国之重器 润泽万方——中国工程院院士王浩谈南水北调工程
南水北调工程是国之大事、世纪工程、民心工程。经过半个多世纪论证、勘测、规划、设计、建设,2013年11月15日,南水北调一期东线工程正式通水。2014年12月12日,中线一期工程正式通水。截至到2022年1月7日,南水北调东、中线工程总调水量突破510亿立方米,为优化水资源配置、保障人民群众饮水安全、复苏河湖生态环境提供了有力的水资源支撑。
丹江口水利枢纽全景 原南水北调办/供图
南水北调工程构建了“四横三纵,南北调配,东西互济”的水资源配置格局,对沿线地区经济社会发展起到巨大的推动作用。那么,在助力民生、经济和社会发展方面,工程取得了哪些显著成效,又将如何推进后续工程高质量发展?本报近日采访了中国工程院院士、水文水资源专家王浩,请他进行分析和解答。
王浩:我们要从水循环系统的全过程来看碳排放、碳中和的问题。从源端来看,要充分发挥水电能源启停快、运行灵活和储能作用等特性,通过水电能源与风光能源的互补开发利用,提高清洁能源在整个能源结构中的比例,以减少化石能源发电的碳排放。从耗端来看,要从节水、节能方面提高水资源的利用效率,降低水资源利用的碳排放。具体来说包括:引调水工程低碳运行、输配水工程低碳运行、雨洪资源化利用、水资源节约集约利用和风光水储多能互补开发几大方面的内容。
引调水工程低碳运行方面,引调水工程是一个典型的复杂系统,要以安全防护、漏损控制及智能调控为建设目标,降低输水损失、降低调水能耗、利用余压发电,实现“低碳”调水。
输配水工程低碳运行方面,现有的市政供水工程设计主要是以保障城市用水为目标。随着城镇化步伐的不断加快,城市给水系统运行将会面临更严峻的挑战,不仅需要消耗更多的水资源,还会造成碳排放的持续增加。要从爆管防护与漏损控制、智能调度、PMA分区减压方面开展市政供水工程节水关键技术研究,实现“低碳”输配水。
雨洪资源化利用方面,推进海绵城市建设,可以让城市在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时把蓄存的水“释放”并加以再利用。实现雨水的收集调蓄和处理回用,用于缓解城市内涝和城市用水,降低城市内涝造成的巨额损失,并大幅减少水环境污染治理费用。
水资源节约集约利用方面,从供给侧配置节水、到用水端的工程技术节水到需求侧的行为节水方面入手,全面建设节水型社会,通过节水,实现节能。
最后就是风光水储多能互补开发。风电、光伏发电具有随机性、间歇性和不可储存性等特征,直接接入电网对电网安全稳定造成影响,而水电能源具有调节速度快、能源可存储的优点。风电、光伏发电接入梯级水电站打捆送至电网,有利于平抑风光出力波动性和电网的稳定运行,以实现大规模清洁能源的开发利用。特别是2020年,国家发展改革委、国家能源局下发了《关于开展“风光水火储”一体化“源网荷储”一体化的指导意见》,云南、贵州、四川、青海等省份均在“十四五”规划中提出加强“水风光储”一体化多能互补基地建设。雅砻江、金沙江、澜沧江、乌江等大型水电基地均已规划或推进“水风光储”多能互补系统建设,“十四五”末新能源装机预计将达到水电装机规模,形成多座千万千瓦级多能互补清洁能源示范基地,这既是我国为世界能源转型和发展贡献的中国智慧和创新模式,也是代表未来我国水电发展和能源系统转型的重要方向。
水资源是国家发展战略的重要支撑。自古以来,我国基本水情一直是夏汛冬枯、北缺南丰,水资源时空分布极不均衡。南水北调,这个世纪工程将如何重塑我国水资源的配置格局?
王浩:水土资源不匹配是我国基本格局,南方水多地少,北方则水少地多。南方地区耕地面积占全国的37%,水资源总量占全国的81%;北方地区耕地占63%,水资源总量仅占19%。水资源年内分布过程也极不均匀,我国季风气候区占国土面积的三分之二,夏季炎热多雨,冬季干燥少雨。水资源开发利用方式和水资源演变的趋势则加剧了我国水土资源不匹配的形势。
一方面,“北粮南运”是我国当前粮食生产贸易的基本格局,北方地区生产粮食占全国58%,水资源消耗也在北方地区,粮食生产是高耗水行业,粮食贸易就相当于是凝结在产品和服务中虚拟水量的贸易。据统计,北粮南运每年从北方带到南方的虚拟水达到500亿~600亿立方米,这意味着,缺水的北方在为南方丰水地区输送大量虚拟水。西电东送等也是类似的现象。
另一方面,受气候变化和人类活动影响,我国北方地区水资源量剧烈衰减,更加剧了我国水土资源不匹配的基本格局。根据第三次全国水资源调查评价,2001—2016年时段较1956—1979年时段,黄河流域水资源总量衰减了12%,海河流域水资源总量衰减35%,而南方长江流域水资源总量几乎没有改变。
建设国家水网是促进水资源与生产力布局相匹配的战略措施,是国家治水布局下的一盘大棋。在这个棋盘上,南水北调东中线和西线都是关键棋子,是决定国家水网棋局走向的点睛之笔。早在1952年毛泽东主席在视察黄河时就提出,“南方水多,北方水少,如有可能,借点水来也是可以的。”经过半个多世纪论证、勘测、规划、设计、建设,2013年11月15日,南水北调一期东线工程正式通水,2014年12月12日,中线一期工程正式通水。截至2022年1月7日,南水北调东、中线工程总调水量突破510亿立方米,为优化水资源配置、保障人民群众饮水安全、复苏河湖生态环境提供了有力的水资源支撑。
南水北调工程打破了地理单元的局限性,形成长江、淮河、黄河、海河四大流域相互连接的国家水网主骨架,构建了“四横三纵,南北调配,东西互济”的水资源新格局,基本改变中国北方地区严重水资源短缺的状况,破解影响北方经济发展的水资源“瓶颈”,对沿线地区经济社会发展起到巨大的推动作用。同时,生活和工业供水保障率得以提高,河北沧州、衡水、邯郸、邢台等黑龙港地区500多万群众告别了长期饮用高氟水和苦咸水的历史,极大地缓解了华北地区多年来因超采地下水带来的严重生态问题。
习近平总书记指出,“我国在水资源分布上是北缺南丰,一定要科学调剂,这件事还要继续做下去,发挥好促进南北方地区均衡发展、可持续发展的作用。”南水北调工程在全面推进国家水资源优化配置的同时,也重构了国家整体安全格局、生态格局和发展格局,为我国经济社会发展和增进民生福祉注入动力和活力,其巨大的工程体量、对国家宏观格局的深刻影响,必将成为支撑我国民族伟大复兴的“生命线”。
施工中的湍河渡槽 原南水北调办/供图
南水北调工程事关战略全局、事关长远发展、事关人民福祉。进入新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,形成全国统一大市场和畅通的国内大循环,促进南北方协调发展,需要水资源的有力支撑。您认为在新形势下,南水北调工程还需要在哪些方面重点发力?
王浩:南水北调工程是国之大事、世纪工程、民心工程。南水北调东、中线一期工程全面通水以来,累计调水超过510亿立方米,发挥了巨大的经济、社会、生态效益,为全面建成小康社会、支撑国家江河战略、支撑重大国家战略实施、建设美丽中国等作出了巨大贡献。当前,京津冀协同发展、长江经济带发展、长三角一体化发展、黄河流域生态保护和高质量发展等区域重大战略相继实施,我国北方主要江河,特别是黄河、海河水资源量显著衰减,地下水超采、河湖断流等水生态环境问题严峻,国家经济社会发展格局和水安全形势发生了深刻变化,新形势下要求统筹协调、全面谋划推进南水北调后续工程各项工作。我认为重点要做好以下几个方面事情:
一是立足长远规划,加快建设国家水网主骨架和大动脉。南水北调东、中线一期工程已经建成通水,目前正在开展后续工程规划论证,而西线工程仍然处于研究阶段,迫切需要加快各项前期工作,尽快构建完善的国家水网。要在后续工程规划建设过程中运用好实施重大跨流域调水工程的宝贵经验。南水北调后续工程规划论证必须坚持科学态度、遵循客观规律,一要科学审慎论证方案,不仅要注重科学性,更要注重现实可行性,要广泛听取各方面意见、特别是反对意见,集合当代智慧,确保拿出的规划设计方案经得起历史和实践检验;二要有高度的政治责任感和历史使命感,要从国家水网的高度、从千年历史的尺度,审视国家水网的骨干工程对国家经济社会发展布局的塑造作用;三要审时度势、科学布局,加强顶层设计、系统设计,避免后续计划无法衔接或重复建设;四要开展多角度、多层次、多学科的深入研究,科学认识南水北调后续工程面临的现实需求和挑战,进而合理确定工程的功能定位、建设目标、空间布局和实施路径。这几点对南水北调西线工程的规划论证极为重要。
二是坚持节水优先,切实提升水资源集约节约利用能力。节水优先,这是针对我国国情水情着眼中华民族永续发展作出的关键选择,是新时代治水工作必须始终遵循的根本方针。
“节水优先”就是把节水放在其他水资源开发利用措施的前面,作为实现水资源供需平衡的首要策略选项。要按照国家“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”的要求,制定区域经济发展与产业规划优先考虑节水因素,量水而行;要将节水作为保障国家和区域水资源安全的优先路径,节水要优先于其他开源措施,特别是优先于外流域调水措施;要将节水工作置于水利或水务工作的优先位置,在资金、政策、人员等方面予以优先保障。必须始终坚持“三先三后”原则,先节水后调水,无论是从现实和长远考量,只有深入贯彻“节水优先”的治水思路,才能更好地发挥南水北调工程的战略性基础性作用。
三是完善水价机制,实现调水工程的长期良性运行。南水北调工程涉及水源区和受水区,调水价值体现为经济、社会和生态环境等方面,因此制定南水北调工程水价需要从全局考虑,作为一项综合性和系统性工作推进。
要想实现工程良性运行,关键是要落实全成本水价、推进综合水价、科学确定水源比价与用户差价三方面事情。其中,落实全成本水价,需要统筹考虑资源成本、工程成本、生态成本、环境成本、机会成本及利润和税金。推进综合水价,关键是从区域水资源管理的视角,将外调水、本地水、再生水、雨洪水等各类水源统一纳入到水资源配置体系,在水源输入端每一类水源均实行全成本定价,价格有所差别,统一纳入到供水成本;在供水输出端同类型终端用水户实行同质同价,缓解部分水源成本高导致的用户水价高、水源开发利用率差异大的问题,消除水源竞争、实现用水公平。在这方面北京市做得非常好。所谓科学确定水源比价与用户差价,是从供水差异化的视角进行定价管理,水源比价是通过差异化水资源费或水资源税调节各类水源比价关系,从而实现合理调节各类水源开发利用的目的。
南水北调工程在助力我国生态文明建设、加快形成节约资源和保护环境的空间格局方面取得了哪些显著成效?
王浩:建设南水北调工程是推进生态文明建设的战略举措,有效缓解了我国北方地区水资源供需紧张局面,逐步消减北方经济社会发展的水资源“瓶颈”影响,显著地提高了我国北方地区水资源承载能力,促进人口环境相对均衡。
西黑山节制闸 中国水利水电科学研究院水资源所/供图
南水北调东、中线工程通水以来,截至今年1月4日,工程已累计供水突破500亿立方米,供水范围包括23个大中城市、152个县(市),为优化水资源配置、保障人民群众饮水安全、复苏河湖生态环境提供了有力水资源支撑。东线各受水城市的生活和工业供水保证率从最低不足80%提高到97%以上。中线各受水城市的生活供水保证率从最低不足75%提高到95%以上,工业供水保证率达90%以上,使得北方大中城市基本摆脱缺水制约。向北京、天津的供水量已达到设计能力,1.4亿人直接受益,很大程度上改变了北京、天津等北方地区的供水结构,使城市水质发生明显变化,缓解了华北地区特别是海河流域过度开发水资源带来的生态问题。
南水北调中线工程自2018年9月13日开始实施地下水超采综合治理河湖地下水回补工作,受水区补水河湖沿线有水河长和水面面积,分别较补水前增加967千米和348平方千米。河北省深层地下水水位由每年下降0.45米转为每年上升0.52米,补水后河道沿线5千米范围内浅层地下水水位上升0.49米,提升了华北地下水超采综合治理成效。北京市平原地区地下水水位连续6年累计回升9.64米,昌平、延庆、怀柔、门头沟等区的村庄都出现了泉眼复涌。中线工程沿线白河、清河、七里河、滹沱河、瀑河、北拒马河等30余条河流都得到了生态补水,天然河道得以阶段性恢复,瀑河水库新增水面370万平方米;沿线城市河湖、湿地水面面积明显扩大,其中白洋淀淀区水位升高0.4米,水面面积扩大47.18平方千米。北京密云水库蓄水量自2000年以来首次突破26亿立方米。
南水北调工程受水区始终坚持“先节水后调水、先治污后通水、先环保后用水”的原则,严格按照“把水资源作为最大刚性约束”的要求,先后建立了水资源刚性约束制度,在充分考虑节水、治污和挖潜的基础上,对受水区生活、生产、生态用水进行合理配置。北京市在全国率先启动节水型区创建工作,全市16个市辖区全部建成节水型区,北京市万元地区生产总值用水量由2015年的15.4立方米下降到2020年的11.2立方米,万元工业增加值用水量由11立方米下降到7.1立方米,农田灌溉水有效利用系数由0.71提高到0.75。天津市坚持“多渠道开源节流,节水为先”,出台全国第一部地方节水条例。山东省严格实行用水总量和强度双控制度,大力推进各行业各领域节水,将“单位GDP水资源消耗降低”节水指标纳入对各市经济社会发展综合考核指标体系。郑州市实行区域总量控制、微观定额管理的用水管理模式,统一调度地表水、地下水,统一取水许可管理,统一下达计划用水指标,统一征收超计划超定额加价水费。一系列有效实践夯实了建设节水型社会的基础。
本文原载于《中国建材报》4月25日1版
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