丹江各月来水量对商洛城市及工业生产影响分析

2018-08-04王智林

陕西水利 2018年4期

王智林

（陕西省商洛水文局，陕西商洛 726000）

丹江水资源是商洛市城市生活的主要保障。商丹工业园区位于丹江盆地的商州至丹凤核心区。打造工业园区离不开工业用水，用水也依靠丹江径流补给。然而，丹江水量分配受大气降水的影响，全年12个月差异很大。为了科学、合理发展工业，提高工业生产的效率。同时，按照十九大提出的加快建设生态文明体制改革、建设美丽中国的要求，保护商洛的母亲河—丹江，必须确保丹江生态流量，维护丹江健康生命。只有这样，才能确保建成美丽商洛。本文结合生态基流的需要对丹江的径流进行科学分析，在充分利用水资源、合理安排生产方面提供科学依据。

1 基本情况

1.1 丹江概况

丹江，发源于秦岭主脊——海拔1964.7m的凤凰山东南侧。经商州区的铁炉子、黑龙口、麻街入二龙山水库，经商洛城区、夜村入丹凤县的棣花、丹凤县城、竹林关进入商南县的金丝峡、湘河，在白浪镇的月亮湾入河南省。商洛市境内249.6 km。比降4.75‰，流域面积7478.3 km2。

主要支流有：板桥河、南秦河、会峪河、老君河、银花河、武关河、清油河、县河、冷水河。

1.2 水文站设立情况

丹江最早设立水文站为1951年6月，位于商州沙河子的柴湾，1958年6月1日撤销。1957年4月设立丹凤水文站。1959年5月设立程家坡水文站，1971年1月1日撤销。1973年7月设立麻街水文站。

主要支流设立水文站情况：1959年1月在南秦河设立谢塬水文站，1974年4月1日撤销；1974年7月在板桥河设立板桥水文站；1959年1月在武关河设立武关水文站；1971年7月在银花河设立竹林关水文站。

1.3 水库工程情况

（1）二龙山水库

二龙山水库位于商洛市城区西北部，丹江上游，距市中心4 km。水库控制丹江上游流域面积965 km2。该水库1973年12月建成。水库大坝高63.7m。总库容8100万m3，正常高库容5700万m3，兴利库容3800万m3。最大水面5610亩。平均水域面积3420亩。2001年4月对二龙山水库进行淤积测量，淤积量1088万m3，水库现在总蓄水量为7012万m3。

（2）南秦水库

南秦水库工程于1970年11月动工兴建，1974年5月主体工程竣工。总库容988万m3，有效库容408万m3，死库容90万m3。是一座以防洪为主，兼顾灌溉、发电、养殖等综合利用的小（1）型Ⅳ等水库枢纽工程。2007年除险加固，除险加固后水库特征为水库总库容984万m3（含淤积库容417万m3）。

（3）王山沟水库

王山沟水库位于商州区张村镇王山沟河上，坝址距商州区城东约20 km。2009年完成病险水库除险加固。控制流域面积35.5 km2，总库容 140.7 万 m3，调节库容 39.5 万 m3。

（4）鱼岭水库

鱼岭水库位于丹凤县丹江左岸一级支流老君河鱼岭村，控制流域面积237.5 km2，总库容1037.5万m3，死库容69.0万m3。1974年12月建成。是一座以灌溉为主，兼顾发电、防洪、养殖等综合利用的中型水利枢纽工程。2002年11月开始对鱼岭水库进行除险加固，2006年3月完成主体工程。

（5）水库可供水量

二龙山水库、南秦水库、王山沟水库、鱼岭水库以及将开工的桃庄水库，年供水能力约为8973万m3，折合流量2.8 m3/s。

1.4 湿地公园情况

丹江湿地公园有两部分：丹江源国家湿地公园和丹江国家湿地公园。

陕西丹江源国家湿地公园位于商州区境内最长的河流丹江及其支流板桥河河谷地段，涉及麻街、城关、大赵峪、刘湾、杨峪河等7个镇办共27个行政村，总面积2010.38公顷，湿地面积624.05公顷，湿地率31.04%，是集河流、库塘湿地为一体的综合性湿地。

丹江国家湿地公园从商州区的陈塬街办凤山村到商南县白浪镇月亮湾村，包括丹江河道河滩泛洪区及河道两岸1 km范围内的人工湿地。隶属于商洛市下辖的商州区丹凤县和商南县。

2 丹凤站径流变化分析

本次分析以丹凤水文站积累的资料为依据进行分析。

丹凤水文站位于丹凤县龙驹寨办事处西关社区，设立于1957年4月，控制流域面积2766 km2，占丹江总面积37.0%。至2016年，丹凤站积累资料60年。根据丹凤站1957～2016年资料，对各月径流进行统计分析。

2.1 各月径流量分配（见表1）

表1 各月径流量分配情况

2.2 不同季节的径流分配

春季3～5月占全年径流量的16.9%，夏季6～8月占全年径流量的34.1%，秋季9～11月占全年径流量的39.6%，冬季12～次年2月占全年径流量的9.4%。汛期5～10月径流量占全年73.7%，非汛期11月至次年4月占26.3%。

2.3 各月不同保证率径流量

各月不同保证率径流量见表1和图1～12。

表1 丹凤站各月不同保证率径流量

图1 1月份径流量频率曲线

图2 2月份径流量频率曲线

图3 3月份径流量频率曲线

图4 4月份径流量频率曲线

图5 5月份径流量频率曲线

图6 6月份径流量频率曲线

图7 7月份径流量频率曲线

图8 8月份径流量频率曲线

图9 9月份径流量频率曲线

图10 10月份径流量频率曲线

图11 11月份径流量频率曲线

图12 12月份径流量频率曲线

3 河道生态需水量

生态环境用水，是指为维持生态与环境功能和进行生态环境建设所需要的最小需水量。按照美化生态环境和修复生态环境的需要，分为河道内和河道外两类生态环境用水。河道外生态环境用水分为美化城市景观建设和其他生态环境建设用水。对于商洛城区来讲，主要为绿化用水，城区的水景观有橡胶坝蓄水工程，其水量可不予以考虑。

河道内生态水量的计算方法，有历史水文资料法、水力学计算法、生态环境研究法、综合法等四类。本文采用水文资料法。水文资料法又分为10年最枯月平均流量法、蒙大拿法、Texas和 NGPRP 法[1]。

3.1 10年一遇最枯月平均流量法

利用长系列水文资料，在各年中找出其月平均流量最小月份的流量值，然后利用这些最枯月平均流量进行频率计算，以10年一遇的流量值作为河道内生态流量值。经对丹凤站1957～2016年历年月最小流量进行频率计算，10年一遇流量5.34 m3/s。

图13 历年最小流量频率曲线

3.2 蒙大拿法

蒙大拿法是美国常用的方法，采用年平均流量的10%为退化的或贫瘠的栖息地条件，年平均流量的20%提供保护水生栖息地条件[1]。

2011年颁布的SL525-2011《水利水电建设项目水资源论证导则》规定：河流生态环境需水量原则上不应小于多年平均流量的10%～20%确定。水资源年内丰枯变化较大，且实测最小流量小于工程控制断面多年平均流量的10%的河流，可以工程控制断面按实测最小流量作为最小生态需水量控制。丹凤站多年平均流量的10%流量为1.54 m3/s，20%流量为3.08%。

3.3 Texas和NGPRP法

Texas法是将50%保证率下的月流量作为各月生态水量的计算基础。表1中统计了50%保证率的月流量。

NGPRP法主要是将已有的系列水文资料划分为干旱、湿润和标准年状态，以标准年年均90%保证率流量作为最小流量的基础值。主要考虑河流水生物（尤其是鱼类）栖息环境的生态水量计算的方法。保证率大于25%为丰水年，25%～75%为标准年，小于75%为枯水年。90%保证率流量为8.26 m3/s。

3.4 丹江生态流量的确定

河道生态水量是维持河流生态系统发育、演替和平衡所需的基本水量。它是自然界水循环的重要组成部分。河流是连接流域各生态单元的重要“廊道”，生态系统和保护对象的差异，既要考虑取水对总量的影响，更要考虑对敏感生态期和枯水时段水量配置的影响[1]。

商洛市为确保一江清水输北京，加强丹江水质达标提升，限制设置排污口和污水排放，加强对水生物的保护，定期不定期在河道投放鱼苗，确保鱼类水生物繁殖、生长、洄游。同时，商洛积极发展旅游城市，水面景观建设步伐加快，提升“秦岭最美是商洛”的城市品牌形象。

经综合判定，丹江生态流量丹凤段不小于3.08 m3/s。

从表1可以看出，满足生态流量的月份，1～3月50%保证率流量大于 3.08 m3/s。4～6月、11～12月 75%保证率流量大于 3.08 m3/s。7～10月不同保证率流量均大于3.08 m3/s。

4 用水量分析

4.1 城市生活用水量

商洛市提出“十三五”商洛市城区力争到2020年，中心城市建成区面积达到80 km2，人口发展到80万人。按照2016年商洛市水资源公报进行分析，人均用水流量3.3 m3/s。

4.2 工业用水量

商丹循环工业园区位于商丹盆地，依靠丹江水源。丹江的水量直接影响商丹循环工业园区目标的实现。商洛市提出到2020年，商丹循环工业园区工业总产值达到500亿元，商丹园区核心区力争建成国家级高新技术产业开发区。按照2016年商洛市水资源公报进行分析，万元工业增加值用水流量约为4.0 m3/s。用水量合计7.3 m3/s。

4.3 供需平衡分析

各类水库年供水能力约为8973万m3，折合流量2.8 m3/s。

生活、生产需水流量为7.3 m3/s，水库供水流量2.8 m3/s，相差4.5 m3/s的水量需要从河道取水补充。河道生态流量3.08 m3/s，两者合计流量7.58 m3/s。

从多年平均流量分析，流量大于7.58 m3/s的月份有4～11月共8个月，其余1～3和12月共4个月流量小于7.58 m3/s。

从表1可以看出，1月、3月、12月20%保证率流量大于7.58 m3/s。4～6月、8～11月50%保证率流量大于7.58 m3/s。7月75%保证率流量大于7.58 m3/s。

5 结论及建议

5.1 结论

从以上分析得出结论，丹江多数月份的来水量不能满足工业生产取水需求，工业生产用水量受到影响，企业的生产效益将无法得到保证。

发展商丹工业园区，实现到2020年生产总值突破500亿元，必须保证和解决生产取水问题。4～11月份丹江流域雨量相对充沛，径流补给量大，丹江处在平水及丰水期，河道水量资源充足，能满足生产取水需求。而1～3月、12月份这4个月，处在枯水期，降雨量小，河道径流主要靠高山地下径流补给，生态流量都不能保证，从河道取水进行工业生产是要杜绝和禁止的。这时段的工业生产和城市生活用水，必须依靠蓄水水源来统筹解决。丹江中上游各类水库年供水能力约为8973万m3，折合流量2.8 m3/s，不能满足城市生活用水需求。