庆阳市北部水利生态现状与建设对策

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（甘肃省庆阳市水利工作总站，甘肃 庆阳 745000）

庆阳市属重度水土流失区，侵蚀模数2 000～9 000t/km2·a，平均土壤侵蚀模数达6 211t/km2·a，属强烈水力侵蚀。庆阳市水土流失面积23 292km2，占全市总面积的81.2%。庆阳市每年河流带走泥沙总量为2.138亿t，其中自产泥沙1.684亿t，流失的土壤有机质达35万t，给生态环境造成巨大破坏。

一、水土保持工程现状

近年来，甘肃省庆阳市围绕全省国家生态安全屏障综合试验区建设和创建国家级生态市，以固沟保塬和“再造一个子午岭”两大主战场为抓手，水土流失得到有效遏制，地表植被逐步恢复。截至2014年8月底，全市累计完成水土流失综合治理面积10 298km2，其中：梯田635 925亩，水保造林种草5 711km2，封禁治理347.25平方km。建成淤地坝846座、各类小型水保拦蓄工程21.8万处（座）。全市梯田化率达到59.66%，农民人均基本农田3亩，宁县、西峰区2个县区、57个乡（镇）实现了梯田化，梯条田每年新增粮食28.4万t，较好改善了群众的生产生活条件。全市已建成的各类水保措施年可拦蓄径流达1.5亿立方、拦截泥沙4 500万t，拦泥蓄水、保水保肥、增产增收的民生作用和地位日益凸现。

庆阳市常年深受风沙侵害，水土流失严重，生态环境十分脆弱。为使水土流失得到有效遏制，庆阳市高度重视生态文明建设工作，把加强生态文明建设、打造生态安全屏障作为全面落实“五位一体”战略总体布局的实际行动和推动全省国家生态安全屏障综合试验区建设的重要举措，加大资金投入，高标准，严要求，大力实施水保造林种草、三北防护林、天保工程、生态纪念林和乡镇千亩荒山造林等，进一步加强林木管护和森林资源保护，使庆阳市生态环境得到明显改善。近两年来完成董志塬区固沟保塬水土流失综合治理面积286km2；完成乡镇千亩荒山造林66.87万亩，有林地面积1 027.54万亩，林木总蓄积量2 058.77万m3，森林覆盖率达到25.26%，较“十一五”末增加2.83个百分点。

二、存在问题

（一）缺乏骨干拦沙工程，无法有效拦蓄河道泥沙

庆阳市属重度水土流失区，侵蚀模数2 000～9 000 t/km2·a，平均土壤侵蚀模数达6 211t/km2·a。全市黄土层深厚、沟壑纵横、植被稀少，土壤疏松裸露，汛期暴雨形成的洪水裹挟大量泥沙下泄，年均输入黄河泥沙1.68亿t。西峰区所在的董志塬面积比100年前缩减了近400km2，目前有3 249个支毛沟不断伸向董志塬腹地。

近年来小型水土保持工程建设初见成效，但是小型水土保持工程控制面积基本在5km2以下，对较大沟道水土流失尤其是沟蚀无济于事。巴家咀水库曾是全国最大的拦泥试验库，对治理黄河做出过历史性贡献，但由于多年泥沙淤积，3.3亿m3拦沙库容已基本淤满。巴家咀水库现采取蓄清排浑、空库迎洪的调度运行方式，新增调蓄工程（五台山水库）可以储备巴家咀水库汛前排空水量，但不能处理汛期洪水，也不能解决巴家咀水库泥沙淤积问题。由于工程规模所限，小盘河水库基本没有拦沙功能。

庆阳市目前缺乏骨干拦沙工程，现有水库拦沙库容基本淤满，汛期洪水携带泥沙下泄，进入泾河、渭河，造成了严重的水土流失同时威胁下游防洪安全。

（二）庆阳市资源性缺水和工程性缺水问题交织叠加，水资源供需矛盾突出

庆阳市全市多年平均降水量505mm，多年平均蒸发量1 306mm，属于干旱半干旱地区。根据庆阳市水资源综合规划成果，庆阳市多年平均水资源总量8.2亿m3，人均占有水资源量310m3，约为全国人均的15%，远低于国际公认的缺水警戒线人均占有水资源量1 000m3，亩均耕地占有水资源量123m3，约为全国平均的7%，属于资源性严重缺水地区。

目前，庆阳市各类蓄水工程总库容6.4亿m3，大部分库容被泥沙淤积，有效调节库容3 999万m3，调节库容占地表水资源量的比例为2.9%，约为全国平均水平的8%。根据分析，庆阳市基准年需水量为1.83亿m3，现状实际供水量1.55亿m3，缺水量0.28亿m3，缺水率约为15%。2030年庆阳市经济社会发展预测需水量为5.63亿m3，庆阳市通过各类工程的建设总供水能力达到44 074万m3（含马莲河水利枢纽供水10 290万m3），其中：现状供水能力18 110万m3；通过各类工程新增供水能力25 964万m3，缺水量12 252万m3。供水量依然不能满足经济社会发展需求。

（三）马莲河、蒲河水沙条件特殊，蓄水与拦沙矛盾尖锐

由于降水时空分布不均，河川径流年际变化较大，年内分配不均，7、8、9三个月径流总量占年径流量的60%，且多以洪水形式出现。洪水陡涨暴落，含沙量大，为了排沙，供水水库汛期需采用“蓄清排浑”方式运用，相当一部分洪水资源白白流走，限制了总体供水能力。即将建成的马莲河水利枢纽设计拦沙年限为14年，拦沙库容淤满后，仍然存在蓄水与排沙的矛盾。根据有关成果，全市年排沙需水量为2.1亿m3，是河道生态需水量的3倍，蓄水与排沙的矛盾进一步加剧了庆阳地区水资源供需矛盾。

（四）马莲河洪德以上苦咸水下泄，影响下游水资源的正常利用

马莲河流域上游环江基流水质苦涩，其中洪德以上非汛期常流量矿化度达10g/L，2 100万m3的非汛期苦咸水下泄造成下游干流4.47亿m3水质变差，几乎导致全市1/3的水资源白白流失。苦咸水直接下泄，造成下游地区水资源供需矛盾进一步加剧，影响水资源正常的开发利用。

三、建设必要性和任务

由于水资源短缺，水土流失严重，再加上马莲河洪德以上区域苦咸水的影响，造成了庆阳地区资源性缺水、工程性缺水与水质性缺水并存的不利局面。为了实现庆阳地区社会经济可持续发展，推动革命老区脱贫致富，需要建设骨干拦沙工程，拦沙淤地，改善当地供水条件及农业生产条件。

四、工程建设必要性

工程建设是拦截泥沙、减轻下游河道淤积的需要。

（一）马莲河是渭河泥沙特别是粗泥沙主要来源区，是生态建设的重点区域

渭河是黄河流域面积最大、来水量和来沙量最多的一级支流，流域面积、年径流量和来沙量分别占黄河流域的17.0%、17.3%和35.0%。渭河的洪水危害主要在中下游，防洪保护区涉及宝鸡、咸阳、西安、渭南等市（区），面积1 084.6km2。区内农田95.54万亩，人口约243.2万人，有陇海铁路干线、310国道和宝鸡至潼关的高速公路等重要交通设施，洪水一旦决溢将造成很大的经济损失，而且洪水决溢后，水退沙存，河渠淤塞，良田沙化，将导致生态环境恶化。

泥沙淤积河道、河床逐渐淤高是渭河下游洪水威胁严重的根本原因，尤其是1991年以来，泥沙大部分淤在主河槽，造成主河槽严重萎缩，河床不断抬升，排洪能力急剧下降，洪水位上升。2000年华县站洪峰流量1 890m3/s相应水位比1981年洪峰流量5 380m3/s相应水位还高0.27m。2003年咸阳、临潼、华县站洪峰流量分别为5 340m3/s、5 100m3/s和3 570m3/s，相应洪水位均创历史最高，特别是华县站水位342.76m比1996年历史最高水位高出0.51m。当前，渭河下游已经发展为地上悬河，不利的河床形态使中小洪水易形成“横河”“斜河”，渭河南山支流入渭受阻，渭河倒灌现象严重，防洪大堤被冲决的几率增加，渭河下游防洪形势严峻。

泾河是渭河的最大支流，泾河张家山站多年平均水量占渭河华县站水量的24%，而沙量却占渭河华县站沙量的76%。泾河水沙过程是造成渭河下游河道淤积的主要原因，根据渭河来水来沙及河道泥沙冲淤特性分析，渭河下游主河槽淤积主要是由于泾河张家山站流量小于300m3/s、含沙量大于300kg/m3的高含沙小洪水导致，而该高含沙小洪水90%来自于马莲河流域。

马莲河又是泾河最大的支流，流域面积占泾河流域面积的42%。根据马莲河入泾河口雨落坪水文站实测资料统计，马莲河多年（1952年6月～2012年5月）实测平均输沙量为1.19亿t，同期，泾河张家山断面多年平均输沙量为2.19亿t，渭河华县断面多年平均输沙量为3.15亿t，马莲河年均来沙量占泾河张家山断面的53.9%，占渭河华县断面的37.5%，是泾河及渭河的主要泥沙来源区（见表1）。

马莲河、蒲河水流含沙量非常高，马莲河多年平均含沙量为280kg/m3，而汛期平均含沙量更高达406kg/m3。当汛期洪水流量超过100m3/s时，其平均含沙量超过500kg/m3，此类高含沙水流通过泾河汇入渭河后，往往造成渭河下游河道严重淤积，给渭河及黄河的防洪减淤带来巨大压力。

粗泥沙是黄河河道泥沙淤积的主体，为更好地控制流域粗泥沙进入河道，黄委以输沙模数大于5 000t/km2·a、粒径大于0.05mm的粗泥沙输沙模数大于1 300t/km2·a为标准，界定黄河中游78 600km2面积作为多沙粗沙区，多沙粗沙区是黄河粗泥沙的主要来源区，优先安排治理。马莲河流域多沙粗沙区面积达到11 432km2，占渭河流域多沙粗沙区面积的90%以上，占黄土高原地区多沙粗沙区总面积的14.5%。根据雨落坪站实测悬移质泥沙颗粒级配资料统计分析，马莲河悬移质泥沙中数粒径为0.025mm，多年平均粗泥沙量（泥沙粒径大于0.05mm）是0.24亿t，占泾河粗泥沙总量的77%，占渭河粗泥沙总量的63%。为减少渭河及黄河下游河道泥沙淤积，需要对该流域多沙粗沙区进行综合治理，马莲河流域属于治理的重点区域。

（二）拦沙是减少中游入黄泥沙的根本措施，也是减轻黄河防洪压力的重要途径

多年治黄实践表明，处理黄河泥沙措施为“拦、调、排、放、挖”，而拦沙为五项基本措施之首。由于黄河下游河道主槽内淤积泥沙主要为粒径大于0.05mm的粗泥沙（占总淤积量的68.7%），因此，在黄河中游多沙粗沙区建设工程拦截泥沙，减淤效益更高，根据《黄河粗泥沙集中来源区拦沙工程一期项目可行性研究》成果，粗泥沙集中来源区拦截1亿t泥沙，下游河道可减少淤积约0.33亿t。目前，黄河流域黄土高原地区水土流失面积达到45.4万km2，治理面积广，需要投入大，非短时间内可以完成。从控制流域水土流失和减少渭河及黄河下游河道淤积角度来看，现状条件下，治理重点应集中在多沙粗沙来源区。

表1 渭河流域主要支流控制站实测水沙量特征值表

庆阳市气候干旱，降水稀少，大部分土地黄土裸露，植被不足，属重度水土流失区，平均土壤侵蚀模数达6 211t/km2·a，生态环境脆弱，沙漠化趋势加剧。环县、华池大部，庆城、镇原部分地区属多沙粗沙区，是泾河泥沙的主要来源区，是渭河下游河道泥沙淤积的主体（多沙粗沙区范围见图1）。拦减马莲河、蒲河流域泥沙，对于减轻渭河下游河道泥沙淤积，减缓河道防洪压力具有重要的作用。同时，由于进入河道泥沙量、特别粗泥沙量的减少，对减少黄河下游河道淤积也具有重要的意义。

图1 多沙粗沙区范围图

拦沙是一项系统工程，可采取多种途径，层层拦截，各有优势，互为补充。目前，常用的措施有植树种草、封山禁牧、修建梯田、淤地坝及水库等。其中，植树种草、封山禁牧可以增加区域内林草植被覆盖度，原地拦截泥沙，阻止泥沙进入山沟及河谷，措施生效后，其拦沙作用长期有效，但此类措施需要持续投入，建设周期长，生效相对缓慢；修建梯田、淤地坝则主要将泥沙拦截在山坡和沟谷地带，减少泥沙进入到流域较大的支流及干流，拦沙作用明显，投资少，见效快，但梯田及淤地坝控制面积小，拦沙容积有限，淤积速度快，淤满后将失去拦沙作用；而在重要的干流及支流修建大型水库拦沙，具有控制面积广、拦沙量大、拦沙年限长、单方拦沙量投入最小等特点。

（三）工程建设对延长马莲河水利枢纽拦沙库容运用年限、减缓渭河下游河道淤积、保障防洪安全具有重要意义

巴家咀水库3.3亿m3拦沙任务已经完成，小盘河水库基本没有拦沙功能。规划修建的马莲河水利枢纽设计拦沙库容为6.35亿m3，拦沙年限为14年。数学模型计算结果表明，马莲河水利枢纽拦沙可累计减少渭河下游淤积量为2.01亿t，减少渭河下游淤积厚度0.32m，同时可减少黄河下游河道淤积量2.5亿t。

在马莲河、蒲河上游建设水利骨干工程，建库拦沙，可以大幅度减少进入马莲河水利枢纽、巴家咀水库、小盘河水库的泥沙量，达到延长水库运用年限的目的，促进水库兴利作用发挥。同时可进一步减轻渭河下游及黄河下游河道泥沙淤积，保障渭河下游防洪安全。

四、主要结论

（一）庆阳市建设骨干拦沙工程，进行拦沙滞洪、涵水保土是必要的

庆阳市地处黄土高原腹地，植被稀疏，土壤侵蚀强烈，水土流失面积占全市总面积的81.2%，每年河流带走泥沙2.138亿t，马莲河年均来沙量占渭河华县断面的37.5%，是泾河及渭河的主要泥沙来源区。庆阳市汛期（6月～9月）平均水量为2.83亿m3，占全年的66.8%，汛期平均输沙量为1.15亿t，占全年的96.8%，由于缺乏骨干拦沙工程，汛期高含沙水流难以利用。马莲河环县洪德以上2 100万m3的非汛期苦咸水下泄造成下游干流4.47亿m3水质变差，导致全市1/3的水资源白白流失。

本次规划的30处拦沙工程，多年平均拦沙量4 605万t，拦减泥沙量占庆阳市年产沙量的24%，可以减少进入马莲河水利枢纽泥沙的19%，减少入渭泥沙的8%，从而延长马莲河水利枢纽、巴家咀水库、小盘河水库使用年限，缓解渭河下游淤积。30处拦沙工程总滞洪库容2.53亿m3，汛期安全拦蓄运用，可以增加庆阳市水资源可利用量。马莲河环县洪德以上建设8处拦沙工程，控制38%流域面积，可以减少非汛期苦咸水下泄，改善马莲河水质。工程可淤地8.65万亩，改善当地农业生产条件。

本次规划的骨干拦沙工程建设可以减少庆阳市水土流失，改善生态环境和农业生产条件，缓解下游水库淤积，工程建设是必要的。

（二）拦沙水库工程主要布置在马莲河、蒲河上游，可发挥显著的拦沙及淤地效益

规划的30处骨干拦沙工程中，马莲河流域20处，控制马莲河水利枢纽以上19%的面积，年均拦沙量2 417万t。巴家咀水库以上流域布置8处拦沙工程，控制了巴家咀以上44%的面积，年均拦沙量1 396万t。巴家咀水库与小盘河水库区间流域，布置2处拦沙工程，控制区间面积18%，年均拦沙量791万t。

30处拦沙工程总控制流域面积5 344km2，总拦沙库容10.63亿m3，总库容13.16亿m3，淤地8.65万亩。拦沙工程中29处为中型，1处为大型。项目静态总投资101.28亿元，其中工程部分投资95.73亿元，移民征地补偿费用5.55亿元。

（三）拦沙工程运用初期采用“滞洪拦沙”方式运行，水库淤满后要及时加高坝体或改变运用方式，保障水库安全

骨干工程的主要任务是蓄水拦沙，运用初期采用“滞洪拦沙”方式运行。在洪水期间河道来水含沙量一般较大，工程对洪水泥沙进行全拦全蓄，洪水过后除部分工程预留供水所需水量外，应及时下泄所蓄清水，保障下游河道需水量，为下次拦蓄洪水泥沙预留库容。

工程到达设计淤积年限后（目前设计为30年），拦沙库容将被淤满。结合库区及大坝的加高条件，工程淤满后，可比较选取“滞洪拦沙”或“滞洪排沙”二种适宜的治理模式。当水库淤满后大坝有进一步加高潜力时，可及时对坝体进行加高，增加拦沙库容，采用“滞洪拦沙”方式运行，继续发挥水库的蓄洪拦沙功能。若水库无进一步加高潜力，可在其上游寻找新的坝址修建拦沙水库，继续对流域内泥沙进行拦蓄，同时原有水库采用“滞洪排沙”方式运用，加大水库泄流能力（扩建泄洪洞或修建溢洪道），维持水库一定的调洪库容，确保坝体防洪安全。