黃河黑山峽大柳樹水利樞紐工程功能分析

王旭強，周 濤，袁汝華，茅健華

(1.寧夏大柳樹水利樞紐工程前期工作辦公室，寧夏 銀川 750001；2.河海大學商學院，江蘇 南京 211100)

黃河黑山峽河段位于甘肅、寧夏交界處，是黃河上游最后一個可以建設高壩大庫的峽谷河段。大柳樹水利樞紐位于黑山峽出口以上2 km的寧夏中衛(wèi)市境內(nèi)，是《黃河近期開發(fā)治理規(guī)劃》確定的黃河干流七大控制性和三大關(guān)鍵性工程之一[1]。工程建設對加強西北地區(qū)生態(tài)建設保護，實現(xiàn)黃河長治久安，保障國家生態(tài)、糧食、能源安全作用十分重大，對促進該區(qū)域革命老區(qū)、少數(shù)民族地區(qū)和國家貧困地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展和民族團結(jié)具有重要意義。當前國家高度重視生態(tài)文明建設，反復強調(diào)加強中西部地區(qū)重大調(diào)水工程建設，為搶抓歷史機遇，加快黑山峽河段開發(fā)和區(qū)域生態(tài)文明建設，本文在對黃河勘測規(guī)劃設計公司、河海大學等單位長期研究工作成果梳理的基礎上，對黃河黑山峽大柳樹水利樞紐工程在黃河調(diào)水調(diào)沙、防洪防凌、水資源配置、區(qū)域建設發(fā)展等方面的功能作用進行總結(jié)，分析了涉及工程的甘肅地區(qū)損益關(guān)系，提出了相關(guān)建議，以期為關(guān)心黑山峽河段開發(fā)建設的專家、學者提供參考。

1 工程概況

黃河黑山峽河段地處甘肅、寧夏交界處，全長71 km，河段出口控制流域面積25.2萬km2，天然年徑流量325億m3，占全河的56%，是黃河上游最后一個可以修建高壩大庫的峽谷河段。規(guī)劃黃河大柳樹水利樞紐工程位于黑山峽出口以上2 km位置，工程以反調(diào)節(jié)、防凌(洪)為主，兼顧供水、生態(tài)灌溉、發(fā)電，全河水資源合理配置，綜合利用。樞紐工程最大壩高163.5 m，正常蓄水位1 380 m，總庫容114.8億m3，電站裝機容量2 000 MW，年發(fā)電量74.2億kW·h。依托樞紐，規(guī)劃布置東、西兩條干渠，分別向?qū)幭闹胁亢唾R蘭山東麓、陜西北部、內(nèi)蒙古鄂爾多斯和阿拉善、甘肅民勤等區(qū)域供水，近期規(guī)劃發(fā)展生態(tài)灌區(qū)40萬hm2，遠期125萬hm2，并作為區(qū)域能源工業(yè)開發(fā)及城鎮(zhèn)供水水源。工程建設淹沒涉及寧夏沙坡頭和甘肅靖遠、景泰、平川4縣(區(qū))13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)43個行政村，淹沒影響人口7.45萬人(其中寧夏0.31萬人)，耕地0.66萬hm2[1]。

2 工程功能作用分析

2.1 調(diào)水調(diào)沙功能

“沙多水少、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)”是黃河復雜難治的根本癥結(jié)。黃河約60%的水量來自蘭州以上，90%的泥沙產(chǎn)自山西、陜北等地，且60%的水量和90%的泥沙集中在汛期，水沙異源，不僅使下游成為舉世聞名的地上“懸河”，而且使上游寧蒙河段“懸河”態(tài)勢加劇。1986年龍羊峽、劉家峽水庫聯(lián)合調(diào)度后，雖然發(fā)揮了巨大的興利效益，但同時也改變了徑流分配，造成寧蒙河段水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)，河道由沖淤基本平衡轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)淤積，成為繼黃河下游之后的又一段地上懸河。特別是主槽嚴重淤積萎縮，平灘流量由過去的2 500～3 500 m3/s減少為1 500 m3/s，局部河段不到1 000 m3/s，導致河道寬淺散亂，擺動加劇，排洪能力下降，嚴重威脅防凌、防洪安全[2]。

大柳樹水利樞紐工程建成后，可在50年內(nèi)保持清水下泄，并通過對上游梯級發(fā)電流量反調(diào)節(jié)，主汛期集中10～15天下泄2 500～3 000 m3/s流量，改變目前寧蒙河段不利的水沙關(guān)系，遏制河道淤積萎縮，恢復并維持河道排洪輸沙功能?，F(xiàn)狀徑流條件下，年均可減少河段淤積5 300萬t。南水北調(diào)西線一期工程生效后，年均可減少河段淤積7 700萬t，實現(xiàn)河道沖於基本平衡。同時，與中游骨干工程聯(lián)合運行，為黃河下游河道沖沙減淤提供水流動力條件，維護全河生命健康，保證流域經(jīng)濟、社會、生態(tài)建設發(fā)展和黃河文明延續(xù)。

2.2 防凌防洪功能

寧蒙河段洪水災害頻繁，凌汛災害嚴重，防凌是目前寧蒙河段綜合治理面臨的最為突出的問題。龍羊峽、劉家峽水庫建成運行以來，對保障黃河寧蒙段防凌防洪發(fā)揮了重要作用。但由于劉家峽水庫地理位置的限制，下泄流量要經(jīng)過6天以上才能到達內(nèi)蒙古河段上端，難以進行有效的防凌調(diào)度。防凌運用難以適應水庫以下至內(nèi)蒙古河段區(qū)間流量變化，下泄流量不能適應目前內(nèi)蒙古河道嚴重淤積導致的冰下過流能力大幅度減小的情況，導致凌汛期間槽蓄水增量大幅度增加，河道持續(xù)高水位，對堤防構(gòu)成嚴重威脅，1986年以來發(fā)生6次凌汛決口[3]。

通過大柳樹水庫攔蓄調(diào)節(jié)，適時控制下泄流量，提高水庫下泄水溫，根本消除寧夏河段凌汛危害，內(nèi)蒙古河段上端冰塞問題可基本得到解決?？刂瓢倌暌挥龊樗鰩炝髁坎怀^5 000 m3/s，使寧蒙河段防洪標準由目前20～50年一遇提高到100年一遇[4]，基本消除河道洪水危害，保證寧蒙河段沿黃河經(jīng)濟區(qū)防洪防凌安全和經(jīng)濟社會穩(wěn)步發(fā)展。

2.3 水資源配置功能

由于黃河“水少、沙多，水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)”，黃河水沙調(diào)控體系尚未構(gòu)建完善，現(xiàn)狀工程在黃河水資源調(diào)度和配置方面還存在較大局限性。大柳樹水利樞紐工程位于黃河上游梯級的末端，控制了黃河約60%的水量，結(jié)合防凌、沖沙減淤運用，每年可將30億m3水量調(diào)節(jié)到寧蒙引黃灌區(qū)用水高峰期下泄，在切實保證寧蒙引黃灌區(qū)用水的同時，增加了對下游河道供水，增強了全流域經(jīng)濟社會發(fā)展水資源支撐保障[5]。同時，與上下游梯級河道構(gòu)成全河治理體系，保證了河道正常生態(tài)流量，有力促進了黃河生命健康的延續(xù)。充分協(xié)調(diào)河道生態(tài)和流域工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電用水的關(guān)系，以緩解日益突出的流域生產(chǎn)和河流生態(tài)用水矛盾。在南水北調(diào)西線工程建成后，作為其重要的調(diào)蓄工程，可實現(xiàn)全局性的水資源統(tǒng)一調(diào)配，為保障流域供水安全發(fā)揮更加突出的作用。

2.4 水能資源開發(fā)利用功能

工程建設可充分開發(fā)黑山峽河段水能資源，新增水電裝機容量2 000 MW，年均發(fā)電量74.2億kW·h。同時，可有效協(xié)調(diào)黃河龍、青河段水量調(diào)度和發(fā)電運用之間的矛盾。現(xiàn)狀徑流條件下，將增加上游21座梯級電站保證出力1 640 MW，年增加發(fā)電35.2億kW·h[2]。南水北調(diào)西線一期工程生效后，增加上游梯級保證出力2 060 MW，增加發(fā)電64.4億kW·h。隨著全河段水能資源利用水平的提高，可充分發(fā)揮水電優(yōu)勢，增強西北地區(qū)電力外送能力，增加光伏、風電等新能源裝機約2 800 MW，減少原煤消耗459萬t，減少二氧化碳排放804萬t，二氧化硫排放2.41萬t，氮氧化物2.41萬t，煙塵0.45萬t。南水北調(diào)西線一期工程生效后，減少原煤消耗586萬t，清潔能源優(yōu)勢將進一步發(fā)揮。

2.5 國家糧食安全影響

大柳樹2 000萬畝生態(tài)灌區(qū)建設生產(chǎn)后，年可提供標準糧1 000多萬t，相當于2013年我國糧食進口總量的2/3，可保證2 500多萬人糧食安全需求，對增加我國糧食供應能力發(fā)揮了重要作用。根據(jù)《中國食物與營養(yǎng)發(fā)展綱要(2014—2020年)》2020年我國人均農(nóng)產(chǎn)品消費標準，灌區(qū)糧食、油料、肉類、蔬菜、水果產(chǎn)品可滿足近2 000萬人優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供應，滿足人民食品消費結(jié)構(gòu)升級需要?？紤]灌區(qū)全部種植糧食作物，可提供口糧780萬t，保障2 100多萬人糧食需求，再造一個“河套平原”，增強我國糧食安全保障能力。計入?yún)^(qū)域范圍現(xiàn)有糧食產(chǎn)量，可使周邊陜甘寧蒙相關(guān)地區(qū)糧食總產(chǎn)量達到2 628萬t，其中小麥、稻谷、玉米產(chǎn)量達到2 310萬t，按照2013年我國“三大口糧”消費水平，可滿足6 200多萬人糧食安全需求。在保證區(qū)域糧食安全的同時，可形成近1 000萬t的外調(diào)能力，額外保證2 600多萬人糧食供需。并在此基礎上，依托區(qū)域現(xiàn)有糧食加工、儲運優(yōu)勢，形成以灌區(qū)為中心，輻射半徑500 km，涉及周邊陜甘寧蒙四省區(qū)近20個地市盟近70萬km2、3 600多萬人口的糧食保障基地，建成西北“生態(tài)糧倉”。

2.6 區(qū)域發(fā)展作用

工程建設區(qū)域內(nèi)部和周邊地區(qū)分布有騰格里、烏蘭布和、巴丹吉林、庫布齊沙漠四大沙漠和毛烏素沙地，自然環(huán)境條件復雜，生態(tài)系統(tǒng)類型多樣，環(huán)境因素不協(xié)調(diào)，生態(tài)系統(tǒng)功能低，自我修復能力差[6]。同時，受沙漠沙地外部脅迫，土地沙化面積大，是我國土地沙化最嚴重的地區(qū)之一，也是干旱、大風、沙塵暴頻發(fā)的多災地帶[6]。根據(jù)2009年全國荒漠化和沙化監(jiān)測統(tǒng)計，區(qū)域沙化土地面積1 600萬hm2，占監(jiān)測面積的58%。有明顯沙化趨勢土地為 293萬hm2，占監(jiān)測面積的10.6%。由于生態(tài)環(huán)境惡化，已形成“生態(tài)貧困”、“環(huán)境貧困”和“人口貧困”的惡性循環(huán)，并對華北地區(qū)的環(huán)境產(chǎn)生重要影響。解決區(qū)域水資源短缺問題并合理利用水資源是加強區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設，恢復脆弱自然系統(tǒng)的關(guān)鍵。加快黃河治理開發(fā)，是破解區(qū)域“水”的短板，充分協(xié)調(diào)區(qū)域人口、資源、環(huán)境矛盾，加強生態(tài)建設保護的根本途徑。

工程建設合理配置和高效利用了黃河水資源，進一步拓展區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，使生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定且轉(zhuǎn)向良性循環(huán)，促進區(qū)域演變形成草原、森林、濕地、農(nóng)田和城市生態(tài)系統(tǒng)，有效控制沙漠移動，并減緩沙塵暴對華北、中原等地區(qū)的影響。同時，改善區(qū)域小氣候，提高農(nóng)作物光能利用率，增加碳匯，適應氣候變化。按照“建設小綠洲、保護大生態(tài)”的模式，工程建設可直接使約106.7萬hm2沙化土地轉(zhuǎn)化為生態(tài)綠洲，23萬km2沙漠、沙地、黃土丘陵休耕、休牧和封育保護，促進區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)休養(yǎng)生息，高水位向甘肅“民勤綠洲”補水，遏制綠洲面積萎縮、生態(tài)環(huán)境惡化的狀況，實現(xiàn)“民勤綠洲”的救護，有效改善周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境，并與現(xiàn)有引揚黃灌區(qū)一起形成以河套平原為中心，輻射黃土丘陵、毛烏素沙地、騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠的綠洲生態(tài)系統(tǒng)，有效遏制沙漠擴張。加上周邊地區(qū)森林覆蓋率增加和大范圍退化草場植被覆蓋度提高，形成北起陰山、南抵賀蘭山的西北生態(tài)屏障，減少了區(qū)域風沙對東部和首都經(jīng)濟圈的侵襲，保障了國家生態(tài)安全，工程生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益巨大。

2.7 相關(guān)省區(qū)發(fā)展作用和損益處理

地處黑山峽河段周邊的甘肅白銀、慶陽和河西武威等地，受自然條件，尤其是水資源短缺的制約。大柳樹水利樞紐工程通過向隴東能源基地供水，可有效改善能源基地建設用水條件，推進能源基地建設發(fā)展。依托工程向石羊河流域補水，可在短期內(nèi)有效解決甘肅民勤用水需求，是民勤走出生態(tài)危機的必由之路?，F(xiàn)狀情況下，可使甘肅省黃河干流各梯級電站增加保證出力640 MW，年增加發(fā)電 15.7億kW·h，增加上游電站發(fā)電收入6.75億元(2013年價格水平)，考慮征收20%的移民基金，每年可征收移民基金1.15億元，移民人均可增加收入 2 000元左右[7]。南水北調(diào)西線一期工程生效后，年增加發(fā)電25億kW·h。通過工程建設并結(jié)合移民安置相關(guān)政策，可使水庫淹沒區(qū)甘肅、寧夏群眾人均收入由2 000～6 800元，增加到9 000～14 000元，生產(chǎn)環(huán)境得到顯著改善。同時，可改善甘肅景電揚水運行條件，降低揚程50 m，年節(jié)省揚水用電7 800萬kW·h。依托庫區(qū)水面資源，可大大加速白銀市旅游等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進城市建設發(fā)展和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級。

3 結(jié) 語

黃河黑山峽河段開發(fā)和大柳樹水利樞紐工程已歷經(jīng)60多年論證，相關(guān)方面就工程功能作用已進行多次論證和研究，基本達成了共識，工程立項建設條件成熟。當前，黨中央、國務院高度重視中西部地區(qū)水利、交通等基礎設施建設，為抓住歷史機遇，加快工程建設，建議工程涉及省區(qū)面向未來，從黃河長治久安、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和全面脫貧致富目標出發(fā)，共同呼吁國家立項建設黃河黑山峽大柳樹水利樞紐工程，就工程建設淹沒及移民安置問題積極協(xié)商解決，提出可行的意見，并商定工程開發(fā)中權(quán)益分配原則和比例，確保各方共贏，實現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻：

[1] 水利部黃河水利委員會.黃河流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)[M].鄭州：黃河水利出版社，2013.

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[4] 張國軍.黃河寧夏段洪水冰凌特性與防洪效益分析[J].人民黃河，2013，35(3)：6-7.

[5] 中國工程院“西北水資源”項目組.西北地區(qū)水資源配置生態(tài)環(huán)境建設和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].中國工程科學，2003，5(4):1-26.

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[7] 2014年黃河黑山峽河段開發(fā)論證報告[R].鄭州：黃河規(guī)劃勘測設計有限公司，2014.