丹江口调水量报告
南水北调工程是一项解决我国北方地区水资源短缺为目标的特大型跨流域调水工程。近年来，丹江口水库可调出水量规模一直是南水北调工程前期工作论证的一个重点，也是各界争论最大的问题之一。丹江口可调水量影响因素繁多，不仅与水文气象条件决定的来水量大小有关，还和丹江口水库大坝加高后库容变化、水库的调度方式、丹江口水库上游耗水量、下游需下泄水量、引汉总干渠规模等有关。
一、汉江流域水资源概况
汉江统称汉水，又名襄河，是长江中游最大的支流。它发源于秦岭南麓，干流流经陕西、湖北两省，于武汉市汇入长江，干流全长约1570km。全流域面积15.9万km2。汉江干流丹江口以上为上游，长925km，集水面积9.52万km2;丹江口至钟祥为中游，长270km，集水面积4.68万km2;钟祥至汉口为下游，长382km，集水面积1.7万km2。 （1）汉江水资源总量
水资源总量应为地表水资源量和地下水资源量相加，再扣除相互转化的重复水量。汉江流域水资源总量由全流域的河川径流量和平原区的不重复地下水资源量所组成。按1956-1998年同步期资料统计，全流域地表水资源量为566亿m3，地下水资源量为188亿时，两者重复水量为172亿m3，水资源总量为582亿m3。丹江口以上水资源总量为388亿m3，占全流域的66.7% 。丹江口以下水资源总量为194亿m3，占全流域的33.3%。从产水模数来看，全流域为36.6万m3/km2，丹江口以上为40.7万m3/km2。 （2）丹江口天然入库水量还原计算
在丹江口坝址下游7km设有黄家港水文站，1956年以后径流资料均为实测。天然入库水量计算以黄家港实测径流为基础进行逐项还原而得，还原项目包括丹江口、黄龙滩、石泉、安康四座水库的蓄水变量，丹江口水库的库面蒸发量，陶岔、清泉沟的引水量以及丹江口以上的耗水量。据此求得1956 -1998年系列丹江口水库的多年平均天然入库水量为387.8亿m3，频率20%, 500, 75%, 95%年天然入库水量分别为494.9亿m3, 372亿m3, 289.7亿m3, 194.6亿m3。
二、丹江口上游用水量合计
经数据分析，估算汉江丹江口以上流域不同水平年不同保证率需水量及耗水量(需水量中的回归水量仍然进入水库)。当保证率为75%时，汉江丹江口以上流域2010年水平年总需水量为43.96亿m3，耗水量为23.06亿m3; 2030年水平年需水量为57.45亿m3时，耗水量为28.71亿m3，不同水平年不同保证率需水量及耗水量详见表4-
5、表4-6。
汉江丹江口以上流域1990, 2000年实际耗水量分别为14.22亿m3, 19亿m3，耗水量增加了4.78亿m3;分年代统计:20世纪60, 70, 80, 90年代汉江丹江口以上流域平均年耗水量分别为:13.14, 14.15, 13.53, 17.27亿m3m(见表4-7)0 1990到2000年是我国国民经济发展很快的10年，因此90年代耗水量有较大增长。2001年到2010年发展速度将会有所减缓，2011年到2030年会进一步减慢，且相对稳定。据预测结果，2000到2010年耗水量(保证率75%，下同)增加4.06亿m3; 2010到2030年耗水量增加5.65亿3m。随着节水技术的发展与推广，2010年以后农业的耗水量将保持稳定，工业的耗水量(本身耗水系数较小)也不会有大幅度的增加。据国民经济总体发展水平及耗水量变化趋势分析，2010, 2030水平年的耗水量预测是有一定精度的。
三、丹江口水库入库水量预测
丹江口水库天然入库水量，分别扣除2010, 2030水平年的上游耗水量(不含水库本身损耗)，即为2010, 2030水平年的净入库水量。丹江口水库净入库水量，2010水平年约为366亿m3, 2030水平年约为361亿m3(见表4-8)。
四、汉江中下游用水情况
（1）汉江中下游干流范围水资源供需分析
汉江中下游干流用水范围内河道外用水对象为农业灌溉、工业、城乡生活用水(含城市环境用水)，河道内需水为航运及河道生态用水，但不消耗汉江水量。因此，水资源供需分析主要进行河道外用水的供需平衡计算，与当地径流进行平衡计算后，其缺水量从汉江取水补充。
根据区域内的若干计算单元的供需平衡分析，统计水资源供需平衡缺水量。缺水量考虑全部由汉江干流补充，即需取汉江干流的水量。经平衡计算后得:现状水平年、2010水平年和2030水平年多年平均需汉江干流补充的水量分别为103.5亿m3,117.78亿m3, 125.02亿m3。不同水平年和不同保证率多年平均需汉江干流补充的水量详见表5-6。
（2）汉江支流及区间来水
汉江中下游地表水资源量多年平均为178亿m3，其中中游丹江口至皇庄约121亿m3，皇庄以下约57亿m3。由于下游受两岸堤防阻隔，直接汇入干流水量较少，因此，计算中只考虑了黄家港至皇庄的支流及其区间汇入汉江中下游的径流量，皇庄以下的径流一部分计入当地径流供水，其余按未汇入汉江干流计。经分析计算，1956-1998年黄家港至皇庄支流及区间来水多年平均约106.2亿m3，考虑不同水平年区间耗水量的增加，预测2010水平年多年平均来水103.7亿m3, p=85%年份来水41.5亿m3,p=95%年份来水28.99亿m3; 2030水平年多年平均来水96.8亿m3，p=85%年份来水33.7亿m3, p=95%年份来水21.2亿m3。 （3）汉江回归水
河道外的取用水量除耗掉的外，有相当部分通过地表及地下水的形式回到汉江干流下游河道内，因此计算中考虑了部分工业、城镇生活、农业用水的回归水。衡计算得出丹江口水库补偿下泄的水量要求及流量过程，以此作为丹江口水库调度的依据。
以各航段要求的最小通航流量，加上河道外用水要求的水位相应的汉江流量为各河段需要干流保持的流量，分河段扣除支流来水及回归水，自下而上推算丹江口水库补偿下泄过程。为满足汉江中下游干流用水范围内社会经济可持续发展的需要，设计时按全满足汉江中下游河道外用水要求考虑。
汉江中下游兴建兴隆枢纽、进行部分闸站改扩建及局部航道整治等工程，同时兴建引江济汉工程，2010水平年、2030水平年多年平均分别要求下泄162.2亿m3, 165.7亿m3; p=85%年份为173.3亿m3, 179.44亿m3; p=95%年份为185.0亿m3, 193.7亿m3。各工程条件多年平均要求丹江口水库补偿下泄水量见表5-7。
五、丹江口水库可调节量
丹江口水库是中线工程近期引汉的水源工程。丹江口水库可调水量是指汉江流域水资源在不同的工程措施条件下，丹江口水库按发电服从调水、调水服从生态、生态服从防洪安全的原则拟定控制水位和调度规则，基本满足汉江中下游用水要求，再对应不同的输水工程规模从汉江丹江口水库可调出的水量。
影响丹江口水库可调水量的主要因素有:汉江流域水资源及丹江口水库入库径流量、丹江口水库工程规模及运用原则、汉江中下游需水对丹江口水库下泄水量的要求、输水工程规模等。具体作可调水量分析计算时主要根据不同水平年丹江口水库上游的来水，考虑丹江口水库规模及调度原则、汉江中下游工程措施及相应的需水要求、输水工程规模等因素，以旬为单位作长系列(1956.4- 1998.4)计算，再按年汇总统计。其分析计算框图见图6-10。
（1）丹江口水库概况
丹江口水利枢纽于1958年9月开工，1973年建成初期规模，坝顶高程162m，正常蓄水位157m，相应库容174.5亿m3，死水位140m，极限消落水位139m，调节库容98-102.2亿m3，属不完全年调节水库。初期规模综合利用任务为：防洪、发电、灌溉、航运及养殖。根据汉江流域规划，丹江口水库1958年批准建设的规模为水库正常蓄水位170m，在工程建设过程中因遭遇国家三年困难时期等原因改为分期建设，其中水下工程己按后期规模建设，水上工程也留有后期加高建设的工程措施。
考虑到丹江口水库初期规模调节能力不足，为满足汉江中下游防洪和向北调水要求，2006年9月，丹江口水库大坝加高工程开始实施。丹江口水库大坝从高程162m加高到176.6m，加高14.6m，加坝后，正常蓄水位为170m，相应库容290.5亿3m，死水位150m，极限消落水位145m，调节库容163.6—190.5亿m3m，属不完全多年调节水库。
丹江口水库后期规模的主要特征指标见表6-1。
丹江口水库按后期规模建完后，水库调节能力及承担各项水利任务的能力将有较大的改善和提高。按规划其综合利用水利任务为:防洪、供水、发电、航运及养殖。 （2）理论最大可调水量
若假定调水工程规模足够大，不考虑受水地区用水需求过程，在水库调度期间，除向下游倾泄下游所需水量外，最大限度增加北调水量，实现丹江口水库零弃水量，则该最大调出水量为丹江口水库理论最大可调水量。
理论最大可调水量体现了区域在一定的经济发展水平和节水水平下可调出的最大水量理论值。理论最大可调水量与降水量、上游耗水量和下游所需下泄水量有关，当不同水平年上游耗水量、下游所需泄水量发生变化时，理论最大可调水量也随之发生变化。就月一江口水库理论最大可调水量来说，若要进一步增加多年平均理论最大可调水量，则需通过改变汉江中下游地区的灌溉模式，采用节水灌溉模式，提高该地区节水水平，降低万元产值耗水量，并通过汉江渠化等工程措施，降低汉江下游地区所需丹江口下泄水量来实现理论可调出水量的提高。
根据计算，丹江口水库2010水平年多年平均理论可调水量为204亿m3(见表6-2 ) , 约占入库水量的55.7%。但由于受经济技术水平的制约，要完全实现将204亿m3水量 调到北方，则需修建规模巨大的渠道，投资巨大，而且和北方受水区的需水过程也不 匹配，千里迢迢调来的水不能充分利用，可能造成大调水、大浪费、大污染的局面发 生。
（3）推荐丹江口调水方案
根据《南水北调城市水资源规划》汇总成果，2410水平年河南、河北、北京、天津受水区净缺水77.98亿m3, 2030水平年净缺水128.12亿m3。由此规划确定南水北调中线一期工程规模调水量95亿m3，后期调水(2030水平年)130亿m3m。按照调水规模进行匹配，选择调水量相近的方案1作为近期(2010年)工程调水方案，选择如下方案作为后期(2030年)调水方案。
A．近期工程调水方案
该方案总干渠渠首设计引水流量为350m3/s，加大引水流量420 m3/s，丹江口水库极限消落水位为145m，自流引水多年，多年平均可调水量为103.41亿m3，其中陶岔渠首可调水量为97.13亿m3。多年调水过程见表6-5。 B．远期工程调水方案
该方案需在一期工程的基础上扩建总干渠，渠首设计引水流量为630m3/s，加大引水流量804m3/s，丹江口水库极限消落水位为145m，自流引水多年，多年平均可调水量为120.85^153.6亿m3，基本可以适应北方地区2030年需水要求。多年调水过程见表6-6。
六、结论
丹江口水库可调出水量，是与丹江口水库上游流域当年来水、丹江口水库库容、水库的调度方式、丹江口水库上游、下游需用水量、引汉总干渠规模等构成了多变量的庞大系统工程，由相互联系、相互制约、相互作用的若干水资源工程单元和管理技术单元所组成的有机体。本论文通过对汉江水资源的分析、建立模型、供需水预测，提出了丹江口水库不同水平年的可调水量，主要结论如下:
(1)本文通过对丹江口水库上游流域水资源量分析和耗水量分析，计算了丹江口水库现状、2010水平年、2030水平年的多年平均净入库水量为369亿m3, 366亿m3,361亿m3。
(2)汉江中下游采取4项补偿措施后，通过对汉江中下游各水平年来水量、河道外需水量和河道内需水量、供需平衡计算，对丹江口水库补偿下泄过程进行设计，得出丹江口水库2010水平年、2030水平年多年平均补偿下泄水量为162.2亿m3, 165.7亿m3。
(3)丹江口水库2010, 2030水平年多年平均理论最大调出水量为204亿m3, 195亿m3，有多余水量可以调出。
(4)研究了丹江口水库调度方式、总干渠规模各方案实际能调出水量，结合中线工程受水区城市水资源规划汇总成果(2010水平年净缺水量77.98亿m3, 2030水平年净缺水128.12亿m3)，提出了近期调水推荐方案(总干渠渠首设计引水流量为350m3/s加大引水流量420 m3/s，多年平均可调水量为103.41亿m)和远期调水方案(总干渠渠首设计引水流量为630m3/s，加大引水流量800 m\'/s，多年平均可调水量为120.85-153.6亿m3)。
