淺談西干渠二所沿線洪水資源化

趙全槐

【摘 要】洪水資源化是我國(guó)新時(shí)期治水理念更新的產(chǎn)物，需要我們改變過(guò)去洪水“入海為安”的思想，需要統(tǒng)籌安排防洪減災(zāi)和調(diào)洪興利，綜合利用系統(tǒng)論，風(fēng)險(xiǎn)管理，科學(xué)調(diào)度等現(xiàn)狀理論，管理方法，科技手段和工程措施，實(shí)施有效的洪水管理，適度承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)范人類行為，給洪水以出路和蓄滯空間，在保障防洪的同時(shí)，留住洪水資源，造福人類。

【關(guān)鍵詞】洪水資源；可持續(xù)利用

一、洪水資源利用的必要性

寧夏地處西北干旱地區(qū)，降水稀少，水資源嚴(yán)重短缺是基本區(qū)情，當(dāng)?shù)厝司加兴Y源量?jī)H為黃河流域的1/3，加上國(guó)務(wù)院“87”分水方案分配給寧夏的40億立方米黃河可利用水資源量，人均水資源可利用量670立方米，也僅為全國(guó)平均值的1/3，全區(qū)資源型，工程型和水質(zhì)型缺水并存。洪水的資源化利用便是擺在全體水利工作者一個(gè)新問(wèn)題，若把洪水當(dāng)做一種最具潛力的開(kāi)源手段，采取完善的工程措施，提高監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力，充分加以利用，使洪水的資源化利用不僅成為可能，而且必將成為現(xiàn)實(shí)。

二、西干渠二所防洪工程及沿線雨情洪情基本情況

（一）西干二所防洪工程概述

西干渠是青銅峽建壩后的產(chǎn)物，也是青銅峽河西灌區(qū)自流灌溉最高的一條干渠，1959年冬修建，1960年春通水，由河西總干渠引水。沿賀蘭山東麓洪積扇邊緣北行，經(jīng)青銅峽、永寧、銀川、賀蘭4縣（市），止于平羅下廟鄉(xiāng)暖泉村，尾水入第二農(nóng)場(chǎng)渠，全長(zhǎng)112.7km，設(shè)計(jì)灌溉面積70萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)引水流量70 m3/s，實(shí)際引水能力63m3/s。

西干渠二所防洪工程體系在西干渠全線發(fā)揮其紐帶和總體平衡作用，必須加強(qiáng)干渠防洪工程建設(shè)，提高行洪能力和調(diào)蓄能力。為了保證干渠安全運(yùn)行，原則上不考慮山洪入渠，采取以攔為主，攔泄結(jié)合的防洪方案，以減輕洪水對(duì)干渠的危害。近年來(lái)，賀蘭山沿渠共發(fā)生較大山洪約40多次，干渠12次被沖斷，東堤決口累計(jì)236處，其中2001年，二所三其溝洪水直接入渠10 m3/s；2015年，橫溝爆發(fā)山洪29 m3/s，洪水沖毀北五溝滯洪區(qū)泄洪閘，洪水直接入渠5 m3/s。

（二）西干渠二所沿線分布的防洪工程有：

渠西（一次）攔洪庫(kù)、渠東 （二次）攔洪庫(kù)、退水閘、節(jié)制閘調(diào)控工程等。由南向北的依次是：二旗溝攔洪庫(kù)、三旗溝攔洪庫(kù)、橫溝攔洪庫(kù)；新橋攔洪庫(kù)；新橋退水閘；寧化節(jié)制閘。

（三）西干渠二所沿線雨情洪情

1.暴雨洪水特性

西干渠沿線位于賀蘭山銀西段，具有干旱、半干旱區(qū)暴雨洪水的一般特性：

① 年際變化：各年發(fā)生暴雨次數(shù)不等，最多一年4次（1977年），最少0次（1957年、1960年、1963年、1965年、1972年），多年平均≥50mm暴雨每年發(fā)生1次，≥100暴雨每年0.4次。

② 季節(jié)特點(diǎn)：暴雨一般集中在每年的6～9月，但主要集中在7、8兩月，H24≥50mm暴雨7、8兩月發(fā)生次數(shù)占全年的80.5%，H24≥100mm暴雨7、8兩月發(fā)生次數(shù)占全年的82.3%。

③ 暴雨分布：暴雨中心分布情況，賀蘭山各山洪溝道出山口處（海拔1300～1500m），占60%，距山脊線不遠(yuǎn)，高程在2000m以上可占40%。

④ 次暴雨時(shí)空特征：

a：暴雨歷時(shí)不長(zhǎng)，大強(qiáng)度暴雨持續(xù)時(shí)間短。

1975年8月5日賀蘭山降水量212.5mm，歷時(shí)9h，其中7h降211.5mm。

1998年5月20日蘇峪口降水量168.7mm，歷時(shí)7h，其中4h降雨161.8mm。

b： 籠罩面積不大，點(diǎn)面折減快。

賀蘭山銀西段大面積暴雨少，據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，大于等于50mm的暴雨籠罩面積為0.07～0.7萬(wàn)km2，大于等于100mm的暴雨籠罩面積最大為0.14萬(wàn)km2。

（2） 洪水特性

① 產(chǎn)流

洪水特性與暴雨特性相應(yīng)，即年際變化大，有明顯的季節(jié)性、地區(qū)性。產(chǎn)流方式以超滲產(chǎn)流為主。由于地處干旱區(qū)，土壤經(jīng)常處于干旱狀態(tài)，一次降水使流域達(dá)到飽和的機(jī)率極少，當(dāng)雨強(qiáng)超過(guò)損失率，超過(guò)部分即可變?yōu)榈孛鎻搅鲄R成洪水。大水溝以北溝道為石山區(qū)，土層淺薄，巖石裸露70%左右，植被差，流域最大持水量85mm，7、8月暴雨多時(shí)土中水分可飽和，土壤濕度增大后入滲明顯減少，地面徑流增加，設(shè)計(jì)洪量大于黃土丘陵區(qū)。大水溝以南的溝道，屬中高土石山，有部分次生林，年平均雨量?jī)H有250～400mm，降水除去徑流，不夠樹(shù)林蒸騰，林地含水量反比曠地小，降雨入滲損失率大，產(chǎn)流型式同黃土丘陵區(qū)。

② 匯流

賀蘭山區(qū)匯流近似黃土丘陵區(qū)，但較黃土丘陵區(qū)略快，面積、雨量相同時(shí)，產(chǎn)生的洪峰流量為全區(qū)之冠。本區(qū)基流少，設(shè)計(jì)洪水可不考慮。

③ 洪峰

一般洪峰為單峰，復(fù)式峰較少。與產(chǎn)流面積小、暴雨集中、歷時(shí)短有關(guān)，峰型較尖瘦，漲張陡落，一般從開(kāi)始起漲到峰落約6小時(shí)左右。流域面積較大的溝道洪水歷時(shí)可達(dá)10小時(shí)左右。洪峰流量隨流域面積增大而緩慢增加，反映出干旱地區(qū)暴雨洪水不均勻的特性。

三、西干渠二所洪水資源化的分析

目前洪水資源化的方法主要是堅(jiān)持點(diǎn)（攔洪庫(kù)或滯洪區(qū)）、線（渠道）、面（田間）兼顧，采取工程措施和管理措施并重，蓄、泄、滯、引有機(jī)結(jié)合，要求汛期要做到防洪調(diào)度和水量調(diào)度兼顧，充分利用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)、預(yù)報(bào)手段和雨洪監(jiān)測(cè)，在保證防洪安全的前提下，充分利用新橋攔洪庫(kù)，三其溝攔洪庫(kù)，存蓄盡可能多的洪水量，達(dá)到防洪減災(zāi)和增加干渠水資源，在用水高峰期是開(kāi)啟泄洪閘利用洪水，消減供用水矛盾，建設(shè)和諧穩(wěn)定的用水環(huán)境，改善生態(tài)環(huán)境的目的。

四、對(duì)洪水資源化利用的建議

在河道中，徑流在時(shí)間上和地區(qū)上變化很大，往往因不能滿足國(guó)名經(jīng)濟(jì)各用水部門(mén)在時(shí)間上和數(shù)量上對(duì)用水的要求而產(chǎn)生矛盾，當(dāng)河流中的水量不能滿足農(nóng)田灌溉用水的需要，我們必須修建一些專門(mén)的水利工程，解決供和需的矛盾，達(dá)到興利除害。西干渠具有防汛和灌溉雙重作用的渠道，如何有效的利用洪水將變得非常重要，如果能把洪水通過(guò)滯洪區(qū)蓄積起來(lái)，用于農(nóng)田灌溉，這樣不僅緩解了供需矛盾，還為我們?nèi)〉昧私?jīng)濟(jì)效益。洪水的暴發(fā)時(shí)間大多在每年7-9月份，恰好是農(nóng)作物灌溉用水高峰期，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先，科學(xué)配置的原則，通過(guò)發(fā)揮渠西一次滯洪區(qū)的攔蓄作用，最大限度地將洪水蓄存起來(lái)，延長(zhǎng)洪水在陸地的時(shí)間，用于緩解灌溉高峰期的灌溉壓力。對(duì)于直接入渠的洪水，如果未能全部利用，可以讓干渠中的洪水，通過(guò)節(jié)制閘的調(diào)蓄作用，讓洪水進(jìn)入鎮(zhèn)北堡攔洪庫(kù)，保證下游的農(nóng)田適時(shí)灌溉。這樣：不僅緩解灌溉矛盾緊張的局面，而且有效的利用了洪水，達(dá)到興利除害的目的。水庫(kù)中蓄存起來(lái)的洪水不僅能用于灌溉和發(fā)電，而且還能夠帶動(dòng)一方經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。通過(guò)工藝處理1）將水用于工廠生產(chǎn)用水；（2）用于人工飲用；（3）發(fā)展旅游業(yè)；（4）發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖；（5）改良鹽堿化土壤；（6）濕地利用；（7）地下水補(bǔ)灌。建立完善蓄滯洪區(qū)進(jìn)退洪設(shè)施，通過(guò)調(diào)整產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)，加快城市防洪工程與市區(qū)河湖等排水系統(tǒng)整治，可以提高城市防洪，雨洪調(diào)蓄和防內(nèi)澇的能力，增建渠系間橫向串聯(lián)工程，實(shí)現(xiàn)渠系間洪水的聯(lián)合調(diào)度，做到渠湖相通，調(diào)洪蓄水自如，共同組成防洪與興利有機(jī)結(jié)合的工程體系，提高干渠流域的整體防洪和蓄水能力。

五、洪水資源的水文預(yù)報(bào)

防洪工程有一定標(biāo)準(zhǔn)，而超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)洪水發(fā)生，無(wú)限制地提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，不僅在經(jīng)濟(jì)上不合算，而且會(huì)在生態(tài)環(huán)境方面帶來(lái)負(fù)面影響，因此，在流域防洪工程體系初步完善以后，強(qiáng)化防洪非工程措施就成為防洪體系建設(shè)的重點(diǎn)，非工程體系建立應(yīng)包括蓄滯洪區(qū)運(yùn)用與洪水風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，暴雨洪水自動(dòng)測(cè)報(bào)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)，防汛通訊網(wǎng)絡(luò)與預(yù)警系統(tǒng)，防汛決策支持系統(tǒng)，防汛搶險(xiǎn)組織，搶險(xiǎn)隊(duì)伍與物資管理系統(tǒng)，防洪保險(xiǎn)與災(zāi)后救助系統(tǒng)，防洪政策與法律法規(guī)系統(tǒng)等等。在工程措施達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)以后，要靠非工程措施提高防御洪水能力，由工程措施專項(xiàng)非工程措施，因此加快防汛抗旱信息化建設(shè)尤為重要，利用實(shí)測(cè)的水文氣象資料，探索水文現(xiàn)象的演變規(guī)律，編制預(yù)報(bào)方案，預(yù)測(cè)未來(lái)的水文要素。在防洪斗爭(zhēng)中，水文預(yù)報(bào)能事先提供洪水的發(fā)生和發(fā)展變化的信息，特別是在特大洪水到來(lái)之前，若能根據(jù)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確地掌握暴雨和洪水的動(dòng)向，就可以事前做好防汛搶險(xiǎn)的準(zhǔn)備，必要時(shí)有計(jì)劃地采取蓄洪、分洪措施，使洪水災(zāi)害減到最低程度。

六、工程管理

在水利工程的管理運(yùn)用中，根據(jù)水文預(yù)報(bào)，合理安排調(diào)度運(yùn)用方式，較好地處理防洪和興利的矛盾，可以大大提高工程的綜合效益。同時(shí)做到認(rèn)真巡護(hù)，落實(shí)好巡護(hù)制度，在汛期來(lái)臨之前，全面貫徹落實(shí)好防汛預(yù)案，認(rèn)真籌備防汛物資，防汛車輛和與協(xié)防單位的溝通。每逢刮風(fēng)下雨，都要到派專人到延山公路邊察看有無(wú)山洪，強(qiáng)化值班制度，一旦有山洪暴發(fā)，必須逐級(jí)匯報(bào)降雨起止時(shí)間、雨量大小、洪水發(fā)生時(shí)間、洪水流量、發(fā)生洪水的溝道名稱等。

（一）修建水庫(kù)

天然河道，徑流在時(shí)間上和地區(qū)上變化很大，往往因不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各用水部門(mén)在時(shí)間上和數(shù)量上等于水的要求而產(chǎn)生矛盾，必須修建一些專門(mén)的水利工程，如蓄水、攔水等措施，來(lái)解決供需矛盾。其中水庫(kù)是最常見(jiàn)的蓄水工程之一。在河流上筑壩形成了水庫(kù)，一般壩筑得越高，水庫(kù)容積就越大，起到調(diào)蓄作用，合理的利用水庫(kù)，讓其正常工作，就必須對(duì)其水位做一要求。

1.死水位：在正常運(yùn)行情況下，允許水庫(kù)消落的最低水位。

2.正常蓄水位：水庫(kù)在正常運(yùn)行的情況下，為滿足興利部門(mén)枯水期的正常用水，在供水起開(kāi)始時(shí)應(yīng)蓄到的水位。在正常蓄水位與死水位之間的庫(kù)容，是水庫(kù)實(shí)際可用于調(diào)節(jié)徑流的庫(kù)容。

3.防洪限制水位：水庫(kù)在汛期洪水未到前允許蓄水的上限水位。

6—1 永久性水工建筑物正常運(yùn)用的洪水標(biāo)準(zhǔn)

由流量資料推求設(shè)計(jì)洪峰流量及設(shè)計(jì)洪量，用水利統(tǒng)計(jì)方法，涉及水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，此種方法也可用于渠道中去，渠堤加固設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也必須對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)特大洪水重現(xiàn)期，以便于對(duì)渠道防洪工程預(yù)算的優(yōu)化。

七、防洪工程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

防洪工程的效益，與灌溉或發(fā)電工程的效益不同，它不是直接創(chuàng)造財(cái)富，而是把因修建防洪工程而減少的洪災(zāi)損失作為效益。因此，防洪工程效益只有當(dāng)遇到原來(lái)不能防御的洪水時(shí)才能體現(xiàn)出來(lái)。防洪工程從防御常遇洪水提高到防御稀遇洪水所需工程規(guī)模和投資幾年運(yùn)行費(fèi)等，均要相應(yīng)大幅度地增加，雖然遇上稀遇洪水時(shí)一次防洪效益很大，但因其出現(xiàn)機(jī)會(huì)稀少，因此，若按多年平均值計(jì)算，比起防御常遇洪水所增加的效益可能并不很大。工程修建后，若很快遇上一次稀遇大洪水，其防洪效益可能比工程本身的投資大若干倍，若在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，甚至在工程有效使用期內(nèi)遇不到這種稀遇洪水，則長(zhǎng)期得不到較大的防洪效益。

八、結(jié)論

隨著人類控制洪水能力的提高，對(duì)水資源需求量的增加和對(duì)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注，較大規(guī)模安全合理地利用洪水不僅可能，而且急需，從控制洪水向管理洪水轉(zhuǎn)變，將洪水資源化作為洪水管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容納入到防汛抗旱工作之中。