黃藏寺水利樞紐向下游生態(tài)配水效益估算

魏洪濤 程毅 司舒陽

摘 要：黃藏寺水利樞紐是黑河骨干調(diào)蓄工程之一，通過植物生長關(guān)鍵期向黑河中下游合理配水，保障實(shí)現(xiàn)國務(wù)院確定的分水方案，為下游生態(tài)的修復(fù)和重建創(chuàng)造條件。在生態(tài)配水作用分析的基礎(chǔ)上，從生態(tài)效益、節(jié)約調(diào)水費(fèi)用、灌溉效益等方面，測算了黃藏寺水利樞紐向中下游生態(tài)配水的經(jīng)濟(jì)效益。一是每年增加向下游供水量0.47億m3，并盡可能滿足下游植被生長關(guān)鍵期用水需求，有利于植被復(fù)蘇、生長與繁衍，估算生態(tài)效益為每年19 920萬元;二是為黑河水量調(diào)度提供工程條件支撐，減輕各級管理機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)難度，每年可節(jié)省調(diào)水費(fèi)用315萬元;三是改善中游灌區(qū)引水條件，減少平原水庫蒸發(fā)滲漏損失0.25億m3，多年平均灌溉效益為4 725萬元。

關(guān)鍵詞：生態(tài)效益;灌溉效益;黃藏寺水利樞紐

中圖分類號：TV213.4;F283

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.022

引用格式：魏洪濤，程毅，司舒陽.黃藏寺水利樞紐向下游生態(tài)配水效益估算[J].人民黃河，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(fā)源于祁連山，從祁連山發(fā)源地到尾閭居延海，全長928 km，流域面積11.6萬km2[1]。黑河流域地處我國西北地區(qū)，具有顯著的大陸性氣候特征，氣候干旱。上游降水量相對豐富，是全流域的產(chǎn)流區(qū);中游光熱土地資源豐富，具有優(yōu)越的農(nóng)牧業(yè)發(fā)展條件，但年降水量少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水量僅有110～370 mm，年水面蒸發(fā)量最大達(dá)到2 200 mm;下游為荒漠干旱區(qū)和極端干旱亞區(qū)，主要為荒漠草場。受中游經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展用水影響，進(jìn)入下游水量逐年減少，導(dǎo)致下游地區(qū)植被退化嚴(yán)重，自20世紀(jì)80年代以來，下游地區(qū)植被覆蓋度大于70%的土地面積減少了78%，覆蓋度為30%～70%的草地以及產(chǎn)量較高的4、5級草地面積減少了40%;而植被覆蓋度小于30%的土地面積增加了68%。隨著植被覆蓋度的減小，土地沙漠化面積逐年增大，沙塵暴危害加劇，影響范圍涉及我國西北、華北、東北，甚至華東等地區(qū)，總面積約200萬km2。2000年以來，國家先后啟動了黑河水量統(tǒng)一調(diào)度和黑河流域近期治理規(guī)劃，黑河下游生態(tài)惡化趨勢得到了有效遏制，部分地區(qū)生態(tài)有了明顯恢復(fù)。但是由于缺乏有效的調(diào)控手段，因此其下游生態(tài)關(guān)鍵期用水需求仍無法保證，國務(wù)院批復(fù)的上下游水量分配方案也難以實(shí)現(xiàn)。

黃藏寺水利樞紐是黑河流域骨干調(diào)蓄工程之一，壩址位于黑河上游、東西兩岔匯合口以下11 km的黃藏寺村附近。開發(fā)任務(wù)為：合理調(diào)配中下游生態(tài)和經(jīng)濟(jì)社會用水，提高黑河水資源綜合管理能力，兼顧發(fā)電等綜合利用。工程建成后通過關(guān)鍵期向黑河中下游合理配水，保障實(shí)現(xiàn)國務(wù)院確定的分水方案，確保調(diào)水到東居延海，為下游生態(tài)的修復(fù)和重建創(chuàng)造條件。該工程具有顯著的生態(tài)配水效益，鑒于直接計(jì)算其生態(tài)配水效益相對困難，本文針對有無工程情況下各項(xiàng)功能的作用，分別從增加下游生態(tài)水量、減少中游地區(qū)調(diào)水費(fèi)用和改善中游地區(qū)灌溉等方面分析生態(tài)配水的效益。

2 黃藏寺水利樞紐向下游生態(tài)配水作用

（1）水量分配方案。按照國務(wù)院批復(fù)的黑河干流水量分配方案，當(dāng)鶯落峽斷面多年平均河川徑流量為15.8億m3時(shí)，正義峽斷面下泄水量為9.5億m3，其中分配給沿岸經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展用水1.5億m3。

（2）生態(tài)關(guān)鍵期用水。根據(jù)《黑河下游綠洲生態(tài)水需求研究報(bào)告》（中國科學(xué)院寒區(qū)與旱區(qū)工程研究所，2010年6月），黑河下游生態(tài)關(guān)鍵期可分為3個(gè)階段：4月為生態(tài)復(fù)蘇期，5—7月為生態(tài)成長期，8月為胡楊種子散播、繁殖、萌發(fā)和克隆時(shí)期。使下游核心生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到20世紀(jì)80年代中期水平的年需水量為7.46億m3，見表1。

（3）黃藏寺水利樞紐的配水作用。表2為有無黃藏寺水利樞紐情況下正義峽斷面來水量及過程，無黃藏寺水利樞紐正義峽多年平均來水量為9.02億m3，比分水方案少。受上游來水和中游灌溉用水影響，正義峽來水量主要集中于7—9月，約為4.54億m3，占年來水量的50%;4—6月來水較少，僅0.59億m3，占年來水量的6.5%，尤其是4月份僅0.24億m3，不利于植被的生長。

通過黃藏寺水庫調(diào)度，首先正義峽斷面來水達(dá)到9.49億m3，基本滿足國務(wù)院分水方案的要求;其次盡可能按照下游生態(tài)需水過程要求下泄，滿足植被生長需求。據(jù)統(tǒng)計(jì)，正義峽7—9月來水量減少至3.79億m3，而4—6月來水量增加到1.40億m3，較好地兼顧了4—8月生態(tài)關(guān)鍵期用水量，有利于下游植被復(fù)蘇、生長與繁衍，對遏制下游植被退化、土地沙化，恢復(fù)下游生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

3 黃藏寺水利樞紐生態(tài)配水效益計(jì)算

生態(tài)效益估算是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，從不同的角度看會有不同的認(rèn)識[2-3]。黃藏寺水利樞紐的生態(tài)配水作用表現(xiàn)在多個(gè)方面，本文本著可量化、具有代表性、基本能夠體現(xiàn)黃藏寺水利樞紐的生態(tài)作用和效果等原則，在有無黃藏寺水利樞紐對比分析的基礎(chǔ)上[4]，重點(diǎn)從改善和恢復(fù)下游地區(qū)植被生態(tài)環(huán)境、減少管理單位和沿線政府調(diào)度難度、改善中游灌區(qū)灌溉條件等方面，估算黃藏寺水利樞紐向下游生態(tài)配水效益，即生態(tài)效益、節(jié)省調(diào)水費(fèi)用和灌溉效益。

3.1 生態(tài)效益

我國西北地區(qū)擁有廣袤的沙漠，分布在沙漠邊緣的綠洲具有重要的蓄積水分、防止水土流失、阻擋風(fēng)沙等功能。由于人們對生態(tài)環(huán)境關(guān)注不夠，盲目開墾，亂砍濫伐，超載過牧，經(jīng)濟(jì)發(fā)展用水?dāng)D占生態(tài)環(huán)境用水，因此導(dǎo)致植被退化和土地沙化，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，嚴(yán)重威脅著我國西北地區(qū)生態(tài)屏障的安全，威脅著我國中東部地區(qū)生態(tài)安全。根據(jù)20世紀(jì)60年代初航片和80年代TM影像資料判讀，額濟(jì)納旗植被覆蓋率小于10%的戈壁、沙漠面積增加了約462 km2，平均每年增加23.1 km2。隨著土地沙漠化面積增加，沙塵暴危害加劇。以1993年5月5日發(fā)生在我國西北地區(qū)的特大沙塵暴為例，阿拉善地區(qū)為重要沙源之一，在受其嚴(yán)重影響的新疆東部、甘肅河西走廊地區(qū)、寧夏大部、內(nèi)蒙古西部地區(qū)，農(nóng)作物受災(zāi)約37.33萬hm2，死亡85人，傷264人，死傷牲畜120萬頭，部分公路、鐵路運(yùn)輸及供電線路中斷，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)5.5億元。2000年我國共出現(xiàn)了19次沙塵天氣過程，其中強(qiáng)沙塵暴過程2次、沙塵暴過程7次、揚(yáng)沙過程10次，影響范圍涉及我國西北、華北、東北，甚至華東等地區(qū)，總面積約200萬km2。黃藏寺水庫建成后可優(yōu)化黑河下游來水過程，增加下游天然植被生長關(guān)鍵期的來水量，對額濟(jì)納綠洲的生態(tài)恢復(fù)將起到極其重要的作用。隨著黑河下游生態(tài)的逐步恢復(fù)，植被面積增加，戈壁、沙漠面積減小，有助于減輕沙塵暴強(qiáng)度和減少沙塵暴發(fā)生次數(shù)，具有較大的生態(tài)環(huán)境和社會效益。

黃藏寺水庫對下游生態(tài)配水的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是集中向下游輸水，減少河道輸水損失，增加黑河下游生態(tài)可利用水資源量;二是改善下游來水過程，適應(yīng)下游天然植被生長關(guān)鍵期的水量需求。黃藏寺水庫可量化的生態(tài)效益主要為減少河道輸水損失和改善下游生態(tài)供水過程效益。

鑒于黑河河床土質(zhì)的特殊性和地形的復(fù)雜性，加之河道走向不順直和部分河段寬淺散亂，水流在河道內(nèi)長時(shí)間低速行進(jìn)，導(dǎo)致水流大面積擴(kuò)散和長時(shí)間滯留，水流有充分的時(shí)間在河床和兩岸擴(kuò)滲，造成輸水損失增大，輸水損失在30%以上，最高近80%。黃藏寺水庫建成后，在4月、7月、8月以較大流量集中泄水，向正義峽調(diào)水，結(jié)合對寬淺河道進(jìn)行整治，可以減少河道輸水損失4 816萬m3。

黃藏寺水庫調(diào)節(jié)徑流可優(yōu)化下游生態(tài)供水過程，對下游天然生態(tài)產(chǎn)生積極的影響。黑河下游天然植被生長需水的關(guān)鍵期為4—6月。通過黃藏寺水庫調(diào)節(jié)，4—6月正義峽斷面泄水量由0.71億m3增加到1.52億m3，增加0.81億m3，這對逐步恢復(fù)黑河下游額濟(jì)納綠洲天然生態(tài)將起到重要作用。本文在對目前生態(tài)效益計(jì)算方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況，擬采用該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會用水效益替代估算該工程的生態(tài)效益。

根據(jù)分析，黑河中游設(shè)計(jì)水平年總供水量10.89億m3，其中農(nóng)業(yè)9.49億m3，工業(yè)生活1.40億m3。工業(yè)供水效益約為8.96元/m3，灌溉效益為1.89元/m3，則中游地區(qū)綜合供水效益為2.80元/m3。結(jié)合生態(tài)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)、生活供水的重要性，認(rèn)為生態(tài)效益應(yīng)大于灌溉效益和該地區(qū)的綜合供水效益，本次黃藏寺水庫對下游的生態(tài)效益計(jì)算采用中游地區(qū)綜合供水效益替代估算值，即取2.80元/m3?？紤]到增加的關(guān)鍵期供水部分是通過水量統(tǒng)一調(diào)度從汛期調(diào)節(jié)而來，該部分水量在汛期下泄也有一定的生態(tài)效益，調(diào)節(jié)到關(guān)鍵期后生態(tài)效益發(fā)揮得更充分，其效益按照新增生態(tài)供水效益的70%進(jìn)行估算，為1.96元/m3。黃藏寺水庫建成后增加關(guān)鍵期供水量0.81億m3，其中減少河道輸水損失4 816萬m3，該部分為工程建設(shè)后下游新增的水資源量，相應(yīng)的效益為13 484萬元;其余3 284萬m3水量是從其他時(shí)段調(diào)節(jié)而來，相應(yīng)的生態(tài)效益為6 436萬元。因此，黃藏寺水庫對下游的生態(tài)效益合計(jì)為19 920萬元。

3.2 節(jié)省調(diào)水費(fèi)用

為了完成國務(wù)院確定的黑河分水目標(biāo)，現(xiàn)狀工程條件下黑河中下游實(shí)施“全線閉口，集中下泄”的調(diào)度方式。黑河調(diào)水專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)開支范圍為：調(diào)度年會及調(diào)度月會會議費(fèi)開支，調(diào)度現(xiàn)場辦公費(fèi)開支，調(diào)度期通信聯(lián)絡(luò)支出，調(diào)度期督察交通費(fèi)支出，督察期人員差旅費(fèi)支出，調(diào)水期各種預(yù)案、水情信息、調(diào)度資料整編刊印支出，調(diào)度期車輛租用費(fèi)支出，調(diào)度專用設(shè)備購置支出，以及接待支出等。根據(jù)甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設(shè)計(jì)院編制的2009—2010年黑河生態(tài)水量調(diào)度應(yīng)急實(shí)施方案，從工程措施及非工程措施兩個(gè)方面分析，得到為實(shí)施“全線閉口，集中下泄”的調(diào)度方式每年所需要的費(fèi)用為1 050萬元。

黃藏寺水庫建成后控制黑河干流近80%的徑流，可以為黑河水量調(diào)度提供工程條件的支撐，通過流域水資源統(tǒng)一管理和調(diào)度手段實(shí)現(xiàn)行政措施和工程措施的有機(jī)結(jié)合。黃藏寺水庫利用適宜的時(shí)機(jī)，每年2～3次大流量向下游調(diào)水，可大大縮短閉口時(shí)間，減輕各級管理機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)難度，從而節(jié)省調(diào)度經(jīng)費(fèi)開支，以此估算經(jīng)濟(jì)效益[2]。考慮黑河口門合并及河道整治措施的分?jǐn)傋饔煤?，修建黃藏寺水庫后每年可節(jié)省的調(diào)水費(fèi)用按總調(diào)水專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的30%估算，為315萬元。

3.3 灌溉效益

（1）灌區(qū)發(fā)展情況。黃藏寺水庫的灌溉供水范圍為黑河中游以黑河干流為水源的12個(gè)灌區(qū)，現(xiàn)狀有效灌溉面積12.2萬hm2。黃藏寺水庫的調(diào)節(jié)作用將有效改善這12個(gè)灌區(qū)的引水條件，同時(shí)促進(jìn)灌區(qū)節(jié)水改造，到2020年灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)達(dá)0.65，管灌、噴滴灌灌溉水利用系數(shù)分別為0.80、0.90。

（2）黃藏寺水庫對中游灌區(qū)增供水量分析。根據(jù)需水預(yù)測，黑河中游黃藏寺水庫供水范圍內(nèi)規(guī)劃水平年國民經(jīng)濟(jì)需水量為10.89億m3。根據(jù)供需平衡計(jì)算，無黃藏寺水庫情況下總供水量為10.45億m3，黃藏寺水庫建成生效后總供水量為10.70億m3，通過水庫調(diào)節(jié)，替代中游平原水庫，減少水庫蒸發(fā)滲漏損失，可增供水量0.25億m3。

（3）灌溉效益計(jì)算。采用分?jǐn)傁禂?shù)法計(jì)算黑河中游干流灌區(qū)灌溉效益[2]。黑河中游干流灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)概化為小麥、制種玉米（含經(jīng)濟(jì)作物）、普通玉米3種作物，種植比例分別為20%、60%、20%。按照當(dāng)?shù)厥袌鰞r(jià)格，小麥為2.2元/kg，制種玉米為4.0元/kg，普通玉米為2.0元/kg。小麥、制種玉米、普通玉米凈灌溉定額分別為345、400、400 m3/畝（15畝為1 hm2）。根據(jù)《黑河流域綜合規(guī)劃》成果，現(xiàn)狀年黑河中游灌區(qū)高新節(jié)水灌溉面積約占30%，設(shè)計(jì)水平年約占77%，綜合灌溉水利用系數(shù)將提高到0.65，3種作物的毛灌溉定額分別為531、615、615 m3/畝，綜合定額598 m3/畝。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，小麥、制種玉米、普通玉米的平均產(chǎn)量分別為470、600、600 kg/畝。

黑河流域中游多年平均降水量為130 mm，多年平均水面蒸發(fā)量為2 000 mm，灌區(qū)發(fā)展完全依靠灌溉，屬于沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)的干旱地區(qū)，灌溉效益分?jǐn)傁禂?shù)取0.60。按以上分析的參數(shù)計(jì)算，黑河中游干流灌區(qū)灌溉綜合增產(chǎn)產(chǎn)值為1 887元/畝，單方水增產(chǎn)值為3.15元/m3，單方水灌溉效益為1.89元/m3。黃藏寺水庫建成后中游干流灌區(qū)多年平均增供水量為2 500萬m3，則多年平均灌溉效益為4 725萬元。

4 結(jié) 語

黃藏寺水利樞紐是黑河干流骨干工程，通過植被生長關(guān)鍵期向黑河中下游合理配水，保障實(shí)現(xiàn)國務(wù)院確定的分水方案，為下游生態(tài)的修復(fù)和重建創(chuàng)造條件。黃藏寺水利樞紐的作用與效益主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：一是每年可增加向下游供水量0.47億m3，并盡可能滿足下游植被生長關(guān)鍵期用水需求，其中關(guān)鍵期4—6月供水量從0.59億m3增加到1.40億m3，對下游植被復(fù)蘇、生長與繁衍非常有利，估算黃藏寺水庫對下游產(chǎn)生的生態(tài)效益為每年19 920萬元;二是黃藏寺水庫控制了黑河干流近80%的徑流，可以為黑河水量調(diào)度提供工程條件的支撐，使流域水資源統(tǒng)一管理和調(diào)度的手段實(shí)現(xiàn)行政措施和工程措施的有機(jī)結(jié)合，減輕各級管理機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)難度，從而節(jié)省調(diào)度經(jīng)費(fèi)開支，每年可節(jié)省的調(diào)水費(fèi)用為315萬元;三是黃藏寺水庫的調(diào)節(jié)作用將有效改善中游灌區(qū)的引水條件，通過替代中游平原水庫，減少水庫蒸發(fā)滲漏損失0.25億m3，多年平均灌溉效益為4 725萬元。筆者認(rèn)為，黃藏寺水利樞紐工程的生態(tài)配水能力在改善黑河流域生態(tài)環(huán)境、改善下游灌區(qū)灌溉條件、增強(qiáng)流域管理能力、減少上下游水事糾紛、維護(hù)地區(qū)穩(wěn)定發(fā)展等方面將發(fā)揮巨大的作用，有些作用很難用經(jīng)濟(jì)價(jià)值來衡量。本文僅僅是從生態(tài)配水的水量調(diào)節(jié)、減少輸水損失、提高管理手段等方面初步分析了其低限經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為項(xiàng)目決策提供參考。

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【責(zé)任編輯 張華巖】