白沙水库水资源短缺成因及解决方案

董萌佳，李新攀

（1.河南省白沙水库运行中心，河南 禹州 461670；2.河南省水文水资源中心，河南 郑州 450046）

1 引言

河南省白沙水库是以防洪灌溉为主，兼顾工业供水、水产养殖、旅游等综合利用的大（Ⅰ）型水库。随着经济社会快速发展，白沙水库水量供需矛盾日渐突出，加上2012年以来水库来水量偏少，为确保当地城镇生活供水，需限制工业供水和灌溉供水。因此，水库水资源短缺问题已成为制约白沙水库运行中心发展的主要瓶颈，选择合理可行的供水方式是解决当下水库水资源短缺、未来水库可持续发展的关键性问题。

2 白沙水库水资源现状

白沙水库位于淮河流域沙颍河水系颍河上游，控制流域面积9.85×104hm2，占颍河流域面积的13.60%。水库建成后开始设立水库水文站，观测库水位及出库流量，其径流量1954-2019年的年平均值为9 500.00万m3，且呈逐渐减少趋势。

3 白沙水库水资源短缺成因

3.1 年降雨量

年降雨量是影响水资源的主要因素，2010-2018年年平均降雨量仅为567.40 mm，是多年平均降雨量的84%，比多年平均降雨量少104.80 mm。特别是2012-2018年期间年平均降雨量仅为521.00 mm，7年全部小于多年平均降雨量，且7年年平均入库水量不足2,000.00万m3。

3.2 上游中小型水库

1960年以前仅26 km2，占白沙水库总控制面积的2.60%，到1979 年增加到324.50 km2，此时已占控制面积的32.90%，到1985年上游中小型水库控制面积达到357.80 km2，占控制面积的36.30%。影响较大的三座中型水库是纸坊水库、券门水库、少林水库，其中前两个水库是1969年建成，少林水库是1972年建成。1986年以后，除1996年建一座小一类水库外，基本趋于稳定，上游中小型水库控制面积超过水库控制面积的1/3 以上。1986-2019年的年平均径流量仅为4,600.00万m3，而1985年以前的年平均径流量为1.46×108m3，由此说明白沙水库流域内中小型水库对径流的影响是显著的。

3.3 人类活动

人类活动主要是取用河道水与流域内取用地下水，取用河道水直接减少入库径流量。取用地下水后在取水井周围形成漏斗，降雨后增大下渗量来补充。根据调查，每年企业共计年均需供水量达7,340.00 万m3，再加上灌溉取用地下水。因此，人类活动也是白沙水库水资源短缺的重要因素。

综上可知，年降雨量、上游中小型水库、人类活动等是白沙水库水资源短缺的主要因素。

4 白沙水库水资源短缺问题的解决方案

4.1 白沙水库水资源短缺问题的解决方案

白沙水库水资源短缺问题，经多方调查研究，初步拟定利用陆浑水库汛期弃水，从陆浑东一干向白沙水库调水。

从区域地理分布来看，北部区域和南部区域均为嵩山山脉，呈东西走向，其中南部山区距离输水引水点和受水区均相对较近。中部区域为两山之间的峡谷区域，也为东西走向，地面高程为290.00～400.00 m，该区域分布有众多村镇。

从区域地势地貌条件来看，北部区域和南部区域的嵩山山脉地势起伏较大，中部峡谷区域呈东西走向，中间高，东西低，区域内地势相对较平坦开阔。

从径流分布来看，中部峡谷区域内河流众多，较大的河流有白降河和颍河，其中白降河在区域西部，由东向西汇入颍河，颍河在区域东部，由西向东流过。区域内中小型水库也较多，主要的有刘瑶水库、隐士沟水库、玉堂水库、券门水库，均位于中部峡谷与南部山区交界区域。

从交通道路来看，区域内有S85 郑少洛高速、S323 省道等东西向重要交通道路，与输水线路方向平行，均位于中部峡谷区域，在区域的西部有南北向的G36宁洛高速、S238省道，区域的中部有南北向的G207 国道，区域的东部有南北向的S49 焦桐高速、S237 省道。整体来说，中部峡谷区域地势开阔，沿线交通便利，南部和北部山区区域交通不便，需借助南北向贯穿的道路实现对外交通。

从地质条件来看，南部和北部均属于嵩山山脉，多为岩层，成洞地质条件较好，尤其南部山区埋深相对较大，隧洞围岩条件相对更好，而中部峡谷区域，多为土质地层，有利于浅挖，但不利于隧洞成洞。

从输水管线沿线压力水头来看，引水点进水口设计水位在280.00～290.00 m，出水口白沙水库正常蓄水位225.00 m，如果要保障全线重力流压力输水，沿线压力水头高程225.00～290.00 m，中部区域地面高程290.00～400.00 m，除了局部少数线路段外，大多数线路段埋深较大，不适合埋设管道，而南部山区和北部山区地势起伏较大，地面高程在300.00～700.00 m，远超压力水头高程，在该区域只能采用隧洞等非开挖技术输水。

通过以上各方面分析，输水线路如果采用管道浅埋的方式，适合在中部峡谷区域铺设，如果采用输水隧洞的方式，适合在南部山区穿越。

4.2 分析白沙水库水资源短缺问题的解决方案及方案对比分析

陆浑东一干至白沙水库调水工程北线方案和南线方案主要工程形式和影响因素对比见表2。

表2 比选线路工程形式和影响因素对比表

通过表2 的对比分析，北线方案总线路较长，工程线路60%采用隧洞，40%采用地埋压力管道，需要采用泵站加压的形式输水；南线方案总线路较短，比北线方案短1.60 km，工程线路90%以上采用隧洞，隧洞长度比北线方案长18.90 km，但是可以满足重力自流输水，不需要泵站加压。

从工程施工对沿线影响来看，北线方案沿线为峡谷区域，道路、河流、村镇、厂矿众多，铺设输水管道，存在部分施工征迁问题，工程施工对周围社会生产、生活会产生一定影响，对周围环境也会产生不利影响。

从投资上对比分析，北线方案隧洞较短，工程部分投资较少，南线方案隧洞比重较大，工程部分投资比北线方案多，但移民征迁量远少于北线方案，含移民征迁费用的总投资额差距不大。

综上分析，为解决白沙水库水资源短缺的问题，可采用南线方案作为输水线路。

5 结语

面对水库水资源日渐短缺的问题，本文从年降雨量、上游中小型水库、人类活动等方面分析水资源短缺的成因，并提出从陆浑水库进行调水的两种输水方案，通过对比得出从陆浑水库调水的南线方案为最优方案。