袁 崢，梁林江，李曉春

(陜西省江河水庫管理局，陜西 西安 710018)

1 流域概況

渭河是黃河第一大支流，發(fā)源于甘肅渭源縣鳥鼠山，流經(jīng)甘肅、寧夏、陜西三省，在陜西潼關(guān)注入黃河。渭河干流全長818 km，陜西省境內(nèi)河長為502 km，全流域總面積13.5萬km2，陜西省境內(nèi) 6.71萬 km2。渭河兩岸支流眾多，渭河流域陜西段共有三級以上支流73條，南岸的數(shù)量較多，但較大支流集中在北岸，水系呈扇狀分布。截止2010年底，陜西省渭河流域共建成水庫441座，總庫容21.79億 m3，現(xiàn)狀供水能力12.85億 m3，引、提水工程 6 366座，現(xiàn)狀供水能力24.59億 m3;水資源開發(fā)利用程度達(dá)到47.2%，屬用水高度緊張區(qū)。由于地表水不足，大量開采地下水，現(xiàn)已形成多處地下水降落漏斗和超采區(qū)。陜西省渭河流域水資源的開發(fā)利用程度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了流域的水資源承載能力，用水供需矛盾突出。

2 生態(tài)調(diào)度途徑和方案分析

2.1 生態(tài)調(diào)度途徑分析

2.1.1 產(chǎn)業(yè)節(jié)水

對于陜西省渭河流域來說，農(nóng)業(yè)用水占總用水量的比重較大，是社會穩(wěn)定和糧食安全的重要保障。產(chǎn)業(yè)節(jié)水主要考慮農(nóng)業(yè)節(jié)水，農(nóng)業(yè)用水根據(jù)灌溉的充分程度可以分為最低需求和適宜需求兩種情景:最低需求是指只在作物需水關(guān)鍵期保證其用水(即“保命水”)，其余時間主要依靠天然降水補(bǔ)給，不再取水灌溉;適宜需求是指除滿足作物需水關(guān)鍵期的用水外，在作物生長的其他階段通過灌溉滿足其生長需水，達(dá)到作物豐產(chǎn)增收的目的。為了體現(xiàn)節(jié)水對減少用水、增加河道徑流的作用，將產(chǎn)業(yè)節(jié)水按照節(jié)水對象及節(jié)水力度可以分為三個層次:(1)一般節(jié)水方案:采用基于統(tǒng)計規(guī)律的需水預(yù)測方法，按照現(xiàn)狀節(jié)水模式的發(fā)展來預(yù)測未來不同水平年陜西省渭河流域需水量;(2)強(qiáng)化節(jié)水方案:在現(xiàn)狀節(jié)水模式基礎(chǔ)上考慮加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)約用水力度，控制需求過快增長，農(nóng)業(yè)采用適宜需求預(yù)測需水量;(3)最低需水方案:在強(qiáng)化節(jié)水方案基礎(chǔ)上，農(nóng)業(yè)采用最低需求預(yù)測需水量。

2.1.2 再生水利用

由于缺乏足夠的資金和有效的政策支持，陜西省渭河流域各地市污水利用設(shè)施不足，管網(wǎng)配套建設(shè)落后，現(xiàn)狀年再生水利用率不足10%，再生水利用具有很大的挖掘潛力和發(fā)展空間。提高再生水利用可以減少河道取水量，從而改善徑流狀況。

2.1.3 控制引水發(fā)電

由于河道外引水發(fā)電直接影響了河道內(nèi)的流量變化過程，過度引水甚至直接造成河段脫水?dāng)嗔?。對于陜西省渭河流域，從寶雞峽水利樞紐引水發(fā)電，到魏家堡下游入河，對于渭河干流林家村至魏家堡河段的流量過程造成了較大的影響。由于發(fā)電用水與灌溉供水存在一定的結(jié)合關(guān)系，為比較發(fā)電引水對渭河干流水資源量及流量過程的影響，考慮兩種方案:(1)結(jié)合灌溉發(fā)電:11月至次年6月用水期，發(fā)電完全服從灌溉要求，除灌溉引水外不考慮單獨的發(fā)電引水;(2)正常發(fā)電:考慮水電站的發(fā)電需求，滿足一定保證率下的發(fā)電引水，即基本按照現(xiàn)狀運(yùn)行調(diào)度方式發(fā)電引水。

2.1.4 水庫工程調(diào)控

渭河干流僅寶雞峽樞紐具有一定調(diào)節(jié)能力，因此支流對干流生態(tài)補(bǔ)水具有較為重要的意義?，F(xiàn)狀條件下可向干流補(bǔ)水的支流主要是北岸千河、南岸石頭河、黑河。千河產(chǎn)流條件優(yōu)越，工程控制能力強(qiáng)，位處渭河干流中上游，對下游多個斷面有調(diào)節(jié)作用，已建成有段家峽、馮家山、王家崖等大、中型水庫工程以及一些小型蓄、引、提工程，承擔(dān)馮家山灌區(qū)用水和寶雞市城鎮(zhèn)供水的任務(wù)，還可以向羊毛灣水庫補(bǔ)水，汛期棄水也比較小。通過調(diào)整灌區(qū)用水方式、調(diào)度模式可以在關(guān)鍵期實施干流補(bǔ)水，緩解干流關(guān)鍵期缺水問題。石頭河和黑河具有較好的水量條件和工程能力，但石頭河水庫和黑河金盆水庫是西安市城市供水骨干水源工程，實現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)水目標(biāo)需要與現(xiàn)有供水目標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào)。在未來實施引漢濟(jì)渭以及庫峪、高冠峪等城市后備水源后，通過調(diào)整供水方式，可以進(jìn)一步增強(qiáng)調(diào)控能力為干流補(bǔ)水。

2.1.5 地下水庫調(diào)蓄

結(jié)合陜西省渭河流域地下水現(xiàn)狀及供用水特點，考慮干流生態(tài)缺水期一定程度可以通過加大地下水利用，減少地表水利用從而提高河道徑流量，考慮兩種方案:(1)地表水優(yōu)先利用:符合一般的地下水利用規(guī)則，考慮壓采限采地下水以保護(hù)地下水源，優(yōu)先使用地表水源;(2)地下水分期開采:對于生態(tài)環(huán)境需水，汛期優(yōu)先使用地表水源，提高地表洪水資源的利用效率，非汛期優(yōu)先使用地下水源，降低生態(tài)環(huán)境用水與生產(chǎn)用水之間的矛盾。

2.1.6 本地水源工程

渭河流域在建大型水庫包括亭口水庫、東莊水庫、永寧山水庫和南溝門水庫等。在本地水源工程方面，考慮兩種方案:(1)不考慮新增水源工程，僅基于現(xiàn)狀已建工程進(jìn)行調(diào)度;(2)考慮新增水源工程，近期考慮亭口水庫和南溝門水庫建成且投入運(yùn)行，遠(yuǎn)期進(jìn)一步考慮東莊水庫、永寧山水庫建成運(yùn)行，同時考慮其他區(qū)域整體的小型水源工程建設(shè)。

2.1.7 跨流域調(diào)水工程

跨流域調(diào)水現(xiàn)狀年包括東雷引黃、引乾濟(jì)石兩個調(diào)水工程，規(guī)劃水平年包括引紅濟(jì)石、引漢濟(jì)渭工程。在跨流域調(diào)水工程方面，考慮兩種方案:(1)不考慮新增跨流域調(diào)水工程:僅基于現(xiàn)狀供水工程進(jìn)行水量調(diào)度;(2)考慮新增跨流域調(diào)水工程:考慮引紅濟(jì)石和引漢濟(jì)渭工程將于2020年通水，調(diào)水量分別為0.92億 m3和5億 m3。

2.2 模型構(gòu)建及方案設(shè)置

根據(jù)上述思路和方法，在基于規(guī)則的水資源配置模型(ROWAS)的基礎(chǔ)上構(gòu)建渭河流域水量調(diào)控模型，該模型能夠通過設(shè)定的規(guī)則實現(xiàn)流域水源到用戶的配置計算和河道水量調(diào)度過程模擬，協(xié)調(diào)河道外生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水與河道內(nèi)生態(tài)、發(fā)電以及航運(yùn)等用水。根據(jù)流域水利工程分布和水資源利用特點，將渭河流域概化為如圖1所示的節(jié)點圖。其中包括27個三級區(qū)套地級行政區(qū)的計算單元、48個工程節(jié)點及290多條水量傳輸線路。通過不同類型的節(jié)點反映流域生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水，水庫蓄水、放水，自然入流和支流匯流、流域外引水等信息，將對流域水資源的調(diào)控轉(zhuǎn)化為對節(jié)點水量的調(diào)控。結(jié)合上述生態(tài)調(diào)度途徑，主要從產(chǎn)業(yè)節(jié)水、發(fā)電引水控制及水庫工程調(diào)控三方面考慮并形成組合方案，如表1所示，分析現(xiàn)狀年2010年和2020年水平年不同水量調(diào)度途徑對流域的水量平衡及生態(tài)目標(biāo)的影響，徑流序列采用1956～2010年渭河流域55年系列資料。

圖1 水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

2.3 調(diào)控結(jié)果分析

考慮系統(tǒng)運(yùn)行的情景設(shè)置，渭河流域各水平年水量供需平衡結(jié)果如表2所示?？梢钥闯觯r(nóng)業(yè)灌溉采用最低用水模式，未來2020年陜西省渭河流域供用水基本能夠達(dá)到平衡，缺水量由5.57億 m3降低至0.06億 m3。

考慮各個斷面的生態(tài)需水，不同水平年各方案主要控制斷面生態(tài)流量保障程度如表3所示?？梢钥闯?，2020年最低需水方案的滿足程度明顯高于強(qiáng)化節(jié)水方案，此外，考慮發(fā)電引流后，林家村至漆水河段的生態(tài)流量保證程度均有所降低。

表1 水量調(diào)度情景方案

考慮最低需水方案(R1(20))在無水庫控泄、無發(fā)電引流時的工程調(diào)控效應(yīng)，對寶雞峽水利樞紐、馮家山水庫、石頭河水庫設(shè)置最小控泄流量以滿足干流生態(tài)需求。以水庫對應(yīng)干流生態(tài)斷面流量過程與生態(tài)基流的差距對應(yīng)設(shè)置寶雞峽水利樞紐、馮家山及石頭河水庫的下泄流量目標(biāo)，設(shè)置中考慮上下游斷面間的水量傳遞效應(yīng)，各水庫的最小放流過程如表4所示。最低需水方案主要控制斷面工程調(diào)控前后生態(tài)基流滿足狀況如表5所示?？梢钥闯?，采取調(diào)控措施后，主要斷面生態(tài)基流的保障程度均有所提高，除此之外，最低需水方案調(diào)控前后林家村水文站長系列生態(tài)流量的斷流個數(shù)分別為29個和14個，由此可見，水庫調(diào)控有效地減少了枯季斷流。

3 保障機(jī)制分析

采用最低需水模式后，未來陜西省渭河流域供用水基本能夠達(dá)到平衡，但是干流最小生態(tài)流量目標(biāo)尚不能達(dá)到要求，斷面生態(tài)流量保障狀況不均衡，從上游到下游最小生態(tài)流量保障狀況呈逐漸增加趨勢。咸陽以下斷面基本能夠滿足，主要矛盾集中在林家村至魏家堡斷面，尤其以林家村最為突出。針對渭河流域的水資源短缺，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)社會用水和生態(tài)環(huán)境用水是做好水生態(tài)文明建設(shè)的重要基礎(chǔ)，有必要采取有效的保障機(jī)制，解決目前渭河流域的生態(tài)環(huán)境問題。

3.1 完善相關(guān)政策法規(guī)

1)制定渭河流域水力發(fā)電用水指導(dǎo)意見，約束河道外引水發(fā)電需求。首先，由陜西省水利廳牽頭研究制定“渭河流域水力發(fā)電用水指導(dǎo)性意見”，明確河道外引水發(fā)電的引水規(guī)模、引水水量以及管理程序等;其次，寶雞峽管理局要嚴(yán)格按照水利廳調(diào)度預(yù)案和調(diào)度指令的要求，控制下泄流量;最后研究確定政府補(bǔ)貼制度，寶雞峽和魏家寶渠首引水量減少，造成魏家堡和楊陵水電站發(fā)電收入的減少，可以按照當(dāng)年的發(fā)電收益損失進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼，補(bǔ)貼費(fèi)用由省財政項目列支。

2)盡快出臺灌區(qū)管理與改革辦法，實現(xiàn)灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。林家村、魏家堡和楊凌水電站的水力發(fā)電主要用于彌補(bǔ)寶雞峽管理局單位經(jīng)費(fèi)不足，切實加強(qiáng)灌區(qū)管理與改革，解決灌區(qū)水管單位當(dāng)前面臨的困境，也是協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會用水和生態(tài)環(huán)境用水的有效途徑。首先，加大水利基礎(chǔ)設(shè)施政府投入力度，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)產(chǎn)品的國際競爭力;其次，加強(qiáng)灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價改革，根據(jù)陜西省水利工程供水價格管理辦法，研究制定合理的灌區(qū)農(nóng)灌水價;再次，進(jìn)行灌區(qū)管理機(jī)制改革，精簡人員，提高工作效率。

3)完善陜西省渭河水量調(diào)度辦法。首先，補(bǔ)充完善枯水期進(jìn)行生態(tài)水量調(diào)度的程序，明確相關(guān)設(shè)區(qū)的市、縣(市、區(qū))人民政府水行政主管部門和省屬灌溉管理單位在水量調(diào)度中的責(zé)任與義務(wù)及獎懲措施;其次，制定陜西省渭河流域枯水期生態(tài)調(diào)度預(yù)案，明確近期、中期和遠(yuǎn)期的生態(tài)水量調(diào)度目標(biāo)和調(diào)度途徑;再次，本著公平、互利、和諧發(fā)展和“誰收益、誰付費(fèi)”的原則，建立完善的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。

表2 水量供需平衡結(jié)果表 億m3

表3 主要控制斷面生態(tài)需水保證程度 %

表4 水庫最小下泄水量控制要求 百萬m3

3.2 加強(qiáng)水資源管理

1)加強(qiáng)水庫聯(lián)合調(diào)度，提高流域水資源的社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。陜西省渭河流域包括4座大型水庫以及干流的寶雞峽水利樞紐，另外還包括4座在建或擬建大型水庫?；谖己恿饔騺硭攸c及水利工程分布情況，充分發(fā)揮渭河流域水庫群的綜合調(diào)度能力，是渭河干流生態(tài)補(bǔ)水的重要途徑。

2)充分利用外調(diào)水，優(yōu)化配置本地水和外調(diào)水，有效緩解渭河流域嚴(yán)重缺水局面。陜西渭河流域調(diào)水工程包括已有的東雷引黃和在建的引乾濟(jì)石、引紅濟(jì)石和引漢濟(jì)渭工程，2020年規(guī)劃的調(diào)水量為7.3億 m3，占當(dāng)?shù)氐乇硭Y源量的12%。應(yīng)充分利用外調(diào)水，優(yōu)化全省水資源配置，有效緩解關(guān)中地區(qū)嚴(yán)重缺水局面，保證基本生態(tài)環(huán)境流量目標(biāo)的實現(xiàn)。

3)開展節(jié)水型社會建設(shè)，挖掘節(jié)水潛力，加大可再生水的利用。從宏觀層面來說，調(diào)整區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制高耗水項目，鼓勵發(fā)展低耗水的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，以實現(xiàn)區(qū)域結(jié)構(gòu)性節(jié)水;從微觀層面來說，改進(jìn)工藝、加強(qiáng)管理等手段，提高各產(chǎn)業(yè)部門的用水效率和節(jié)水能力，以實現(xiàn)各產(chǎn)業(yè)部門的用水總量最小化。

4)建設(shè)“陜西省渭河水量調(diào)度管理系統(tǒng)”項目，完善水量調(diào)度監(jiān)測、監(jiān)控等手段，建立數(shù)據(jù)上報和調(diào)度會商制度，強(qiáng)化水量調(diào)度監(jiān)督管理和執(zhí)行力。在渭河干流主要入河口、大中型水庫、主要水利樞紐、大型取水口、主要排污口加強(qiáng)水量水質(zhì)信息監(jiān)控，并及時收集、整理和上報主要斷面實時的水量水質(zhì)情況，為生態(tài)環(huán)境水量調(diào)度提供較為準(zhǔn)確的信息。建立由省水利廳以及相關(guān)涉區(qū)的市、縣(市、區(qū))人民政府水行政主管部門和省屬灌溉管理單位參與的會商制度，商量調(diào)度方案。省江河局要加強(qiáng)監(jiān)督檢查力度，進(jìn)一步完善監(jiān)督檢查手段，確保水利廳調(diào)度方案和調(diào)度指令落到實處。

表5 最低需水方案工程調(diào)控前后生態(tài)基流滿足情況

3.3 開展科技支撐研究

1)研究水庫預(yù)報與動態(tài)汛限水位響應(yīng)關(guān)系。在確保水庫安全的前提下，科學(xué)地設(shè)計和運(yùn)行汛限水位，合理的利用水庫的防洪庫容和興利庫容的重疊庫容，是提高洪水資源和水能資源利用率，發(fā)揮水庫的綜合效益，環(huán)節(jié)水資源供需矛盾的有效手段之一。

2)地下水與地表水聯(lián)合調(diào)度。地下水具有天然的調(diào)蓄功能，對于維持枯水季的河道基流量發(fā)揮了重要的作用。地下水庫調(diào)蓄可以對含水層有計劃的補(bǔ)給與回采，豐蓄枯采，實現(xiàn)含水層的可持續(xù)利用，并有效改善生態(tài)環(huán)境。通過調(diào)配不同時期地下水的開采過程，實現(xiàn)地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度，降低生態(tài)環(huán)境用水與生產(chǎn)用水之間的矛盾。

4 結(jié)語

以渭河流域為典型，從流域整體水資源供需情況出發(fā)，研究了適用于渭河的生態(tài)環(huán)境用水的調(diào)度途徑，建立調(diào)度模型并進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)計算，提出不同水平年和來水條件下生態(tài)環(huán)境用水的調(diào)度方案。圍繞陜西省渭河全線綜合整治目標(biāo)的實現(xiàn)，從政策、監(jiān)控和管理三方面出發(fā)，提出了一套科學(xué)有效的綜合保障機(jī)制，保障和促進(jìn)渭河全線綜合整治規(guī)劃目標(biāo)的實現(xiàn)，充分的體現(xiàn)了開發(fā)利用流域水資源的同時，很好的保護(hù)區(qū)域生態(tài)的理念。

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