河北省引黄利弊分析

2015-03-23张春华

海河水利 2015年4期

张娜，张春华

（河北省唐山水文水资源勘测局，河北唐山 063000）

河北省中南部平原区是重要的农业生产基地，在目前的农业生产中面临着水资源短缺等问题，严重制约着当地经济的发展速度[1]。为缓解该地区严重缺水的局面，由水利部、山东省和河北省三方共同筹建的引黄入冀工程，自1993年开始每年实施冬季引水。19年来，引黄入冀对河北省中南部平原区的社会稳定和经济发展起到了非常重要的作用。

由于河北省中南部平原区水资源紧缺的严重性和长期性，引黄入冀跨区供水将会常态化。笔者分析1993—2011年5月引黄入冀水量、沙量和氮磷营养物质量给受水区带来的利与害，提出有针对性的趋利避害、化害为利的具体措施，为今后引黄入冀乃至更大规模的跨区调水工程建设及优化调度管理提供参考。

1 引黄入冀基本情况

1.1 引黄入冀受水区基本情况

引黄输水为缓解邢台、衡水、沧州3市水资源紧缺状况和“华北明珠”白洋淀干淀危机起到了重要的作用[2]。引黄入冀供水范围涉及3个市的23 个县（市、区、农场），重点解决这些地区的农业灌溉和沧州市的高氟区生活用水[3]。受水区地形平坦，地势由西南向东北倾斜，地面坡度在1/8 000～1/10 000。地貌属冲积、湖积平原，土壤以沙壤土为主，并有少量黏土分布其中，土层深厚而肥力不足，是河北省的主要农产区。

受水区地下水赋存于第四系松散岩层内，有大量的咸水体并与淡水呈相间条带分布。由于水资源匮乏，受水区工农业生产及人畜饮水高度依赖地下水，造成地下水连年超采，浅层淡水和深层地下水水位大幅度下降。

1.2 输水河段概况

输水河段从山东省的位山闸到天津市九宣闸共计440.7 km，途经位山三干渠、临清干渠、清凉江、清南连渠和南运河，沿途设有多处水文监测断面，监测引黄入冀的水量、输沙量和水质状况。其中，刘口为河北省入境控制站，九宣闸为天津市入境控制站。

2 引黄入冀水量水质分析

2.1 水量分析

河北省入境控制站刘口站监测的过水量减去天津市入境控制站九宣闸的过水量，为河北省的引黄水量。自1993年开始每年实施冬季引水至2011年5月，河北省引黄输水量累计达45 亿m3。历次引水成果见表1，引水过程如图1所示。

由图1可见，历次引黄水量有逐年增加的趋势，且以第14次引水即2009年末至2010初的引水量最大，为5.3亿m3。

2.2 输沙量分析

黄河含沙量之高闻名于世，黄河水流挟沙能力研究历来是受人关注的问题[4]。1993—2011年5月的引黄入冀，累计进入河北省的泥沙重达1 239万t。历次引黄进入河北省的沙量见表1，如图2所示。

表1 历次引黄入冀监测资料统计

图1 1993—2011年历次引黄入冀水量变化曲线

图2 1993—2011年历次引黄进入河北沙量变化

由图2 可以看出，虽然引黄水量有逐年增加的趋势，但历次进入河北的沙量却没有逐年增多的趋势。单次引水进入河北沙量最多的是第10次引水，即2003年9月至2004年1月的引水，这次引水进入河北的沙量多达410万t。

2.3 氮、磷分析

受水质监测资料所限，采用距河北入境控制站刘口最近的岗楼、张二庄站实测的历次引水总氮、总磷的均值分别计算出第12、14、15 次引黄期间进入河北的氮、磷营养物质量，再用这3 次引水总氮、总磷的均值计算出另外12次正式引水及2次试引水期间进入河北的氮、磷营养物质量，粗略估算出1993—2011年5月随引黄水进入河北境内的氮为25 704 t、磷391 t，见表2。

表2 历次引黄进入河北的氮、磷营养物质统计

常用氮肥碳酸氢铵的含氮量为17%，常用磷肥过磷酸钙的含磷量约为15%，按此比例折算，19年来通过引黄济冀，黄河不仅送给河北45 亿m3的水、1 239万t的泥沙，还给河北送来15.1万t的碳酸氢铵和0.3万t的过磷酸钙。

3 引黄利弊分析

水是生命之源、生产之要、生态之基[5]，没有水也就没有人类社会的存在和发展。多年来，引黄入冀除了为白洋淀、衡水湖生态补水外，还在一定程度上缓解了当地工农业及城镇生活用水的紧张局面。与此同时，通过引水渠沿途渗漏、灌溉回归等方式增大了对地下水的补给，加上实施引黄使工农业生产及人畜饮水对地下水依赖度有所降低，减少了对地下水的开采，使河北省东南部地下水水位的下降速度减缓。

然而，黄河水以含沙量大而闻名于世，在黄河水进入河北前，尽管经过沉沙池沉降泥沙，但是与其他客水相比，含沙量大仍是一个大问题。19年来随黄河水入境的泥沙多达1 239万t。泥沙给受水区带来的危害主要有3个方面：①水流挟沙沉淀，对沿途的输水河道尤其是受水的洼淀、水库造成不同程度的淤积，导致河道过水能力及洼淀、水库调蓄功能降低；②引黄水泥沙对沿途的水利工程设施造成影响，如磨损闸门的密封胶体、对闸道形成淤积使闸门漏水、磨损扬水泵甚至使扬水站完全报废；③由于具有巨大的比表面积，泥沙含有大量活性基团，可吸附种类繁多的污染物，是水体中重金属、氨氮、有毒有机物、细菌和病毒等污染物的主要载体，对受水区尤其是洼淀、水库的水环境造成污染，且水中大量的悬浮物会抑制正常的光和作用，降低水生植物的生长和繁殖能力，妨碍水生动物的卵和幼体正常发育。引黄入冀带来的泥沙并非一无是处，黄河泥沙本身含有大量的黏土矿物、有机无机胶体及大量的营养物质，用含沙量高的黄河水灌溉农田，可起到改良土壤、改造中低产田的作用。沿途沉积的泥沙还可以改善被污染的河床、使输水与河床之间不产生交换，以保证较好的水质。

随引黄水进入河北的还有大量的氮磷营养物质，这些含有高营养物质的黄河水用来灌溉可以肥田增产，但是作为白洋淀、衡水湖等湖库的生态补水却会对湖库的水环境带来不利的影响。通过分析每次引黄前、中、后水质变化情况，发现每次引黄期间白洋淀、衡水湖的水质往往会变差，1999年这种情况最为明显。

4 针对引黄问题的解决方案

随引黄水入境的泥沙、氮磷，同其他任何物质一样都有利、害二重性，为化害为利，特提出以下解决方案。

（1）加强入境、入淀控制断面的流速、流量、泥沙、水质等关键要素的监测工作。监测是引水调度管理的耳目，引水调度管理只有建立在可靠的监测数据之上，才能做到有的放矢。

（2）建立科学合理的引黄调度预案。根据入境控制断面的含沙量、水质监测资料实时调度，当入境控制断面的含沙量超过一定限值（如1.0 kg/m3）或总氮、总磷含量超过地表水环境质量Ⅲ类水标准时，禁止引黄水进入白洋淀、衡水湖、大浪淀等湖库水体，以防引起水体富营养化；泥沙、氮磷含量高的引黄水用于灌溉，可以肥田、改良土壤。多年监测资料显示，在没有突发性污染事故的情况下，高含沙、高氮磷的引黄水只出现在引黄初期的前几天，因此在这段时间可有计划地引黄灌溉，这样既可以肥田又可以避免湖库污染。

（3）根据河流动力学理论及不同河段的河势，利用沿途的闸坝调控流速，在河床污染严重的河段使流速小于泥沙颗粒的始动流速，有目的地淤沙覆盖河床，减少河床对输水水质的影响。当供水目标是农灌时，可调节流速使之大于泥沙颗粒的始动流速，有意识地冲洗河床，这样一来，就可以为以湖库、饮用为目标的供水提供一个良好的输水环境。