摘要：介绍了利用江苏江水北调工程向南四湖应急生态补水运行过程，分析了水情调度、工程运行、水量平衡和损失、水质等情况，指出了存在的问题，供南水北调东线工程规划和运行参考。

关键词：跨流域调水 生态补水 运行 分析

1 应急生态补水背景

南四湖是我国十大淡水湖之一，为北方最大的淡水湖。南四湖位于江苏、山东交界处，淮河流域北部，承接苏、鲁、豫、皖4省32个县（市）、3.17万km2的来水。1958年建设的二级坝工程将南四湖分为上级湖、下级湖两部分。2002年，南四湖地区降水量普遍偏少。1月1日至12月1日，该地区平均降水量为370 mm，比常年同期少48％；汛期（6～9月）降水量为225 mm，比常年同期少56％。全年各河道均没有发生明显的汛情，南四湖总来水量只占多年平均总来水量的9.99％。7月15日，上级湖水位降至32.00 m，基本干涸，为历史最低水位；8月25日，下级湖水位降至29.85 m，相应蓄水量仅约为0.10亿m3，接近干涸。期间，山东省实施了两次引黄济湖，合计入上级湖水量1.4亿m3。

2002年南四湖地区的旱情为百年一遇，部分地区达到二百年一遇。由于特大干旱，使南四湖地区遭受严重损失，32万人发生饮水困难，66.67万hm2农作物普遍受旱，京杭运河济宁段130 km的主航道全线断航。同时，干旱对南四湖的生态环境造成了很大的威胁。

2 应急生态补水方案

江苏省从1961年开始建设江水北调工程。工程从长江取水，利用京杭大运河苏北段作为输水干河，串联洪泽湖、骆马湖等湖库，多级提水北上，实现江、淮、沂三大水系跨流域调水。现已建成江都、淮安、淮阴、泗阳、刘老涧、皂河、刘山、解台、沿湖等9个梯级23座泵站，输水干线长404 km。抽江能力400 m3/s，入下级湖能力为32 m3/s。

为避免南四湖生态环境遭受毁灭性破坏，国家防汛抗旱总指挥部、水利部决定利用江苏省江水北调工程，实施从长江向南四湖应急生态补水，计划入下级湖水量1.1亿 m3，其中入上级湖0.5亿 m3。

同时，江苏北部的徐州、宿迁旱情比较严重，需要调江水抗旱；且骆马湖蓄水不足，需补水以满足来年要求。根据江水北调工程状况和应急补水要求，江苏制定了“启用主线，内外结合，江淮并用，分段调度，八级入湖”的运行原则。即：以大运河线为调水主线，其他线路作为备用；统筹考虑省内用水、省内补水、应急补水的关系；立足长江，尽量利用淮水；调水分为长江至洪泽湖、洪泽湖至骆马湖、骆马湖至下级湖三个区段进行调度；不启用沿湖站，由解台站直送入湖。

根据运行原则和水源情况，对南四湖应急生态补水期水量平衡进行了测算(表1)。

由于应急补水是一次综合调水过程，需要合理拆分各种水量，以对应急补水进行考核。测算中，淮水优先用于省内供水和骆马湖补水，沿线输水损失水量全部计入应急补水，泵站单位能耗采用1997—2001年各泵站平均值。据此，应急补水需抽江水57 110万 m3，利用淮水1 369万 m3，需耗电5 214万kW·h。江都站至皂河站需运行30 d，刘山站至下级湖需运行34 d。

3 应急生态补水过程

2002年12月8日，江苏境内8级泵站及相关水闸同时启动，应急补水开始。12月20日，入下级湖的水量3 000万m3，下级湖水位达到了向上级湖补水的要求，山东开始由下级湖向上级湖提水。12月24日，因淮河来水较多，淮阴站停机，洪泽湖以北的改为全部调淮水。2003年1月6日，应急调水长江至骆马湖段的调水任务完成，但继续向骆马湖补水。1月21日解台站停机，到1月24日下级湖的水量达11 540万m3，完成了应急补水江苏段的任务。3月4日，入上级湖水量5 052万m3，至此，向南四湖应急生态补水任务全面完成。

应急补水期实测了重要断面的水量，表2为南四湖应急生态补水期各梯级水量统计表。

4 应急生态补水分析

4.1 水量分析

4.1.1 水量平衡　江苏境内应急补水分为三个时段。第一阶段从12月8日至12月24日，江水、淮水同时北调，期间共抽江27 208万m3，调淮水16 644万m3 ；第二阶段从12月24日至1月6日，全部调淮水，并完成骆马湖以南的应急调水任务，期间调淮水31 044万m3；第三阶段到1月21日，江苏段补水任务完成。补水期间，共抽江水29 220万m3，引淮水47 688万m3，区间来水8 428万m3，合计为 85 336万m3。补入南四湖的水量占总抽引水量的13％。总水量中包括了沿线各市用水量，沿途输水损失水量，向骆马湖、石梁河水库的补水量。其中，干线输水损失约为27 626万m3，沿线扬州、淮安、宿迁、徐州用水约为 8 300万m3，向连云港、盐城供水约为28 400万m3，向骆马湖补水约为10 000万m3。

经过对应急补水期水量的平衡分析，水量总体上控制在计划值范围内。突出表现为输水损失较小，各市计划用水量得到有效控制。说明补水计划的制定比较科学并留有余地，补水期的调度合理，沿线用水管理到位。计划偏差主要出现在骆马湖以北。一方面由于骆马湖以北水系复杂，且历史资料较少，在制定计划时，对船闸用水、区间来水、泵站抽水能力等因素考虑不足。另一方面由于骆马湖以北抽水能力较小，计划制定的精度要求也就高。如补水期刘山站的平均流量为47.3 m3/s，而刘山船闸的耗水量就达4.5 m3/s；解台船闸的耗水量更是占到解台站抽水量的20％。

4.1.2 输水损失 应急生态补水输水线路总长404 km，且都为行洪河道，河道输水损失大；同时，由于泵站抽水能力的限制，入湖流量较小，补水时间长。因此，输水损失占总水量的比例大。2000年，江苏对江水北调输水损失进行了实测，表1在进行水量平衡计算时，输水损失采用实测值的2倍进行测算。

江都站至淮安站全长120 km。应急补水期间，江都站抽水29 220万m3，通过淮安引江闸和淮安站出去水量25 520万m3，河段进出水量差值为3 700万m3。由于补水期间沿途各取水口门全部关闭并采取了堵漏措施，沿线取水量近似为0，因此差值为河槽蓄水变量和水量损失两部分之和。根据水位变幅计算河槽蓄水变量390万m3，以2000年测定的输水损失标准计算补水期间损失量为3 338万m3，两部分合计与河段进出水量差值吻合。

刘山站至入下级湖河段全长86 km。应急补水期间，刘山站进入水量18 385万m3，入下级湖出水量11 010万m3，刘山船闸出水量约1 750万m3，两断面间实际进出水量差值为5 625万m3。补水期间，该河槽蓄水变量约351万m3，徐州市用水约2 008万m3，计算输水损失量2 369万m3，三者合计为4 728万m3，较实际进出水量差值偏小897万m3，主要原因是由于向南四湖补水，解台站至下级湖水位一直维持在31.10 m左右，此水位为以前从未有过的高水位，因此运河干流加上部分支流长约40多km的河段输水损失增大。

计算分析结果表明，在冬季输水的情况下，通过加强管理，河道输水损失（包括沿线取水口漏水）可以控制在实测输水损失1.0～1.5倍之间。

4.2 水质分析

补水期间，对解台站、蔺家坝船闸两个断面的水质各进行了5次监测，监测指标包括水温、pH值、溶解氧等10项。刘山站直接抽取骆马湖水，经解台站抽水后进入徐州市郊郊区，在刘山站流量37 m3/s的情况下，4次监测结果为Ⅲ类水标准，1次为Ⅳ类。蔺家坝船闸断面为入下级湖代表断面，入湖流量在25 m3/s左右。5次取样化验，有3次为Ⅳ，1次为Ⅲ类，1次为Ⅴ类。控制两个断面水质的主要因素均为高锰酸盐指数，其次为亚硝酸盐氮和挥发酚。蔺家坝水质劣于解台站水质，是因为解台站至蔺家坝有多个纳污河道，主要有荆马河和柳新河，虽有闸门控制，但区间仍有少量污染汇入。

应急补水水质监测结果表明，随着东线治污力度的不断加大，加之东线的调水量要远大于应急补水量，东线工程的水质是有保障的。

4.3 泵站运行分析

4.3.1 泵站出流　江苏江水北调工程泵站一般采用推流方式报汛，或直接以铭牌流量报汛。应急补水期对各泵站出流进行了实测，结果表明，江都、淮阴、皂河等大型机组的泵站推流比较准确，而泗阳一站、解台站等小型机组泵站推流值与实测值相比有一定偏差。从12月9日到1月13日，解台站推流平均流量为54.1 m3/s，实测平均流量为37.1 m3/s，实测流量为推流流量的68.6％。由于解台站出流不足，使得刘山站以北段运行时间比计划延长了10～13 d，多耗电45万kW·h。

4.3.2 泵站单位能耗 表1在进行应急补水电量测算时，泵站能耗采用的是1997—2001年平均值。应急补水期间，由于各泵站加强管理，努力提高运行效率；同时由于冬季调水，沿线用水量极少，使得各区段输水水位坡降减小，因此，各级泵站的抽水扬程均有一定的减少。故泵站单位能耗抽水量较计划值有所提高，详见表3。8个梯级泵站加权平均每度电抽水量比计划多抽了4.84 m3，提高了10％。

4.3.3 泵站抽水电量　计划应急补水需用电5 214万kW·h，实际应急补水用电量3 243 kW·h。其原因，一是淮河来水较多。原计划需抽江水5.7亿m3，而实际抽江水量为2.4亿m3；二是实际输水损失比计划值小，使各级抽水量有一定的下降；三是泵站能耗普遍低于多年平均值，由于能耗的下降，实际耗电量比计划减少398万kW·h。

5 存在问题

江苏江水北调工程经过40年的建设管理，积累了比较丰富的规划、设计、施工和管理经验。但在应急补水过程，为保证补水的顺利进行和有效控制费用，而实行精细调度、水量精确计量、严格考核能耗、合同化管理，这在整个江水北调工程运行中还是第一次。通过应急补水，既积累了一定的经验，也暴露出江水北调工程存在的问题。

5.1 泵站设计扬程

江水北调泵站的设计扬程主要以用水高峰期的水面线推算确定。在用水高峰期调水，由于各级泵站间的用水量比较大，故输水水位坡降大，据此设计的泵站扬程相应较高。南水北调工程实施后，非用水高峰期的调水机会大大增加，此时，区段水位坡降较小；同时，由于各级抽水能力加大，而区间用水量不变乃至减少，用水高峰期的水位坡降也将减小。故东线各级泵站运行扬程将小于现有江水北调工程。设计扬程与运行扬程是否相符，直接影响泵站的运行效率。因此，必须进行反复核算南水北调泵站设计水位，并要选用高效区范围大的水泵。

5.2 水量计量体系

长期以来，缺乏完整的计量体系是制约江水北调管理水平提高的一个重要因素。泵站流量一般只能利用模型数据换算成的原型数据推算，泵站抽水量按每日8时的流量乘开机历时计算而得，流量和水量计量的精度较低，不能满足优化调度和成本核算的要求。本次应急补水中骆马湖以北实际水量与计划相比出现了较大差异，主要原因是泵站的历史水文资料欠准确。近年来，江苏着力沿江水北调沿线建立水资源监控调度系统工程，重点解决水情的实时在线监测问题，取得了一定的成果，但由于投入巨大，进展较慢。在东线工程建设过程中，必须把计量体系的建设放在十分突出的位置。这既是优化调度、提高运行效率的基础，也是南水北调工程“准市场”运作的前提。

5.3 拦污清污设施

20世纪80年代以前，各泵站无论是抽排区域涝水，还是江淮水北调，只需在泵站进水流道处设置拦污栅就可解决拦污清污问题。90年代后，排涝时水生植物对拦污栅的堵塞问题日益突出。近几年来，江淮水北调时输水河道中的生活垃圾和塑料废弃品，对泵站安全高效运行开始构成威胁。本次应急补水过程中，皂河站拦污栅两侧的最大水位差达到3.7 m，超过了该站的净扬程。在东线工程实施过程中，一方面要加大对向沿线输水河道抛弃废物行为的查处力度，加强对船舶废弃物的集中收集管理；另一方面要与泵站主体工程同步建设可靠、高效的拦污、清污、污物处理设施，既保证泵站的高效、安全运行，又能有效清除河道内的污物，改善水质。

5.4 输水损失

2000年江苏对江水北调河道的输水损失进行了实测，通过实测，基本摸清了损失的情况，为供水计划的制定和考核，东线规划提供了依据。但东线江苏境内大都利用具有排洪、航运、供水等综合功能的河道输水，沿线水系复杂，且经湖泊输水、蓄水后的损失情况还缺少基本认识，因此，输水损失的有效管理和控制，将是影响调水目标实现的关键因素之一。本次应急补水由于在冬季进行，且沿线采取了加强管理，对漏水涵闸堵漏等措施，损失总体控制在实测输水损失1.0～1.5倍之间，但与东线输水损失的规划值相比还有相当的差距。今后长时间输水，特别是用水高峰期输水时，输水损失控制的任务极其繁重。

6 结语

实施向南四湖应急生态补水是治水新思路的又一次成功实践。通过应急补水，有效地挽救了湖区生态系统，使物种得以生存，生物多样性得以维持。而且，此次补水作为南水北调东线工程的一次预演，初步回答了水能不能调出去，水质能不能得到保证等关键问题，为东线工程运行提供了经验。应急补水的实践证明，远距离调水是可持续发展的必然要求，科学的管理是调水成败的关键，可靠高效的工程体系是实现调水目标的基础。

参考文献：

[1] 黄海田,陈卫东,宋淳.江苏省江水北调工程泵站抽水费用初步分析[J]. 中国农村水利水电, 2003(1): 52－54.

[2] 黄海田,仇宝云. 江水北调工程运行管理初步分析[J]. 排灌机械, 2002(5): 3－6.

Analysis of Ecological Urgent Water Replenishing

From the Yangtze River to Nansihu Lake

Abstract: This paper describes the process of ecological urgent water replenishing from the Yangtze River to Nansihu Lake on the basis of the existing water diversion project from the Yangtze River to the northern areas in Jiangsu Province. authors also analyze the water resources coordination, project operation, balance and loss of water quantity, quality of water and so on. In the end, the problems of this water diversion are brought out. It is very useful to layout and running of the south－to－north water transfer project.

Keywords: inter－basin water transfer ; ecological water replenishing ; operation ; analysis