2.1 通水后受水區水量置換效應宏觀分析

一期工程通水后，受水區城市究竟能返還農業和生態多少水量一直是社會各界廣泛關注的問題。分析返還水量，首先需要界定城市擠占了多少農業用水量，而目前有資料條件支撐分析的只有城市挪用原本供給農業的水庫水量（詳見3.4節）；返還水量計算還牽扯到農業是否需要返還問題，根據《中國城市建設統計年報》統計分析，2001—2007年因受水區設市城市的城區擴建已累計占用耕地約105.2萬畝，原用于這些耕地上的灌溉用水原則上已不需要返還。

分析城市返還水量的目的：一是為了在總體上把握調水后農業可獲得的有保證的供水量，包括當地水資源量和城市廢污水排放處理后的可回用水量；二是宏觀定量受水區生態環境可增加的水量，包括調水對受水區地下水壓采、地表河道基流和入海水量的影響。因本次著重分析受水區城市接受調水后可置換出的水量。

一期工程通水后城市可置換給農業和生態的最大水量包括兩部分：①城市獲得調水量后可置換出的當地水資源量；②調水新增的城市廢污水達標處理量。由于這兩部分水量不都是擠占農業用水的水量，故稱之為調水后城市置換出的水量比返還水量更貼切，其中可被農業利用的水量尚需結合相應的配套工程措施才能實現。水利部南水北調規劃設計管理局和中國水利水電科學研究院已開展了“南水北調東中線受水區城市擠占農業與生態用水的返還方案研究”，故本次不作深入討論。

2.1.1 引江后城市可置換出的當地水資源量分析

受水區城市獲得引江水量后，可置換出的當地水資源量由城區減少的地下水開采量和退出的當地地表水供水量兩部分組成。當城區減少的開采量等于規劃壓采量時，可退出的當地地表水供水量在理論上等于調水量、規劃期受水區城市新增需水量、規劃壓采量和存量節水量之代數和。由于可獲得的城市供（用）水量和污水處理量信息源于《中國城市建設統計年報》，其統計范圍為設市城市，故本節對城市可置換水量的分析計算范圍為設市城市，涉及京、津、冀、魯、豫受水區設市城市共72座，其引江分配水量約占調水總量的80%。對照《南水北調城市水資源規劃》中1999年城鎮供（用）水基礎數據，受水區1999年設市城市供（用）水量約占城鎮供（用）水總量（含縣城）的49.4%。

統計分析表明，1999—2007年京、津、冀、魯、豫受水區內72個設市城市的實際供（用）水量變化不大，最大值2006年約63.8億m³，最小值2000年約58.8億m³，2007年62.3億m³略低于1999年63.1億m³；2005年統計值63.6億m³，低于《南水北調城市水資源規劃》中的2005年規劃值167.8×49.4%=82.9億m³約19.3億m³，見表2.1。說明2000年以來，受水區設市城市實際節水強度明顯高于規劃預測值。

根據京、津、冀、魯、豫72座設市城市2005年實測值與相應范圍內的《南水北調城市水資源規劃》中2005年規劃值之差19.4億m³，按照各水平年等差壓減，對《南水北調城市水資源規劃》未來水平年需水量進行調整。與2005年統計值相比，壓減后設市城市新增需水量2015年約30.95億m³，2020年約40.65億m³。根據南水北調一期可研報告中分水口門及引江水地市分配水量分析，一期工程設市城市增供調水量約70.49億m³，約占京、津、冀、魯、豫一期工程分水口門凈水量的76%。城市可置換出的當地供水量按照下式計算：

城市退出的當地地表供水量=城市增供調水量-城市發展新增需水量-城區規劃壓采量

分析結果表明，引江后設市城市可退出的當地地表供水量2015年和2020年分別為29.60億m³和11.52億m³（表2.2），即隨著城市規劃水平年需水量的增加，設市城市可返還農業和生態的當地地表水量減少。其中，河北受水區在引江水量滿足2020水平年設市城市新增需水和城區規劃壓采目標后，已退不出當地地表供水量。

綜上所述，2020水平年京、津、冀、魯、豫72座設市城市在獲得引江水量70.49億m³后，可置換出當地供水量29.84億m³，約占引江水量的42%，其中地下水壓采量約17.24億m³，當地地表水供水量約12.60億m³。

2.1.2 引江對農業和生態的間接補水量

從水資源合理配置的角度，1m³引江水在供城市新增工業用水后，實際發揮的效益不只1m³，還有約0.75～0.85m³城市排水（廢污水排放量），可供農業和生態使用。

受水區城市在獲得調水量后，一部分用于滿足城市發展新增需水量，一部分用于置換擠占的農業和生態水量。第一部分水量在城市使用后以廢污水形式排放，其中部分水量經處理后可被下游農業引用，形成南水北調為農業的二次供水（間接供水）。經驗表明，影響城市廢污水回用的主要因素：一是供水結構，即水源供給城市生活與城市生產的水量比例；二是排水管網系統，管網系統越完善，匯集程度越高，收集的廢污水量就越大，排放系數越大（可收集的排污水量占排污總量的比例）；三是污水處理回用水平，污水處理等級高、回用工程配套，可回用的水量大。京、津、冀、魯、豫72個設市城市2006年和2007年的供水、排水、污水處理和回用量的統計結果見表2.3，現狀污水排放率約83%，污水處理率為66%～72%，處理回用率僅12%～17%。

對比2007年設市城市污水處理率、排放率與《南水北調城市水資源規劃》的規劃值可見，山東2010年、2030年廢污水處理率規劃值，北京2010年、2030年回用率規劃值均低于2007年統計值，見表2.4。本次2015年和2020年規劃水平年處理率和回用率采用《南水北調城市水資源規劃》2010年、2030年規劃值內插確定，其中山東受水區處理率、北京受水區回用率以2007年統計值為基礎調整，調整后的指標見表2.5。

計算結果表明，隨著城市發展新增需水量的增長，廢污水處理率和回用率的提高，引江后設市城市廢污水處理回用量將由2015年的8.45億m³提高到2020年的11.22億m³，剩余未回用于經濟生產的廢污水處理量2015年約12.01億m³、2020年約16.10億m³將排放于河道，補充生態環境用水，見表2.5。

城市排水量中有多少可被農業引用，受兩種因素控制：一是城市所處地理位置。處在流域各河系上游的城市，排出的水容易被下游農村引用，如北京和衛河平原城市，排水利用率較高；而濱海城市如天津，排水進入南、北排污河，可被農業的利用率很低。二是城市下游河網溝通程度和水環境狀況，常年有水河道，排水利用率相對較高；間斷性河流和季節性河流，利用率相對較低；沒有正常河流的溝渠性排污方式，農業利用率更低。保定市地處白洋淀以上，以往廢污水處理程度低，大多排放到唐河污水庫中存放，蒸發滲漏自然消耗，農業引用的水量不多。

2007年受水區設市城市污水處理回用量約6.37億m³，調水后城市發展新增水量主要靠調水保證，回用于城市的水量有限。據《南水北調城市水資源規劃》，在上述回用水量中，城市工業及市政雜用約占1/4，改善生態環境約占1/4，農業灌溉水量占一半左右。