大中型水庫(kù)在渭河生態(tài)調(diào)度中的作用分析

◎李曉春　任新群　　孫少軍

大中型水庫(kù)在渭河生態(tài)調(diào)度中的作用分析

◎李曉春1任新群2孫少軍3

1　渭河概況

渭河是黃河第一大支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山，流域涉及甘肅、寧夏、陜西三?。ㄗ灾螀^(qū)），在陜西省潼關(guān)縣注入黃河。渭河流域面積13.48萬(wàn)km2，干流全長(zhǎng)818km。陜西省渭河干支流現(xiàn)有23座大中型水庫(kù)，原設(shè)計(jì)總庫(kù)容15.05億m3，現(xiàn)狀總庫(kù)容12.38億m3，現(xiàn)狀興利庫(kù)容9.04億m3。

2　渭河生態(tài)調(diào)度問題的提出

2.1最嚴(yán)格水資源管理制度對(duì)水資源管理提出了新要求

根據(jù)國(guó)務(wù)院安排，2014年、2015年兩個(gè)年度水利部等10部委組成了考核工作組，對(duì)各省、自治區(qū)、直轄市落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度情況進(jìn)行首次考核，考核結(jié)果全國(guó)通報(bào)。根據(jù)省政府安排，2014年和2015年，由省水利廳等5廳局的副廳級(jí)領(lǐng)導(dǎo)帶隊(duì)，10廳局參加，組成5個(gè)考核小組，對(duì)全省12個(gè)市區(qū)政府“三條紅線、四項(xiàng)制度”落實(shí)情況進(jìn)行全面考核，考核結(jié)果全省通報(bào)?？己私o水資源管理提出了更高的要求。

2.2渭河全線綜合整治對(duì)水量調(diào)度提出了更高要求

2011年陜西省渭河全線綜合整治工程實(shí)施以來(lái)，渭河630km堤防全線完工，橫貫關(guān)中的渭河美景初顯，河流生態(tài)問題愈加受到全社會(huì)關(guān)注。2015年5月，省政府啟動(dòng)了新一輪“渭河流域水污染防治鞏固提高三年行動(dòng)（2015～2017年）”，要求非汛期渭河干流林家村斷面每日不低于8m3/s，華縣斷面不低于12m3/s，干流楊凌以上河段穩(wěn)定保持Ⅲ類水質(zhì)，楊凌以下河段保持Ⅳ類水質(zhì)。新一輪渭河治理對(duì)水量調(diào)度工作提出了更高的要求。

2.3渭河水質(zhì)污染嚴(yán)重，生態(tài)水嚴(yán)重不足

截至2014年底，陜西省渭河干流化學(xué)需氧量平均濃度較2011年下降了32.9%，氨氮平均濃度下降了45.2%。渭河干流楊凌以上河段達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)，楊凌以下河段達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)，渭河入黃斷面達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)。雖然渭河流域水污染防治工作取得明顯成效，但還存在城鎮(zhèn)生活污染、工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)面源污染日趨嚴(yán)重，枯水期生態(tài)流量不足等突出問題。特別是渭河干流枯水期生態(tài)用水被占用情況嚴(yán)重，局部河段基本處于斷流狀態(tài)。如林家村樞紐工程進(jìn)行了加壩加閘改造后，渭河被引入渠道發(fā)電和灌溉，導(dǎo)致從大壩到魏家堡渠首70多km渭河河道在枯水期嚴(yán)重缺少生態(tài)水，生態(tài)環(huán)境惡化。

圖1　大中型水庫(kù)分布圖

3　參與渭河生態(tài)調(diào)度的大中型水庫(kù)篩選

3.1水庫(kù)分布

陜西省渭河流域目前運(yùn)用的大中型水庫(kù)有23座，分布見表1和圖1，其中大型水庫(kù)4座，中型水庫(kù)19座，干流1座，支流22座。

3.2水庫(kù)篩選

篩選的原則是，在保證城市、工業(yè)和灌溉供水任務(wù)后水庫(kù)仍有剩余水量可用于枯水期生態(tài)調(diào)度，每個(gè)河段內(nèi)都有參與水庫(kù)。

林家村以上河段，只有渭河干流上的林家村樞紐，為中型水庫(kù)。在此河段初步選擇林家村樞紐。

林家村～魏家堡河段支流上有4座水庫(kù)，馮家山和石頭河水庫(kù)為大（2）型水庫(kù)，段家峽和王家崖水庫(kù)為中型水庫(kù)。段家峽水庫(kù)位于馮家山水庫(kù)上游，興利庫(kù)容只有885萬(wàn)m3，在滿足灌溉供水前提下，能夠?yàn)樯鷳B(tài)調(diào)度提供的水量較小，且距離千河入渭口較遠(yuǎn)，生態(tài)調(diào)度中不宜選用。王家崖水庫(kù)雖然興利庫(kù)容較大，為4705萬(wàn)m3，由于是一座渠庫(kù)結(jié)合工程，水庫(kù)蓄水大部分來(lái)自林家村樞紐的引水，生態(tài)調(diào)度中也不宜選用。該河段選擇馮家山和石頭河水庫(kù)作為生態(tài)調(diào)度的供水水庫(kù)。

表1　　大中型水庫(kù)基本信息

魏家堡～咸陽(yáng)河段支流有7座水庫(kù)，金盆水庫(kù)和羊毛灣水庫(kù)是大（2）型水庫(kù)，其它5座水庫(kù)為中型水庫(kù)。漆水河支流上白荻溝水庫(kù)和東風(fēng)水庫(kù)的興利庫(kù)容較小，分別為573萬(wàn)m3和908 萬(wàn)m3，水庫(kù)有灌溉供水任務(wù)，在滿足灌溉供水前提下，能夠?yàn)樯鷳B(tài)用水的供水量較小，生態(tài)調(diào)度中不宜選用。老鴉嘴水庫(kù)興利庫(kù)容609萬(wàn)m3，是羊毛灣灌區(qū)渠庫(kù)結(jié)合水庫(kù)，生態(tài)調(diào)度中也不宜選用。大北溝水庫(kù)和信邑溝水庫(kù)興利庫(kù)容較大，分別2048萬(wàn)m3和2119萬(wàn)m3，但兩庫(kù)是寶雞峽渠庫(kù)結(jié)合工程，水源主要由寶雞峽引渭總干渠補(bǔ)給，生態(tài)調(diào)度中也不宜選用。該河段選用羊毛灣水庫(kù)和金盆水庫(kù)兩座大型水庫(kù)作為生態(tài)調(diào)度的供水水庫(kù)。

咸陽(yáng)～臨潼河段支流有4座水庫(kù)，均為中型水庫(kù)。楊家河水庫(kù)興利庫(kù)容只有530萬(wàn)m3，生態(tài)調(diào)度中不宜選用。泔河水庫(kù)興利庫(kù)容較大，為3030萬(wàn)m3，該水庫(kù)為寶雞峽灌區(qū)渠庫(kù)結(jié)合水庫(kù)，水庫(kù)蓄水主要是寶雞峽干渠向其充蓄，生態(tài)調(diào)度中也不宜選用。石砭峪水庫(kù)位于灃河支流石砭峪河上，大壩距離灃河入渭口64.9km，水庫(kù)興利庫(kù)容2160萬(wàn)m3，該水庫(kù)結(jié)合引乾濟(jì)石工程，每年向西安市供水6000萬(wàn)m3，鑒于該水庫(kù)是西安市城市供水事故備用水源地，且從外流域調(diào)水，同時(shí)水庫(kù)大壩距離灃河入渭口較遠(yuǎn)，生態(tài)調(diào)度中也不宜選用。李家河水庫(kù)為新建水庫(kù)，相對(duì)總庫(kù)容較大，其設(shè)計(jì)任務(wù)中含有生態(tài)供水，可作為生態(tài)調(diào)度的供水水庫(kù)。

臨潼～華縣河段支流有7座水庫(kù)，均為中型水庫(kù)。其中渭河干流北岸石川河支流5座，南岸支流零河和沋河各1座。石川河支流的5座水庫(kù)，除桃曲坡水庫(kù)興利庫(kù)容較大外，其它4座水庫(kù)興利庫(kù)容都較小，且石川河干流下游河道為嚴(yán)重巖溶滲漏區(qū)，4座水庫(kù)不宜選擇作為生態(tài)調(diào)度供水水庫(kù)。桃曲坡水庫(kù)興利庫(kù)容3602萬(wàn)m3，自1995年起向銅川城市供水，主要擔(dān)負(fù)銅川新、老城區(qū)居民生活供水及陜焦化工有限公司、華能（銅川）電廠等工業(yè)供水，同時(shí)還有灌溉供水，雖然水庫(kù)盈利庫(kù)容較大，但可為渭河干流生態(tài)供水水量較少，生態(tài)調(diào)度中也不宜選用。該河段選擇零河水庫(kù)和沋河水庫(kù)作為枯水期生態(tài)調(diào)度的供水水庫(kù)。

綜上所述，初步篩選8座水庫(kù)作為枯水期生態(tài)調(diào)度水庫(kù)，水庫(kù)分布見表2。

4　近年水庫(kù)運(yùn)用和供水特點(diǎn)

4.1馮家山水庫(kù)

2001年～2013年非汛期馮家山水庫(kù)灌溉供水量在1794萬(wàn)m3～10236萬(wàn)m3，城市供水量在761萬(wàn)m3～1232萬(wàn)m3、工業(yè)供水量在852萬(wàn)m3～1903萬(wàn)m3和二級(jí)電站供水量在265萬(wàn)m3～6085萬(wàn)m3。平均供水量9956萬(wàn)m3，最大為2004年16660萬(wàn)m3，最小為2007年6593萬(wàn)m3，最大值是最小值的2.5倍。平均來(lái)看，馮家山水庫(kù)灌溉供水量占總供水量的68%，城市和工業(yè)供水分別占14% 和18%。

4.2石頭河水庫(kù)

2001年～2010年石頭河水庫(kù)供水主要為西安供水、五丈原城鎮(zhèn)供水和農(nóng)灌供水，2011年增加了咸陽(yáng)城市供水，2012年和2013年分別增加了楊凌和寶雞城市供水。2001年～2013年，石頭河水庫(kù)非汛期城市（鎮(zhèn)）供水量在2310萬(wàn)m3～8157萬(wàn)m3，平均值為4696 萬(wàn)m3；灌溉供水量在1872萬(wàn)m3～4658 萬(wàn)m3，平均值為3506萬(wàn)m3。城市（鎮(zhèn)）和灌溉非汛期平均供水量8202萬(wàn)m3，最大為2013年11744萬(wàn)m3，最小為2007年5617萬(wàn)m3，最大值是最小值的2.1倍。平均來(lái)看，石頭河水庫(kù)城市（鎮(zhèn)）供水量占總供水量的57%，灌溉供水分別占43%。

石頭河水庫(kù)近年來(lái)運(yùn)用中每個(gè)月都向渭河河道補(bǔ)水，起到了增大渭河干流生態(tài)流量的作用。2001年～2013年非汛期平均向渭河河道補(bǔ)水量為7267 萬(wàn)m3，2012年最多16350萬(wàn)m3，2003年最少172萬(wàn)m3。

4.3金盆水庫(kù)

2007年金盆水庫(kù)建成蓄水。2007年～2013年非汛期金盆水庫(kù)的主要任務(wù)是城市供水，兼顧灌溉和發(fā)電。出庫(kù)水量由城市供水、灌溉用水和河道退水（生態(tài)用水）三部分組成。多年非汛期平均城市供水15330萬(wàn)m3，灌溉供水1920萬(wàn)m3，合計(jì)供水量17250 萬(wàn) m3；城市供水占總供水量的88.9%，灌溉只占11.1%。

金盆水庫(kù)調(diào)度中有生態(tài)用水調(diào)度，起到了增大渭河干流生態(tài)流量的作用。2007年～2013年非汛期平均向渭河河

道補(bǔ)水5492萬(wàn)m3，2012年最多12746

萬(wàn)m3，2007年最少1760萬(wàn)m3。

4.4羊毛灣水庫(kù)

羊毛灣水庫(kù)非汛期的主要任務(wù)是灌溉和養(yǎng)殖綜合利用。2001年～2011年非汛期供水多年平均1190萬(wàn)m3，最大供水量是2004年1643萬(wàn)m3，最小是2002年843萬(wàn)m3。灌溉供水量變化較大，11月份為0，5月份2萬(wàn)m3，1月份為灌溉用水高峰期，最大為385 萬(wàn)m3；12月份、3月份和6月份供水量在200萬(wàn)m3左右。

表2　　枯水期生態(tài)調(diào)度初步選用水庫(kù)

圖2馮家山水庫(kù)非汛期各月平均供水量

圖3　石頭河水庫(kù)非汛期各月平均供水量

圖4金盆水庫(kù)非汛期各月平均供水量

4.5林家村水庫(kù)

2001年～2013年，林家村渠首平均引水52189萬(wàn)m3，非汛期平均引水量31894萬(wàn)m3，占年引水量的61.1%。非汛期最大引水量為2004年44530萬(wàn)m3，最小引水量2003年20829萬(wàn)m3。非汛期11月引水量最大為4907萬(wàn)m3，5月引水量最小為2783萬(wàn)m3，月平均引水量為3987萬(wàn)m3。

2001年～2013年，林家村渠系平均退水量29211萬(wàn)m3，非汛期平均退水量15081萬(wàn)m3，分別占年、非汛期引水量的56.0%和47.3%。非汛期最大退水量為2012年 27229萬(wàn) m3，最小退水量為2003年2741萬(wàn)m3。非汛期11月退水量最大，為 4104萬(wàn) m3，占引水量的83.6%；4月退水量最小為963萬(wàn)m3，占引水量的29.2%，月平均退水量為1955 萬(wàn)m3，占引水量的49.0%。

4.6沋河水庫(kù)

2002年～2013年，沋河水庫(kù)的主要任務(wù)是以工業(yè)供水和城市供水為主，農(nóng)業(yè)灌溉很少，工業(yè)主要為渭河化肥廠供水，城市為渭南市供水。2002年～2013年非汛期平均供水量為854萬(wàn)m3，最大供水量為2006年1030萬(wàn)m3，最小為2003 年726萬(wàn)m3。沋河水庫(kù)工業(yè)和城市各月供水量變化不大，供水量在100萬(wàn)m3左右，4月份最大為111萬(wàn)m3，2月最小為99萬(wàn)m3。

圖5　2001-2011年羊毛灣水庫(kù)非汛期各月平均供水量

圖62001-2013年寶雞峽林家村樞紐非汛期各月平均引、退水量

圖72002-2013年沋河水庫(kù)非汛期各月平均供水量

5　水庫(kù)生態(tài)調(diào)度潛力分析

水庫(kù)有無(wú)水量可供枯水期生態(tài)調(diào)度的影響因素涉及幾個(gè)方面，主要包括水庫(kù)汛末蓄水量、來(lái)水量、供水量和水庫(kù)運(yùn)用限制水位等。對(duì)于初步選定的水庫(kù)，選擇典型年，利用水庫(kù)汛末蓄水、各月來(lái)水、各月供水資料，通過(guò)水庫(kù)興利調(diào)節(jié)列表逐月計(jì)算水庫(kù)各月末的蓄水量，以此判斷水庫(kù)在保障正常生產(chǎn)生活供水后是否有剩余水量供枯水期生態(tài)調(diào)度利用。

5.1馮家山水庫(kù)

選擇2007年、2008年和2011年計(jì)算馮家山水庫(kù)生態(tài)可調(diào)水量，10月底實(shí)際蓄水量作為汛末蓄水量，分別為709.87m、707.82m和709.34m，非汛期控制水位按694m考慮，供水量按當(dāng)年水庫(kù)實(shí)際供水量計(jì)，對(duì)非汛期各月水量進(jìn)行列表調(diào)節(jié)計(jì)算。水位710m與694m之間庫(kù)容為16860萬(wàn)m3。可以看出，3個(gè)典型年滿足非汛期供水量后，各月末最少可用水量分別為14636萬(wàn)m3、15954萬(wàn)m3和12546萬(wàn)m3，可見馮家山水庫(kù)非汛期除了保障當(dāng)前現(xiàn)狀供水任務(wù)外，有剩余水量可以參與枯水期生態(tài)調(diào)度。

5.2石頭河水庫(kù)

選擇2007年、2008年、2011年計(jì)算石頭河水庫(kù)生態(tài)可調(diào)水量，10月底實(shí)際蓄水量作為汛末蓄水量，分別為791.14m、800.02m和794.85m，非汛期限制水位按760m考慮，供水量按當(dāng)年水庫(kù)實(shí)際供水量計(jì)，非汛期水量進(jìn)行列表調(diào)節(jié)計(jì)算。水位801m與760m之間庫(kù)容為8811萬(wàn)m3?？梢钥闯觯?個(gè)典型年滿足非汛期供水量后，各月末最少可用水量分別為 5179萬(wàn) m3、7094萬(wàn) m3和4339萬(wàn)m3，可見石頭河水庫(kù)非汛期除了保障當(dāng)前現(xiàn)狀供水任務(wù)外，仍結(jié)余有一定水量，可以參與枯水期生態(tài)用水調(diào)度。

5.3金盆水庫(kù)

選擇2008年、2012年、2013年計(jì)算金盆水庫(kù)生態(tài)可調(diào)水量，汛末蓄水量按10月底實(shí)際蓄水量計(jì)，分別為593.5m、594.1m和581.5m，非汛期控制水位按560m考慮，供水量按當(dāng)年水庫(kù)實(shí)際供水量計(jì)。對(duì)非汛期水量進(jìn)行列表調(diào)節(jié)計(jì)算?？梢钥闯觯?個(gè)典型年非汛期滿足供水量后，非汛期各月末最少可用水量分別為 6234萬(wàn)m3、6483萬(wàn)m3和-1670萬(wàn)m3。2012年汛末蓄水位較低，為581.5m，水庫(kù)可供水量較少，只有6342萬(wàn)m3，蓄水量不足導(dǎo)致2013年3月和4月末水庫(kù)可用水量為負(fù)值，表明不能滿足供水任務(wù)的供水量，也無(wú)多余水量供生態(tài)調(diào)度。綜合分析，大多數(shù)情況下金盆水庫(kù)除滿足當(dāng)前現(xiàn)狀供水任務(wù)外，仍有水量可參與枯水期生態(tài)用水調(diào)度。

5.4羊毛灣水庫(kù)

選擇2004年、2006年、2007年計(jì)算羊毛灣水庫(kù)生態(tài)可調(diào)水量，采用各年10月底實(shí)際蓄水量作為汛末蓄水量，供水量按當(dāng)年水庫(kù)實(shí)際供水量計(jì)，非汛期控制水位按死水位620m考慮。對(duì)各年非汛期進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算?？梢钥闯?，3個(gè)典型年滿足非汛期供水量后，各月月末最小可用水量分別為3695萬(wàn)m3、2287萬(wàn)m3和1371萬(wàn)m3，可見羊毛灣水庫(kù)非汛期除了保障當(dāng)前現(xiàn)狀供水任務(wù)外，仍有剩余水量可參與枯水期生態(tài)調(diào)度。

5.5沋河水庫(kù)

沋河2012年非汛期來(lái)水量793 萬(wàn)m3，水量偏枯。2002年～2013年沋河最大供水量是2006年，供水量為1030萬(wàn)m3，最小供水量為2003年的726萬(wàn)m3。

選擇2012年來(lái)水計(jì)算沋河水庫(kù)生態(tài)可水量，10月底水位按正常蓄水位403m，非汛期控制水位按死水位計(jì)，供水量分別按最大供水量和最小供水量考慮。對(duì)非汛期水量進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。可以看出，滿足非汛期供水量后，沋河水庫(kù)剩余水量為514萬(wàn)m3和737萬(wàn)m3，若扣除水庫(kù)損失，可為生態(tài)提供的水量為400萬(wàn)m3～600萬(wàn)m3。

華縣最小生態(tài)流量為12.0m3/s，一天生態(tài)需水量至少104萬(wàn)m3。由此可見，通過(guò)沋河水庫(kù)剩余水量來(lái)保證華縣的最小生態(tài)流量是不現(xiàn)實(shí)的。

5.6能夠參與生態(tài)調(diào)度的水庫(kù)

通過(guò)上述分析計(jì)算可知，水庫(kù)非汛期有無(wú)枯水期生態(tài)調(diào)度水量不但與非汛期來(lái)水量大小有關(guān)，還與上年汛末水庫(kù)蓄水量和非汛期供水需求有關(guān)。計(jì)算結(jié)果表明，初步選定的馮家山水庫(kù)、石頭河水庫(kù)、金盆水庫(kù)、羊毛灣水庫(kù)均有剩余水量可參與枯水期生態(tài)調(diào)度。

6　結(jié)論

結(jié)合水庫(kù)功能、興利庫(kù)容等，考慮林家村至華縣不同河段都有水庫(kù)參與調(diào)度，從23座大中型水庫(kù)中初步篩選8座水庫(kù)參與枯水調(diào)度。分別是馮家山水庫(kù)、石頭河水庫(kù)、金盆水庫(kù)、羊毛灣水庫(kù)、林家村樞紐、李家河水庫(kù)、零河水庫(kù)和沋河水庫(kù)。

在保證水庫(kù)供水任務(wù)的前提下，即保證城市、工業(yè)用水和灌溉供水，馮家山水庫(kù)、石頭河水庫(kù)、金盆水庫(kù)和羊毛灣水庫(kù)有水量可作為生態(tài)調(diào)度利用。

沋河水庫(kù)來(lái)水量、蓄水量和供水量調(diào)度計(jì)算結(jié)果表明，沋河可供生態(tài)的水量只有幾百萬(wàn)m3，不宜選擇作為解決干流生態(tài)流量指標(biāo)保證率供水水庫(kù)，可以作為水庫(kù)下游干流斷面的緊急調(diào)度情況下備用水源。陜西水利

［1］中國(guó)水利水電科學(xué)研究院.陜西省江河水庫(kù)管理局.陜西省渭河干流可調(diào)水量分析與釣魚機(jī)制研究2012-2014

［2］黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院.陜西省江河水庫(kù)管理局.陜西省渭河流域大中型水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度（枯水期）研究2015-2016

（責(zé)任編輯：王劍）

◆作者1、3系陜西省江河水庫(kù)管理局高級(jí)工程師。

◆作者2系陜西省三門峽庫(kù)區(qū)渭南河務(wù)局工程師。