陜西省渭河流域水文水資源完整性評估

劉 俊 ，曲 艷 ，尚瀟瑛 ，張 蓉 ， 韓 波 ，徐春燕

(1.陜西省河流工程技術(shù)研究中心，陜西 西安710018；2.陜西生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075；3. 西安浐灞生態(tài)區(qū)管理委員會，陜西 西安 710024)

河湖水系是地表水資源的主要載體，是維系生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因子，河流健康是人們對河流生命存在狀態(tài)的描述，河流健康狀況評價是河流管理和河流生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)控的基礎(chǔ)[1]，健康的河流是河流的社會功能與自然功能能夠取得平衡的河流[2]。近年來，有關(guān)保護(hù)河流生態(tài)、維持河流健康方面的研究越來越多[3-5]。

渭河是陜西人民的母親河。從20 世紀(jì)80 年代開始，渭河流域的地表水用水量逐漸增多，而且為了調(diào)蓄洪水，修建了石頭河水庫等大型水庫，使得渭河河道的徑流量更為減少。渭河斷流的情況在中下游均有發(fā)生，隨著渭河水量調(diào)度的實(shí)施，斷流有所緩解，但生態(tài)用水量不足。

1 河段劃分及代表站

水文水資源完整性主要包括流量變異程度和生態(tài)流量滿足程度兩個指標(biāo)，均為河段尺度。按照《河流健康評估指標(biāo)、方法與標(biāo)準(zhǔn)》中河流分段評估技術(shù)規(guī)定，結(jié)合陜西省渭河地貌形態(tài)、支流匯入、陸域土地利用（城市河段、農(nóng)村河段）、水功能區(qū)、行政分區(qū)等情況，將陜西省渭河流域分為10 個評估河段見表1，指標(biāo)評估數(shù)據(jù)采用河段內(nèi)的代表水文站或相鄰上下游水文站數(shù)據(jù)，其代表水文站見表1。

表1 渭河各評估河段代表水文站

2 指標(biāo)計(jì)算方法及數(shù)據(jù)來源

2.1 流量過程變異程度（FD）

流量過程變異程度由評估年逐月實(shí)測徑流量與天然月徑流量的平均偏離程度表達(dá)。計(jì)算公式如下：

式中：qm為評估年實(shí)測月徑流量；Qm為評估年天然月徑流量；Qm為評估年天然月徑流量年均值，天然徑流量按照水資源調(diào)查評估相關(guān)技術(shù)規(guī)劃得到的還原量。

2.2 生態(tài)流量滿足程度（EF）

河流生態(tài)流量是指為維持河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能而必須維持的流量過程。采用最小生態(tài)流量進(jìn)行表征，指標(biāo)表達(dá)式如下：

式中:qd為評估年實(shí)測最小日平均流量；Qˉ為多年平均流量；EF1為4 月～9 月份最小日平均流量占多年平均流量的最低百分比；EF2 為10 月～3 月份最小日平均流量占多年平均流量的最低百分比，采用不低于30 年系列的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)推算。

2.3 水文水資源準(zhǔn)則層賦分

水文水資源準(zhǔn)則層(HD)包括2 個指標(biāo)，其賦分（HDr）下式計(jì)算：

式中：FDW=0.3；EFW=0.7。

流量過程變異程度指標(biāo)采用的是評估河段內(nèi)代表水文站的2016 年逐月實(shí)測徑流量、2016 年天然月徑流量的數(shù)據(jù)。對于河道生態(tài)流量滿足程度指標(biāo)，考慮到渭河上游來水持續(xù)減少，近20 年渭河林家村斷面徑流量均值10.5 億m3比前20 年20.2億m3減少一半[6]，因此在此次評估中，根據(jù)評估河流的具體情況進(jìn)行修正。在計(jì)算生態(tài)流量滿足程度過程中，多年平均流量采用2000 年～2015 年系列的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)推算，河流生態(tài)流量指標(biāo)采用評估河段內(nèi)代表水文站的2016 年最小日平均流量。

3 結(jié)果分析

3.1 流量過程變異程度（FD）

渭河干流流量過程變異程度賦分為33.75 分，表現(xiàn)為不健康狀態(tài)，各河段賦分見表2。上游省界至寶雞峽山區(qū)村評估河段賦分最高為60.42 分，寶雞峽至蔡家坡寶雞城區(qū)評估河段賦分最低為16.00 分，這兩個河段賦分差異大，主要是河流自然水文過程受農(nóng)灌等人為活動影響較大，寶雞峽灌區(qū)農(nóng)灌取水影響是主要因素。

渭河各河段用水以農(nóng)灌用水為主，用水分為相對集中的3個時段：3 月 ～4 月、6 月 ～7 月和 12 月，其中尤以 3 月、7 月、12月用水量最大；分別對應(yīng)春灌用水、夏灌用水和冬灌用水高峰月。引起渭河流量過程變異的主要原因除了灌區(qū)用水較大外，也有渭河干流水電梯級開發(fā)的因素，其改變了河流水文情勢，渭河干流上電站多分布在寶雞峽大壩以上河段，部分已建水電站造成了河道流量的大幅度減少。另外，由于水土流失破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低植被質(zhì)量，也影響了流域?qū)搅鞯恼{(diào)蓄能力，造成了徑流的減少。

目前渭河干流已建的水利水電工程有寶雞峽引渭工程、寶雞峽引水干渠上的寶雞峽渠首電站、魏家堡電站等，此外，東莊水利樞紐大壩主體已于2017 年開工建設(shè)，計(jì)劃2022 年基本建成主體工程。渭河流域內(nèi)用水壓力大、加上上游來水持續(xù)減少，因此導(dǎo)致渭河流量過程變異較大。

表2 各河段水文水資源準(zhǔn)則層賦分計(jì)算表

3.2 生態(tài)流量滿足程度（EF）

渭河干流生態(tài)流量滿足程度賦分52.06 分，表現(xiàn)為亞健康狀態(tài)。從賦分情況來看，2016 年林家村（合）站、林家村（三）站、魏家堡站、咸陽站、臨潼站、華縣站生態(tài)流量滿足程度賦分分別為 81.66、39.48、25.82、63.56、55.76、49.32 分，介于差與好之間。林家村（合）站生態(tài)流量滿足程度好，咸陽站、臨潼站、華縣站生態(tài)流量滿足程度賦分在40 分以上，基本能滿足生態(tài)流量要求。林家村（三）站、魏家堡站生態(tài)流量滿足程度介于差與一般之間，不能滿足生態(tài)流量要求。主要是因?yàn)槲己由嫌蝸硭掷m(xù)減少，干流缺少控制性水利調(diào)節(jié)工程，灌溉用水量大，寶雞峽渠首電站、魏家堡電站、楊凌電站發(fā)電對河流流量過程造成較大影響，致使各別河段生態(tài)流量滿足程度得不到保障。

“十三五”期間基于生態(tài)流量保障的渭河水量調(diào)度方案：①渭河上游林家村河道斷面：上游拓石水文站來水25 m3/s 及以上時，林家村河道斷面下泄流量5 m3/s～8 m3/s；上游拓石水文站來水小于25 m3/s 時，通過寶雞峽灌溉系統(tǒng)調(diào)節(jié)保證生態(tài)流量5 m3/s，保證率不低于90%。②渭河中游魏家堡水文斷面下泄流量不低于10 m3/s，咸陽水文斷面下泄流量不低于15 m3/s，保證率均不低于90%。③渭河下游臨潼水文斷面下泄流量不低于37 m3/s，華縣水文斷面下泄流量不低于12 m3/s，保證率均不低于90%[7]。2016 年1 月20 日實(shí)施渭河水量調(diào)度之后，林家村、魏家堡、咸陽、臨潼、華縣站最小日平均流量分別達(dá)到5.0、8.21、15.8、54.9、50.8 m3/s,除魏家堡站未滿足生態(tài)流量要求外，其他站滿足最小下泄流量要求。

對比分析賦分結(jié)果及2016 年實(shí)施生態(tài)調(diào)度之后的流量滿足情況，本次計(jì)算成果基本符合渭河實(shí)際情況。

3.3 水文水資源準(zhǔn)則層賦分

根據(jù)水文水資源層兩項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重設(shè)計(jì)，得到水文水資源準(zhǔn)則層賦分為46.57 分，屬于不健康狀況。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

渭河是黃河重要的一級支流，屬資源性缺水地區(qū)。受流域下墊面變化、氣候降水等影響，多年來渭河上游來水持續(xù)減少，近20 年渭河林家村斷面徑流量均值10.5 億m3比前20 年20.2 億m3減少一半。渭河干流缺少控制性水利調(diào)節(jié)工程，灌溉用水量大，尤其是渭河中下游東莊水利樞紐工程的建設(shè)必將顯著改變河道天然水文過程，渭河干流水文自然過程被一定程度打破。同時從賦分情況來看，渭河干流受影響程度比較大，2016年渭河干流生態(tài)流量滿足程度不高，且渭河產(chǎn)水減少、水資源開發(fā)利用的程度越來越高，水文情勢變化越來越明顯，評價結(jié)果與渭河現(xiàn)狀情況基本吻合，整體渭河干流水文水資源狀況表現(xiàn)為不健康。

4.2 建議

（1）加快建設(shè)引漢濟(jì)渭、引紅濟(jì)石等調(diào)水工程的建設(shè)實(shí)施，緩解關(guān)中渭河沿線城市和工業(yè)缺水問題，通過跨流域調(diào)水減壓渭河工農(nóng)業(yè)用水，增加渭河生態(tài)用水。

（2）通過建設(shè)生態(tài)水庫、跨流域調(diào)水等措施，探索開發(fā)渭河流域新的生態(tài)水源，增加河道生態(tài)流量，改善渭河水生環(huán)境。