河北省引黃利弊分析

張 娜，張春華

（河北省唐山水文水資源勘測局，河北唐山 063000）

河北省中南部平原區(qū)是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，在目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中面臨著水資源短缺等問題，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展速度[1]。為緩解該地區(qū)嚴(yán)重缺水的局面，由水利部、山東省和河北省三方共同籌建的引黃入冀工程，自1993年開始每年實(shí)施冬季引水。19年來，引黃入冀對河北省中南部平原區(qū)的社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了非常重要的作用。

由于河北省中南部平原區(qū)水資源緊缺的嚴(yán)重性和長期性，引黃入冀跨區(qū)供水將會(huì)常態(tài)化。筆者分析1993—2011年5月引黃入冀水量、沙量和氮磷營養(yǎng)物質(zhì)量給受水區(qū)帶來的利與害，提出有針對性的趨利避害、化害為利的具體措施，為今后引黃入冀乃至更大規(guī)模的跨區(qū)調(diào)水工程建設(shè)及優(yōu)化調(diào)度管理提供參考。

1 引黃入冀基本情況

1.1 引黃入冀受水區(qū)基本情況

引黃輸水為緩解邢臺(tái)、衡水、滄州3市水資源緊缺狀況和“華北明珠”白洋淀干淀危機(jī)起到了重要的作用[2]。引黃入冀供水范圍涉及3個(gè)市的23 個(gè)縣（市、區(qū)、農(nóng)場），重點(diǎn)解決這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉和滄州市的高氟區(qū)生活用水[3]。受水區(qū)地形平坦，地勢由西南向東北傾斜，地面坡度在1/8 000～1/10 000。地貌屬?zèng)_積、湖積平原，土壤以沙壤土為主，并有少量黏土分布其中，土層深厚而肥力不足，是河北省的主要農(nóng)產(chǎn)區(qū)。

受水區(qū)地下水賦存于第四系松散巖層內(nèi)，有大量的咸水體并與淡水呈相間條帶分布。由于水資源匱乏，受水區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人畜飲水高度依賴地下水，造成地下水連年超采，淺層淡水和深層地下水水位大幅度下降。

1.2 輸水河段概況

輸水河段從山東省的位山閘到天津市九宣閘共計(jì)440.7 km，途經(jīng)位山三干渠、臨清干渠、清涼江、清南連渠和南運(yùn)河，沿途設(shè)有多處水文監(jiān)測斷面，監(jiān)測引黃入冀的水量、輸沙量和水質(zhì)狀況。其中，劉口為河北省入境控制站，九宣閘為天津市入境控制站。

2 引黃入冀水量水質(zhì)分析

2.1 水量分析

河北省入境控制站劉口站監(jiān)測的過水量減去天津市入境控制站九宣閘的過水量，為河北省的引黃水量。自1993年開始每年實(shí)施冬季引水至2011年5月，河北省引黃輸水量累計(jì)達(dá)45 億m3。歷次引水成果見表1，引水過程如圖1所示。

由圖1可見，歷次引黃水量有逐年增加的趨勢，且以第14次引水即2009年末至2010初的引水量最大，為5.3億m3。

2.2 輸沙量分析

黃河含沙量之高聞名于世，黃河水流挾沙能力研究歷來是受人關(guān)注的問題[4]。1993—2011年5月的引黃入冀，累計(jì)進(jìn)入河北省的泥沙重達(dá)1 239萬t。歷次引黃進(jìn)入河北省的沙量見表1，如圖2所示。

表1 歷次引黃入冀監(jiān)測資料統(tǒng)計(jì)

圖1 1993—2011年歷次引黃入冀水量變化曲線

圖2 1993—2011年歷次引黃進(jìn)入河北沙量變化

由圖2 可以看出，雖然引黃水量有逐年增加的趨勢，但歷次進(jìn)入河北的沙量卻沒有逐年增多的趨勢。單次引水進(jìn)入河北沙量最多的是第10次引水，即2003年9月至2004年1月的引水，這次引水進(jìn)入河北的沙量多達(dá)410萬t。

2.3 氮、磷分析

受水質(zhì)監(jiān)測資料所限，采用距河北入境控制站劉口最近的崗樓、張二莊站實(shí)測的歷次引水總氮、總磷的均值分別計(jì)算出第12、14、15 次引黃期間進(jìn)入河北的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)量，再用這3 次引水總氮、總磷的均值計(jì)算出另外12次正式引水及2次試引水期間進(jìn)入河北的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)量，粗略估算出1993—2011年5月隨引黃水進(jìn)入河北境內(nèi)的氮為25 704 t、磷391 t，見表2。

表2 歷次引黃進(jìn)入河北的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)統(tǒng)計(jì)

常用氮肥碳酸氫銨的含氮量為17%，常用磷肥過磷酸鈣的含磷量約為15%，按此比例折算，19年來通過引黃濟(jì)冀，黃河不僅送給河北45 億m3的水、1 239萬t的泥沙，還給河北送來15.1萬t的碳酸氫銨和0.3萬t的過磷酸鈣。

3 引黃利弊分析

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基[5]，沒有水也就沒有人類社會(huì)的存在和發(fā)展。多年來，引黃入冀除了為白洋淀、衡水湖生態(tài)補(bǔ)水外，還在一定程度上緩解了當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)生活用水的緊張局面。與此同時(shí)，通過引水渠沿途滲漏、灌溉回歸等方式增大了對地下水的補(bǔ)給，加上實(shí)施引黃使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人畜飲水對地下水依賴度有所降低，減少了對地下水的開采，使河北省東南部地下水水位的下降速度減緩。

然而，黃河水以含沙量大而聞名于世，在黃河水進(jìn)入河北前，盡管經(jīng)過沉沙池沉降泥沙，但是與其他客水相比，含沙量大仍是一個(gè)大問題。19年來隨黃河水入境的泥沙多達(dá)1 239萬t。泥沙給受水區(qū)帶來的危害主要有3個(gè)方面：①水流挾沙沉淀，對沿途的輸水河道尤其是受水的洼淀、水庫造成不同程度的淤積，導(dǎo)致河道過水能力及洼淀、水庫調(diào)蓄功能降低；②引黃水泥沙對沿途的水利工程設(shè)施造成影響，如磨損閘門的密封膠體、對閘道形成淤積使閘門漏水、磨損揚(yáng)水泵甚至使揚(yáng)水站完全報(bào)廢；③由于具有巨大的比表面積，泥沙含有大量活性基團(tuán)，可吸附種類繁多的污染物，是水體中重金屬、氨氮、有毒有機(jī)物、細(xì)菌和病毒等污染物的主要載體，對受水區(qū)尤其是洼淀、水庫的水環(huán)境造成污染，且水中大量的懸浮物會(huì)抑制正常的光和作用，降低水生植物的生長和繁殖能力，妨礙水生動(dòng)物的卵和幼體正常發(fā)育。引黃入冀帶來的泥沙并非一無是處，黃河泥沙本身含有大量的黏土礦物、有機(jī)無機(jī)膠體及大量的營養(yǎng)物質(zhì)，用含沙量高的黃河水灌溉農(nóng)田，可起到改良土壤、改造中低產(chǎn)田的作用。沿途沉積的泥沙還可以改善被污染的河床、使輸水與河床之間不產(chǎn)生交換，以保證較好的水質(zhì)。

隨引黃水進(jìn)入河北的還有大量的氮磷營養(yǎng)物質(zhì)，這些含有高營養(yǎng)物質(zhì)的黃河水用來灌溉可以肥田增產(chǎn)，但是作為白洋淀、衡水湖等湖庫的生態(tài)補(bǔ)水卻會(huì)對湖庫的水環(huán)境帶來不利的影響。通過分析每次引黃前、中、后水質(zhì)變化情況，發(fā)現(xiàn)每次引黃期間白洋淀、衡水湖的水質(zhì)往往會(huì)變差，1999年這種情況最為明顯。

4 針對引黃問題的解決方案

隨引黃水入境的泥沙、氮磷，同其他任何物質(zhì)一樣都有利、害二重性，為化害為利，特提出以下解決方案。

（1）加強(qiáng)入境、入淀控制斷面的流速、流量、泥沙、水質(zhì)等關(guān)鍵要素的監(jiān)測工作。監(jiān)測是引水調(diào)度管理的耳目，引水調(diào)度管理只有建立在可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)之上，才能做到有的放矢。

（2）建立科學(xué)合理的引黃調(diào)度預(yù)案。根據(jù)入境控制斷面的含沙量、水質(zhì)監(jiān)測資料實(shí)時(shí)調(diào)度，當(dāng)入境控制斷面的含沙量超過一定限值（如1.0 kg/m3）或總氮、總磷含量超過地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，禁止引黃水進(jìn)入白洋淀、衡水湖、大浪淀等湖庫水體，以防引起水體富營養(yǎng)化；泥沙、氮磷含量高的引黃水用于灌溉，可以肥田、改良土壤。多年監(jiān)測資料顯示，在沒有突發(fā)性污染事故的情況下，高含沙、高氮磷的引黃水只出現(xiàn)在引黃初期的前幾天，因此在這段時(shí)間可有計(jì)劃地引黃灌溉，這樣既可以肥田又可以避免湖庫污染。

（3）根據(jù)河流動(dòng)力學(xué)理論及不同河段的河勢，利用沿途的閘壩調(diào)控流速，在河床污染嚴(yán)重的河段使流速小于泥沙顆粒的始動(dòng)流速，有目的地淤沙覆蓋河床，減少河床對輸水水質(zhì)的影響。當(dāng)供水目標(biāo)是農(nóng)灌時(shí)，可調(diào)節(jié)流速使之大于泥沙顆粒的始動(dòng)流速，有意識(shí)地沖洗河床，這樣一來，就可以為以湖庫、飲用為目標(biāo)的供水提供一個(gè)良好的輸水環(huán)境。

5 結(jié)語

引黃入冀19年來，黃河水不僅緩解了河北省中南部地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水及人畜飲水的緊張局面，解了白洋淀、衡水湖等濕地的燃眉之急，還補(bǔ)充了沿途的地下水。由于有了黃河水的潤澤，在原本干渴的燕趙大地上又呈現(xiàn)出天藍(lán)水清、葦碧荷紅、鳥飛魚躍的優(yōu)美畫卷。

然而，隨黃河水進(jìn)入河北的還有1 239 萬t 泥沙、25 704 t 氮和391 t 磷，那么多的泥沙和氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)若管理調(diào)度不當(dāng)極易引起河道、湖庫淤積，造成水體富營養(yǎng)化。如何趨利避害，使寶貴的黃河水更好地發(fā)揮效益，仍是今后需要不斷探索的課題。

[1]朱建軍，李國東.河北中南部平原區(qū)農(nóng)業(yè)水資源狀況與節(jié)水對策[J].南水北調(diào)與水利科技，2002，（5）：33-34.

[2]劉鑫.“引黃入冀”總干渠冰期輸水管理措施研究[J].河北水利，2011，（11）：34-34.

[3]河北省引黃辦公室. 引黃入冀工程介紹[J].河北水利，1995，（1）：24-25.

[4]舒安平.水流挾沙能力公式的轉(zhuǎn)化與統(tǒng)一[J].水利學(xué)報(bào)，2009，1（40）：19-26，32.

[5]中共中央，國務(wù)院.關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2011-01/29/content_1795245.htm，2011-01-29.