甘肅省石羊河流域地下水超采區(qū)補(bǔ)水研究
——景電工程提質(zhì)增效

陳登農(nóng)

（甘肅省水文水資源局，甘肅 蘭州 730000）

地下水是重要供水水源和生態(tài)環(huán)境要素，在保障城鄉(xiāng)生活生產(chǎn)供水、支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、維系良好生態(tài)環(huán)境等方面具有極其重要的作用。地下水監(jiān)督管理是踐行水利改革發(fā)展重要抓手，地下水超采區(qū)治理成為地下水監(jiān)督管理的主要措施之一。甘肅省地下水超采區(qū)主要集中在河西走廊區(qū)域，水利部將河西走廊地區(qū)納入全國(guó)9 個(gè)地下水超采區(qū)重點(diǎn)治理區(qū)域范圍。

石羊河流域是河西走廊三大流域中地下水超采最為嚴(yán)重的流域，超采區(qū)治理的方法有兩種類型，即開(kāi)源和節(jié)流，有效的開(kāi)源辦法就是外流域調(diào)水。景電工程從2001 年開(kāi)始向石羊河流域調(diào)水，調(diào)水量從0.43 億m3陸續(xù)增加到0.97 億m3，經(jīng)過(guò)調(diào)查和計(jì)算研究景電工程還有提質(zhì)增效的空間，有較大的供水能力為石羊河流域干流、古浪河流域、大靖河流域的下游平原區(qū)的地下水超采區(qū)內(nèi)有效補(bǔ)水。

1 資料與方法

1.1 區(qū)域概況

石羊河流域地下水主要由上游的八條河流出山的基流和徑流補(bǔ)給，在沒(méi)有人類開(kāi)發(fā)利用以前，河流出山后地表水和地下水互相轉(zhuǎn)換流向下游，最終在民勤縣境內(nèi)形成面積約四千平方千米的休屠澤，就是現(xiàn)在的青土湖，在民勤縣境內(nèi)形成幾百萬(wàn)畝的湖積平原區(qū)，土壤肥沃，非常適宜農(nóng)業(yè)種植。

干燥的氣候和夏季的高溫造成石羊河流域的蒸發(fā)量極大，蒸發(fā)也是石羊河流域中水的主要排泄方式，人類未開(kāi)發(fā)利用以前，通過(guò)形成大面積的湖面來(lái)加蒸發(fā)量。人類開(kāi)始引水灌溉后，河道里的水被引到田間地頭，用于農(nóng)業(yè)灌溉，通過(guò)地表蒸發(fā)和植物蒸騰作用蒸發(fā)耗散，流到下游的水量逐漸減少，青土湖逐漸萎縮，于20 世紀(jì)50 年代完全干涸，形成長(zhǎng)達(dá)13km 的風(fēng)沙線，成為民勤綠洲北部最大的風(fēng)沙口，巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠有聯(lián)合的可能。進(jìn)入21 世紀(jì)，生態(tài)環(huán)境逐漸受到重視，石羊河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃被提出并實(shí)施，2010 年，干涸半個(gè)世紀(jì)的青土湖重新形成了3km2的水面，最主要的水來(lái)自于景電工程向民勤干渠調(diào)水，景電工程調(diào)水分布圖如圖1 所示。

圖1 景電工程調(diào)水分布圖

1.2 資料收集

本次研究主要收集到黃河流域蘭州水文站和安寧渡水文站近幾年的月年徑流量，蘭州水文站監(jiān)測(cè)斷面是黃河甘肅境內(nèi)的控制性斷面，安寧渡水文站是距離景電工程取水口最近的黃河干流水文監(jiān)測(cè)斷面，這兩個(gè)站的水文資料能夠很好的代表黃河的甘肅段的過(guò)水量。

收集匯總了景電工程從2006 年開(kāi)始向石羊河流域調(diào)水以來(lái)的年度調(diào)水量，以及2018 年和2019年的月度調(diào)水量，用以分析景電工程向民勤縣蔡旗斷面的調(diào)水能力。

1.3 提出背景

景電工程的引水量指標(biāo)由“八七分水方案”分配，“八七分水方案”中明確指出只適用于南水北調(diào)工程受益前，現(xiàn)在南水北調(diào)東線及中線已經(jīng)基本完成，沿線省份從2014 年已開(kāi)始受益，調(diào)水量穩(wěn)定增加，供水量屢創(chuàng)歷史新高，說(shuō)明南水北調(diào)工程已能夠?yàn)辄S河下游地區(qū)穩(wěn)定供水，“八七分水方案”已不再適用于黃河干流分水。

近年來(lái)黃河中上游能源建設(shè)由于水資源短缺無(wú)法正常發(fā)展，因此非常需要將黃河水留在上中游助力當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

2017 年，水利部、原國(guó)土資源部聯(lián)合印發(fā)《全國(guó)地下水利用與保護(hù)規(guī)劃》，明確了全國(guó)地下水超采區(qū)治理的目標(biāo)、任務(wù)與措施，開(kāi)展地下水超采區(qū)治理是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。

2 供水能力分析

2.1 安寧渡斷面徑流量時(shí)段分析

黃河的汛期是4～10 月，每年4 月春汛和上游水庫(kù)調(diào)蓄，安寧渡水文站的過(guò)水量逐漸增加，至10月主汛期是6～9 月，期間有洪水過(guò)境，水量充沛，可供景電工程開(kāi)啟最大提水能力取水。

安寧渡水文站2018 年和2019 年均為豐水年，最小月平均徑流量460m3/s，最大月平均徑流量3280 m3/s，安寧渡水文站2018 年和2019 年月平均徑流量分布圖如圖2 所示。

圖2 安寧渡水文站2018 年和2019 年月均徑流量

根據(jù)圖2 可以看出2018 年安寧渡水文站月徑流量大于1200m3/s 的時(shí)間段是4 月中旬至10 月下旬，約200d，大于1500m3/s 的時(shí)間段為6 月初至10月中旬，約135d；2019 年安寧渡水文站月徑流量大于1200m3/s 的時(shí)間段為3 月下旬至11 月上旬，約225d，大于1500m3/s 時(shí)間段為4 月中旬到10 月下旬，約190d。

2.2 景電工程提水能力分析

景電工程從2006 年開(kāi)始向民勤縣蔡旗斷面調(diào)水，起初，年調(diào)水量四千多萬(wàn)立方米，到2016 年達(dá)到歷年最大的9988 萬(wàn)m3，景電工程二期歷年向民勤斷面調(diào)水量見(jiàn)表1，分布情況如圖3 所示。

圖3 景電工程二期向民勤斷面調(diào)水分布圖

表1 景電工程二期向蔡旗斷面歷年調(diào)水量 單位：萬(wàn)m3

景電工程各旬調(diào)水量并不統(tǒng)一，并沒(méi)有充分發(fā)揮出景電工程的調(diào)水能力。景電工程向蔡旗斷面典型時(shí)段調(diào)水量見(jiàn)表2，可見(jiàn)，在黃河水量充沛的時(shí)段也會(huì)出現(xiàn)調(diào)水量為0 的旬，調(diào)水時(shí)段分配不盡合理。

表2 景電工程向蔡旗斷面典型時(shí)段調(diào)水量 單位：萬(wàn)m3

景電工程最大調(diào)水能力達(dá)到旬調(diào)水量660.1 萬(wàn)m3，即：調(diào)水最大流量可以達(dá)到7.64m3/s，若沒(méi)有取水指標(biāo)限制，景電工程向蔡旗斷面的供水能力為66 萬(wàn)m3/d。

2.3 年供水能力

2.3.1 1200m3/s 為來(lái)水量充?？刂凭€分析

當(dāng)安寧渡斷面來(lái)水量小于1200 m3/s 時(shí)，景電工程按照現(xiàn)狀供水量供水，當(dāng)安寧渡水文站斷面過(guò)水量大于1200m3/s 時(shí)，景電工程用最大提水能力7.64m3/s 供水，則2018 年可多供水萬(wàn)7201m3，2019年可多供水9010 萬(wàn)m3，具體情況見(jiàn)表3。供水量小于黃河實(shí)際過(guò)水量的0.64%，不會(huì)對(duì)下游造成實(shí)質(zhì)性損害。

表3 按1200m3/s 每秒控制調(diào)水情況表 單位：萬(wàn)m3

2.3.2 1500m3/s 為來(lái)水量充?？刂凭€分析

當(dāng)安寧渡斷面來(lái)水量大于1500m3/s 時(shí)，景電工程按照現(xiàn)狀供水量供水，當(dāng)安寧渡水文站斷面過(guò)水量大于1500m3/s 時(shí)，景電工程用最大提水能力7.64m3/s 供水，則2018 年可多供水5080 萬(wàn)m3，2019年可多供水8371 萬(wàn)m3，具體情況見(jiàn)表4。供水量小于黃河實(shí)際過(guò)水量的0.51%，不會(huì)對(duì)下游造成實(shí)質(zhì)性損害。

表4 按1500m3/s 每秒控制調(diào)水情況表 單位：萬(wàn)m3

3 結(jié)論

通過(guò)上述的分析計(jì)算，得出甘肅景電二期工程向石羊河流域調(diào)水有較大的提質(zhì)增效空間，在滿足現(xiàn)有調(diào)水量的基礎(chǔ)上，可以按照黃河的實(shí)際來(lái)水量調(diào)水，當(dāng)黃河安寧渡水文站斷面流量大于1200m3/s時(shí)，景電工程滿負(fù)荷運(yùn)行，不占用取水指標(biāo)，向石羊河流域調(diào)水，每年可多調(diào)7000 萬(wàn)m3至9000 萬(wàn)m3水；當(dāng)黃河安寧渡水文站斷面流量大于1500m3/s時(shí)，景電工程滿負(fù)荷運(yùn)行，不占用取水指標(biāo)，向石羊河流域調(diào)水，每年可多調(diào)5000 萬(wàn)m3至8000 萬(wàn)m3水，在大靖河流域、古浪河流域和紅水河流域開(kāi)口流入天然河道，通過(guò)河道補(bǔ)給地下水，或者在地下水超采區(qū)內(nèi)設(shè)置超采區(qū)補(bǔ)水井，將水補(bǔ)到地下，有效增加這三個(gè)區(qū)域的地下水水庫(kù)蓄水。

石羊河流域地下水水庫(kù)蓄水量增加，地下水埋深變小是超采區(qū)治理有了初步效果的體現(xiàn)，直到大部分綠洲區(qū)的地下水埋深小于7m，綠洲區(qū)的天然植被不需要灌溉，能夠正常生長(zhǎng)，超采區(qū)的治理才算圓滿完成任務(wù)。