青海引大濟(jì)湟調(diào)水總干渠工程水資源論證

孫照東，劉永峰

（黃河水資源保護(hù)科學(xué)研究所，450004，鄭州）

一、基本情況以及取用水方案

1.工程基本情況

青海省引大濟(jì)湟調(diào)水總干渠工程，引大通河水進(jìn)入湟水干流地區(qū)，向西寧市和北川工業(yè)區(qū)提供生活、工業(yè)用水，并向河道基流補(bǔ)水，兼顧發(fā)電，是一項(xiàng)綜合利用性質(zhì)的跨流域調(diào)水工程。工程由渠首樞紐和達(dá)阪山隧洞兩部分組成。

渠首樞紐位于青海省門源回族自治縣青石嘴鎮(zhèn)上鐵邁附近大通河右岸，上距大通河尕大灘水文站約2.7 km，渠首樞紐設(shè)計(jì)有魚道設(shè)施。

達(dá)阪山隧洞長(zhǎng)24.3 km，由隧洞進(jìn)水閘、洞身段和出口消能段組成，隧洞出口布置在寶庫河的納拉村附近。設(shè)計(jì)引水流量35m3/s。

2.取水方案

論證確定，2015年水平毛調(diào)水量為 1.85億 m3，2020年水平為 2.10億m3，2030 年水平為 2.56 億 m3；其中含河道內(nèi)生態(tài)水量 （河道基流）0.31億m3；在4月、11月，大通河取水口斷面來水瞬時(shí)流量低于10 m3/s時(shí)不取水，5—10月大通河取水口斷面來水瞬時(shí)流量低于20.1 m3/s時(shí)不取水，當(dāng)來水流量大于上述設(shè)定流量時(shí)，引水樞紐下泄流量不低于上述設(shè)定流量。冰期12月至翌年3月不取水。

3.退水方案

大通河水資源經(jīng)受水區(qū)利用、處理后，通過北川河及湟水干流匯入黃河。

二、水資源論證的突出特點(diǎn)以及使用的技術(shù)和方法

1.取用水合理性分析

（1）突出特點(diǎn)

本案例在分析工程調(diào)水的必要性和合理性時(shí)，從當(dāng)?shù)貙?shí)際情況出發(fā)，結(jié)合受水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需要以及湟水干流區(qū)水生態(tài)環(huán)境改善需求，分析了工程建設(shè)與國家產(chǎn)業(yè)政策要求、湟水流域相關(guān)水資源規(guī)劃要求、湟水流域水資源配置和管理要求、國家“三先三后”調(diào)水原則的符合情況。

本案例在確定受水區(qū)合理用水量時(shí)，根據(jù)相關(guān)成果，對(duì)《青海省引大濟(jì)湟工程調(diào)水總干渠可行性研究報(bào)告》（簡(jiǎn)稱《可研報(bào)告》）中調(diào)查的受水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀和國民經(jīng)濟(jì)各部門現(xiàn)狀用水情況、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)、節(jié)水指標(biāo)和節(jié)水水平進(jìn)行復(fù)核，預(yù)測(cè)受水區(qū)2015年、2020年、2030年各水平年的需水量，修正了《可研報(bào)告》的生活、工業(yè)、三產(chǎn)和建筑業(yè)需水量；在對(duì)可研報(bào)告受水區(qū)可供水量復(fù)核、黑泉水庫壩址處河道基流復(fù)核的基礎(chǔ)上，進(jìn)行水量供需平衡分析，確定了規(guī)劃水平年受水區(qū)凈需調(diào)水量及需水過程。

（2）受水區(qū)用水合理性分析方法

①根據(jù)青海省發(fā)改委等部門的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，參考《西寧市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《大通北川工業(yè)園總體規(guī)劃》相關(guān)成果，對(duì)《可研報(bào)告》中調(diào)查的受水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀和國民經(jīng)濟(jì)各部門現(xiàn)狀用水情況進(jìn)行復(fù)核。

②根據(jù)《青海省西寧市城市總體規(guī)劃（2001—2020 年）》《大通北川工業(yè)園總體規(guī)劃》和相關(guān)國家政策，對(duì)《可研報(bào)告》中采用的受水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指標(biāo)、節(jié)水指標(biāo)和節(jié)水水平進(jìn)行復(fù)核。

③采用《全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則》推薦使用的指標(biāo)法、定額法，預(yù)測(cè)受水區(qū)2015年、2020年、2030年各水平年的需水量，并與《可研報(bào)告》預(yù)測(cè)成果進(jìn)行對(duì)比，確定不同規(guī)劃水平年受水區(qū)的合理需水量。

（3）黑泉水庫壩址處河道基流量復(fù)核方法

借鑒環(huán)評(píng)函〔2006〕4 號(hào)《水電水利建設(shè)項(xiàng)目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)指南 （試行）》的有關(guān)規(guī)定，按照Tennant法黑泉水庫壩址處河道基流量進(jìn)行計(jì)算，對(duì)《青海省引大濟(jì)湟調(diào)水總干渠工程項(xiàng)目建議書》（簡(jiǎn)稱《項(xiàng)目建議書》）提出的黑泉水庫壩址處河道基流量進(jìn)行復(fù)核，最終確定了黑泉水庫壩址處河道基流量，該值為《項(xiàng)目建議書》中的黑泉水庫壩址處河道基流量的兩倍多。

2.取水水源論證

（1）突出特點(diǎn)

本案例在論證合理的調(diào)水規(guī)模時(shí)，設(shè)定了盡可能使河流天然水文情勢(shì)不因調(diào)水發(fā)生較大變化，從而有效維護(hù)水生物生境的水資源管理目標(biāo)。論證既充分考慮引水樞紐以下河段的枯水徑流特征，同時(shí)也關(guān)注了水生態(tài)對(duì)洪水的需求。將生態(tài)水量與水庫調(diào)度運(yùn)用掛鉤，采用多水源多供水目標(biāo)水庫調(diào)節(jié)計(jì)算方法，確定合理調(diào)水規(guī)模及過程，既滿足建設(shè)項(xiàng)目的合理用水需求，又有效保障了取水河段下游的生態(tài)水量。在進(jìn)行取水口位置設(shè)置合理性分析時(shí)，綜合考慮了地質(zhì)、河勢(shì)、引水和施工條件，以及冰情、輸沙、水功能區(qū)和排污口等因素。

（2）用水量分析方法

本案例用水量分析的重點(diǎn)是取水河段生態(tài)流量的確定。

20世紀(jì)末，國外學(xué)者研究了生物進(jìn)化對(duì)于天然水流情勢(shì)的適應(yīng)性，論證了河流天然水流情勢(shì)對(duì)維持土著生物多樣性和生態(tài)完整性起著至關(guān)重要的作用。天然水流情勢(shì)由大量的生態(tài)學(xué)意義重要的水流特征所組成，其中，枯水和洪水特征是重要指標(biāo)。

①生態(tài)基流的確定

本案例水期（汛期、非汛期）劃分采用長(zhǎng)系列逐日平均流量中位數(shù)法排序確定，計(jì)算過程中使用了微軟excel表的統(tǒng)計(jì)功能。

本案例采用Tennant法良好流量狀況為水資源管理目標(biāo)，即11月—翌年4月取尕大灘斷面多年平均流量的20%，即10 m3/s，作為生態(tài)基流；5—10月取尕大灘斷面多年平均流量的40%，即20m3/s，作為生態(tài)基流。本案例還使用取水口附近兩個(gè)大斷面流量、水面寬、最大流速、最大水深變化情況及其對(duì)于水生動(dòng)植物生活環(huán)境的關(guān)系，論證了10～20 m3/s的流量范圍作為生態(tài)基流是合適的。

②洪水泛濫流量的確定

洪水塑造特殊的生境條件，在觸發(fā)動(dòng)物活動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送和河道形態(tài)塑造等方面具有重要意義。

Tennant法在提出河道基流的同時(shí)，也提出了洪水泛濫流量要求，將泛濫流量設(shè)定為多年平均流量的200%。國外也有一些地方將河槽維持流量設(shè)定為多年平均流量的400%。參照加拿大大不列顛省河道內(nèi)水量閾值指南研究中的相關(guān)規(guī)定，將長(zhǎng)系列日平均流量第80百分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量設(shè)定為區(qū)域最大取水能力閾值，即汛期天然來水中超過79.6 m3/s的流量作為泛濫流量或河床塑造流量予以保留。

（3）可供水量和可調(diào)水量分析方法

取水河段逐日可供水量可以按照下述原則進(jìn)行計(jì)算：

可供水量=尕大灘斷面天然來水量-（生態(tài)基流+引硫濟(jì)金取水量+門源縣取水量）

約束條件：可供水量不大于最大取水能力79.6m3/s。

可供水量計(jì)算概念圖如圖1所示。

圖1中，細(xì)虛線為來水日平均流量，細(xì)實(shí)線為Tennant法設(shè)定的生態(tài)基流，點(diǎn)畫線為調(diào)水總干渠設(shè)計(jì)引水流量，粗虛線為設(shè)定的區(qū)域最大取水能力?？晒┧繛榧?xì)虛線、粗虛線與細(xì)實(shí)線包圍部分扣除已發(fā)生的和近期實(shí)際分配的取水量。

圖1 取水河段可供水量及調(diào)水總干渠可調(diào)水量計(jì)算概念

可調(diào)水量計(jì)算，考慮調(diào)水總干渠設(shè)計(jì)引水流量。圖1中，可調(diào)水量為細(xì)虛線、點(diǎn)畫線與細(xì)實(shí)線包圍部分扣除已發(fā)生的和近期實(shí)際分配的取水量。

可供水量及可調(diào)水量計(jì)算中，尕大灘斷面天然來水量采用尕大灘水文站長(zhǎng)系列逐日平均流量數(shù)據(jù)。

（4）調(diào)水規(guī)模的確定及供水保證程度的確定計(jì)算方法

①黑泉水庫多水源多目標(biāo)供水徑流調(diào)節(jié)計(jì)算模型

為了確定調(diào)水規(guī)模以及供水保證程度，根據(jù)水量平衡原理，結(jié)合黑泉水庫實(shí)際，建立了黑泉水庫多水源多目標(biāo)供水徑流調(diào)節(jié)計(jì)算模型。

②調(diào)節(jié)計(jì)算的邊界條件及水量平衡要素值的確定

a）邊界條件

黑泉水庫來水由兩部分組成：寶庫河黑泉水庫以上區(qū)域來水和自大通河調(diào)水。其中，寶庫河黑泉水庫以上區(qū)域來水采用黑泉水庫壩址處歷年逐月天然徑流量成果，自大通河調(diào)水采用調(diào)水總干渠可調(diào)水量計(jì)算成果。

黑泉水庫供水由黑泉水庫原設(shè)計(jì)供水任務(wù)和黑泉水庫新增供水任務(wù)組成。其中,黑泉水庫原設(shè)計(jì)供水任務(wù)為：西寧市工業(yè)生活供水，北干一期供水，北川補(bǔ)水，調(diào)入?yún)^(qū)補(bǔ)水；黑泉水庫新增供水任務(wù)為：西寧市城市生活供水，北川工業(yè)園工業(yè)用水，河道基流。

b）水量平衡要素值的確定

參考項(xiàng)目建議書和《青海省湟水北干渠一期（黑泉水庫灌區(qū)）工程水資源論證報(bào)告書》，綜合確定：引大調(diào)水通過調(diào)水總干渠隧洞、河道的損失系數(shù)取5%；黑泉水庫蒸發(fā)滲漏損失系數(shù)取7‰；黑泉水庫調(diào)節(jié)庫容1.32億 m3，死庫容 0.17億 m3。

三、結(jié) 論

1.取用水合理性分析

（1）關(guān)鍵思路

收集、分析、篩選受水區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展資料系列，收集受水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、重大建設(shè)項(xiàng)目布局等規(guī)劃資料，收集受水區(qū)水資源綜合規(guī)劃、水資源開發(fā)利用相關(guān)規(guī)劃、水污染防治規(guī)劃，收集國家產(chǎn)業(yè)政策規(guī)定、國家和地方用水定額、相關(guān)的水資源管理規(guī)定、分水方案或分水協(xié)議以及國內(nèi)不同發(fā)展水平區(qū)域不同行業(yè)用水水平，收集已經(jīng)批復(fù)的受水區(qū)重要水利工程相關(guān)的水資源論證報(bào)告書等資料。對(duì)照國家相關(guān)規(guī)定和相關(guān)規(guī)劃分析調(diào)水工程的必要性。對(duì)于工程可行性研究報(bào)告中的用水現(xiàn)狀資料進(jìn)行復(fù)核，對(duì)于工程可行性研究中涉及的人口規(guī)模、工業(yè)、建筑業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)灌溉面積以及生態(tài)用水等預(yù)測(cè)值進(jìn)行復(fù)核，對(duì)工程可行性研究中涉及的各項(xiàng)用水指標(biāo)、用水定額進(jìn)行復(fù)核。計(jì)算并確定受水區(qū)和利用水量。對(duì)于工程可行性研究報(bào)告中提出的受水區(qū)可供水量進(jìn)行復(fù)核。進(jìn)行供需平衡分析，確定凈需調(diào)水量及其過程。與取水水源論證結(jié)合確定調(diào)水規(guī)模和調(diào)水過程。

（2）技術(shù)方法

使用常用的類比分析法、指數(shù)法和定額法。

（3）應(yīng)注意的關(guān)鍵問題

在規(guī)劃一致性分析中，應(yīng)注意在辨識(shí)經(jīng)濟(jì)總體規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃、城市總體規(guī)劃所處的位置和相互聯(lián)系的基礎(chǔ)上，分析涉水規(guī)劃與已經(jīng)批復(fù)相關(guān)規(guī)劃的一致性。對(duì)于尚未開展規(guī)劃水資源論證的規(guī)劃，按照規(guī)劃水資源論證的技術(shù)要求分析其取用水合理性。規(guī)劃中所列建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)注意對(duì)照國家發(fā)展和改革委員會(huì)頒布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》最新版進(jìn)行分析，列入鼓勵(lì)類的項(xiàng)目屬于取水合理。

合理用水量的確定，應(yīng)注意嚴(yán)格按照國家節(jié)水綱要、國家和地方頒布的行業(yè)取用水定額進(jìn)行分析，并充分考慮進(jìn)一步的節(jié)水潛力、地域差異性及其經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性，復(fù)核相關(guān)規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目工程資料中提出的需水量，并預(yù)測(cè)不同情境下的廢污水產(chǎn)生量及其污染物組成和含量。

合理取水量，應(yīng)注意考慮受水區(qū)可利用水量、水源區(qū)水資源條件可供水量、受水區(qū)的合理用水量綜合確定。還應(yīng)當(dāng)與廢污水產(chǎn)生量、受水區(qū)的廢污水處理設(shè)施的處理效果以及污水接納水域已經(jīng)核定的納污能力等情況相結(jié)合，并合理安排受水區(qū)的生態(tài)環(huán)境用水量及其過程。

2.取水水源論證

（1）關(guān)鍵思路

收集調(diào)水區(qū)水資源綜合規(guī)劃、水資源開發(fā)利用規(guī)劃、水利水電規(guī)劃、水污染防治規(guī)劃、重要引（?。┧こ炭尚行匝芯繄?bào)告和水資源論證報(bào)告書、分水方案、分水協(xié)議、國家產(chǎn)業(yè)政策，國內(nèi)外河道內(nèi)環(huán)境水量研究進(jìn)展、取水河段長(zhǎng)系列水文資料、水質(zhì)資料等；對(duì)收集到的資料進(jìn)行分析與篩選；對(duì)水文資料進(jìn)行“三性”分析；進(jìn)行來水量、用水量、可供水量、可調(diào)水量分析與計(jì)算；進(jìn)行取水保證程度分析與計(jì)算；確定取水規(guī)模；綜合分析取水的可行性與可靠性；分析取水口設(shè)置的合理性。

（2）技術(shù)方法

水期（汛期、非汛期）劃分采用長(zhǎng)系列日平均流量中位數(shù)法排序確定；徑流特征（含枯水徑流特征、洪水徑流特征）計(jì)算采用皮爾遜Ⅲ曲線 （頻率曲線）試線和歷時(shí)曲線方法；生態(tài)基流閾值與洪水流量（河床塑造流量）閾值確定采用tennant法和區(qū)域最大取水能力閾值法；可調(diào)水量及其過程確定采用基于生態(tài)基流閾值與洪水流量 （河床塑造流量）閾值的水量平衡計(jì)算；供水保證程度計(jì)算采用基于水量平衡原理建立的水庫多水源多目標(biāo)供水徑流調(diào)節(jié)計(jì)算模型方法。

（3）應(yīng)注意的關(guān)鍵問題

取水水源論證的重點(diǎn)是確定取水河段的可供水量及其過程，確定取水量和取水過程，給出取水保證程度和缺水狀況及缺水時(shí)段，為應(yīng)急水源的設(shè)置和管理提供技術(shù)支持。

取水水源論證應(yīng)注意水文資料系列的選取，按照技術(shù)要求進(jìn)行“三性”分析。

取水量及其取水過程的確定，應(yīng)注意根據(jù)取水河段可供水量及其過程，結(jié)合受水區(qū)用水量及其過程和水量調(diào)節(jié)工程特性，進(jìn)行長(zhǎng)系列調(diào)節(jié)計(jì)算。根據(jù)調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，確定取水保證程度和缺水狀況及缺水時(shí)段，為應(yīng)急水源的設(shè)置和管理提供技術(shù)支持。關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)際情況建立調(diào)節(jié)計(jì)算模型，需反復(fù)驗(yàn)證確保其正確性。

取水口位置設(shè)置的合理性分析，應(yīng)綜合考慮水功能區(qū)管理要求、河流排污口分布情況，結(jié)合河勢(shì)、輸沙、工程地質(zhì)、施工場(chǎng)地等情況。

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