青海引大济湟调水总干渠工程水资源论证

孙照东，刘永峰

（黄河水资源保护科学研究所，450004，郑州）

一、基本情况以及取用水方案

1.工程基本情况

青海省引大济湟调水总干渠工程，引大通河水进入湟水干流地区，向西宁市和北川工业区提供生活、工业用水，并向河道基流补水，兼顾发电，是一项综合利用性质的跨流域调水工程。工程由渠首枢纽和达阪山隧洞两部分组成。

渠首枢纽位于青海省门源回族自治县青石嘴镇上铁迈附近大通河右岸，上距大通河尕大滩水文站约2.7 km，渠首枢纽设计有鱼道设施。

达阪山隧洞长24.3 km，由隧洞进水闸、洞身段和出口消能段组成，隧洞出口布置在宝库河的纳拉村附近。设计引水流量35m3/s。

2.取水方案

论证确定，2015年水平毛调水量为 1.85亿 m3，2020年水平为 2.10亿m3，2030 年水平为 2.56 亿 m3；其中含河道内生态水量 （河道基流）0.31亿m3；在4月、11月，大通河取水口断面来水瞬时流量低于10 m3/s时不取水，5—10月大通河取水口断面来水瞬时流量低于20.1 m3/s时不取水，当来水流量大于上述设定流量时，引水枢纽下泄流量不低于上述设定流量。冰期12月至翌年3月不取水。

3.退水方案

大通河水资源经受水区利用、处理后，通过北川河及湟水干流汇入黄河。

二、水资源论证的突出特点以及使用的技术和方法

1.取用水合理性分析

（1）突出特点

本案例在分析工程调水的必要性和合理性时，从当地实际情况出发，结合受水区经济社会可持续发展需要以及湟水干流区水生态环境改善需求，分析了工程建设与国家产业政策要求、湟水流域相关水资源规划要求、湟水流域水资源配置和管理要求、国家“三先三后”调水原则的符合情况。

本案例在确定受水区合理用水量时，根据相关成果，对《青海省引大济湟工程调水总干渠可行性研究报告》（简称《可研报告》）中调查的受水区经济社会发展现状和国民经济各部门现状用水情况、经济社会发展指标、节水指标和节水水平进行复核，预测受水区2015年、2020年、2030年各水平年的需水量，修正了《可研报告》的生活、工业、三产和建筑业需水量；在对可研报告受水区可供水量复核、黑泉水库坝址处河道基流复核的基础上，进行水量供需平衡分析，确定了规划水平年受水区净需调水量及需水过程。

（2）受水区用水合理性分析方法

①根据青海省发改委等部门的调查统计数据，参考《西宁市统计年鉴》和《大通北川工业园总体规划》相关成果，对《可研报告》中调查的受水区经济社会发展现状和国民经济各部门现状用水情况进行复核。

②根据《青海省西宁市城市总体规划（2001—2020 年）》《大通北川工业园总体规划》和相关国家政策，对《可研报告》中采用的受水区经济社会发展指标、节水指标和节水水平进行复核。

③采用《全国水资源综合规划技术细则》推荐使用的指标法、定额法，预测受水区2015年、2020年、2030年各水平年的需水量，并与《可研报告》预测成果进行对比，确定不同规划水平年受水区的合理需水量。

（3）黑泉水库坝址处河道基流量复核方法

借鉴环评函〔2006〕4 号《水电水利建设项目河道生态用水、低温水和过鱼设施环境影响评价技术指南 （试行）》的有关规定，按照Tennant法黑泉水库坝址处河道基流量进行计算，对《青海省引大济湟调水总干渠工程项目建议书》（简称《项目建议书》）提出的黑泉水库坝址处河道基流量进行复核，最终确定了黑泉水库坝址处河道基流量，该值为《项目建议书》中的黑泉水库坝址处河道基流量的两倍多。

2.取水水源论证

（1）突出特点

本案例在论证合理的调水规模时，设定了尽可能使河流天然水文情势不因调水发生较大变化，从而有效维护水生物生境的水资源管理目标。论证既充分考虑引水枢纽以下河段的枯水径流特征，同时也关注了水生态对洪水的需求。将生态水量与水库调度运用挂钩，采用多水源多供水目标水库调节计算方法，确定合理调水规模及过程，既满足建设项目的合理用水需求，又有效保障了取水河段下游的生态水量。在进行取水口位置设置合理性分析时，综合考虑了地质、河势、引水和施工条件，以及冰情、输沙、水功能区和排污口等因素。

（2）用水量分析方法

本案例用水量分析的重点是取水河段生态流量的确定。

20世纪末，国外学者研究了生物进化对于天然水流情势的适应性，论证了河流天然水流情势对维持土著生物多样性和生态完整性起着至关重要的作用。天然水流情势由大量的生态学意义重要的水流特征所组成，其中，枯水和洪水特征是重要指标。

①生态基流的确定

本案例水期（汛期、非汛期）划分采用长系列逐日平均流量中位数法排序确定，计算过程中使用了微软excel表的统计功能。

本案例采用Tennant法良好流量状况为水资源管理目标，即11月—翌年4月取尕大滩断面多年平均流量的20%，即10 m3/s，作为生态基流；5—10月取尕大滩断面多年平均流量的40%，即20m3/s，作为生态基流。本案例还使用取水口附近两个大断面流量、水面宽、最大流速、最大水深变化情况及其对于水生动植物生活环境的关系，论证了10～20 m3/s的流量范围作为生态基流是合适的。

②洪水泛滥流量的确定

洪水塑造特殊的生境条件，在触发动物活动、营养物质输送和河道形态塑造等方面具有重要意义。

Tennant法在提出河道基流的同时，也提出了洪水泛滥流量要求，将泛滥流量设定为多年平均流量的200%。国外也有一些地方将河槽维持流量设定为多年平均流量的400%。参照加拿大大不列颠省河道内水量阈值指南研究中的相关规定，将长系列日平均流量第80百分点对应的流量设定为区域最大取水能力阈值，即汛期天然来水中超过79.6 m3/s的流量作为泛滥流量或河床塑造流量予以保留。

（3）可供水量和可调水量分析方法

取水河段逐日可供水量可以按照下述原则进行计算：

可供水量=尕大滩断面天然来水量-（生态基流+引硫济金取水量+门源县取水量）

约束条件：可供水量不大于最大取水能力79.6m3/s。

可供水量计算概念图如图1所示。

图1中，细虚线为来水日平均流量，细实线为Tennant法设定的生态基流，点画线为调水总干渠设计引水流量，粗虚线为设定的区域最大取水能力。可供水量为细虚线、粗虚线与细实线包围部分扣除已发生的和近期实际分配的取水量。

图1 取水河段可供水量及调水总干渠可调水量计算概念

可调水量计算，考虑调水总干渠设计引水流量。图1中，可调水量为细虚线、点画线与细实线包围部分扣除已发生的和近期实际分配的取水量。

可供水量及可调水量计算中，尕大滩断面天然来水量采用尕大滩水文站长系列逐日平均流量数据。

（4）调水规模的确定及供水保证程度的确定计算方法

①黑泉水库多水源多目标供水径流调节计算模型

为了确定调水规模以及供水保证程度，根据水量平衡原理，结合黑泉水库实际，建立了黑泉水库多水源多目标供水径流调节计算模型。

②调节计算的边界条件及水量平衡要素值的确定

a）边界条件

黑泉水库来水由两部分组成：宝库河黑泉水库以上区域来水和自大通河调水。其中，宝库河黑泉水库以上区域来水采用黑泉水库坝址处历年逐月天然径流量成果，自大通河调水采用调水总干渠可调水量计算成果。

黑泉水库供水由黑泉水库原设计供水任务和黑泉水库新增供水任务组成。其中,黑泉水库原设计供水任务为：西宁市工业生活供水，北干一期供水，北川补水，调入区补水；黑泉水库新增供水任务为：西宁市城市生活供水，北川工业园工业用水，河道基流。

b）水量平衡要素值的确定

参考项目建议书和《青海省湟水北干渠一期（黑泉水库灌区）工程水资源论证报告书》，综合确定：引大调水通过调水总干渠隧洞、河道的损失系数取5%；黑泉水库蒸发渗漏损失系数取7‰；黑泉水库调节库容1.32亿 m3，死库容 0.17亿 m3。

三、结 论

1.取用水合理性分析

（1）关键思路

收集、分析、筛选受水区经济发展资料系列，收集受水区经济社会发展规划、城市总体规划、重大建设项目布局等规划资料，收集受水区水资源综合规划、水资源开发利用相关规划、水污染防治规划，收集国家产业政策规定、国家和地方用水定额、相关的水资源管理规定、分水方案或分水协议以及国内不同发展水平区域不同行业用水水平，收集已经批复的受水区重要水利工程相关的水资源论证报告书等资料。对照国家相关规定和相关规划分析调水工程的必要性。对于工程可行性研究报告中的用水现状资料进行复核，对于工程可行性研究中涉及的人口规模、工业、建筑业、第三产业产值、农业灌溉面积以及生态用水等预测值进行复核，对工程可行性研究中涉及的各项用水指标、用水定额进行复核。计算并确定受水区和利用水量。对于工程可行性研究报告中提出的受水区可供水量进行复核。进行供需平衡分析，确定净需调水量及其过程。与取水水源论证结合确定调水规模和调水过程。

（2）技术方法

使用常用的类比分析法、指数法和定额法。

（3）应注意的关键问题

在规划一致性分析中，应注意在辨识经济总体规划、行业规划、城市总体规划所处的位置和相互联系的基础上，分析涉水规划与已经批复相关规划的一致性。对于尚未开展规划水资源论证的规划，按照规划水资源论证的技术要求分析其取用水合理性。规划中所列建设项目应注意对照国家发展和改革委员会颁布的《产业结构调整指导目录》最新版进行分析，列入鼓励类的项目属于取水合理。

合理用水量的确定，应注意严格按照国家节水纲要、国家和地方颁布的行业取用水定额进行分析，并充分考虑进一步的节水潜力、地域差异性及其经济技术可行性，复核相关规划和建设项目工程资料中提出的需水量，并预测不同情境下的废污水产生量及其污染物组成和含量。

合理取水量，应注意考虑受水区可利用水量、水源区水资源条件可供水量、受水区的合理用水量综合确定。还应当与废污水产生量、受水区的废污水处理设施的处理效果以及污水接纳水域已经核定的纳污能力等情况相结合，并合理安排受水区的生态环境用水量及其过程。

2.取水水源论证

（1）关键思路

收集调水区水资源综合规划、水资源开发利用规划、水利水电规划、水污染防治规划、重要引（取）水工程可行性研究报告和水资源论证报告书、分水方案、分水协议、国家产业政策，国内外河道内环境水量研究进展、取水河段长系列水文资料、水质资料等；对收集到的资料进行分析与筛选；对水文资料进行“三性”分析；进行来水量、用水量、可供水量、可调水量分析与计算；进行取水保证程度分析与计算；确定取水规模；综合分析取水的可行性与可靠性；分析取水口设置的合理性。

（2）技术方法

水期（汛期、非汛期）划分采用长系列日平均流量中位数法排序确定；径流特征（含枯水径流特征、洪水径流特征）计算采用皮尔逊Ⅲ曲线 （频率曲线）试线和历时曲线方法；生态基流阈值与洪水流量（河床塑造流量）阈值确定采用tennant法和区域最大取水能力阈值法；可调水量及其过程确定采用基于生态基流阈值与洪水流量 （河床塑造流量）阈值的水量平衡计算；供水保证程度计算采用基于水量平衡原理建立的水库多水源多目标供水径流调节计算模型方法。

（3）应注意的关键问题

取水水源论证的重点是确定取水河段的可供水量及其过程，确定取水量和取水过程，给出取水保证程度和缺水状况及缺水时段，为应急水源的设置和管理提供技术支持。

取水水源论证应注意水文资料系列的选取，按照技术要求进行“三性”分析。

取水量及其取水过程的确定，应注意根据取水河段可供水量及其过程，结合受水区用水量及其过程和水量调节工程特性，进行长系列调节计算。根据调节计算结果，确定取水保证程度和缺水状况及缺水时段，为应急水源的设置和管理提供技术支持。关键是根据实际情况建立调节计算模型，需反复验证确保其正确性。

取水口位置设置的合理性分析，应综合考虑水功能区管理要求、河流排污口分布情况，结合河势、输沙、工程地质、施工场地等情况。

[1]方妍.国外跨流域调水工程及其生态环境影响[J].人民长江，2005（10）.

[2]王光谦，欧阳琪，张远东，等.世界调水工程[M].北京：科学出版社，2009.

[3]Poff N L，Allan J D，Bain M B， et al.. The natural flow regime：A paradigm for river conservation and restoration [J]. BioScience，1997，47（11）：769-784.

[4]Hatfield T，Lewis A，Ohlson D，et al.. Development of instream flow thresholds as guidelines for reviewing proposed water uses[EB/OL]，2003[2009-1-10].http：//wlapwww.gov.bc.ca/wld/documents/bmp/phase2_instreamflow_thresholds_guidelines.pdf