劉東禹

（中國東方航空股份有限公司，上海 201100）

0 前言

南水北調東線、中線一期主體工程建成通水以來，在經濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護方面發(fā)揮重要作用。文章結合中國隧洞挖掘技術以及多地水庫連通實踐的發(fā)展，提出多線程連通長江黃河，優(yōu)化淮河水網(wǎng)，實現(xiàn)長江、淮河、黃河水量的動態(tài)抵補的初步構想，以進一步提升中線調水的綜合效益。

1 研究背景

作為南水北調中線主要受水地區(qū)，淮河流域雨洪資源未得到充分利用?；跉夂虻匦蔚瓤陀^因素，伏牛山、桐柏山山前地區(qū)成為我國大陸地區(qū)著名的暴雨區(qū)?；春恿饔蛴写笮∷畮? 300多座，卻依然無法有效存蓄來自伏牛、桐柏山脈的夏季雨洪，導致該地區(qū)旱澇災害不斷。一方面，由洪水導致的垮壩事件不時發(fā)生，歷史上曾出現(xiàn)過駐馬店“75.8 特大暴雨”、鄭州“7.20 特大暴雨”等極端天氣事件；另一方面，這一地區(qū)亦頻發(fā)旱災，如2019年夏秋季節(jié)安徽省中部地區(qū)出現(xiàn)嚴重旱災，導致26萬群眾飲水困難。

單一水源地調水方案存在路程遠、流速慢、水量調配不靈活等問題。南水北調中線依賴海拔高度差實現(xiàn)自流調水。起點丹江口水庫（常態(tài)水位160 m）與終點北京團城湖水庫（海拔51 m）相距1 273 km，比降僅為0.09‰。其中，黃河以北段里程水流速度較為緩慢。丹江口之水調入黃河下游，時間不到3天，調入北京時間則需要十幾天。每年10月初至次年5月底，中線沿線缺水嚴重，丹江口水庫庫容只夠維持3 個月北調；汛期丹江口水庫水位可達170 m，但此時中線沿線水量亦豐沛，丹江口水庫不得不提前泄洪。

2 總體構想

2.1 局部蓄水

通過以隧洞從底部連通鄰近江河湖庫的方式在淮河流域構建18個水庫群，活化水庫的部分“死庫容”，成倍增加淮河流域大中型水庫的可利用庫容，提高局部地區(qū)蓄洪防災能力和可供跨區(qū)域調配的水資源體量。在此基礎上，將南水北調中線的單一水源地長距離調水，轉變?yōu)橹型径啻窝a水的鄰近地區(qū)短距離置換調水。通過合理選址，增大各段輸水線路的海拔落差，提高輸水效率。

2.2 多線連通

通過構建大型隧道、銜接隧道、運河等方式將黃河以南單一線路的中線總干渠拓展為涵蓋18個水庫群（總庫容逾60億m3）的淮河流域水網(wǎng)。在水網(wǎng)內部遵循“高水遠調、低水近調、系統(tǒng)統(tǒng)籌、動態(tài)抵補”的原則，實現(xiàn)長江黃河多線程連通，以及長江、淮河、黃河流域水資源的跨時空合理配置。

3 具體工程

3.1 挖掘武當山與嘉陵江隧道

自長江三峽水庫（海拔170 m）至漢江老河口（海拔120 m），挖掘武當山隧道（直徑15 m，長200 km），將長江上游之水按需調入丹江口水庫以下的漢江，置換出漢江上游優(yōu)質水300億m3，增加中線總干渠北調水量。若水量仍有缺口，則可在略陽嘉陵江（海拔690 m）建造攔水壩（高10 m），形成略陽嘉陵江水庫，從嘉陵江水庫至漢江新鋪（海拔600 m）挖掘嘉陵江隧道（直徑6 m，長40 km），每年向漢江上游補水約10億m3。

3.2 挖掘桐柏山隧道

從花山水庫地下，挖掘桐柏山隧道（全程海拔125 m），途經花山水庫（地面海拔240 m）—天河口水庫（地面海拔180 m）—銅山湖（地面海拔180 m）—三山水庫（地面海拔180 m）—石門水庫（地面海拔180 m）—華山水庫（地面海拔180 m）—望花湖（地面海拔150 m）—埡口/中線總干渠（地面海拔148 m）。

洪水期，將桐柏上隧道沿途洪水經隧道放入南水北調中線總干渠?？菟?，將來自中線調水總干渠之水放入桐柏山隧道，夜間以水泵將水揚入花山水庫、石門水庫、三山水庫、銅山湖、天河口水庫；白天放出，沿途濟旱。夜晚揚水，電費半價，白天放水發(fā)電，全價售予國家電網(wǎng)，故此舉不僅不會增加成本，反而可以帶來額外的經濟效益。

3.3 建造花山水庫群

修建花山隧道，途經封江口水庫（底部海拔120 m）—先覺廟水庫北側（底部海拔100 m）—浉河中游。在隧道與浉河交界處以北（海拔100 m 處）建造攔水壩SH（高25 m）及水電站。

每年汛期之前，將封江口水庫、先覺廟水庫之水經花山水庫群隧道放入南灣水庫，騰出4 m3億庫容納封江口河、漿溪店河、漂水河上游夏季洪水。放入南灣水庫之水，恰好能濟旱浉河、淮河中下游。汛期過后，打開HM閘門，南水北調總干渠之水補入，經花山隧道北調或南調。打開HM、HS閘門，關閉MD、HN閘門，中線總干渠之水經花山隧道流入浉河，發(fā)電后流入南灣水庫，二次發(fā)電后流入出山店水庫（海拔84 m）或石山口水庫（海拔73 m），三次發(fā)電后流入竹竿河，為江淮第一運河供水。打開HM、HN、XJ閘門，關閉HS閘門、MD閘門，控制XJ閘門，將中線總干渠之水經花山隧道向南調入先覺廟水庫或封江口水庫，用于發(fā)電與濟旱。

3.4 建造唐河水庫群

構建唐河水庫群，分別從銅山湖、三山水庫、石門水庫、華山水庫、望花湖底部向北挖掘銜接隧道與桐柏山隧道連通。

每年汛期之前，唐河水庫群向桐柏山隧道或花山隧道放水，直至徹底空載，騰出5 億m3庫容留待唐河流域洪水泄入。所放之水或流入中線調水總干渠，或經板橋水庫群調入淮河北岸。汛期過后，將中線調水總干渠之水經桐柏山隧道調入唐河水庫群，發(fā)電后用于唐河流域的灌溉、養(yǎng)殖、航運等。

3.5 建造江淮水庫群

挖掘江淮隧道（直徑6 m，長65 km），途經鴨河口水庫（海拔180 m）—昭平臺水庫（海拔163 m）—魯山（海拔135 m），從魯山銜接中線調水總干渠。江淮水庫群總庫容20 億m3，超出白河、沙河上游全年產水量，能夠確保5條河流不發(fā)生水災。

每年汛期之前，減少江淮水庫群水量。汛期過后，中線總干渠水量豐沛，關閉水庫群出水口，存蓄雨洪（每年20億m3）留待北調。枯水期，江淮水庫群每年可經由中線調水總干渠向黃河以北的衛(wèi)河流域調水15億m3，方便快捷。

3.6 建造小中線水網(wǎng)

挖掘小中線隧道（直徑6 m，長250 km），途經洛河故縣水庫（海拔530 m）—伊河陸渾水庫（海拔310 m）—北汝河汝州（海拔310 m）—潁河白沙水庫（海拔220 m）—賈魯河尖崗水庫（海拔200 m）—滎陽（海拔150 m），最終銜接枯河（海拔125 m）。小中線水庫群總庫容約28億m3，超過5條河流上游全年產水。

汛期之前，將4個水庫興利庫容全部用盡，其中10億m3經由中線調水總干渠調入京津冀濟旱，騰出庫容留待洪水泄入。小中線水庫群之水調入京津冀，快捷及時，并且水質好、宜飲用。

為補充洛河、伊河下游水量，從黃河三門峽水庫（海拔315 m）至洛河蓮莊鎮(zhèn)（海拔230 m）挖掘三門峽隧道（直徑6 m，長75 km，海拔落差85 m），將三門峽水庫沉沙后的凈水調入洛河，每年不少于25億m3。

3.7 挖掘（長）江黃（河）運河船閘槽

方城的埡口是長江、黃河的分水點，石拉河從方城埡口向南流入唐河、漢江，向北流入甘江河、沙河。在埡口附近，從西齊莊（地面海拔140 m）至古楊莊（地面海拔140 m）挖掘船閘槽（長6 km，寬100 m，深10 m），將石拉河與甘江河連通。石拉河與甘江河連通，長江黃河也將連通，形成“江黃運河”。

3.8 建造孤石灘水庫群

挖掘孤石灘隧道（直徑6 m，長65 km），途經彭河水庫（海拔160 m）—孤石灘水庫（海拔150 m）—江黃運河船閘槽（海拔140 m）。

每年汛期之前，將孤石灘水庫群興利庫容（2.50億m3）全部放出，留待沙河、彭河、澧河上游的洪水泄入，確保洪水不再直接流入淮河上游。汛期過后，中線調水總干渠向甘江河、澧河、沙河（白龜山水庫）按需補水，確保甘江河、澧河、沙河中下游不發(fā)生旱災，同時確保江黃運河周口方城段水量充足。

3.9 建造大別山隧道

沿江淮分水嶺，挖掘大別山隧道。

3.9.1 花山水庫至界牌水庫（海拔125 m，長40 km）

通過控制閘門，既可將中線調水總干渠之水經桐柏山隧道引入大別山隧道，也可將大別山隧道夏季洪水經桐柏山隧道調入中線調水總干渠。

3.9.2 界牌水庫至界嶺崗（海拔120 m，長50 km）

界牌水庫位于南流大悟河（澴水）與北流小潢河之分水點上，既可將發(fā)源于雞公山的洪水引入大別山隧道東流，降低大悟河、小潢河發(fā)生水災的風險；也能存蓄中線調水總干渠的來水，待缺水期濟旱大悟河、小潢河。界嶺崗位于南流灄水（河）與北流竹竿河的分水點上。在界嶺崗挖掘船閘槽（長6 km，寬100 m，深6 m），連通灄水與竹竿河，形成一條自長江武漢至淮河息縣的運河——稱作江淮第一運河——既可通航沙潁河、賈魯河、黃河，也可通航洪澤湖、南流京杭運河，全長260 km。

3.9.3 界嶺崗至泗店界嶺村（海拔120 m，長40 km）

泗店界嶺村（海拔125 m）是南流浮河橋河與北流潢河的分水點。汛期，可將大別山隧道的洪水泄入浮河橋的浮河橋水庫（庫容5 億m3）與潢河的潑河水庫（庫容1.50 億m3）。汛期過后，浮河橋水庫放水濟旱浮河橋河、舉水（河），潑河水庫放水濟旱潢河、淮河。

3.9.4 泗店界嶺村至長竹園（海拔120 m，長40 km）。

長竹園（海拔150 m）位于灌河上游，閘門調控可將灌河上游之水西調，為江淮第一運河補充水量；也可將大別山隧道的水向東調入梅山水庫、響洪甸水庫、佛子嶺水庫，濟旱或者泄洪（放入萬佛湖、巢湖）；還可將大別山隧道內的水向北調入鲇魚水庫（海拔100 m），泄洪或者濟旱。

3.9.5 長竹園至磨子潭水庫（海拔120 m，長100 km）

以隧道連通史河的梅山水庫、西淠河的響洪甸水庫、東淠河的磨子潭水庫、佛子嶺水庫，再加上灌河的鲇魚水庫，構成大別山水庫群，總庫容66 億m3。汛期之前，將鲇魚水庫、梅山水庫、響洪甸水庫、佛子嶺水庫的水徹底放空。7 月1 日之后，桐柏山隧道、大別山隧道內的洪水流入5個水庫，通過控制閘門，使除鲇魚水庫外的其余4 水庫水位上升，當水位上升至120 m后，洪水自動流入萬佛湖、巢湖。8 月1 日起，關閉梅山水庫與響洪甸水庫之間的閘門ZJ，灌河、史河之水流入梅山水庫，水位可升至140 m；同時，空載鲇魚水庫，留待桐柏山隧道的洪水輸入。8月1日起，關閉ED 閘門，東淠河、安慶隧道、西淠河之水流入響洪甸水庫，水位可升至143 m；同時，空載佛子嶺水庫，留待洪水泄入。

3.9.6 磨子潭水庫至萬佛湖（海拔120—76 m，長30 km）

汛期閘門調控，將大別山隧道、安慶隧道內的洪水，放入萬佛湖、巢湖。巢湖總庫容48 億m3，常年缺水，是淮河最好的泄洪區(qū)?？菟?，關閉大別山隧道內ED東流閘門，大別山隧道沿途之水自產自銷，不足部分由中線調水總干渠補入。

新民壩水庫位于東淝河與派河的分水點上。從新民壩水庫向北，拓寬加深現(xiàn)有的溪流，銜接東淝河，于壽縣匯入淮河；從新民壩水庫向南，拓寬加深現(xiàn)有的溪流，銜接派河，經巢湖銜接裕溪河，匯入蕪湖北側的長江。東淝河、派河、巢湖、裕溪河連通后組成江淮第二運河，合計長約315 km。每年從大別山水庫群調水5 億m3，就能航行500 噸級的輪船；調水8 億m3，就能航行千噸輪。

4 水量分配

自此，丹江口之水主要供應黃河以南地區(qū)用水，經南陽、方城、埡口、葉邑、魯山、郟縣、禹州、新鄭、鄭州孔河、鄭州枯河、鄭州花園口匯入淮河水網(wǎng)，逐級向北、向東置換調水。具體而言：①經南陽年約10億m3流入白河，置換出白河上游的水，蓄于鴨河口水庫，留待江淮水庫群北調。②經方城年約50億m3，其中25億m3流入桐柏山隧道，銜接大別山隧道、滁河，抽水蓄能濟旱5億m3，途經界嶺崗，放入江淮第一運河10億m3，途經新民壩水庫，放水濟旱江淮第二運河8億m3，2億m3放入滁河，濟旱安徽省中東部地區(qū)，25億m3流入板橋隧道，濟旱南汝河、洪河，淮河上游。③經埡口年約10億m3放入江黃運河分水點的船閘槽，向南流入石拉河、唐河；向北流入甘江河、澧河、沙河，確保江黃運河能航行千噸輪。④經葉邑年約2億m3放入澧河，置換出澧河上游之水蓄于孤石灘水庫，隨時向船閘槽補水。⑤經魯山年約10億m3按需放入沙河，置換出沙河上游之水蓄于昭平臺水庫，以便江淮水庫群隨時北調，濟旱京津冀；沙河有了足夠的水，有助于江黃運河船只航行；還能將中線調水總干渠的水經沙河調入沙潁河，再順勢放入茨淮新河，沿途濟旱10多個縣市。⑥經郟縣年約2億m3按需放入北汝河下游，置換出北汝河上游之水流入小中線隧道，然后北調衛(wèi)河流域。⑦經禹州年約5億m3放入潁河下游，為許昌提供優(yōu)質飲用水，同時置換出潁河上游之水蓄于白沙水庫，然后利用小中線隧道北調衛(wèi)河流域。⑧經新鄭年約2億m3，放入雙洎河，流入賈魯河，確保賈魯河有足夠的水，利于千噸輪航行。⑨經鄭州孔河年約10億m3，代替常莊水庫、尖崗水庫，向鄭州市供水，確保鄭州市飲水安全。⑩經鄭州枯河年約110億m3流入黃河，為黃河下游兩岸供應優(yōu)質飲用水，同時置換出黃河中游的水，由小浪底水庫閘門調控放入衛(wèi)河。?經鄭州花園口年約10億m3放入賈魯河，利于千噸輪航行。

黃河以北地區(qū)則主要使用由丹江口之水所置換出的淮河流域小中線水庫群以及海河流域水庫群之水。河南伏牛山產水（包括江淮水庫群、小中線水網(wǎng)產水），24 h內就能越過黃河，為京津冀按需補水。太行山產水，包括衛(wèi)河水庫群、子牙河水庫群，由天津市按需調用；燕山產水（包括灤河產水）由北京市按需調用。

5 預期效益

長江黃河多線程連通的中線調水優(yōu)化方案將優(yōu)化水資源配置格局，減少沿途地區(qū)水旱災害。南水北調中線從單一水源地遠距離調水，轉變?yōu)槎嗨吹囟叹€置換調水，并可以根據(jù)水情實現(xiàn)水資源動態(tài)分配，調水的速度、體量、靈活性將得到大幅提升。每年汛期之前，將淮河流域18 個水庫群的興利庫容全部用盡，將容易出現(xiàn)險情的先覺廟水庫、封江口水庫、板橋水庫、宿鴨湖水庫、石漫灘水庫、孤石灘水庫徹底空載，關聯(lián)地區(qū)發(fā)生水旱災害的幾率將大大降低。

方案實施后，長江與黃河之間共有3 條運河連通：第一條是江黃運河，途經黃河花園口—賈魯河—周口—沙河—漯河市—甘江河—方城—石拉河—唐河—襄陽—漢江—武漢，全長800 km；第二條途經鄭州—周口—阜陽—穎上—息縣，銜接江淮第一運河，至武漢，全長900 km；第三條途經鄭州—周口—阜陽—穎上，銜接江淮第二運河，至蕪湖，全長715 km。此外，從鄭州黃河花園口—周口—阜陽—穎上，至淮河，形成了黃淮運河，全長400 km。這四條運河聯(lián)通之后，中東部地區(qū)水運線路暢通，無疑為區(qū)域經濟發(fā)展帶來不可限量的巨大前景和機遇。

注釋：

①南灣水庫庫容16億m3，而浉河年產水量12億m3，庫容過剩。

②灌河上游年產水7億m3，史河上游年產水13億m3，梅山水庫總庫容23億m3。

③東淠河上游年產水13 億m3，西淠河上游年產水10 億m3，安慶隧道調入的2億m3洪水，響洪甸水庫庫容26億m3。