石川河生态用水保障方案分析

高旭艳

（陕西省水利电力勘测设计研究院,陕西 西安 710001）

1 石川河流域概况

石川河是渭河左岸一级支流,发源于铜川市印台区崾岘梁下,由沮河、漆水河在岔口汇聚而成,流域面积4585 m2,主河长144 km,涉及西安、铜川、咸阳、渭南4 个设区市的11 个县（区）。流域面积10 km2以上的支流有67 条,主要支流有沮河、漆水河、赵氏河、温泉河、清河等。沮河干流建有石川河流域最大的骨干调蓄工程桃曲坡水库,总库容5720 万m3,主要任务是农业灌溉、城镇生活和工业供水。

石川河流域是关中地区重要的工业和粮棉生产基地。工业基本形成了以煤化工、热电联产等为核心的能源产业集群,以及航空设计、制造、试飞为一体的综合性航空工业基地；流域内气候、土壤条件利于农业生产,现有耕地面积220 万亩,分布有泾惠渠、桃曲坡、交口抽渭、东雷二期抽黄等大型灌区,农田有效灌溉面积132万亩。据统计,石川河流域2020年常住人口182.3万人,其中城镇人口94.6万人,城镇化率51.9%,流域国内生产总值（GDP）889.1亿元。

2 河道生态存在问题分析

（1）水资源自然禀赋较差,水资源供需矛盾突出

石川河流域是陕西省水资源极度匮乏的区域之一,水资源总量3.1 亿m3,人均水资源量仅170 m3,不到全省的六分之一、全国的十二分之一,远低于国际公认的人均500 m3“极度缺水标准”,水资源承载能力极低。近年来,随着流域经济社会发展,城镇化进程加快,工业和城乡生活用水增长较快,区内骨干水源桃曲坡水库供水任务由原来的农业灌溉调整为统筹兼顾农业灌溉、城乡生活和工业供水,使得设计31.8 万亩灌区失灌面积已达14.4 万亩,水资源供需矛盾十分突出,加之1990 年以来石川河径流显著减少,使河道内生态水量保障程度持续降低。

（2）河道生态水量得不到保障,河道生物多样性、河岸湿地资源受到威胁

近年来流域内快速经济发展和城镇化水平不断提高,用水需求增长较快,加之流域内上世纪开发建设的部分水利工程未考虑预留河道内生态水量,致使流域水资源开发利用程度偏高。特别是桃曲坡水库与石川河岔口引水枢纽联合运用,几乎将岔口断面以上沮水、漆水河来水“吃干榨净”。据统计,近5 年石川河干流岔口断面年均下泄水量262 万m3,主要为汛期下泄洪水,其他月份几乎没有泄放水量,岔口引水枢纽以下河道生态水量严重不足,部分河段甚至断流,河道内洄游性鱼类基本消失,加之河岸湿地面积萎缩,生态功能退化,制约多种湿地生物的生存繁衍。

（3）地表水水质存在不达标现象

由于石川河水资源开发利用程度过高,河道基流无法保障,而沿河大部分村庄生活污水未经处理直接排入河道,农业化肥农药过量使用等对河流造成的污染得不到稀释降解,干流水质达不到相应水功能区水质目标要求。根据环保部门监测资料,近几年石川河干流岔口国控断面、入渭断面多为Ⅴ类水质,达不到二级水功能区Ⅳ水质标准要求。

（4）缺乏水资源统一管理和调度机制

石川河流域涉及多个市、县（区）,水资源管理为条块结合方式,现有水源工程管理权分散,难以统筹协调不同行政区上下游、左右岸和河道内外各类用水需求,缺乏统一的水资源管理和调度机制,合理调配流域水资源,协调生活、生产、生态用水关系。

3 现状补水设施建设情况

（1）马栏引水工程

马栏引水工程是为补给桃曲坡水库水源,解决铜川水荒而实施的跨流域调水工程。该工程1998年建成,设计最大引水流量4.0 m3/s,由泾河支流三水河上游马栏河引水至石川河支流沮水河进入桃曲坡水库,每年可从马栏河引水1200万m3～1500万m3。

（2）泾惠渠补水工程

石川河流域,尤其是岔口以下河段河流生态环境破坏现象在党的“十八大”提出大力推进生态文明建设之时,就引起了政府和社会各界的重视,通过分析论证,建设了泾惠渠向石川河富平段补水工程,通过徐木抽水站灌区二支渠部分区段改造,新铺设下塬管道780 m,补水到石川河。补水口位于富平县产业大道石川河大桥下游约700 m处,最大设计流量1.2 m3/s；向阎良补水工程是利用泾惠渠北干一支渠自流进入石川河,补水口位于2 号溢流坝附近。自从2015 年以来,泾惠渠向石川河富平和阎良段生态补水累计600 余万m3。

2020 年～2021 年,为进一步缓解石川河生态流量不足等问题,改善石川河生态环境,规划在现有补水工程的基础上,分析泾惠渠工程潜力,在徐木抽水灌区总干渠2+590 桩号处左岸设取水口,穿过产业大道、红星干渠至下王村附近,在石川河富淡大桥下游右岸100 m处进入河道,线路全长6.15 km,设计补水量1.2 m3/s,并利用富余水头在补水管线6+135.82 桩号处设分水口,布设支线补水至富淡桥上游400 m处。

4 补水方案分析

石川河流域西北为泾河,东部为洛河,南部为渭河。根据石川河流域所处地理位置、周边河流水系及水利工程规划建设情况,综合考虑石川河水资源条件、现有水源工程潜力、用水紧缺状况、区域水资源开发利用规划以及经济技术可行性等因素,解决石川河生态用水问题,按照近期和远期相结合、管理措施和工程措施相结合的思路,提出石川河生态用水配置及补水方案。

（1）近期补水方案

近期生态补水范围以石川河干流的富平、阎良等城区河段为重点,以沿岸污水处理厂退水和泾惠渠为补水水源,适当增加河道生态水量,满足维持城区段生态湿地水量水质要求。

主要措施：一是设置岔口引水枢纽引水限制,规定该断面过水流量小于0.2 m3/s时不得实施灌溉引水；二是完成富平、阎良的4座沿河污水处理厂的提标改造,使退水水质达到Ⅳ类标准,满足水功能区水质目标要求,年可向石川河生态补水675 万m3；三是泾惠渠在徐木抽水灌区总干渠取水,修建生态补水工程补水至富平县城上游富淡桥河段,同时实施泾惠渠一支渠渠道清淤15 km,保障石川河干流的富平、阎良城区河段水面、湿地生态水量需求。

（2）中期补水方案

泾河补水方案主要是基于东庄水利枢纽建成后,在水库运行初期,利用运行初期多调蓄的水量向石川河流域生态补水。采用石川河生态补水线路与铜川支线结合,即加大龙潭水库坝后至铜川新区的新堡水厂线路过水能力,在新堡水厂进水口设分水闸、分水闸至沮河输水管道,直接向沮河补水。并在石川河富平段利用地形地质条件和河床特质,修建富平地下水库,进一步调蓄补充的生态水,使之更加符合河道对生态流量的需求。

根据《泾河东庄水利枢纽工程初步设计报告》,东庄水库的开发任务是以防洪减淤为主,兼顾供水、发电和改善生态等综合利用。东庄水库设计总库容30.62 亿m3,调节库容5.82 亿m3,供水对象为泾惠渠灌区农业灌溉、铜川新区、西咸新区渭北3个新城、三原县城和富平县城及工业园区。设计多年平均供水量为4.35 亿m3,其中向城乡生活及工业供水量为1.62 亿m3,供水保证率95%；泾惠渠灌区灌溉供水量2.73 亿m3,供水保证率50%。供水工程分为南、北两条干线,建设反调节水库2 座,其中北线向铜川新区、富平县城及工业园区和三原县城供水,反调蓄水库为龙潭水库,可通过龙潭水库调蓄后向各供水对象供水。

由于东庄水库拦沙库容达20.63 亿m3,经分析拦沙期约15 年,即水库约有15 年时间调蓄库容远大于设计的5.82 亿m3。通过适当发挥东庄水库拦沙期调节库容较大的优势,拦蓄汛期洪水,补充石川河生态水量,改善和提升流域生态环境质量,促进区域社会和生态环境的高质量发展。对东庄水库运行初期可供水量进行分析计算,可较正常运行期设计多年平均供水量多供1.0 亿m3以上的水量。这部分水量可以通过加大北干线供水规模,直接或置换当地水源工程供水量向石川河流域生态补水。

（3）远期补水方案

远期随着南水北调西线工程、古贤水利枢纽及陕西供水工程的建成,加之东庄水利枢纽进入正常运行期供水对象及规模将按照设计供水,渭北泾东地区水资源配置格局将产生变化,石川河生态水量调度和补水设施将发生变化,生态水量和保障程度也将有所提高。

根据古贤陕西受水区规划初步成果,古贤水利枢纽及供水工程建成后,远期规划供水范围东起黄河,西到泾河,北依嵯峨山、尧山、黄龙山（北部控制高程600 m～880 m）,南至渭河,区域内除交口抽渭灌区保留50 万亩灌溉面积、泾惠渠灌区145万亩由泾、渭水源解决外,其余东雷一期、东雷二期、洛惠渠、交口、禹门口、薛峰、盘河等已成灌区用水全部由黄河水解决。届时,洛河水源将有条件上调向石川河流域生态补水。初拟方案为在洛河干流五里镇河入汇口下游1.5 km处的樊家咀设引水低坝取水,通过约11 km引水隧洞输水至规划的雷塬水库,经水库调蓄后,通过隧洞输水进入漆水河干流。

5 结论

根据对石川河流域周边泾河、洛河水源从已成及规划工程建设情况,可以看出,泾河、洛河均具有向石川河生态补水的条件。

近期在东庄水库建成以前,利用已成泾惠渠灌区向石川河中游及下游河段生态补水；东庄水利枢纽建成后,通过加大规划的东庄北线供水工程规模利用运行初期多调蓄的水量向石川河流域生态补水,同时进行东庄、桃曲坡及龙潭水库联合调度,解决石川河及上游沮水河的生态水量保障问题；远期国家南水北调西线工程、古贤水利枢纽及陕西供水工程建成后,通过置换现状洛河、石川河等用户,降低石川河开发利用程度,同时洛河水源也将有条件上调向石川河流域生态补水。