摘要：跨流域调水需要修建规模宏大、技术复杂、投资巨大的调水工程，为了充分发挥效益必须节约用水。为此调水必须先节水、调水过程中的节水、调水后的节水三个方面分析了调水与节水的相互关系和作用，并提出了调水应重点研究的节水问题。
关键词：跨流域调水；调水工程；节水
中图分类号：TV67
文献标识码：A
文章编号：1672—1683(2005)03-0035-03
1、调水内涵及主要技术措施
在两个或多个流域之间开挖渠道或隧洞，利用自然或抽水方式，把一个流域的水输送到另一个流域或若干个流域，或者把若干流域的水输送到一个流域，供给用户用水，称为跨流域调水。跨流域调水是解决流域间水资源时空分布不均匀的最重要、最有效的方式，可以解决水资源与土地、劳动力等资源空间配置不匹配问题，实现水与各种资源之间的最佳配置，从而有效促进各种资源的开发利用，支撑经济的发展。为了调水所兴建的工程叫跨流域调水工程，调水工程和一般的引水工程类似，只是规模更大，技术问题更加复杂。跨流域调水工程从河流、水库、湖泊、海湾、河口等经过水库、水利枢纽调节控制的水域取水，沿着河槽、渠道、隧洞或管道输水，沿线有分水、跌水、泵站、交叉水工建筑物等。调水工程一般位于多个行政区域范围内，由上一级的水利部门或委托一个主要受益地区管理，其枢纽工程和输水工程分别由两个或几个管理机构管理。
调水需要通过修建调水工程来实现。任何调水工程都是由水源工程、输水工程和供水工程所组成，亦即都包括取水、输水和向用户供水的各种水工建筑物和管理设施。根据调水量、调水距离、用途、实现调水区域的自然地理条件，调水工程的技术方案和采取的技术措施可能很不相同。调水工程的水源工程，若取水区地形许可，来水量又很大，一般仅设置取水建筑物即可；若在人口稠密的地区，水利枢纽常建在河口范围内，以调节河川径流而不淹没土地；若供水河流不能保证所需要的调水量，则要建造水库甚至是梯级水库，以对河川径流进行调节；若调水工程的取水建筑物位于水库下游，一般在水库大坝上还应设水电站，让水流经水电站发电后再自流进入输水渠，以提高工程的效益；若因地形或经济原因，也可设置泵站提水进入输水渠道，以克服水源和用水区的水头差。输水工程可修建渠道、隧道、地面或地下(或水下)管道工程或沿着河道输水。渠道是最常用的输水工程，为了保护水质，渠道一般应衬砌或采用管道输水。为保证高峰用水，降低调水流量，在跨流域调水工程的输水线路中，可沿途利用低凹地形修建调节水库或蓄水设施。供水工程应根据不同的调水目的和用途，采用不同类型的供水建筑物或设施，如农田灌溉系统、城市供水系统。
2、调水工程需要巨大的投入，必须节约用水
跨流域调水工程效益是巨大的，但投入也十分巨大，南水北调的东线、中线和西线调水工程的投资见表1。表中所列的数值仅是调水到总干渠各分水口门的投资，将水从分水口门送到用户还需要修建一系列工程和安装诸多设备以及增加运行管理费用。
南水北调工程全部实施后，年均调水量380～480亿m3，有效利用水量300～350亿m3。东线调水量按40％提供工业和城镇用水，60％为农业及生态用水；中线调水量的65％供工业和城镇用水，35％为农业及生态环境用水；西线供水量中工业、城镇与农林牧业及生态环境各50％。按照工业产值分摊系数法推算工业及城镇供水效益，按灌溉效益分摊系数法测算农业及其他供水效益。综合各项效益，按目前价格水平，南水北调工程年均经济效益约600～800亿元。
根据《全国水资源开发利用规划要点》预计到2010年，全国地表水供水量中，跨流域调水量达298亿m3，其中海河流域引江、引黄水量86亿m3，淮河流域引江、引黄水量183亿m3。从1998年到2010年新建的跨流域调水工程，可增加水量104亿m3，投资810亿元，单方水投资约为7.80元。
一个地区是否需要调进水，首先要立足于节约和高效利用好本地的水资源，如果经过采取一系列技术和管理措施，当地水资源仍不够用，或是采取的技术或管理措施需付出的代价太大，超过了调水的造价，则可考虑调水，以补充本地水资源的不足。因此，对跨流域调水必须事前进行充分的技术和经济论证，确保调进的水用户不但用得起，而且时空分配合理，水量不多也不少，全部用完。如果不进行充分的论证，有可能因调进的水价太高，超过用户的承受能力或超过节水技术进步所需的投入，则会面临调进的水没有市场的风险。如据报导，引黄济青工程，由于调来的水的成本高于当地开源和节水的费用，于是青岛就不用引黄济青的水。为了‘收回成本，国家不得不规定青岛即使不用调进的水，一年也要交3 900万元。工程利用率不到40％，没有达到预期的设计目标。有的专家指出，目前的南水北调工程规划只讨论了企业和居民对水价的承受能力，而没有考虑水价大幅提高后企业用水行为的改变。水价的大幅提高必然使企业通过节水、替代等途径减少用水量，因而需水量会明显下降。南水北调工程可能会遇到水价大幅提高后北方地区需水量下降，不用南水北调工程的风险。调进水后，也要首先抓好节约用水，因为一方面引入或调进的水量是按可能达到的节约用水程度来确定的，如果节水不达标，则调进的水将不够用，另一方面，如果不节约和高效利用调进的水，则用户难以承受较高的水价，调水就没有市场。因此，节水是调水的前提和基础，处于二者中最重要的地位。
3、调水与节水的相互关系和作用
3.1调水必须先节水
不但是调进水的地区要先行做好节水的工作，而且调出水的地区也要先行做好节水工作。调出水的地区一般来说水资源都比较丰富，但调出水对当地或流域的用水现状或远景或多或少都会带来不利的影响，因此需要在可能做到的节水前提下，论证能调出多少水。在调进水的受水区，更应在充分做好节约高效利用当地水资源的前提下，论证还缺多少水，通过对调进的水进一步节约高效利用后还需要调进多少水。黄淮海流域特别是南水北调中、东线受水区的用水节水处于全国先进的水平。但与国外先进的水平相比，仍有一定的差距，用水结构不合理，用水浪费现象仍然存在，节水仍有一定潜力。根据测算，通过调整产业结构、提高工业用水重复利用率，扩大农业节水灌溉面积、加强城市自来水管网更新改造、推广节水器具等措施，到2010年黄淮海地区可节水约120亿m3，其中工业节水51亿m3，农业节水59亿m3，生活节水10亿m3；到2030年可再节水68亿m3。另外，通过充分挖掘现
有水利工程的供水潜力，如治理病险水库、利用雨洪资源、调整供水结构、一水多用等。到2010年可增加供水能力约210亿m3，其中地表水增加约125亿m3(包括江苏省增加的引江水量60亿m3)，地下水增加约50亿m3(主要在淮河流域)，污水处理回用和海水利用等32亿m3。在制定调水规划时必须抓好节水，坚持开源节流并重、节水优先的原则，节水的核心是提高用水效率、减少用水浪费，减少污水排放量，这是一个根本性的措施。温家宝总理指示南水北调工程要坚持“三先、三后”的原则，即“先节水后调水，先治污后通水，先环保后用水”，充分体现了节水是调水的前提和基础。
3.2调水过程中的节水
调水需要修建取水工程、输水工程和配水工程才能将水输送到用户。从水源地到用户的距离，调水工程输水总干渠短的有几公里，长的几十公里甚至上百公里，跨流域调水则长达上千公里，如南水北调工程的东线工程总干渠长1 150km，中线工程总干渠长1 246 km，如果加上总干渠以下的各级输水渠道，真正送到用户的输水距离则比总干渠的长度要大得多。在如此远距离的输配水过程中，如果不采取节水措施，则沿途的水量渗漏、蒸发和因管理不善的跑水、泄水损失会十分巨大。据测定，传统的土渠输水损失约占到渠道引进水量的50％，一些土质较差的土渠输水损失高达70％，据有关资料分析，我国输水渠系每年渗漏损失的水量高达1 700亿m3，是农田灌溉用水损失的最主要方面。远距离输水不采取节水措施，还会因输水渗漏抬高沿途地区的地下水位，引发次生盐碱化或沼泽化等生态问题。因此，在调水的过程中，必须考虑对各级输水渠道进行防渗衬砌或采用管道输水，并用先进技术对用户进行优化配水和自动化管理，最大限度地提高渠系输水利用系数。以保障远距离引来或调进的价格较高的水能得到充分利用。
3.3调水后的节水
如何高效利用好价格较高的调进水，是受水区用户最关心也是最直观的问题。要高效利用调进的水首先要节约用水、经济用水，即以最少的水量投入获得最大的经济效益。为此，要调整经济结构，发展节水型工业、节水型农业，建设节水型城市、节水型社会。在农业用水上，应大力推广节水灌溉，改进灌溉技术，实行科学管理，对灌区在水量调配管理上，配水到田间，准确计量，按量收费，超量加价收费，违章依法罚款。工业用水应抓好污水治理回用、循环用水提高水的利用效率，减少取水量和排水量等三个节水途径。生活用水则应通过推广节水器具和设备、调节水价来实现节水。与之相适应，我国必须改革原来在计划经济情况下所拟定和执行的水管理政策和措施，进一步更新观念，并吸取国外发达国家的水管理的先进经验，对水管理的机制进行创新，建立适应社会主义市场经济体制的新型水资源管理制度。以健全的法制和法规手段规范水事活动，以行政手段界定水事行为，以经济手段调节水事活动和用科学技术手段开发利用和管理水资源。合理确定政府、市场、用户三者在水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护中的责任、义务和权力。逐步建立以政府宏观调控、用户民主协商、水市场调节三者有机结合的体制为基础的有效的水资源管理模式和高效利用的运行模式。抑制对水资源的不恰当要求，合理地调节各行各业的用水量，促进我国水资源持续高效利用。
4、调水应重点研究的节水问题
4.1以节水高效为目标的水资源优化配置研究
调水进入受水区后，成为受水区的一种新水源，如何和受水区原有水源，如降水、地表水、地下水及经过处理的劣质水统一进行优化配置，提高各种水资源的利用率和充分发挥其效益，则是引水和调水首先应重点研究的问题。进行研究时必须从经济发展的规律出发，通过对不同水资源的开发成本和利用可能产生的效益分析为基础，对引入或调入的水进行优化配置。使受水区的用户对引入或调入的水不但用得起，而且能对工程的投入能进行经济回补，形成工程维护和更新的良性循环。
4.2输配水网络化及节水技术研究
调水沿途有许多分水口，从分水口到达用户更有众多的分水点，构成一个庞大的输配水网络。为了节约和高效用水，杜绝在输配水过程中引起的无效退水损失，需要利用计算机技术，根据各个分水点的用水量、用水时间和用水保证程度，编程进行动态实时调控，并对输水、配水和用水过程进行监测和反馈。
4.3引水和调水对现有节水工程、技术和管理措施的影响研究
调水进入受水区后，有的需要新修建输配水工程，有的可利用原有的输配水工程或两者兼有。由于调入水的价格一般比当地水源的水价要高。因此，目前倾向于将调入的水主要用于工业和城市生活，而将原来挤占的农业用水返还给农业。为此，需要开展研究如何在引水或调水的新条件下，对工业、城市生活、农业以及生态用水重新布局，如何对原有的输水、配水和用水工程、技术和管理措施进行改造，以适应新增水源后对当地经济社会发展的新要求。
4.4农业、工业和生活节水新技术研究
由于调水使受水区新增水源后，因供水价格的影响，使供水和用水的水市场格局发生了很大的变化，为了节约和高效利用价格较高新的水源，必须采用技术含量更高的节水高效新技术。为此，需要研究和开发精准高效的节水农业新技术，提高水的重复利用率和减少污水排放的工业节水新技术，城乡生活用水的节水新器具，使之规模化、产业化并降低成本，以便大规模推广应用。这些新技术包括以下几方面。
(1)农业节水新技术：一是研究采用计算机联网进行控制管理，精确灌水，达到在时、空、量、质上恰到好处地满足作物不同生长期的需水；二是培育新的节水品种，从育种的角度更高效地节水；三是研究开发高效节水工程技术，如输水管道和渠道衬砌的新材料、新技术；四是研究和推广节水灌溉新技术，如喷灌、微灌、地下灌、覆膜灌、波涌灌、负压差灌、激光控制平地及地面浸润灌等；五是研究推广增墒保墒技术和机械化旱地农业技术，如保护性与带状耕作技术、轮作休闲技术、覆盖化学剂保水技术等。
(2)工业节水新技术：研究推广提高间接冷却水循环、逆流洗涤和各种高效洗涤技术及物料换热技术；各种节水型生产工艺、无水生产工艺(如空气冷却系统、于法空气洗涤法、原材料的无水制备工艺等)；污水治理和回用技术。
(3)城市生活节水技术：研究开发新型节水器具，如流量控制淋浴头、水龙头出流调节器、小水量两档冲洗水箱、节水型洗盘机和洗衣机、带有蒸发冷却器的回流泵、真空式抽水便池等。
(4)供水管道的检漏和堵漏技术：研究开发供水管道漏水的诊断仪器和设备，自动检测并确定漏水范围和部位的计算机管理系统，快速堵漏的新型夹具等。
(5)开发替代水源：①污水处理回用：一是研究制定水质标准，加强水质管理；二是设置水质监测网站，控制污废水排放，促进循环供水；三是建设污废水处理厂，采用快滤系统集中处理污废水；四是研究和开发高效处理废污水的技术，包括有膜过滤技术、活性炭处理技术、臭氧处理技术及生物处理技术。②海水利用：一是直接利用，用作冷却水、电厂冲灰水、某些化工行业的直接用水、市政卫生冲洗用水等；二是海水淡化，研究开发高效的反渗透淡化海水设备，修建大型海水淡化厂。③雨水利用：一是从系统规划、设计、开发、管理等方面来研究充分利用降雨的雨养农业技术；二是研究开发人工增雨新技术，重点要从局部影响到改变大气环流结构和按指定时间、地点可靠增雨等方面取得技术突破。
4.5节水高效的作物种植布局研究
调水进入受水区后，供水和用水的布局将会发生很大的变化，农业用水是最大的用水户，农业用水量的高低和效益直接影响到需要引入或调入的水量。因此，必须对受水区的作物布局进行重新研究，在确保粮食安全和保障食品供给的前提下，调整作物种植结构。目标是使用最少的引入或调入水量，获得最大的经济效益和社会效益。
4.6水资源的节约性保护管理研究
水资源的节约性保护是经济社会持续发展的战略性任务，包括水资源的适度开发，防止水资源的掠夺性开发利用；不超标排污，防止水源被污染；维持生态用水，涵养水源等。要做好水资源的节约性保护，除需要研究采用一系列的技术措施，如确定受水区水资源的承载能力、水量和水质的监控技术等外，更需要研究制定和采取有效的管理措施，包括管理政策、运行机制、监督和保障体系等。
4.7不同类型区节水高效模式研究
调水，特别是跨流域调水的受水区跨越几个省，面积很大，各地的气候条件、作物布局、社会经济和发展需求各不相同，则适合各地发展的节水高效模式也不相同。因此，需要结合当地的条件，研究确定适合不同类型区应用的节水高效模式，形成包括农业用水、工业用水和城乡生活用水在内的成套节水高效技术体系，供不同类型区推广应用。
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