黄藏寺水利枢纽向下游生态配水效益估算

魏洪涛 程毅 司舒阳

摘 要：黄藏寺水利枢纽是黑河骨干调蓄工程之一，通过植物生长关键期向黑河中下游合理配水，保障实现国务院确定的分水方案，为下游生态的修复和重建创造条件。在生态配水作用分析的基础上，从生态效益、节约调水费用、灌溉效益等方面，测算了黄藏寺水利枢纽向中下游生态配水的经济效益。一是每年增加向下游供水量0.47亿m3，并尽可能满足下游植被生长关键期用水需求，有利于植被复苏、生长与繁衍，估算生态效益为每年19 920万元;二是为黑河水量调度提供工程条件支撑，减轻各级管理机构的协调难度，每年可节省调水费用315万元;三是改善中游灌区引水条件，减少平原水库蒸发渗漏损失0.25亿m3，多年平均灌溉效益为4 725万元。

关键词：生态效益;灌溉效益;黄藏寺水利枢纽

中图分类号：TV213.4;F283

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.022

引用格式：魏洪涛，程毅，司舒阳.黄藏寺水利枢纽向下游生态配水效益估算[J].人民黄河，2021，43（12）：115-117，122.

Abstract： The HuangzangsiWater Control Project is an important water regulation project on the Heihe River. This project can allocate water reasonably to the middle and lower reaches of the Heihe River during the critical period to implement the water allocation plan made by the State Council and create conditions for the restoration and reconstruction of the downstream ecology. Based on the analysis of ecological water distribution function， this paper evaluated the economic benefits of the ecological water distribution from the project to downstream from the aspects of ecological benefits， water transfer cost savings and irrigation benefits. Firstly， it could increase the water supply to the downstream by 47 million m3 to meet the water demand of downstream vegetation in the critical period as much as possible， which was beneficial to the recovery， growth and reproduction of the vegetation and the estimated ecological benefit was 199.2 million Yuan. Secondly， it could provide engineering support for the river water regulation， reduce the coordination difficulty of management organizations at all levels and save 3.15 million Yuan of water transfer cost every year. Thirdly， it could improve the water diversion conditions of the irrigation area in the middle reaches of Heihe River， reduce the evaporation and seepage loss of plain reservoir by 25 million m3 and the average irrigation benefit for many years was 47.25 million Yuan.

Key words： ecological benefit; irrigation benefit; Huangzangsi Water Control Project

1 概 述

黑河發源于祁连山，从祁连山发源地到尾闾居延海，全长928 km，流域面积11.6万km2[1]。黑河流域地处我国西北地区，具有显著的大陆性气候特征，气候干旱。上游降水量相对丰富，是全流域的产流区;中游光热土地资源丰富，具有优越的农牧业发展条件，但年降水量少，蒸发强烈，降水量仅有110～370 mm，年水面蒸发量最大达到2 200 mm;下游为荒漠干旱区和极端干旱亚区，主要为荒漠草场。受中游经济社会发展用水影响，进入下游水量逐年减少，导致下游地区植被退化严重，自20世纪80年代以来，下游地区植被覆盖度大于70%的土地面积减少了78%，覆盖度为30%～70%的草地以及产量较高的4、5级草地面积减少了40%;而植被覆盖度小于30%的土地面积增加了68%。随着植被覆盖度的减小，土地沙漠化面积逐年增大，沙尘暴危害加剧，影响范围涉及我国西北、华北、东北，甚至华东等地区，总面积约200万km2。2000年以来，国家先后启动了黑河水量统一调度和黑河流域近期治理规划，黑河下游生态恶化趋势得到了有效遏制，部分地区生态有了明显恢复。但是由于缺乏有效的调控手段，因此其下游生态关键期用水需求仍无法保证，国务院批复的上下游水量分配方案也难以实现。

黄藏寺水利枢纽是黑河流域骨干调蓄工程之一，坝址位于黑河上游、东西两岔汇合口以下11 km的黄藏寺村附近。开发任务为：合理调配中下游生态和经济社会用水，提高黑河水资源综合管理能力，兼顾发电等综合利用。工程建成后通过关键期向黑河中下游合理配水，保障实现国务院确定的分水方案，确保调水到东居延海，为下游生态的修复和重建创造条件。该工程具有显著的生态配水效益，鉴于直接计算其生态配水效益相对困难，本文针对有无工程情况下各项功能的作用，分别从增加下游生态水量、减少中游地区调水费用和改善中游地区灌溉等方面分析生态配水的效益。

2 黄藏寺水利枢纽向下游生态配水作用

（1）水量分配方案。按照国务院批复的黑河干流水量分配方案，当莺落峡断面多年平均河川径流量为15.8亿m3时，正义峡断面下泄水量为9.5亿m3，其中分配给沿岸经济社会发展用水1.5亿m3。

（2）生态关键期用水。根据《黑河下游绿洲生态水需求研究报告》（中国科学院寒区与旱区工程研究所，2010年6月），黑河下游生态关键期可分为3个阶段：4月为生态复苏期，5—7月为生态成长期，8月为胡杨种子散播、繁殖、萌发和克隆时期。使下游核心生态系统恢复到20世纪80年代中期水平的年需水量为7.46亿m3，见表1。

（3）黄藏寺水利枢纽的配水作用。表2为有无黄藏寺水利枢纽情况下正义峡断面来水量及过程，无黄藏寺水利枢纽正义峡多年平均来水量为9.02亿m3，比分水方案少。受上游来水和中游灌溉用水影响，正义峡来水量主要集中于7—9月，约为4.54亿m3，占年来水量的50%;4—6月来水较少，仅0.59亿m3，占年来水量的6.5%，尤其是4月份仅0.24亿m3，不利于植被的生长。

通过黄藏寺水库调度，首先正义峡断面来水达到9.49亿m3，基本满足国务院分水方案的要求;其次尽可能按照下游生态需水过程要求下泄，满足植被生长需求。据统计，正义峡7—9月来水量减少至3.79亿m3，而4—6月来水量增加到1.40亿m3，较好地兼顾了4—8月生态关键期用水量，有利于下游植被复苏、生长与繁衍，对遏制下游植被退化、土地沙化，恢复下游生态环境具有重要意义。

3 黄藏寺水利枢纽生态配水效益计算

生态效益估算是一项复杂的工作，从不同的角度看会有不同的认识[2-3]。黄藏寺水利枢纽的生态配水作用表现在多个方面，本文本着可量化、具有代表性、基本能够体现黄藏寺水利枢纽的生态作用和效果等原则，在有无黄藏寺水利枢纽对比分析的基础上[4]，重点从改善和恢复下游地区植被生态环境、减少管理单位和沿线政府调度难度、改善中游灌区灌溉条件等方面，估算黄藏寺水利枢纽向下游生态配水效益，即生态效益、节省调水费用和灌溉效益。

3.1 生态效益

我国西北地区拥有广袤的沙漠，分布在沙漠边缘的绿洲具有重要的蓄积水分、防止水土流失、阻挡风沙等功能。由于人们对生态环境关注不够，盲目开垦，乱砍滥伐，超载过牧，经济发展用水挤占生态环境用水，因此导致植被退化和土地沙化，生态环境不断恶化，严重威胁着我国西北地区生态屏障的安全，威胁着我国中东部地区生态安全。根據20世纪60年代初航片和80年代TM影像资料判读，额济纳旗植被覆盖率小于10%的戈壁、沙漠面积增加了约462 km2，平均每年增加23.1 km2。随着土地沙漠化面积增加，沙尘暴危害加剧。以1993年5月5日发生在我国西北地区的特大沙尘暴为例，阿拉善地区为重要沙源之一，在受其严重影响的新疆东部、甘肃河西走廊地区、宁夏大部、内蒙古西部地区，农作物受灾约37.33万hm2，死亡85人，伤264人，死伤牲畜120万头，部分公路、铁路运输及供电线路中断，经济损失达5.5亿元。2000年我国共出现了19次沙尘天气过程，其中强沙尘暴过程2次、沙尘暴过程7次、扬沙过程10次，影响范围涉及我国西北、华北、东北，甚至华东等地区，总面积约200万km2。黄藏寺水库建成后可优化黑河下游来水过程，增加下游天然植被生长关键期的来水量，对额济纳绿洲的生态恢复将起到极其重要的作用。随着黑河下游生态的逐步恢复，植被面积增加，戈壁、沙漠面积减小，有助于减轻沙尘暴强度和减少沙尘暴发生次数，具有较大的生态环境和社会效益。

黄藏寺水库对下游生态配水的作用主要体现在两个方面：一是集中向下游输水，减少河道输水损失，增加黑河下游生态可利用水资源量;二是改善下游来水过程，适应下游天然植被生长关键期的水量需求。黄藏寺水库可量化的生态效益主要为减少河道输水损失和改善下游生态供水过程效益。

鉴于黑河河床土质的特殊性和地形的复杂性，加之河道走向不顺直和部分河段宽浅散乱，水流在河道内长时间低速行进，导致水流大面积扩散和长时间滞留，水流有充分的时间在河床和两岸扩渗，造成输水损失增大，输水损失在30%以上，最高近80%。黄藏寺水库建成后，在4月、7月、8月以较大流量集中泄水，向正义峡调水，结合对宽浅河道进行整治，可以减少河道输水损失4 816万m3。

黄藏寺水库调节径流可优化下游生态供水过程，对下游天然生态产生积极的影响。黑河下游天然植被生长需水的关键期为4—6月。通过黄藏寺水库调节，4—6月正义峡断面泄水量由0.71亿m3增加到1.52亿m3，增加0.81亿m3，这对逐步恢复黑河下游额济纳绿洲天然生态将起到重要作用。本文在对目前生态效益计算方法进行研究的基础上，结合实际情况，拟采用该地区经济社会用水效益替代估算该工程的生态效益。

根据分析，黑河中游设计水平年总供水量10.89亿m3，其中农业9.49亿m3，工业生活1.40亿m3。工业供水效益约为8.96元/m3，灌溉效益为1.89元/m3，则中游地区综合供水效益为2.80元/m3。结合生态、农业和工业、生活供水的重要性，认为生态效益应大于灌溉效益和该地区的综合供水效益，本次黄藏寺水库对下游的生态效益计算采用中游地区综合供水效益替代估算值，即取2.80元/m3。考虑到增加的关键期供水部分是通过水量统一调度从汛期调节而来，该部分水量在汛期下泄也有一定的生态效益，调节到关键期后生态效益发挥得更充分，其效益按照新增生态供水效益的70%进行估算，为1.96元/m3。黄藏寺水库建成后增加关键期供水量0.81亿m3，其中减少河道输水损失4 816万m3，该部分为工程建设后下游新增的水资源量，相应的效益为13 484万元;其余3 284万m3水量是从其他时段调节而来，相应的生态效益为6 436万元。因此，黄藏寺水库对下游的生态效益合计为19 920万元。

3.2 节省调水费用

为了完成国务院确定的黑河分水目标，现状工程条件下黑河中下游实施“全线闭口，集中下泄”的调度方式。黑河调水专项经费开支范围为：调度年会及调度月会会议费开支，调度现场办公费开支，调度期通信联络支出，调度期督察交通费支出，督察期人员差旅费支出，调水期各种预案、水情信息、调度资料整编刊印支出，调度期车辆租用费支出，调度专用设备购置支出，以及接待支出等。根据甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院编制的2009—2010年黑河生态水量调度应急实施方案，从工程措施及非工程措施两个方面分析，得到为实施“全线闭口，集中下泄”的调度方式每年所需要的费用为1 050萬元。

黄藏寺水库建成后控制黑河干流近80%的径流，可以为黑河水量调度提供工程条件的支撑，通过流域水资源统一管理和调度手段实现行政措施和工程措施的有机结合。黄藏寺水库利用适宜的时机，每年2～3次大流量向下游调水，可大大缩短闭口时间，减轻各级管理机构的协调难度，从而节省调度经费开支，以此估算经济效益[2]。考虑黑河口门合并及河道整治措施的分摊作用后，修建黄藏寺水库后每年可节省的调水费用按总调水专项经费的30%估算，为315万元。

3.3 灌溉效益

（1）灌区发展情况。黄藏寺水库的灌溉供水范围为黑河中游以黑河干流为水源的12个灌区，现状有效灌溉面积12.2万hm2。黄藏寺水库的调节作用将有效改善这12个灌区的引水条件，同时促进灌区节水改造，到2020年灌区灌溉水利用系数达0.65，管灌、喷滴灌灌溉水利用系数分别为0.80、0.90。

（2）黄藏寺水库对中游灌区增供水量分析。根据需水预测，黑河中游黄藏寺水库供水范围内规划水平年国民经济需水量为10.89亿m3。根据供需平衡计算，无黄藏寺水库情况下总供水量为10.45亿m3，黄藏寺水库建成生效后总供水量为10.70亿m3，通过水库调节，替代中游平原水库，减少水库蒸发渗漏损失，可增供水量0.25亿m3。

（3）灌溉效益计算。采用分摊系数法计算黑河中游干流灌区灌溉效益[2]。黑河中游干流灌区种植结构概化为小麦、制种玉米（含经济作物）、普通玉米3种作物，种植比例分别为20%、60%、20%。按照当地市场价格，小麦为2.2元/kg，制种玉米为4.0元/kg，普通玉米为2.0元/kg。小麦、制种玉米、普通玉米净灌溉定额分别为345、400、400 m3/亩（15亩为1 hm2）。根据《黑河流域综合规划》成果，现状年黑河中游灌区高新节水灌溉面积约占30%，设计水平年约占77%，综合灌溉水利用系数将提高到0.65，3种作物的毛灌溉定额分别为531、615、615 m3/亩，综合定额598 m3/亩。据调查统计，小麦、制种玉米、普通玉米的平均产量分别为470、600、600 kg/亩。

黑河流域中游多年平均降水量为130 mm，多年平均水面蒸发量为2 000 mm，灌区发展完全依靠灌溉，属于没有灌溉就没有农业的干旱地区，灌溉效益分摊系数取0.60。按以上分析的参数计算，黑河中游干流灌区灌溉综合增产产值为1 887元/亩，单方水增产值为3.15元/m3，单方水灌溉效益为1.89元/m3。黄藏寺水库建成后中游干流灌区多年平均增供水量为2 500万m3，则多年平均灌溉效益为4 725万元。

4 结 语

黄藏寺水利枢纽是黑河干流骨干工程，通过植被生长关键期向黑河中下游合理配水，保障实现国务院确定的分水方案，为下游生态的修复和重建创造条件。黄藏寺水利枢纽的作用与效益主要表现在3个方面：一是每年可增加向下游供水量0.47亿m3，并尽可能满足下游植被生长关键期用水需求，其中关键期4—6月供水量从0.59亿m3增加到1.40亿m3，对下游植被复苏、生长与繁衍非常有利，估算黄藏寺水库对下游产生的生态效益为每年19 920万元;二是黄藏寺水库控制了黑河干流近80%的径流，可以为黑河水量调度提供工程条件的支撑，使流域水资源统一管理和调度的手段实现行政措施和工程措施的有机结合，减轻各级管理机构的协调难度，从而节省调度经费开支，每年可节省的调水费用为315万元;三是黄藏寺水库的调节作用将有效改善中游灌区的引水条件，通过替代中游平原水库，减少水库蒸发渗漏损失0.25亿m3，多年平均灌溉效益为4 725万元。笔者认为，黄藏寺水利枢纽工程的生态配水能力在改善黑河流域生态环境、改善下游灌区灌溉条件、增强流域管理能力、减少上下游水事纠纷、维护地区稳定发展等方面将发挥巨大的作用，有些作用很难用经济价值来衡量。本文仅仅是从生态配水的水量调节、减少输水损失、提高管理手段等方面初步分析了其低限经济价值，为项目决策提供参考。

参考文献：

[1] 董红霞，黄海真，刘大庆.黑河流域水生态环境问题及对策[J].人民黄河，2016，38（12）：103-104.

[2] 贺涛，杨志峰，崔保山.流域生态配水研究进展[J].资源科学，2006（1）：128-135.

[3] 王敬，吴泽宁.水源与湿地生态系统协调的生态配水模型[J].人民黄河，2014，36（6）：72-74，109.

[4] 中华人民共和国水利部.水利建设项目经济评价规范：SL 72—2013[S].北京：中国水利水电出版社，2013：8.

【责任编辑 张华岩】