大中型水库在渭河生态调度中的作用分析

2016-08-12李晓春任新群孙少军

陕西水利 2016年2期

◎李晓春　任新群　　孙少军

大中型水库在渭河生态调度中的作用分析

◎李晓春1任新群2孙少军3

1　渭河概况

渭河是黄河第一大支流，发源于甘肃省渭源县鸟鼠山，流域涉及甘肃、宁夏、陕西三省（自治区），在陕西省潼关县注入黄河。渭河流域面积13.48万km2，干流全长818km。陕西省渭河干支流现有23座大中型水库，原设计总库容15.05亿m3，现状总库容12.38亿m3，现状兴利库容9.04亿m3。

2　渭河生态调度问题的提出

2.1最严格水资源管理制度对水资源管理提出了新要求

根据国务院安排，2014年、2015年两个年度水利部等10部委组成了考核工作组，对各省、自治区、直辖市落实最严格水资源管理制度情况进行首次考核，考核结果全国通报。根据省政府安排，2014年和2015年，由省水利厅等5厅局的副厅级领导带队，10厅局参加，组成5个考核小组，对全省12个市区政府“三条红线、四项制度”落实情况进行全面考核，考核结果全省通报。考核给水资源管理提出了更高的要求。

2.2渭河全线综合整治对水量调度提出了更高要求

2011年陕西省渭河全线综合整治工程实施以来，渭河630km堤防全线完工，横贯关中的渭河美景初显，河流生态问题愈加受到全社会关注。2015年5月，省政府启动了新一轮“渭河流域水污染防治巩固提高三年行动（2015～2017年）”，要求非汛期渭河干流林家村断面每日不低于8m3/s，华县断面不低于12m3/s，干流杨凌以上河段稳定保持Ⅲ类水质，杨凌以下河段保持Ⅳ类水质。新一轮渭河治理对水量调度工作提出了更高的要求。

2.3渭河水质污染严重，生态水严重不足

截至2014年底，陕西省渭河干流化学需氧量平均浓度较2011年下降了32.9%，氨氮平均浓度下降了45.2%。渭河干流杨凌以上河段达到Ⅲ类水质，杨凌以下河段达到Ⅳ类水质，渭河入黄断面达到Ⅳ类水质。虽然渭河流域水污染防治工作取得明显成效，但还存在城镇生活污染、工业污染、农业面源污染日趋严重，枯水期生态流量不足等突出问题。特别是渭河干流枯水期生态用水被占用情况严重，局部河段基本处于断流状态。如林家村枢纽工程进行了加坝加闸改造后，渭河被引入渠道发电和灌溉，导致从大坝到魏家堡渠首70多km渭河河道在枯水期严重缺少生态水，生态环境恶化。

图1　大中型水库分布图

3　参与渭河生态调度的大中型水库筛选

3.1水库分布

陕西省渭河流域目前运用的大中型水库有23座，分布见表1和图1，其中大型水库4座，中型水库19座，干流1座，支流22座。

3.2水库筛选

筛选的原则是，在保证城市、工业和灌溉供水任务后水库仍有剩余水量可用于枯水期生态调度，每个河段内都有参与水库。

林家村以上河段，只有渭河干流上的林家村枢纽，为中型水库。在此河段初步选择林家村枢纽。

林家村～魏家堡河段支流上有4座水库，冯家山和石头河水库为大（2）型水库，段家峡和王家崖水库为中型水库。段家峡水库位于冯家山水库上游，兴利库容只有885万m3，在满足灌溉供水前提下，能够为生态调度提供的水量较小，且距离千河入渭口较远，生态调度中不宜选用。王家崖水库虽然兴利库容较大，为4705万m3，由于是一座渠库结合工程，水库蓄水大部分来自林家村枢纽的引水，生态调度中也不宜选用。该河段选择冯家山和石头河水库作为生态调度的供水水库。

表1　　大中型水库基本信息

魏家堡～咸阳河段支流有7座水库，金盆水库和羊毛湾水库是大（2）型水库，其它5座水库为中型水库。漆水河支流上白荻沟水库和东风水库的兴利库容较小，分别为573万m3和908 万m3，水库有灌溉供水任务，在满足灌溉供水前提下，能够为生态用水的供水量较小，生态调度中不宜选用。老鸦嘴水库兴利库容609万m3，是羊毛湾灌区渠库结合水库，生态调度中也不宜选用。大北沟水库和信邑沟水库兴利库容较大，分别2048万m3和2119万m3，但两库是宝鸡峡渠库结合工程，水源主要由宝鸡峡引渭总干渠补给，生态调度中也不宜选用。该河段选用羊毛湾水库和金盆水库两座大型水库作为生态调度的供水水库。

咸阳～临潼河段支流有4座水库，均为中型水库。杨家河水库兴利库容只有530万m3，生态调度中不宜选用。泔河水库兴利库容较大，为3030万m3，该水库为宝鸡峡灌区渠库结合水库，水库蓄水主要是宝鸡峡干渠向其充蓄，生态调度中也不宜选用。石砭峪水库位于沣河支流石砭峪河上，大坝距离沣河入渭口64.9km，水库兴利库容2160万m3，该水库结合引乾济石工程，每年向西安市供水6000万m3，鉴于该水库是西安市城市供水事故备用水源地，且从外流域调水，同时水库大坝距离沣河入渭口较远，生态调度中也不宜选用。李家河水库为新建水库，相对总库容较大，其设计任务中含有生态供水，可作为生态调度的供水水库。

临潼～华县河段支流有7座水库，均为中型水库。其中渭河干流北岸石川河支流5座，南岸支流零河和沋河各1座。石川河支流的5座水库，除桃曲坡水库兴利库容较大外，其它4座水库兴利库容都较小，且石川河干流下游河道为严重岩溶渗漏区，4座水库不宜选择作为生态调度供水水库。桃曲坡水库兴利库容3602万m3，自1995年起向铜川城市供水，主要担负铜川新、老城区居民生活供水及陕焦化工有限公司、华能（铜川）电厂等工业供水，同时还有灌溉供水，虽然水库盈利库容较大，但可为渭河干流生态供水水量较少，生态调度中也不宜选用。该河段选择零河水库和沋河水库作为枯水期生态调度的供水水库。

综上所述，初步筛选8座水库作为枯水期生态调度水库，水库分布见表2。

4　近年水库运用和供水特点

4.1冯家山水库

2001年～2013年非汛期冯家山水库灌溉供水量在1794万m3～10236万m3，城市供水量在761万m3～1232万m3、工业供水量在852万m3～1903万m3和二级电站供水量在265万m3～6085万m3。平均供水量9956万m3，最大为2004年16660万m3，最小为2007年6593万m3，最大值是最小值的2.5倍。平均来看，冯家山水库灌溉供水量占总供水量的68%，城市和工业供水分别占14% 和18%。

4.2石头河水库

2001年～2010年石头河水库供水主要为西安供水、五丈原城镇供水和农灌供水，2011年增加了咸阳城市供水，2012年和2013年分别增加了杨凌和宝鸡城市供水。2001年～2013年，石头河水库非汛期城市（镇）供水量在2310万m3～8157万m3，平均值为4696 万m3；灌溉供水量在1872万m3～4658 万m3，平均值为3506万m3。城市（镇）和灌溉非汛期平均供水量8202万m3，最大为2013年11744万m3，最小为2007年5617万m3，最大值是最小值的2.1倍。平均来看，石头河水库城市（镇）供水量占总供水量的57%，灌溉供水分别占43%。

石头河水库近年来运用中每个月都向渭河河道补水，起到了增大渭河干流生态流量的作用。2001年～2013年非汛期平均向渭河河道补水量为7267 万m3，2012年最多16350万m3，2003年最少172万m3。

4.3金盆水库

2007年金盆水库建成蓄水。2007年～2013年非汛期金盆水库的主要任务是城市供水，兼顾灌溉和发电。出库水量由城市供水、灌溉用水和河道退水（生态用水）三部分组成。多年非汛期平均城市供水15330万m3，灌溉供水1920万m3，合计供水量17250 万 m3；城市供水占总供水量的88.9%，灌溉只占11.1%。

金盆水库调度中有生态用水调度，起到了增大渭河干流生态流量的作用。2007年～2013年非汛期平均向渭河河

道补水5492万m3，2012年最多12746

万m3，2007年最少1760万m3。

4.4羊毛湾水库

羊毛湾水库非汛期的主要任务是灌溉和养殖综合利用。2001年～2011年非汛期供水多年平均1190万m3，最大供水量是2004年1643万m3，最小是2002年843万m3。灌溉供水量变化较大，11月份为0，5月份2万m3，1月份为灌溉用水高峰期，最大为385 万m3；12月份、3月份和6月份供水量在200万m3左右。

表2　　枯水期生态调度初步选用水库

图2冯家山水库非汛期各月平均供水量

图3　石头河水库非汛期各月平均供水量

图4金盆水库非汛期各月平均供水量

4.5林家村水库

2001年～2013年，林家村渠首平均引水52189万m3，非汛期平均引水量31894万m3，占年引水量的61.1%。非汛期最大引水量为2004年44530万m3，最小引水量2003年20829万m3。非汛期11月引水量最大为4907万m3，5月引水量最小为2783万m3，月平均引水量为3987万m3。

2001年～2013年，林家村渠系平均退水量29211万m3，非汛期平均退水量15081万m3，分别占年、非汛期引水量的56.0%和47.3%。非汛期最大退水量为2012年 27229万 m3，最小退水量为2003年2741万m3。非汛期11月退水量最大，为 4104万 m3，占引水量的83.6%；4月退水量最小为963万m3，占引水量的29.2%，月平均退水量为1955 万m3，占引水量的49.0%。

4.6沋河水库

2002年～2013年，沋河水库的主要任务是以工业供水和城市供水为主，农业灌溉很少，工业主要为渭河化肥厂供水，城市为渭南市供水。2002年～2013年非汛期平均供水量为854万m3，最大供水量为2006年1030万m3，最小为2003 年726万m3。沋河水库工业和城市各月供水量变化不大，供水量在100万m3左右，4月份最大为111万m3，2月最小为99万m3。

图5　2001-2011年羊毛湾水库非汛期各月平均供水量

图62001-2013年宝鸡峡林家村枢纽非汛期各月平均引、退水量

图72002-2013年沋河水库非汛期各月平均供水量

5　水库生态调度潜力分析

水库有无水量可供枯水期生态调度的影响因素涉及几个方面，主要包括水库汛末蓄水量、来水量、供水量和水库运用限制水位等。对于初步选定的水库，选择典型年，利用水库汛末蓄水、各月来水、各月供水资料，通过水库兴利调节列表逐月计算水库各月末的蓄水量，以此判断水库在保障正常生产生活供水后是否有剩余水量供枯水期生态调度利用。

5.1冯家山水库

选择2007年、2008年和2011年计算冯家山水库生态可调水量，10月底实际蓄水量作为汛末蓄水量，分别为709.87m、707.82m和709.34m，非汛期控制水位按694m考虑，供水量按当年水库实际供水量计，对非汛期各月水量进行列表调节计算。水位710m与694m之间库容为16860万m3。可以看出，3个典型年满足非汛期供水量后，各月末最少可用水量分别为14636万m3、15954万m3和12546万m3，可见冯家山水库非汛期除了保障当前现状供水任务外，有剩余水量可以参与枯水期生态调度。

5.2石头河水库

选择2007年、2008年、2011年计算石头河水库生态可调水量，10月底实际蓄水量作为汛末蓄水量，分别为791.14m、800.02m和794.85m，非汛期限制水位按760m考虑，供水量按当年水库实际供水量计，非汛期水量进行列表调节计算。水位801m与760m之间库容为8811万m3。可以看出，3个典型年满足非汛期供水量后，各月末最少可用水量分别为 5179万 m3、7094万 m3和4339万m3，可见石头河水库非汛期除了保障当前现状供水任务外，仍结余有一定水量，可以参与枯水期生态用水调度。

5.3金盆水库

选择2008年、2012年、2013年计算金盆水库生态可调水量，汛末蓄水量按10月底实际蓄水量计，分别为593.5m、594.1m和581.5m，非汛期控制水位按560m考虑，供水量按当年水库实际供水量计。对非汛期水量进行列表调节计算。可以看出，3个典型年非汛期满足供水量后，非汛期各月末最少可用水量分别为 6234万m3、6483万m3和-1670万m3。2012年汛末蓄水位较低，为581.5m，水库可供水量较少，只有6342万m3，蓄水量不足导致2013年3月和4月末水库可用水量为负值，表明不能满足供水任务的供水量，也无多余水量供生态调度。综合分析，大多数情况下金盆水库除满足当前现状供水任务外，仍有水量可参与枯水期生态用水调度。

5.4羊毛湾水库

选择2004年、2006年、2007年计算羊毛湾水库生态可调水量，采用各年10月底实际蓄水量作为汛末蓄水量，供水量按当年水库实际供水量计，非汛期控制水位按死水位620m考虑。对各年非汛期进行调节计算。可以看出，3个典型年满足非汛期供水量后，各月月末最小可用水量分别为3695万m3、2287万m3和1371万m3，可见羊毛湾水库非汛期除了保障当前现状供水任务外，仍有剩余水量可参与枯水期生态调度。

5.5沋河水库

沋河2012年非汛期来水量793 万m3，水量偏枯。2002年～2013年沋河最大供水量是2006年，供水量为1030万m3，最小供水量为2003年的726万m3。

选择2012年来水计算沋河水库生态可水量，10月底水位按正常蓄水位403m，非汛期控制水位按死水位计，供水量分别按最大供水量和最小供水量考虑。对非汛期水量进行调节计算。可以看出，满足非汛期供水量后，沋河水库剩余水量为514万m3和737万m3，若扣除水库损失，可为生态提供的水量为400万m3～600万m3。

华县最小生态流量为12.0m3/s，一天生态需水量至少104万m3。由此可见，通过沋河水库剩余水量来保证华县的最小生态流量是不现实的。

5.6能够参与生态调度的水库

通过上述分析计算可知，水库非汛期有无枯水期生态调度水量不但与非汛期来水量大小有关，还与上年汛末水库蓄水量和非汛期供水需求有关。计算结果表明，初步选定的冯家山水库、石头河水库、金盆水库、羊毛湾水库均有剩余水量可参与枯水期生态调度。