过有关会议和专家讨论，设计单位又做了大量的工作,修编了设计提出了九条线路的比较方案。
推荐的龙高线方案大部分采用了本人提出的一些规划思路。
此后设计单位编制的“引江济汉工程可研报告”顺利经过了权威单位的专家咨询认可，并已通过了水利部和中国国际咨询公司的审查。
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