石川河生態(tài)用水保障方案分析

高旭艷

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710001）

1 石川河流域概況

石川河是渭河左岸一級(jí)支流,發(fā)源于銅川市印臺(tái)區(qū)崾峴梁下,由沮河、漆水河在岔口匯聚而成,流域面積4585 m2,主河長(zhǎng)144 km,涉及西安、銅川、咸陽、渭南4 個(gè)設(shè)區(qū)市的11 個(gè)縣（區(qū)）。流域面積10 km2以上的支流有67 條,主要支流有沮河、漆水河、趙氏河、溫泉河、清河等。沮河干流建有石川河流域最大的骨干調(diào)蓄工程桃曲坡水庫,總庫容5720 萬m3,主要任務(wù)是農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水。

石川河流域是關(guān)中地區(qū)重要的工業(yè)和糧棉生產(chǎn)基地。工業(yè)基本形成了以煤化工、熱電聯(lián)產(chǎn)等為核心的能源產(chǎn)業(yè)集群,以及航空設(shè)計(jì)、制造、試飛為一體的綜合性航空工業(yè)基地；流域內(nèi)氣候、土壤條件利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),現(xiàn)有耕地面積220 萬畝,分布有涇惠渠、桃曲坡、交口抽渭、東雷二期抽黃等大型灌區(qū),農(nóng)田有效灌溉面積132萬畝。據(jù)統(tǒng)計(jì),石川河流域2020年常住人口182.3萬人,其中城鎮(zhèn)人口94.6萬人,城鎮(zhèn)化率51.9%,流域國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）889.1億元。

2 河道生態(tài)存在問題分析

（1）水資源自然稟賦較差,水資源供需矛盾突出

石川河流域是陜西省水資源極度匱乏的區(qū)域之一,水資源總量3.1 億m3,人均水資源量?jī)H170 m3,不到全省的六分之一、全國(guó)的十二分之一,遠(yuǎn)低于國(guó)際公認(rèn)的人均500 m3“極度缺水標(biāo)準(zhǔn)”,水資源承載能力極低。近年來,隨著流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,工業(yè)和城鄉(xiāng)生活用水增長(zhǎng)較快,區(qū)內(nèi)骨干水源桃曲坡水庫供水任務(wù)由原來的農(nóng)業(yè)灌溉調(diào)整為統(tǒng)籌兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)生活和工業(yè)供水,使得設(shè)計(jì)31.8 萬畝灌區(qū)失灌面積已達(dá)14.4 萬畝,水資源供需矛盾十分突出,加之1990 年以來石川河徑流顯著減少,使河道內(nèi)生態(tài)水量保障程度持續(xù)降低。

（2）河道生態(tài)水量得不到保障,河道生物多樣性、河岸濕地資源受到威脅

近年來流域內(nèi)快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平不斷提高,用水需求增長(zhǎng)較快,加之流域內(nèi)上世紀(jì)開發(fā)建設(shè)的部分水利工程未考慮預(yù)留河道內(nèi)生態(tài)水量,致使流域水資源開發(fā)利用程度偏高。特別是桃曲坡水庫與石川河岔口引水樞紐聯(lián)合運(yùn)用,幾乎將岔口斷面以上沮水、漆水河來水“吃干榨凈”。據(jù)統(tǒng)計(jì),近5 年石川河干流岔口斷面年均下泄水量262 萬m3,主要為汛期下泄洪水,其他月份幾乎沒有泄放水量,岔口引水樞紐以下河道生態(tài)水量嚴(yán)重不足,部分河段甚至斷流,河道內(nèi)洄游性魚類基本消失,加之河岸濕地面積萎縮,生態(tài)功能退化,制約多種濕地生物的生存繁衍。

（3）地表水水質(zhì)存在不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象

由于石川河水資源開發(fā)利用程度過高,河道基流無法保障,而沿河大部分村莊生活污水未經(jīng)處理直接排入河道,農(nóng)業(yè)化肥農(nóng)藥過量使用等對(duì)河流造成的污染得不到稀釋降解,干流水質(zhì)達(dá)不到相應(yīng)水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)要求。根據(jù)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)資料,近幾年石川河干流岔口國(guó)控?cái)嗝?、入渭斷面多為Ⅴ類水質(zhì),達(dá)不到二級(jí)水功能區(qū)Ⅳ水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）缺乏水資源統(tǒng)一管理和調(diào)度機(jī)制

石川河流域涉及多個(gè)市、縣（區(qū)）,水資源管理為條塊結(jié)合方式,現(xiàn)有水源工程管理權(quán)分散,難以統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不同行政區(qū)上下游、左右岸和河道內(nèi)外各類用水需求,缺乏統(tǒng)一的水資源管理和調(diào)度機(jī)制,合理調(diào)配流域水資源,協(xié)調(diào)生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水關(guān)系。

3 現(xiàn)狀補(bǔ)水設(shè)施建設(shè)情況

（1）馬欄引水工程

馬欄引水工程是為補(bǔ)給桃曲坡水庫水源,解決銅川水荒而實(shí)施的跨流域調(diào)水工程。該工程1998年建成,設(shè)計(jì)最大引水流量4.0 m3/s,由涇河支流三水河上游馬欄河引水至石川河支流沮水河進(jìn)入桃曲坡水庫,每年可從馬欄河引水1200萬m3～1500萬m3。

（2）涇惠渠補(bǔ)水工程

石川河流域,尤其是岔口以下河段河流生態(tài)環(huán)境破壞現(xiàn)象在黨的“十八大”提出大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)之時(shí),就引起了政府和社會(huì)各界的重視,通過分析論證,建設(shè)了涇惠渠向石川河富平段補(bǔ)水工程,通過徐木抽水站灌區(qū)二支渠部分區(qū)段改造,新鋪設(shè)下塬管道780 m,補(bǔ)水到石川河。補(bǔ)水口位于富平縣產(chǎn)業(yè)大道石川河大橋下游約700 m處,最大設(shè)計(jì)流量1.2 m3/s；向閻良補(bǔ)水工程是利用涇惠渠北干一支渠自流進(jìn)入石川河,補(bǔ)水口位于2 號(hào)溢流壩附近。自從2015 年以來,涇惠渠向石川河富平和閻良段生態(tài)補(bǔ)水累計(jì)600 余萬m3。

2020 年～2021 年,為進(jìn)一步緩解石川河生態(tài)流量不足等問題,改善石川河生態(tài)環(huán)境,規(guī)劃在現(xiàn)有補(bǔ)水工程的基礎(chǔ)上,分析涇惠渠工程潛力,在徐木抽水灌區(qū)總干渠2+590 樁號(hào)處左岸設(shè)取水口,穿過產(chǎn)業(yè)大道、紅星干渠至下王村附近,在石川河富淡大橋下游右岸100 m處進(jìn)入河道,線路全長(zhǎng)6.15 km,設(shè)計(jì)補(bǔ)水量1.2 m3/s,并利用富余水頭在補(bǔ)水管線6+135.82 樁號(hào)處設(shè)分水口,布設(shè)支線補(bǔ)水至富淡橋上游400 m處。

4 補(bǔ)水方案分析

石川河流域西北為涇河,東部為洛河,南部為渭河。根據(jù)石川河流域所處地理位置、周邊河流水系及水利工程規(guī)劃建設(shè)情況,綜合考慮石川河水資源條件、現(xiàn)有水源工程潛力、用水緊缺狀況、區(qū)域水資源開發(fā)利用規(guī)劃以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性等因素,解決石川河生態(tài)用水問題,按照近期和遠(yuǎn)期相結(jié)合、管理措施和工程措施相結(jié)合的思路,提出石川河生態(tài)用水配置及補(bǔ)水方案。

（1）近期補(bǔ)水方案

近期生態(tài)補(bǔ)水范圍以石川河干流的富平、閻良等城區(qū)河段為重點(diǎn),以沿岸污水處理廠退水和涇惠渠為補(bǔ)水水源,適當(dāng)增加河道生態(tài)水量,滿足維持城區(qū)段生態(tài)濕地水量水質(zhì)要求。

主要措施：一是設(shè)置岔口引水樞紐引水限制,規(guī)定該斷面過水流量小于0.2 m3/s時(shí)不得實(shí)施灌溉引水；二是完成富平、閻良的4座沿河污水處理廠的提標(biāo)改造,使退水水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn),滿足水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)要求,年可向石川河生態(tài)補(bǔ)水675 萬m3；三是涇惠渠在徐木抽水灌區(qū)總干渠取水,修建生態(tài)補(bǔ)水工程補(bǔ)水至富平縣城上游富淡橋河段,同時(shí)實(shí)施涇惠渠一支渠渠道清淤15 km,保障石川河干流的富平、閻良城區(qū)河段水面、濕地生態(tài)水量需求。

（2）中期補(bǔ)水方案

涇河補(bǔ)水方案主要是基于東莊水利樞紐建成后,在水庫運(yùn)行初期,利用運(yùn)行初期多調(diào)蓄的水量向石川河流域生態(tài)補(bǔ)水。采用石川河生態(tài)補(bǔ)水線路與銅川支線結(jié)合,即加大龍?zhí)端畮靿魏笾零~川新區(qū)的新堡水廠線路過水能力,在新堡水廠進(jìn)水口設(shè)分水閘、分水閘至沮河輸水管道,直接向沮河補(bǔ)水。并在石川河富平段利用地形地質(zhì)條件和河床特質(zhì),修建富平地下水庫,進(jìn)一步調(diào)蓄補(bǔ)充的生態(tài)水,使之更加符合河道對(duì)生態(tài)流量的需求。

根據(jù)《涇河?xùn)|莊水利樞紐工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》,東莊水庫的開發(fā)任務(wù)是以防洪減淤為主,兼顧供水、發(fā)電和改善生態(tài)等綜合利用。東莊水庫設(shè)計(jì)總庫容30.62 億m3,調(diào)節(jié)庫容5.82 億m3,供水對(duì)象為涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉、銅川新區(qū)、西咸新區(qū)渭北3個(gè)新城、三原縣城和富平縣城及工業(yè)園區(qū)。設(shè)計(jì)多年平均供水量為4.35 億m3,其中向城鄉(xiāng)生活及工業(yè)供水量為1.62 億m3,供水保證率95%；涇惠渠灌區(qū)灌溉供水量2.73 億m3,供水保證率50%。供水工程分為南、北兩條干線,建設(shè)反調(diào)節(jié)水庫2 座,其中北線向銅川新區(qū)、富平縣城及工業(yè)園區(qū)和三原縣城供水,反調(diào)蓄水庫為龍?zhí)端畮?可通過龍?zhí)端畮煺{(diào)蓄后向各供水對(duì)象供水。

由于東莊水庫攔沙庫容達(dá)20.63 億m3,經(jīng)分析攔沙期約15 年,即水庫約有15 年時(shí)間調(diào)蓄庫容遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)的5.82 億m3。通過適當(dāng)發(fā)揮東莊水庫攔沙期調(diào)節(jié)庫容較大的優(yōu)勢(shì),攔蓄汛期洪水,補(bǔ)充石川河生態(tài)水量,改善和提升流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,促進(jìn)區(qū)域社會(huì)和生態(tài)環(huán)境的高質(zhì)量發(fā)展。對(duì)東莊水庫運(yùn)行初期可供水量進(jìn)行分析計(jì)算,可較正常運(yùn)行期設(shè)計(jì)多年平均供水量多供1.0 億m3以上的水量。這部分水量可以通過加大北干線供水規(guī)模,直接或置換當(dāng)?shù)厮垂こ坦┧肯蚴ê恿饔蛏鷳B(tài)補(bǔ)水。

（3）遠(yuǎn)期補(bǔ)水方案

遠(yuǎn)期隨著南水北調(diào)西線工程、古賢水利樞紐及陜西供水工程的建成,加之東莊水利樞紐進(jìn)入正常運(yùn)行期供水對(duì)象及規(guī)模將按照設(shè)計(jì)供水,渭北涇東地區(qū)水資源配置格局將產(chǎn)生變化,石川河生態(tài)水量調(diào)度和補(bǔ)水設(shè)施將發(fā)生變化,生態(tài)水量和保障程度也將有所提高。

根據(jù)古賢陜西受水區(qū)規(guī)劃初步成果,古賢水利樞紐及供水工程建成后,遠(yuǎn)期規(guī)劃供水范圍東起黃河,西到?jīng)芎?北依嵯峨山、堯山、黃龍山（北部控制高程600 m～880 m）,南至渭河,區(qū)域內(nèi)除交口抽渭灌區(qū)保留50 萬畝灌溉面積、涇惠渠灌區(qū)145萬畝由涇、渭水源解決外,其余東雷一期、東雷二期、洛惠渠、交口、禹門口、薛峰、盤河等已成灌區(qū)用水全部由黃河水解決。屆時(shí),洛河水源將有條件上調(diào)向石川河流域生態(tài)補(bǔ)水。初擬方案為在洛河干流五里鎮(zhèn)河入?yún)R口下游1.5 km處的樊家咀設(shè)引水低壩取水,通過約11 km引水隧洞輸水至規(guī)劃的雷塬水庫,經(jīng)水庫調(diào)蓄后,通過隧洞輸水進(jìn)入漆水河干流。

5 結(jié)論

根據(jù)對(duì)石川河流域周邊涇河、洛河水源從已成及規(guī)劃工程建設(shè)情況,可以看出,涇河、洛河均具有向石川河生態(tài)補(bǔ)水的條件。

近期在東莊水庫建成以前,利用已成涇惠渠灌區(qū)向石川河中游及下游河段生態(tài)補(bǔ)水；東莊水利樞紐建成后,通過加大規(guī)劃的東莊北線供水工程規(guī)模利用運(yùn)行初期多調(diào)蓄的水量向石川河流域生態(tài)補(bǔ)水,同時(shí)進(jìn)行東莊、桃曲坡及龍?zhí)端畮炻?lián)合調(diào)度,解決石川河及上游沮水河的生態(tài)水量保障問題；遠(yuǎn)期國(guó)家南水北調(diào)西線工程、古賢水利樞紐及陜西供水工程建成后,通過置換現(xiàn)狀洛河、石川河等用戶,降低石川河開發(fā)利用程度,同時(shí)洛河水源也將有條件上調(diào)向石川河流域生態(tài)補(bǔ)水。