商南縣清油河水庫水資源論證分析

趙春霞

(商南縣水務(wù)局，陜西 商洛 726300)

商南縣清油河水庫水資源論證分析

趙春霞

(商南縣水務(wù)局，陜西 商洛 726300)

清油河水庫以供水為主，兼顧防洪。文章通過對清油河流域水資源時空分布特點及開發(fā)利用現(xiàn)狀的分析，論證了水庫建設(shè)取水的合理性；并對水庫的取水量、取水和退水方式進(jìn)行研究，分析了該工程取水和退水對區(qū)域水資源及其他用水戶的影響程度；論證了水庫徑流調(diào)節(jié)對水文情勢、區(qū)域水資源、水環(huán)境、第三者權(quán)益以及減小河段最小下泄流量的影響。通過以上分析，論證清油河水庫作為水源地開發(fā)利用的合理性，從而促進(jìn)清油河流域水資源優(yōu)化配置和可持續(xù)利用。

商南縣；清油河水庫；建設(shè)；水資源；開發(fā)利用；分析

1 概 況

清油河水庫是一座擬修建在清油河干流上游的水源工程，位于陜西省商南縣清油河鎮(zhèn)團(tuán)坪村下游0.6 km處。清油河水庫樞紐由堆石混凝土重力壩非溢流壩段、溢流壩段、泄洪排砂底孔和引水孔等組成。受水區(qū)范圍包含清油河鎮(zhèn)、試馬鎮(zhèn)、城關(guān)街道辦3個鎮(zhèn)(辦)和沿線的8個行政村(社區(qū))。水庫壩址以上控制集雨面積145 km2，多年平均徑流量3263萬m3，多年平均流量1.03 m3/s。水庫工程規(guī)模為小(1)型。校核洪水位654.3 m，設(shè)計洪水位653 m，正常蓄水位652 m，死水位632 m。總庫容984萬m3，興利庫容692萬m3，死庫容160萬m3。

2 項目區(qū)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題

2.1 水資源狀況

清油河發(fā)源于秦嶺南麓蟒嶺商南縣沙坪鄉(xiāng)的蘇溝，流域面積369 km2，主河道全長58 km，河道有效落差為895 m，河道平均比降為13.1 ‰。清油河水庫壩址位于兩岔河口下游0.5 km段，控制流域面積145 km2。該流域蓄水工程少，水質(zhì)優(yōu)良，滿足用水要求。

2.2 水資源開發(fā)利用情況

2.2.1 受水區(qū)水利工程供水現(xiàn)狀

受水區(qū)現(xiàn)有五眼泉和官坡兩座水廠。五眼泉水廠始建于1979年，水源由5個泉眼組成，最高日供水能力為2000 m3/d。官坡水廠始建于1985年，以縣河水庫為水源，最高日可從該水庫引水12 000 m3/d。試馬水庫位于清油河右岸的支流試馬河中游，水庫總庫容264萬m3[1]，灌溉200 hm2田地。捉馬溝水庫位于試馬河右岸的支流捉馬溝中游，水庫總庫容41.9萬m3[2]，灌溉100 hm2田地。受水區(qū)各水利工程供水能力到2025年前維持不變。

2.2.2 受水區(qū)需、用水現(xiàn)狀

受水區(qū)2014年用水量為916萬m3，包括城鎮(zhèn)綜合用水、農(nóng)村生活用水、牲畜用水、工業(yè)企業(yè)用水、澆灑道路綠地用水等，具體用水量見表1。

表1 受水區(qū)現(xiàn)狀年用水量 萬m3

而受水區(qū)2014年需水量為1079萬m3。根據(jù)上述受水區(qū)現(xiàn)狀年需水量和區(qū)內(nèi)已有水源工程可供水量的分析，對受水區(qū)現(xiàn)狀年進(jìn)行一次供需平衡分析。可知，受水區(qū)城鎮(zhèn)可供水量為573萬m3，缺水量506萬m3。商南縣受水區(qū)缺水問題已經(jīng)比較嚴(yán)重，未來隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，缺水現(xiàn)象會更加突出，因此迫切需要尋找新的供水水源來解決缺水問題。

2.3 水資源開發(fā)利用存在的問題

從清油河流域現(xiàn)狀供水和用水調(diào)查分析，其開發(fā)利用中主要存在如下問題。

2.3.1 投入不足

商南縣境內(nèi)骨干水利工程均為二十世紀(jì)六、七十年代所建，不僅控制性蓄水工程少，工程配套不齊全，且經(jīng)過多年運行，設(shè)施老化失修，抗旱應(yīng)急能力不強。受投資體制和縣財政困難影響，水利工程投入嚴(yán)重不足，水利發(fā)展速度慢，水資源短缺“瓶頸”制約了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

2.3.2 水資源地域分配不均

清油河水資源受降水、地形和氣候的影響，川道區(qū)、中部和東部的低山、丘陵區(qū)有余水，北部和南部的深山區(qū)水量不足，水資源地域分配不均?？h政府駐地城關(guān)鎮(zhèn)是工業(yè)用水和民用水集中地區(qū)，且城市規(guī)模和市民總量快速增長，水資源呈現(xiàn)日益短缺局面。

2.3.3 城鎮(zhèn)及礦區(qū)水體污染日漸嚴(yán)重

由于受管理體制和投入機制的制約，隨著縣域經(jīng)濟(jì)及城鎮(zhèn)化的發(fā)展，水污染監(jiān)督治理工作顯得十分薄弱，水污染呈加劇趨勢，主要集中在城鎮(zhèn)及丹江南部深山礦區(qū)，縣河城區(qū)段水質(zhì)為Ⅲ類。

3 建設(shè)項目取用水合理性分析

3.1 取水合理性分析

根據(jù)商南縣的發(fā)展規(guī)劃，2025年清油河水庫受水區(qū)常住人口將達(dá)到10.88萬人，受水區(qū)生活需水將達(dá)到1210萬m3。而受水區(qū)現(xiàn)狀供水水源2025年只能給城區(qū)提供573萬m3，缺口達(dá)637萬m3，考慮水廠自身5%的水凈化處理損失和水源工程3%的輸水損失，受水區(qū)將缺水849萬m3。再者，一旦縣河水庫發(fā)生突發(fā)性事件，縣城供水難以保障，受水區(qū)將面臨著居民無水可吃、工業(yè)生產(chǎn)停產(chǎn)的嚴(yán)峻局面，勢必會影響社會穩(wěn)定。因此，商南縣城區(qū)必須開發(fā)新的水源工程來支持經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，清油河水庫的建設(shè)符合國家產(chǎn)業(yè)政策。

清油河水庫壩址處多年平均來水量3263萬m3，下游干流上無控制性調(diào)蓄工程，清油河水資源開發(fā)利用程度較低，地表水具有開發(fā)利用潛力。因此，修建清油河水庫可以對清油河上游河段進(jìn)行豐枯調(diào)節(jié)，充分合理利用水資源，為商南縣居民用水提供可靠水源，改善區(qū)域水資源條件。

3.2 用水合理性分析

3.2.1 生活生產(chǎn)用水

依據(jù)商南縣經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的十三五規(guī)劃綱要和商南縣城總體規(guī)劃(2006—2025年)，綜合確定本次受水區(qū)內(nèi)各行政區(qū)2014—2025年的各項社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)見表2。

表2 商南縣受水區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測表

備注：本次統(tǒng)計的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)是各行政區(qū)在受水區(qū)范圍里的，不是各行政區(qū)的全部。

根據(jù)《行業(yè)用水定額》(陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 61/T 943-2014)、縣城用水依據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》(GB 50013-2006)、集鎮(zhèn)和農(nóng)村用水依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》(SL 687-2014)等，綜合確定商南縣受水區(qū)規(guī)劃水平年各用水部門的用水定額，分別計算受水區(qū)各行政區(qū)用水量見表3。根據(jù)城關(guān)街道辦各用水部門的用水量成果，依據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》(GB 50013-2006)計算其設(shè)計需水量；根據(jù)試馬鎮(zhèn)和清油河鎮(zhèn)各用水部門的用水量成果，依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》(SL 687-2014)計算其設(shè)計需水量，受水區(qū)各行政區(qū)需水量見表4。

表3 各水平年用水量預(yù)測成果 萬m3

表4 各水平年需水量預(yù)測成果 萬m3

受水區(qū)2025年需要供水工程提供水量1422萬m3，現(xiàn)狀供水工程只能提供水量573萬m3，缺水口較大。

3.2.2 生態(tài)需水量

河道基流需水指維持河流生態(tài)系統(tǒng)一定形態(tài)和一定功能所需要保留的水量[3],其計算方法有3種：一是河道多年平均流量的10%；二是Q90法即90%頻率下最小月平均徑流量；三是取河道天然徑流的10%。

(1)多年平均徑流量的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)武關(guān)水文站1960—2014年55 a的天然年徑流系列比擬計算，得到清油河流域多年平均徑流量為3263萬m3。根據(jù)多年平均河流最小生態(tài)需水量取年徑流量10%，由此算出清油河最小生態(tài)環(huán)境年需水量為326.3萬m3。

(2)最小月徑流系列。在武關(guān)水文站1960—2014年55 a的天然月徑流系列中，挑選每年最小的月徑流，組成年最小月徑流量系列，對此系列進(jìn)行統(tǒng)計分析，取P=90%保證率值作為河道最小生態(tài)環(huán)境年需水量的月平均值，計算河道的生態(tài)環(huán)境年需水量。武關(guān)水文站P=90%保證率的月徑流量為125.5萬m3，據(jù)此計算清油河最小生態(tài)環(huán)境年需水量為311.0萬m3。

(3)典型年最小月徑流量。在武關(guān)水文站1960—2014年55 a的天然月徑流系列中，選擇能滿足河道基本功能，未斷流，又未出現(xiàn)較大生態(tài)環(huán)境問題的最枯月平均流量，作為河道最小生態(tài)需水量的月平均值。選擇的典型年徑流量與多年平均年徑流量要接近，以典型年中最小月徑流量作為最小生態(tài)環(huán)境需水量的月平均值，計算河道最小生態(tài)環(huán)境的年需水量。選擇1988年為典型年，其最小月徑流量為130.64萬m3，據(jù)此計算清油河最小生態(tài)年需水量為323.7萬m3。

為了保障河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境，取上述3種方法的最大值作為最終采用值，即清油河流域河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量為326.3萬m3。

3.3 合理取用水量

根據(jù)商南縣的發(fā)展規(guī)劃，2025年受水區(qū)常住人口將達(dá)到10.88萬人，缺水849萬m3。所以，規(guī)劃清油河水庫為商南縣城提供95%保證率下的常規(guī)供水，規(guī)劃水庫總庫容984萬m3，其中興利庫容692萬m3，死庫容160萬m3，供水任務(wù)為849萬m3。

4 建設(shè)項目取退水影響分析

4.1 建設(shè)項目取水的影響分析

根據(jù)水庫任務(wù)、功能，興利調(diào)節(jié)計算成果，擬定清油河水庫的運行調(diào)度方式如下：清油河水庫建成后壩址下游形成了減水河段，其生態(tài)下泄流量為0.1035 m3/s，年均供水為0.2632 m3/s。水庫運行應(yīng)有科學(xué)的調(diào)度規(guī)劃，在汛期應(yīng)盡量多蓄水，即水庫蓄至正常蓄水位，但同時應(yīng)滿足泄洪要求，保證壩身安全。

4.1.1 最小下泄流量及其合理性分析

根據(jù)徑流分析結(jié)果，清油河水庫壩址處多年徑流均值為3263萬m3。水庫最小下泄流量為河流生態(tài)環(huán)境需水量。如前所述，本次工程建成后預(yù)留的生態(tài)流量為0.1035 m3/s，加上水庫棄水和區(qū)間流量，可以保證下游河道生態(tài)需水的要求。因此，確定最小下泄流量為0.1035 m3/s是合理的。

4.1.2 對區(qū)域水資源的影響

清油河水庫多年平均取水流量0.263 m3/s，僅占壩址以上多年天然平均流量的25.4%，而壩址上游無任何水利水電工程以及大型取水用戶。擬建清油河水庫作為水源工程建成后，調(diào)蓄豐水時段水量供枯水時段利用。水庫豐水期滿足供水后尚有棄水，對下游水資源影響較?。豢菟谒畮斐隽髦痪S持生態(tài)基流，對下游水資源量有一定影響。

水庫蓄水后，對河道水位的影響較明顯，建庫前為天然河道，水位變化與流量的關(guān)系密切，當(dāng)來水流量大時水位高，當(dāng)來水流量小時水位低。由于水庫用水主要是興利，因此大部分時間各月水位在正常蓄水位和死水位之間變化，變幅達(dá)20 m；汛期發(fā)生大洪水時，短時間內(nèi)水庫水位有可能達(dá)到設(shè)計或校核洪水位。水庫建成后，河段內(nèi)流速將發(fā)生一定變化，總體來說流速變緩，尤其在非汛期，整個水庫水流基本為緩流。

庫區(qū)蓄水后，由于水面加寬、水深加大、流速變慢，再加上大壩攔截作用，水中大部分泥沙將沉積在水庫回水區(qū)的死庫容內(nèi)，其分布一般壩前泥沙較多，同時使壩下河水含沙量減少。在汛期洪水入庫流量大，攜帶泥沙量也大，但通過沖砂孔沖淤，可使庫區(qū)泥沙淤積量減少。

4.1.3 對第三者的影響

清油河流域壩址上下游無任何水利水電工程以及大型取水用戶。本項目取水過程基本不產(chǎn)生污染物，所以取水不會對區(qū)域水資源、水庫上游及移民區(qū)和水生生物造成不利影響，對下游用水戶影響甚微，河道水體基本可維持水功能區(qū)原有特性。

4.2 建設(shè)項目退水影響分析

4.2.1 退水方案

清油河水庫為非污染項目，運行期退水包括生態(tài)基流退水、泄洪退水。生態(tài)用水采用壩體設(shè)置的生態(tài)基流放水管下泄，運行期水庫下泄生態(tài)基流流量為0.1035 m3/s。泄洪退水指水庫水位達(dá)到正常蓄水位652 m后，上游來水通過泄洪表孔和泄洪底孔下泄至下游河道。

4.2.2 退水對水功能區(qū)的影響

清油河流域現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅱ類，功能區(qū)類型為飲用水水源保護(hù)區(qū)。水庫建成后對下游河道的影響主要是改變了河道的徑流特點，對河道的水文情勢有所影響。水庫的運行調(diào)度方式對下游河道的水含沙量幾乎沒有影響，對水質(zhì)沒有負(fù)面影響。水庫供水范圍內(nèi)的人畜、工業(yè)退水直接進(jìn)入河道后，將增加河水中的有機污染，使該水功能區(qū)的水質(zhì)不能滿足要求。因此，水庫供水范圍內(nèi)的人畜、工業(yè)退水需通過退水管道引致商南縣污水處理廠，通過處理后排入縣河石埡子—丹江段，縣河石埡子—丹江段目標(biāo)水質(zhì)為Ⅲ類，功能區(qū)類型為景觀用水，滿足要求。

4.2.3 退水對水生態(tài)的影響

汛期清油河水庫壩下河段采用溢流壩開閘泄洪，下泄的是水庫的表層水?？菟谙滦箟蜗律鷳B(tài)用水。下泄水溫不會發(fā)生太大變化，對壩下游河段的水生態(tài)不會造成不利影響。庫區(qū)河道水體狀況良好，下泄水體水質(zhì)較好，僅有少量機械維護(hù)或維修產(chǎn)生的含油廢水和沖洗水，以及居民產(chǎn)生的生產(chǎn)生活污水，經(jīng)處理后不會對下游河道產(chǎn)生影響。

4.2.4 退水對第三者的影響

擬建清油河水庫工程退水過程基本不產(chǎn)生污染物，退水不會對水質(zhì)、水生態(tài)環(huán)境以及第三者造成不利影響，河道水體基本可維持水功能區(qū)原有特性。

4.3 水源可靠性分析

清油河水庫壩址處多年平均來水量為3263萬m3。2025年缺水849萬m3，規(guī)劃水庫總庫容984萬m3，水庫庫容和供水量均小于水源來水量。壩址處各項水質(zhì)指標(biāo)均符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，清油河水庫的取水是可靠和有保證的。

5 結(jié) 論

開發(fā)建設(shè)清油河水庫，通過水庫對河流來水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，蓄豐補枯，把難以利用的水充分利用起來，為區(qū)內(nèi)人畜飲水及工業(yè)用水提供了可靠的用水保證。本文通過分析討論和水資源論證，說明清油河水庫的興建充分合理地開發(fā)利用了水資源，實行區(qū)域水資源的統(tǒng)一合理地開發(fā)、管理、配置，對促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。因此，建設(shè)清油河水庫，通過區(qū)域水資源的開發(fā)和重新配置，以滿足區(qū)域發(fā)展的需水要求是必要的；同時，清油河水庫建成后，取水和退水對清油河流域的水環(huán)境造成的影響甚微，對其他用水戶的用水權(quán)益不會造成影響，該工程建設(shè)是科學(xué)合理、可行的，應(yīng)盡快給予實施。

[1] 葉有烽.試馬水庫除險加固建設(shè)及效益分析 [J].地下水，2014(6):191,194.

[2] 王棟，郝露宇.捉馬溝水庫側(cè)槽溢洪道水面線計算 [J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014(36):401.

[3] 孟慧穎.河流生態(tài)基流的計算方法及其適用性分析[J].科技傳播，2013(9):135,127.

趙春霞(1973-)，女，工程師，主要從事小型水利工程設(shè)計與施工工作。

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