黃陵縣水資源可利用量分析計(jì)算

祁 琦

（陜西省水文水資源勘測(cè)中心,陜西 西安 710068）

1 引言

黃陵縣國(guó)土面積2292 km2,人口12.7萬人,年生產(chǎn)總值GDP達(dá)169億元,煤炭資源豐富,境內(nèi)中華民族人文始祖軒轅黃帝陵寢名譽(yù)天下,人文旅游資源得天獨(dú)厚,耕地多、質(zhì)地好,盛產(chǎn)蘋果,農(nóng)林牧業(yè)綜合發(fā)展基礎(chǔ)好。煤炭開發(fā)、人文旅游和綜合農(nóng)業(yè)三大支柱產(chǎn)業(yè)使得黃陵縣的發(fā)展前景廣闊、潛力大。

然而,水是制約黃陵縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)難點(diǎn)中的關(guān)鍵問題。地處黃土高塬和關(guān)中盆地過渡帶,黃陵縣多年平均降水量575.4 mm,人均自產(chǎn)水資源量955 m3,是我國(guó)北方干旱地區(qū)典型的水資源緊缺縣區(qū),水資源區(qū)域分布、年內(nèi)四季分配不均,年際變化大,主要產(chǎn)水區(qū)供水工程不足,塬區(qū)干旱少水、開發(fā)利用條件差,全縣國(guó)土面積、人口、經(jīng)濟(jì)總量和自產(chǎn)水資源密集聚集在沮河流域。

兼顧黃陵縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)又快又好發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù),特別是以黃帝陵為中心的人文歷史文化傳承,分析研究其水資源的可利用量,“水”可持續(xù)支撐縣域社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展問題,具有很重要的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

2 地表水可利用量

2.1 計(jì)算思路與計(jì)算方法

地表水資源可利用量是指在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi),統(tǒng)籌考慮河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境和其它用水的基礎(chǔ)上,通過經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施,可供河道外生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水的一次性最大水量（不包括回歸水的重復(fù)利用）。水資源可利用量是從可持續(xù)發(fā)展的原則出發(fā),在扣除不可以被利用水量和不可能被利用水量中的汛期下泄洪水量,得到地表水資源可利用量,其中不可以被利用的水量包括河道內(nèi)生態(tài)用水和汛期不可控制的洪水量。計(jì)算公式如下：

式中：W地表可用為地表水資源可利用量；W地表自產(chǎn)為計(jì)算區(qū)自產(chǎn)地表水資源量；W入境為計(jì)算區(qū)入境水資源量；W河道生態(tài)基流為河道內(nèi)生態(tài)需水量；W洪水棄水為汛期不能控制的洪水量。

黃陵縣境內(nèi)只有沮河設(shè)有黃陵水文站,充分考慮縣域河流特性及其設(shè)立水文站水文資料情況和水利工程建設(shè)狀況,確定沮河采用上述公式（1）的計(jì)算方法,境內(nèi)其余主要河流包括淤泥河、連達(dá)溝、慈烏河及過境河流葫蘆河、北洛河,采用結(jié)合已建和規(guī)劃建設(shè)的水利工程可供給黃陵縣的水量來分析計(jì)算黃陵縣地表水可利用量。

2.2 沮河地表水可利用量

（1）河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量

河道內(nèi)生態(tài)需水量是指在特定時(shí)間和空間條件下,為防止由于河道內(nèi)流量減少或斷流所造成的生態(tài)環(huán)境惡化,并保持和改善河流系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與功能需要,滿足一定水質(zhì)要求在河道內(nèi)必須預(yù)留的水量,其主要作用是維持河道基本功能。

按照《河湖生態(tài)環(huán)境需水計(jì)算規(guī)范》（SL/Z 712-2014）,河湖生態(tài)環(huán)境需水量一般可采用“Tennant法”“Qp法”“7Q10法”。

本文采用“Tennant法”分析沮河河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量。Tennant法制定的不同類型河流水系生態(tài)環(huán)境需水量參考閾值見表1。

表1 北方中小河流生態(tài)環(huán)境需水量參考閾值

考慮沮河河流特征及其生態(tài)環(huán)境和人文歷史遺存保護(hù)等因素,選擇中等開發(fā)利用程度來分析其河道生態(tài)環(huán)境需水量,汛期以河流多年平均徑流量的20%,非汛期以河流多年平均徑流量的10%作為河流生態(tài)需水量。沮河黃陵水文站1956年～2020年多年平均天然徑流量為1.162億m3,計(jì)算沮河河道內(nèi)最小生態(tài)需水量為1718萬m3。

（2）汛期不可控制的洪水量

汛期不可控制的洪水量一般是指在汛期洪水水量大而無法被水利工程調(diào)蓄利用的棄水量,其與區(qū)域水利工程條件緊密相關(guān)。

汛期不可控制的洪水量可根據(jù)當(dāng)?shù)匾延行钏こ蹋ㄋ畮?kù)、淤地壩）的總庫(kù)容和水平年規(guī)劃的工程可供水量來分析計(jì)算。當(dāng)汛期來水量大于當(dāng)?shù)匦钏こ痰目傉{(diào)節(jié)庫(kù)容,產(chǎn)生棄水,相反不產(chǎn)生棄水。

沮河黃陵縣境內(nèi)黃陵水文站以上的蓄水工程包括閆莊水庫(kù)、大岔水庫(kù)、西溝水庫(kù)、秦家河淤地壩等,蓄水工程規(guī)模小,總庫(kù)容約170萬m3。除蓄水工程外還建有索洛灣、龍首等堤壩引水工程。

黃陵站多年平均徑流量1.162億m3,根據(jù)黃陵站徑流量年內(nèi)分配,洪水主要發(fā)生的7月～10月,其來水量占年徑流量的55.6%,計(jì)算洪水發(fā)生期多年平均來水量6460萬m3,估算汛期洪水棄水約量為5710萬m3。

（3）沮河地表水資源可利用量

由公式（1）計(jì)算得,黃陵縣沮河地表水資源可利用量為4190萬m3,可利用率為36.1%,見表2。

表2 沮河黃陵縣地表水資源可利用量計(jì)算成果表單位：萬m3

2.3 淤泥河、連達(dá)溝、慈烏河地表水可利用量

黃陵縣境內(nèi)的淤泥河、連達(dá)溝、慈烏河已建幾處較大供水工程,其中淤泥河建有鄭家河中型水庫(kù)、王莊河小型應(yīng)急水源工程,連達(dá)溝建有連達(dá)溝淤堤壩,慈烏河建有西王河、劉家河、侯莊湫、淤地壩,葫蘆河建有南溝淤地壩,總庫(kù)容約1487萬m3,現(xiàn)狀供水能力約331萬m3,考慮這些工程建成后已運(yùn)行多年,按照現(xiàn)狀的供水能力作為其地表水可供水量,計(jì)入黃陵縣的地表水可利用量,即淤泥河、連達(dá)溝、慈烏河地表水可供水量為331萬m3,見表3。

表3 淤泥河、連達(dá)溝、慈烏河地表水可利用量計(jì)算表

2.4 過境客水地表水可利用量

葫蘆河、北洛河是黃陵縣的過境河流。葫蘆河流域植被良好,水量較豐,水質(zhì)較好,泥沙量小,其上已建成引北洛河干流入葫蘆河的南溝門大型水庫(kù)。南溝門水庫(kù)壩址控制流域面積5443 km2,水庫(kù)總庫(kù)容2.006億m3,調(diào)節(jié)庫(kù)容0.931億m3,年供水量1.2億m3,在馬家河引北洛河干流水入葫蘆河支流,年補(bǔ)水0.44億m3,工程總供水能力1.365億m3。南溝門水庫(kù)已于2017年通過西線管道向黃陵縣縣城、隆太塬灌區(qū)、隆太塬鄉(xiāng)村生活實(shí)施供水。

根據(jù)《延安市水務(wù)局關(guān)于南溝門水庫(kù)水量分配意見的函》（延市水函[2013]91號(hào)）和延安市發(fā)改委關(guān)于南溝門水庫(kù)南線供水工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告的批復(fù)延發(fā)改農(nóng)〔2014〕5號(hào),南溝門水庫(kù)建成后通過調(diào)引、攔蓄北洛河和葫蘆河的過境水,其中延安煉油廠供水1500萬m3/a；延安石化廠供水1000萬m3/a；交口河鎮(zhèn)預(yù)留供水接口,分配水量200萬m3/a；楊舒工業(yè)園區(qū)預(yù)留供水接口,分配水量5264萬m3/a；向黃陵縣年供水指標(biāo)541萬m3。

楊舒工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目一直未實(shí)施,所以具備5264萬指標(biāo)調(diào)至其他區(qū)域使用的水量條件。為了解決店頭鎮(zhèn)區(qū)域水資源短缺現(xiàn)狀,黃陵縣水務(wù)局向延安市水務(wù)局請(qǐng)示,從南溝門水庫(kù)向店頭、雙龍區(qū)域修建調(diào)水工程,通過調(diào)水工程解決該區(qū)域水資源短缺現(xiàn)狀。關(guān)于南溝門水庫(kù)向店頭雙龍區(qū)域配置水資源的請(qǐng)示（黃水字〔2022〕174號(hào)）,計(jì)劃申請(qǐng)南溝門水庫(kù)配置水資源4000萬m3。本文評(píng)估黃陵縣從南溝門的可用水量取4900萬m3。

3 煤礦疏干水可利用量

據(jù)實(shí)際調(diào)查,目前黃陵縣規(guī)模以上的煤礦主要分布在雙龍鎮(zhèn)和店頭鎮(zhèn),包括黃陵礦業(yè)、集賢礦業(yè)、建莊礦業(yè)、建新礦業(yè)。黃陵縣煤礦礦區(qū)疏干水可利用量為621萬m3,各礦區(qū)疏干水總量和可利用量見表4。

表4 黃陵縣礦區(qū)疏干水可利用量統(tǒng)計(jì)表

4 地下水可開采量

地下水資源可開采量是指在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi)通過經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的措施,在不引起生態(tài)環(huán)境惡化條件下,允許從含水層獲取的最大水量。

本文地下水資源可開采量評(píng)估范圍為目前已經(jīng)開采和有開采前景的地區(qū),平原區(qū)多年平均淺層地下水資源可開采量是評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。其可開采量的計(jì)算采用可開采系數(shù)法,即可開采量等于可開采系數(shù)與總補(bǔ)給量的乘積。山丘區(qū)多年平均地下水資源可開采量根據(jù)2013年～2020年地下水實(shí)際開采量估算。多年平均區(qū)域淺層地下水資源可開采量等于平原區(qū)地下水資源可開采量與山丘區(qū)地下水資源可開采量之和。

分析計(jì)算,黃陵縣多年平均地下水可開采量為1582萬m3,其中葫蘆河區(qū)172萬m3,淤泥河區(qū)216萬m3,沮河雙龍區(qū)568萬m3,沮河店頭區(qū)395萬m3,沮河縣城區(qū)114萬m3,慈烏河區(qū)117萬m3。黃陵縣多年平均地下水可開采量見表5。

表5 黃陵縣水資源綜合利用分區(qū)地下水資源可開采量表

5 水資源可利用總量

水資源可利用總量的計(jì)算,采取地表水可利用量與淺層地下水可開采量相加,再扣除地表水資源可利用量與地下水資源可開采量?jī)烧咧g重復(fù)計(jì)算量的方法估算。

經(jīng)分析計(jì)算,黃陵縣境內(nèi)和過境河流水資源可利用總量為10030萬m3,其中境內(nèi)地表水可利用量4521萬m3,地下水可利用量1582萬m3,過境河流客水可利用量4900萬m3,地下與地表水可利用重復(fù)量973萬m3,見表6。

表6 黃陵縣水資源可利用總量匯總表 水量單位：萬m3

6 結(jié)論與建議

黃陵縣1956年～2020年多年平均降水量575.4 mm,水資源總量1.21億m3,境內(nèi)自產(chǎn)和過境河流水資源可利用總量為10030萬m3,其中境內(nèi)自產(chǎn)地表水可利用量4521萬m3,地下水可利用量1582萬m3,過境河流客水可利用量4900萬m3。黃陵縣煤礦礦區(qū)疏干水可利用量為621萬m3。

過境河流客水的開發(fā)利用是解決黃陵縣現(xiàn)在和未來用水需求的主要途徑。兼顧黃陵社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展的用水需求,重點(diǎn)需考慮沮河全流域,尤其是上游原始森林,下游橋山人文始祖黃帝陵的良好生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展,加強(qiáng)縣域水資源分區(qū)可利用量和承載力研究,突出沮河流域和過境河流客水聯(lián)合開發(fā),支撐黃陵全縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)可持發(fā)展的用水需求。