引湑济黑工程的必要性与可行性初探,柴窝堡湖

2020-01-04 21:56 来源:未知

在市十四届人大四次会议上,市人大代表、达坂城区区委常委、组织部部长刘昊建议在达坂城区修建阿克苏河牧区水库。

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。

摘要: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。

原标题:乌鲁木齐柴窝堡湖、盐湖生态治理工程全面推进

据介绍,随着气候变化和上游水量减少,柴窝堡湖湖面水位下降1.5米以上,湖岸后退20米,湖面面积减少5平方公里,湖水矿化度、硬度呈上升趋势,柴窝堡湖周边湿地减少约5000亩。作为首府主要水源地,柴窝堡湖面临干涸断水的危险,将对市区300余万人口供水产生严重影响。

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。

关键词:引湑济黑工程 跨流域调水 可调水量

2015年召开的乌鲁木齐市十五届人大四次会议上,市人大代表提出了“关于全面启动柴窝堡湖、盐湖生态治理工程的议案”。8月5日,市水务局召开代表议案建议办理面复会,对该项议案办理情况进行了答复。

阿克苏河水资源丰富。由于阿克苏河上游无控制性枢纽工程,灌区水资源利用率不足30%,河水流经戈壁荒漠大量蒸发、渗漏。同时,该流域70%的水量集中在夏季,夏季洪水严重威胁达坂城区和下游地区人民生命财产安全,还威胁到下游穿越河流的312国道、吐乌大高等级公路、兰新铁路、西气东输管线、亚欧通讯光缆等国家级基础设施的安全。

1工程建设的必要性

水资源调配是针对我国水资源在空间上与时间上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。

当听到市水务局副局长李卫东介绍政府及相关部门关于治理柴窝堡湖的八项措施目前已取得成效的消息时,连续五年在市两会上提议治理柴窝堡湖的市人大代表李媛欣慰不少。

建设阿克苏河牧区水库,可以通过配套的“引水济湖”工程(即从阿克苏河牧区水库引水到柴窝堡湖、新疆天山野生动物园),向柴窝堡湖和动物园调入3000万立方米水,有效缓解市区供水紧张局面,改善柴窝堡湖周边生态环境。

1.1西安市水资源开发利用现状

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。

提出议案的代表们听取了市水务局的汇报后,实地查看了达坂城区克朗房子周边生态退化情况和柴窝堡湖湖水干涸现状。

刘昊认为,兴建阿克苏河牧区水库可有效缓解流域居民饮水安全问题,为1020户定居牧民生产、生活用水提供保障,有效解决洪水对达坂城区人民生命财产及重要交通、通讯等设施的威胁。

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工程建设的必要性

作为乌鲁木齐五大水系之一,柴窝堡湖是全市居民生活用水的主要水源地之一,全市近30%的自来水来自这里,但由于多年连续超采,柴窝堡湖丰水期面积仅有14.8平方千米,容积大约400万立方米,相当于2009年容积的8%,湖面水位已不足50厘米,即将干涸。

1.2西安市可持续发展对水资源的需求

1.1西安市水资源开发利用现状

当代表们站在柴窝堡湖以前的岸边码头眺望,湖水已经退到天际边成为一条白线,破旧的木板搁浅在岸边,零星分布着几片像水洼一样的水域,生长在这里的芨芨草,大部分被沙砾埋到了腰部。

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。

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。

今年46岁的市人大代表白云,从小就在柴窝堡湖边长大,他说,上世纪90年代,这里草肥水美,风景秀丽,湖里有鱼、有螃蟹,如今已经不存在了。

1.3引湑济黑与西安市市区需水

1.2西安市可持续发展对水资源的需求

柴窝堡湖、盐湖作为乌鲁木齐市唯一的天然淡水湖和咸水湖,是乌鲁木齐市重要的水源地和生态屏障。为解决因保障城市供水造成柴窝堡湖水位急剧下降的状况,政府及相关部门经过近几年的治理,虽然减缓了柴窝堡湖地下水位急剧下降的趋势,但由于实施时间尚短,两湖正以肉眼可见的速度干涸,周边生态环境日益恶化,地下水矿化、区域荒漠化严重,柴窝堡湖和盐湖地区人民群众的生产、生活都受到严重影响。目前,柴窝堡湖流域地下水已呈现出严重透支的现状,加大柴窝堡湖、盐湖生态治理已迫在眉睫。

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。

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。

2013年10月开始,柴窝堡管委会就陆续和农牧民签署了休耕协议,为日渐萎缩的柴窝堡湖补水。同时,为有效遏制柴窝堡湖区域水资源开采、超采,市政府下发通知规定柴窝堡水厂日生产量,压粮节水,举全力修复柴窝堡湖周围生态环境。

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

1.3引湑济黑与西安市市区需水

市水务局副局长李卫东说,近几年,市委、市政府对柴窝堡生态补湖的工作非常重视,采取多项措施,先对柴东柴西水厂进行限量抽采,后通过500扬水工程,来缓解乌鲁木齐城市供水矛盾。

2.1湑水河流域概况

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。

今年,乌鲁木齐市更是将治理工作作为百件实事来抓,市水务局、达坂城区和柴窝堡管委会还专门组成了柴窝堡湖水资源保护编制工作领导小组,进一步对柴窝堡湖整体水资源状况进行摸底,同时还启动柴窝堡湖林带生态修复防渗引水渠建设工程,通过加大水利工程设施建设,以缓解柴窝堡湖整体水生态的恢复工作。

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。

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

“看在眼里,急在心上”,市人大代表杨永平这样形容自己关注柴窝堡湖的心情,作为达坂城区人民检察院检察长,他和达坂城区人民一样,对柴窝堡湖有着较深的感情,希望美丽的柴窝堡湖能够再现。

2.2可调水量分析

2.1湑水河流域概况

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。

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,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。

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:

2.2可调水量分析

方案一,选择老县城下游松树坪处为引水断面。

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。

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.

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。

方案一,选择老县城下游松树坪处为引水断面。

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.

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.

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。

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。

参考文献:

[1]水利部西北水利科学研究所。关中地区水资源优化配置研究报告[R].1999.3

[2]西安工程学院,西安理工大学。西安市供水水资源系统优化配置研究报告[R].1999.4

[3]王海成。西安市水资源开发利用潜力分析[D].西安理工大学,2002.1.

[4]陕西省水利厅南水北调考察组。陕西省两江联合调水工程初步方案意见[R].1997.2

[5]陕西省汉中地区水电局。汉中地区实用水文手册[R].1982.6.

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