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引湑济黑工程的必要性和可行性初探
引湑济黑工程的必要性和可行性初探 西安市属于资源性缺水地区,西安市区缺水尤为严重,需要继续做好区 外调水的准备。本文提出的引湑济黑工程将进一步补充市区供水水源,文中对引 水的必要性及可行性做了探讨,并针对两种引水方案具体分析、计算了可调水量。关键词:引湑济黑工程 跨流域调水 可调水量 水资源调配是针对我国水资源在空间上(地区间)与时间上(年、季间) 天然分布和分配极端不均性,在空间上是从有余水或有余水潜力的地区向缺水的 地区调水,时间上则包含对水资源的调蓄。进行区域水资源调配的意义就在于它 是针对缺水区的供需矛盾和因缺水带来的环境与生态问题而采取的一种重要对 策。
本文中探讨的引湑济黑工程,是将秦岭南麓汉江支流湑水河上游部分 径流量引至秦岭北麓渭河支流黑河的跨流域调水工程。本文所选方案,水源调出 区水资源丰富,流域内用水量小,开发利用程度很低且与调入区同辖于西安市周至 县,调水距离短,工程量小,投资少,跨流域却不跨行政管理区调水,可避免水权之争, 便于协调和管理,现实可行。此外,该工程可以作为陕西省水资源优化配置计划中 的引湑济黑工程的一期工程实施。
1工程建设的必要性 1.1西安市水资源开发利用现状 西安市水资源不够丰富,属于资源型缺水地区。境内除秦岭南部汉江 流域内的湑水河,洵河以及直接流入黄河的南洛河外,大部分河流属于黄河流域渭 河水系。西安市多年平均自产地表水资源量为21.78亿m3,多年平均地下水资源量 为17.27亿m3,扣除地表水和地下水之间的重复量12.39亿m3,全市水资源总量为 26.66亿m3,按全市现有耕地、人口计算,亩均水资源601.3m3/亩,人均水资源 387.5m3/人,远低于全国和全省亩均及人均值。多年来,境内地下水开发利用程度 高,现已无大的潜力可挖,地表水资源开发利用程度低,但可开发量有限。2000年全 市地表水开发利用量48217万m3,扣除引水和客水7108万m3,实际开发利用自产地 表水资源30509万m3,为地表水资源量的14%,全市地下水开发利用总量130062万 m3,为全市地下水资源可开采量15.48亿m3的84%。为此,需进一步调整城市供水 结构,增大地表水供水量,减少地下水开采量,涵养水源。1.2西安市可持续发展对水资源的需求 西安市总面积9983km2,共辖新城、碑林、莲湖、雁塔、未央、灞桥、 阎良、临潼、长安9区和周至、户县、高陵、蓝田4县。截止2000年底,西安市总 人口688.01万人,其中非农业人口285.79万人,城市化水平41.54%。西安市优越的地 理位置,丰富的人文资源以及深远的历史渊源,使其成为我国重要的科研、高等教 育、高新技术产业、旅游和商贸基地,是陇海兰新地带规模最大的中心城市。随 着全球经济一体化、区域集团化的发展进程,西安市经济日益向国际化方向发展, 其发展态势,是中国经济发展战略重点西移和缩小东西差距的重要支点。在“九 五”计划中,西安市供水水资源系统优化调配研究作为一项子专题,有关专家、学者 对其进行了深入的研究。在研究中,经对西安地区远景年2050年供需平衡分析,预 测至2020年,考虑当地开源节流与区外调水情况下,西安地区将缺水1.5952亿m3, 随着工农业的进一步发展,特别是由于工业需水的增加,2020年~2030年,水资源供 需矛盾将重新出现,且更加严重,由于地区水资源承载力有限,在这一阶段,水的问 题将成为制约西安经济社会可持续发展的主要因素。为此,为保证下一世纪西安 经济可持续发展对水的需求,应开源与节水并举,同时应继续增加跨流域调水规模, 增进陕西省水资源的优化配置。
1.3引湑济黑与西安市市区需水 西安市市区人口集中,地表水资源量仅为0.47亿m3,资源性缺水较为严 重。供水水源包括地下水源和地表水源两部分,地表水源有7处,主要以位于宝鸡眉 县的石头河水库和位于周至县的黑河为主要水源。2000年市区总供水量3.54亿m3, 其中,地表水2.07亿m3,占总供水量的58%,黑河引水系统总供水量为1.79亿m3,基 本解决了中心城区的供需矛盾,但氵产河以东的纺织城、洪庆等外围组团的供水 量不足,夏季高峰期,生活供水只能定时限量,工业生产勉强维持,同时,从现有地表 水资源供水措施及需水保证率来看,中心市区仍需提前做好区外调水的前期工作 以缓解供需矛盾。
汉江支流湑水河部分径流属于周至县地表水资源,开发利用程度很低, 引湑济黑工程的建设将进一步开发西安市地表水资源,提高其有效利用率,补充市 区供水水源,增强供水保证率,有助于缓解供需矛盾。
2工程建设的可行性. 2.1湑水河流域概况汉江是长江最大的一级支流,汉江在我省境内的流域面积为 59110km2(占总面积37.1%),多年平均径流量264亿m3,流域北岸为秦岭南坡,支流 众多,褒河、湑水河、子午河等较大支流多发源于石泉以上的秦岭山区,而且源远 流长,河网密度大。汉江支流湑水河,发源于秦岭南麓陕西省周至县境内的光秃山, 流经周至、太白、洋县、城固等县。于城固东南7km的汉王城注入汉江,全长167.5km, 流域面积2340km2,河道平均比降1.26%,多年平均流量37.6m3/s(11.9亿m3),落差 1636m,该流域面积为10m2以上的河流共有32条,受大气环流、纬度及地形影响, 降水量有北向南递减,径流亦由北向南递减。湑水河径流主要来源于降水,并有季 节性融冰和融雪补给,径流的年际、年内变化,与降水的变化趋势基本一致,汛期集 中在5~10月,该流域升仙村水文站(集水面积2143km2)1956~1980年间多年平均年 径流量为10.94亿m3,变差系数Cv为0.45,20%、50%、75%及95%各频率的年径流 分别为14.44、9.84、7.33、5.4亿m3.该流域高山区由中生界花岗岩组成,岩性较坚 硬,中山区由石英岩、大理岩、黑云母花岗岩、云母片岩等组成。
2.2可调水量分析 引湑济黑是实现水资源优化配置的工程措施,为此,在兴建之前必须慎 重研究,进行科学比选。可调水量是反映跨流域调水后水资源优化配置的综合指 标,既要考虑调出区的可能,对调出区的生态环境不会造成不可弥补的影响,又要 考虑调入区的有效利用,是比较复杂的资源优化配置问题,能否客观、科学地确定 可调水量,不仅直接影响跨流域调水工程的决策,对工程规模和运行管理也十分重 要。鉴于可调水量是调水工程可行性的关键问题之一,本文拟定两种调水方案,分 别对湑水河部分流域进行可调水量分析。本文所说的可调水量,是指可供水河流 的河川径流量,在扣除当地用水和河道内环境用水后可能向城市提供的水量。
湑水河流域水资源量应包括河川水资源量和地下水资源量,由于两种 方案中所拟选的调水流域均地处山地高原,取水口高程在1600m以上,河流切割深, 浅层地下水已作为河川基流排入河道,故认为河川径流量就等于水资源总量。又 因所选流域人烟稀少,现无水利建设,无工业生产,人类活动对流域径流影响几乎 可以不予考虑,所以此处的水资源量计算不考虑径流还原,以计算径流代表天然径 流进行分析研究。经过对所选流域水文资料的分析、计算,可得两种方案相应的 分析计算结果如下: 方案一,选择老县城下游松树坪处为引水断面。
理由有3:其一,考虑到湑水河上游段老县城处地势平整,有利于建坝蓄水,且居于此地的居民只有10余户,移民问题很容易解决;其二,从该处引水到秦岭 北麓黑河流域的秋茅子沟,穿越秦岭的隧洞长度较短。其三,该部分流域面积不大, 但水量丰富。根据1/50000地形图,经计算,该流域总面积约为63.9km2,沿湑水河干 流河长约为11.4km,引水断面处高程约为1727m,引水断面之后1.01km处有支流汇 入。引水至黑河流域秋茅子沟高程约1700m处所需开挖隧洞长约为3km.流域多年 平均年径流量为0.256亿m3,扣除河道生态环境用水量31.97万m3,引水断面多年平 均可调水量约为0.252亿m3. 方案二,选择都督门下游段与烂店子上游段之间一处作为引水断面。
与方案一相比较,该方案流域汇流面积较大,汇入支流沿干流河长集中 增多,水量更为丰富。但从该引水断面引水至黑河流域秋茅子沟,穿越秦岭的隧洞 长度增加不多。经计算,该流域总面积约为125.3km2,沿湑水河干流河长约为 15.9km,引水断面处高程约为1660m,引水断面之后1.25、3.07、3.83km处分别有支 流汇入。引水至黑河流域秋茅子沟高程约1640m处所需开挖隧洞长约为5.8km.流 域多年平均年径流量为0.501亿m3,扣除河道生态环境用水量63.07万m3,引水断面 多年平均可调水量约为0.495亿m3. 由以上计算结果可知,两种方案中水量调出流域的多年平均年径流量 分别是湑水河多年平均年径流量的2.3%和4.6%,故,即使将断面以上水量全部调 走,也不致影响其下游工农业发展的需水量。因所需建水库库容较小,且地处山地 高处,水库蒸发渗漏损失很小,因此,工程可调水量主要取决于断面下游河道的生 态环境用水量,以保持引水口以下河流生态系统的生物多样性和改善环境质量,在 本文中,参考有关研究成果,拟以p=95%的10d最小枯水流量为标准来计算的。
2.3施工可行性 据实地调查及资料分析,该调水工程从施工条件及筑坝技术方面而言, 均属可行,此外国内外长隧洞施工,已有丰富经验,我国建成5km以上的输水隧洞已 由若干条,故隧洞施工方面也不存在难以解决的困难。
总之,在引湑济黑工程可行性分析过程中,本文从经济合理,技术可行、 环境容许的原则入手,来追求跨流域调水效益的。需特别说明的是,该拟选方案与 陕西省水资源优化配置计划中的引湑济黑工程方案是完全不同的,所选方案,工程 量小,投资较少,现实可行。
