慶陽市北部水利生態(tài)現(xiàn)狀與建設對策

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（甘肅省慶陽市水利工作總站，甘肅 慶陽 745000）

慶陽市屬重度水土流失區(qū)，侵蝕模數(shù)2 000～9 000t/km2·a，平均土壤侵蝕模數(shù)達6 211t/km2·a，屬強烈水力侵蝕。慶陽市水土流失面積23 292km2，占全市總面積的81.2%。慶陽市每年河流帶走泥沙總量為2.138億t，其中自產泥沙1.684億t，流失的土壤有機質達35萬t，給生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞。

一、水土保持工程現(xiàn)狀

近年來，甘肅省慶陽市圍繞全省國家生態(tài)安全屏障綜合試驗區(qū)建設和創(chuàng)建國家級生態(tài)市，以固溝保塬和“再造一個子午嶺”兩大主戰(zhàn)場為抓手，水土流失得到有效遏制，地表植被逐步恢復。截至2014年8月底，全市累計完成水土流失綜合治理面積10 298km2，其中：梯田635 925畝，水保造林種草5 711km2，封禁治理347.25平方km。建成淤地壩846座、各類小型水保攔蓄工程21.8萬處（座）。全市梯田化率達到59.66%，農民人均基本農田3畝，寧縣、西峰區(qū)2個縣區(qū)、57個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）實現(xiàn)了梯田化，梯條田每年新增糧食28.4萬t，較好改善了群眾的生產生活條件。全市已建成的各類水保措施年可攔蓄徑流達1.5億立方、攔截泥沙4 500萬t，攔泥蓄水、保水保肥、增產增收的民生作用和地位日益凸現(xiàn)。

慶陽市常年深受風沙侵害，水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。為使水土流失得到有效遏制，慶陽市高度重視生態(tài)文明建設工作，把加強生態(tài)文明建設、打造生態(tài)安全屏障作為全面落實“五位一體”戰(zhàn)略總體布局的實際行動和推動全省國家生態(tài)安全屏障綜合試驗區(qū)建設的重要舉措，加大資金投入，高標準，嚴要求，大力實施水保造林種草、三北防護林、天保工程、生態(tài)紀念林和鄉(xiāng)鎮(zhèn)千畝荒山造林等，進一步加強林木管護和森林資源保護，使慶陽市生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。近兩年來完成董志塬區(qū)固溝保塬水土流失綜合治理面積286km2；完成鄉(xiāng)鎮(zhèn)千畝荒山造林66.87萬畝，有林地面積1 027.54萬畝，林木總蓄積量2 058.77萬m3，森林覆蓋率達到25.26%，較“十一五”末增加2.83個百分點。

二、存在問題

（一）缺乏骨干攔沙工程，無法有效攔蓄河道泥沙

慶陽市屬重度水土流失區(qū)，侵蝕模數(shù)2 000～9 000 t/km2·a，平均土壤侵蝕模數(shù)達6 211t/km2·a。全市黃土層深厚、溝壑縱橫、植被稀少，土壤疏松裸露，汛期暴雨形成的洪水裹挾大量泥沙下泄，年均輸入黃河泥沙1.68億t。西峰區(qū)所在的董志塬面積比100年前縮減了近400km2，目前有3 249個支毛溝不斷伸向董志塬腹地。

近年來小型水土保持工程建設初見成效，但是小型水土保持工程控制面積基本在5km2以下，對較大溝道水土流失尤其是溝蝕無濟于事。巴家咀水庫曾是全國最大的攔泥試驗庫，對治理黃河做出過歷史性貢獻，但由于多年泥沙淤積，3.3億m3攔沙庫容已基本淤滿。巴家咀水庫現(xiàn)采取蓄清排渾、空庫迎洪的調度運行方式，新增調蓄工程（五臺山水庫）可以儲備巴家咀水庫汛前排空水量，但不能處理汛期洪水，也不能解決巴家咀水庫泥沙淤積問題。由于工程規(guī)模所限，小盤河水庫基本沒有攔沙功能。

慶陽市目前缺乏骨干攔沙工程，現(xiàn)有水庫攔沙庫容基本淤滿，汛期洪水攜帶泥沙下泄，進入涇河、渭河，造成了嚴重的水土流失同時威脅下游防洪安全。

（二）慶陽市資源性缺水和工程性缺水問題交織疊加，水資源供需矛盾突出

慶陽市全市多年平均降水量505mm，多年平均蒸發(fā)量1 306mm，屬于干旱半干旱地區(qū)。根據慶陽市水資源綜合規(guī)劃成果，慶陽市多年平均水資源總量8.2億m3，人均占有水資源量310m3，約為全國人均的15%，遠低于國際公認的缺水警戒線人均占有水資源量1 000m3，畝均耕地占有水資源量123m3，約為全國平均的7%，屬于資源性嚴重缺水地區(qū)。

目前，慶陽市各類蓄水工程總庫容6.4億m3，大部分庫容被泥沙淤積，有效調節(jié)庫容3 999萬m3，調節(jié)庫容占地表水資源量的比例為2.9%，約為全國平均水平的8%。根據分析，慶陽市基準年需水量為1.83億m3，現(xiàn)狀實際供水量1.55億m3，缺水量0.28億m3，缺水率約為15%。2030年慶陽市經濟社會發(fā)展預測需水量為5.63億m3，慶陽市通過各類工程的建設總供水能力達到44 074萬m3（含馬蓮河水利樞紐供水10 290萬m3），其中：現(xiàn)狀供水能力18 110萬m3；通過各類工程新增供水能力25 964萬m3，缺水量12 252萬m3。供水量依然不能滿足經濟社會發(fā)展需求。

（三）馬蓮河、蒲河水沙條件特殊，蓄水與攔沙矛盾尖銳

由于降水時空分布不均，河川徑流年際變化較大，年內分配不均，7、8、9三個月徑流總量占年徑流量的60%，且多以洪水形式出現(xiàn)。洪水陡漲暴落，含沙量大，為了排沙，供水水庫汛期需采用“蓄清排渾”方式運用，相當一部分洪水資源白白流走，限制了總體供水能力。即將建成的馬蓮河水利樞紐設計攔沙年限為14年，攔沙庫容淤滿后，仍然存在蓄水與排沙的矛盾。根據有關成果，全市年排沙需水量為2.1億m3，是河道生態(tài)需水量的3倍，蓄水與排沙的矛盾進一步加劇了慶陽地區(qū)水資源供需矛盾。

（四）馬蓮河洪德以上苦咸水下泄，影響下游水資源的正常利用

馬蓮河流域上游環(huán)江基流水質苦澀，其中洪德以上非汛期常流量礦化度達10g/L，2 100萬m3的非汛期苦咸水下泄造成下游干流4.47億m3水質變差，幾乎導致全市1/3的水資源白白流失?？嘞趟苯酉滦?，造成下游地區(qū)水資源供需矛盾進一步加劇，影響水資源正常的開發(fā)利用。

三、建設必要性和任務

由于水資源短缺，水土流失嚴重，再加上馬蓮河洪德以上區(qū)域苦咸水的影響，造成了慶陽地區(qū)資源性缺水、工程性缺水與水質性缺水并存的不利局面。為了實現(xiàn)慶陽地區(qū)社會經濟可持續(xù)發(fā)展，推動革命老區(qū)脫貧致富，需要建設骨干攔沙工程，攔沙淤地，改善當?shù)毓┧畻l件及農業(yè)生產條件。

四、工程建設必要性

工程建設是攔截泥沙、減輕下游河道淤積的需要。

（一）馬蓮河是渭河泥沙特別是粗泥沙主要來源區(qū)，是生態(tài)建設的重點區(qū)域

渭河是黃河流域面積最大、來水量和來沙量最多的一級支流，流域面積、年徑流量和來沙量分別占黃河流域的17.0%、17.3%和35.0%。渭河的洪水危害主要在中下游，防洪保護區(qū)涉及寶雞、咸陽、西安、渭南等市（區(qū)），面積1 084.6km2。區(qū)內農田95.54萬畝，人口約243.2萬人，有隴海鐵路干線、310國道和寶雞至潼關的高速公路等重要交通設施，洪水一旦決溢將造成很大的經濟損失，而且洪水決溢后，水退沙存，河渠淤塞，良田沙化，將導致生態(tài)環(huán)境惡化。

泥沙淤積河道、河床逐漸淤高是渭河下游洪水威脅嚴重的根本原因，尤其是1991年以來，泥沙大部分淤在主河槽，造成主河槽嚴重萎縮，河床不斷抬升，排洪能力急劇下降，洪水位上升。2000年華縣站洪峰流量1 890m3/s相應水位比1981年洪峰流量5 380m3/s相應水位還高0.27m。2003年咸陽、臨潼、華縣站洪峰流量分別為5 340m3/s、5 100m3/s和3 570m3/s，相應洪水位均創(chuàng)歷史最高，特別是華縣站水位342.76m比1996年歷史最高水位高出0.51m。當前，渭河下游已經發(fā)展為地上懸河，不利的河床形態(tài)使中小洪水易形成“橫河”“斜河”，渭河南山支流入渭受阻，渭河倒灌現(xiàn)象嚴重，防洪大堤被沖決的幾率增加，渭河下游防洪形勢嚴峻。

涇河是渭河的最大支流，涇河張家山站多年平均水量占渭河華縣站水量的24%，而沙量卻占渭河華縣站沙量的76%。涇河水沙過程是造成渭河下游河道淤積的主要原因，根據渭河來水來沙及河道泥沙沖淤特性分析，渭河下游主河槽淤積主要是由于涇河張家山站流量小于300m3/s、含沙量大于300kg/m3的高含沙小洪水導致，而該高含沙小洪水90%來自于馬蓮河流域。

馬蓮河又是涇河最大的支流，流域面積占涇河流域面積的42%。根據馬蓮河入涇河口雨落坪水文站實測資料統(tǒng)計，馬蓮河多年（1952年6月～2012年5月）實測平均輸沙量為1.19億t，同期，涇河張家山斷面多年平均輸沙量為2.19億t，渭河華縣斷面多年平均輸沙量為3.15億t，馬蓮河年均來沙量占涇河張家山斷面的53.9%，占渭河華縣斷面的37.5%，是涇河及渭河的主要泥沙來源區(qū)（見表1）。

馬蓮河、蒲河水流含沙量非常高，馬蓮河多年平均含沙量為280kg/m3，而汛期平均含沙量更高達406kg/m3。當汛期洪水流量超過100m3/s時，其平均含沙量超過500kg/m3，此類高含沙水流通過涇河匯入渭河后，往往造成渭河下游河道嚴重淤積，給渭河及黃河的防洪減淤帶來巨大壓力。

粗泥沙是黃河河道泥沙淤積的主體，為更好地控制流域粗泥沙進入河道，黃委以輸沙模數(shù)大于5 000t/km2·a、粒徑大于0.05mm的粗泥沙輸沙模數(shù)大于1 300t/km2·a為標準，界定黃河中游78 600km2面積作為多沙粗沙區(qū)，多沙粗沙區(qū)是黃河粗泥沙的主要來源區(qū)，優(yōu)先安排治理。馬蓮河流域多沙粗沙區(qū)面積達到11 432km2，占渭河流域多沙粗沙區(qū)面積的90%以上，占黃土高原地區(qū)多沙粗沙區(qū)總面積的14.5%。根據雨落坪站實測懸移質泥沙顆粒級配資料統(tǒng)計分析，馬蓮河懸移質泥沙中數(shù)粒徑為0.025mm，多年平均粗泥沙量（泥沙粒徑大于0.05mm）是0.24億t，占涇河粗泥沙總量的77%，占渭河粗泥沙總量的63%。為減少渭河及黃河下游河道泥沙淤積，需要對該流域多沙粗沙區(qū)進行綜合治理，馬蓮河流域屬于治理的重點區(qū)域。

（二）攔沙是減少中游入黃泥沙的根本措施，也是減輕黃河防洪壓力的重要途徑

多年治黃實踐表明，處理黃河泥沙措施為“攔、調、排、放、挖”，而攔沙為五項基本措施之首。由于黃河下游河道主槽內淤積泥沙主要為粒徑大于0.05mm的粗泥沙（占總淤積量的68.7%），因此，在黃河中游多沙粗沙區(qū)建設工程攔截泥沙，減淤效益更高，根據《黃河粗泥沙集中來源區(qū)攔沙工程一期項目可行性研究》成果，粗泥沙集中來源區(qū)攔截1億t泥沙，下游河道可減少淤積約0.33億t。目前，黃河流域黃土高原地區(qū)水土流失面積達到45.4萬km2，治理面積廣，需要投入大，非短時間內可以完成。從控制流域水土流失和減少渭河及黃河下游河道淤積角度來看，現(xiàn)狀條件下，治理重點應集中在多沙粗沙來源區(qū)。

表1 渭河流域主要支流控制站實測水沙量特征值表

慶陽市氣候干旱，降水稀少，大部分土地黃土裸露，植被不足，屬重度水土流失區(qū)，平均土壤侵蝕模數(shù)達6 211t/km2·a，生態(tài)環(huán)境脆弱，沙漠化趨勢加劇。環(huán)縣、華池大部，慶城、鎮(zhèn)原部分地區(qū)屬多沙粗沙區(qū)，是涇河泥沙的主要來源區(qū)，是渭河下游河道泥沙淤積的主體（多沙粗沙區(qū)范圍見圖1）。攔減馬蓮河、蒲河流域泥沙，對于減輕渭河下游河道泥沙淤積，減緩河道防洪壓力具有重要的作用。同時，由于進入河道泥沙量、特別粗泥沙量的減少，對減少黃河下游河道淤積也具有重要的意義。

圖1 多沙粗沙區(qū)范圍圖

攔沙是一項系統(tǒng)工程，可采取多種途徑，層層攔截，各有優(yōu)勢，互為補充。目前，常用的措施有植樹種草、封山禁牧、修建梯田、淤地壩及水庫等。其中，植樹種草、封山禁牧可以增加區(qū)域內林草植被覆蓋度，原地攔截泥沙，阻止泥沙進入山溝及河谷，措施生效后，其攔沙作用長期有效，但此類措施需要持續(xù)投入，建設周期長，生效相對緩慢；修建梯田、淤地壩則主要將泥沙攔截在山坡和溝谷地帶，減少泥沙進入到流域較大的支流及干流，攔沙作用明顯，投資少，見效快，但梯田及淤地壩控制面積小，攔沙容積有限，淤積速度快，淤滿后將失去攔沙作用；而在重要的干流及支流修建大型水庫攔沙，具有控制面積廣、攔沙量大、攔沙年限長、單方攔沙量投入最小等特點。

（三）工程建設對延長馬蓮河水利樞紐攔沙庫容運用年限、減緩渭河下游河道淤積、保障防洪安全具有重要意義

巴家咀水庫3.3億m3攔沙任務已經完成，小盤河水庫基本沒有攔沙功能。規(guī)劃修建的馬蓮河水利樞紐設計攔沙庫容為6.35億m3，攔沙年限為14年。數(shù)學模型計算結果表明，馬蓮河水利樞紐攔沙可累計減少渭河下游淤積量為2.01億t，減少渭河下游淤積厚度0.32m，同時可減少黃河下游河道淤積量2.5億t。

在馬蓮河、蒲河上游建設水利骨干工程，建庫攔沙，可以大幅度減少進入馬蓮河水利樞紐、巴家咀水庫、小盤河水庫的泥沙量，達到延長水庫運用年限的目的，促進水庫興利作用發(fā)揮。同時可進一步減輕渭河下游及黃河下游河道泥沙淤積，保障渭河下游防洪安全。

四、主要結論

（一）慶陽市建設骨干攔沙工程，進行攔沙滯洪、涵水保土是必要的

慶陽市地處黃土高原腹地，植被稀疏，土壤侵蝕強烈，水土流失面積占全市總面積的81.2%，每年河流帶走泥沙2.138億t，馬蓮河年均來沙量占渭河華縣斷面的37.5%，是涇河及渭河的主要泥沙來源區(qū)。慶陽市汛期（6月～9月）平均水量為2.83億m3，占全年的66.8%，汛期平均輸沙量為1.15億t，占全年的96.8%，由于缺乏骨干攔沙工程，汛期高含沙水流難以利用。馬蓮河環(huán)縣洪德以上2 100萬m3的非汛期苦咸水下泄造成下游干流4.47億m3水質變差，導致全市1/3的水資源白白流失。

本次規(guī)劃的30處攔沙工程，多年平均攔沙量4 605萬t，攔減泥沙量占慶陽市年產沙量的24%，可以減少進入馬蓮河水利樞紐泥沙的19%，減少入渭泥沙的8%，從而延長馬蓮河水利樞紐、巴家咀水庫、小盤河水庫使用年限，緩解渭河下游淤積。30處攔沙工程總滯洪庫容2.53億m3，汛期安全攔蓄運用，可以增加慶陽市水資源可利用量。馬蓮河環(huán)縣洪德以上建設8處攔沙工程，控制38%流域面積，可以減少非汛期苦咸水下泄，改善馬蓮河水質。工程可淤地8.65萬畝，改善當?shù)剞r業(yè)生產條件。

本次規(guī)劃的骨干攔沙工程建設可以減少慶陽市水土流失，改善生態(tài)環(huán)境和農業(yè)生產條件，緩解下游水庫淤積，工程建設是必要的。

（二）攔沙水庫工程主要布置在馬蓮河、蒲河上游，可發(fā)揮顯著的攔沙及淤地效益

規(guī)劃的30處骨干攔沙工程中，馬蓮河流域20處，控制馬蓮河水利樞紐以上19%的面積，年均攔沙量2 417萬t。巴家咀水庫以上流域布置8處攔沙工程，控制了巴家咀以上44%的面積，年均攔沙量1 396萬t。巴家咀水庫與小盤河水庫區(qū)間流域，布置2處攔沙工程，控制區(qū)間面積18%，年均攔沙量791萬t。

30處攔沙工程總控制流域面積5 344km2，總攔沙庫容10.63億m3，總庫容13.16億m3，淤地8.65萬畝。攔沙工程中29處為中型，1處為大型。項目靜態(tài)總投資101.28億元，其中工程部分投資95.73億元，移民征地補償費用5.55億元。

（三）攔沙工程運用初期采用“滯洪攔沙”方式運行，水庫淤滿后要及時加高壩體或改變運用方式，保障水庫安全

骨干工程的主要任務是蓄水攔沙，運用初期采用“滯洪攔沙”方式運行。在洪水期間河道來水含沙量一般較大，工程對洪水泥沙進行全攔全蓄，洪水過后除部分工程預留供水所需水量外，應及時下泄所蓄清水，保障下游河道需水量，為下次攔蓄洪水泥沙預留庫容。

工程到達設計淤積年限后（目前設計為30年），攔沙庫容將被淤滿。結合庫區(qū)及大壩的加高條件，工程淤滿后，可比較選取“滯洪攔沙”或“滯洪排沙”二種適宜的治理模式。當水庫淤滿后大壩有進一步加高潛力時，可及時對壩體進行加高，增加攔沙庫容，采用“滯洪攔沙”方式運行，繼續(xù)發(fā)揮水庫的蓄洪攔沙功能。若水庫無進一步加高潛力，可在其上游尋找新的壩址修建攔沙水庫，繼續(xù)對流域內泥沙進行攔蓄，同時原有水庫采用“滯洪排沙”方式運用，加大水庫泄流能力（擴建泄洪洞或修建溢洪道），維持水庫一定的調洪庫容，確保壩體防洪安全。