對北洛河洪水資源利用的幾點思考

楊春學(xué)，李劍鋒

（陜西省渭南市石堡川水庫灌溉管理局，715200，澄城）

一、北洛河流域基本情況

1.北洛河流域概況

北洛河屬黃河二級支流、渭河一級支流。發(fā)源于榆林市定邊縣白于山南麓王盤山鄉(xiāng)石澇溝，流向東南經(jīng)吳起、志丹至甘泉縣折向南，再經(jīng)富縣、洛川、黃陵，于白水縣進入關(guān)中平原地區(qū)，在大荔縣東南三河口注入三門峽水庫庫區(qū)。河流全長680.3km,集水面積2.69萬 km2，年徑流量 9億 m3，年輸沙量1.0億t，平均比降1.79‰。北洛河支流眾多，流域面積在1 000 km2以上的較大支流有葫蘆河、沮河、周水河3條；流域面積在500～1 000 km2的支流有石澇河、白家河、亂石頭川、寧賽川、界子河、仙姑河、石堡川、白水河等8條。

2.北洛河上游降水特性

以劉家河和交口河為主進行分析，其中劉家河年降水量516.6mm。降水主要集中在汛期6—9月，占年降水量的71.2%，其中7—8月占44.2%，實測最大洪峰流量為 6 430 m3/s（1977年）；交口河水文站多年平均年降水量548.2mm。

3.北洛河上游徑流特性

北洛河上游流域，多年平均年徑流量為4.64億m3。徑流主要來源于降水補給，即來源于洪水。徑流年內(nèi)分配很不均勻，自上游向下游為遞減。徑流年內(nèi)分配很不均勻，夏季徑流量大，6—9月占到一半以上。徑流量自上游向下游遞減，上游吳起站這期間徑流量占年徑流量的85.1%，劉家河站占年徑流量的64.1%，交口河站占56%，狀頭站占年徑流量的51.2%。無論干流還是支流，從北向南汛期（6—9月）徑流量占年徑流總量的比例呈遞減趨勢。上游年徑流的形成主要是6—9月的洪水，中游年徑流的形成則與其他月份常流量有很大的關(guān)系,說明北洛河上游水量豐富，洪水資源利用潛力很大。

4.洛河水資源利用現(xiàn)狀

目前洛河干流沒有具有調(diào)蓄能力的水庫工程，蓄水工程都建在支流上，有石堡川、林皋、拓家河等水庫，總有效庫容1.23億m3，對洛河流域水量調(diào)節(jié)能力差,特別是無法對干流水量進行調(diào)節(jié),加之洛河汛期的大量泥沙和西(安)延(安)鐵路的影響,限制了修建干流工程的規(guī)模和效益。因此骨干工程應(yīng)以干支并舉、引干入支為主。同時洛河上下游開發(fā)不均衡，下游水利工程只有洛惠渠，已利用的水量中75%用于下游地區(qū)，上游水量利用不超過25%。從長遠看，下游有地下水和黃河水，上中游受干旱威脅較大，工業(yè)發(fā)展迅速，所以洛河水資源利用應(yīng)高水高用，開發(fā)上中游水利工程，實現(xiàn)水資源綜合利用。

二、石堡川、洛惠渠灌區(qū)缺水現(xiàn)狀

洛河流域目前重點水利工程有石堡川、洛惠渠，承擔著流域面積55%的農(nóng)田灌溉任務(wù)，目前兩大灌區(qū)水資源缺乏，農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)用水矛盾突出，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉面積萎縮，已嚴重影響了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。

1.石堡川灌區(qū)水資源分析

（1）石堡川灌區(qū)發(fā)展?jié)摿?/p>

石堡川灌區(qū)位于渭北旱塬，土地面積10.64萬hm2，耕地面積5.07萬hm2，工程控制面積 3.47萬 hm2，根據(jù)河源水量和供水保證率50%設(shè)計，最初設(shè)計灌溉面積2.07萬hm2。20世紀80年代后，經(jīng)擴建改造及群眾自發(fā)投資修建的土渠，擴大了蘋果灌溉面積，目前實際設(shè)施灌溉面積為2.67萬hm2。而灌區(qū)干渠以北黃龍山麓以南、孔走河以東、大浴河以西的劉家洼、趙莊、羅家洼等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的1.6萬hm2耕地，可通過50～70m揚程提水得到灌溉，因受水源限制，此方案一直未實施。石堡川水庫工程控制范圍除現(xiàn)已建成的石堡川水庫灌區(qū)外，在白水縣城東北部至蒲城縣北部，分別有1萬hm2和1.3萬hm2耕地的氣候、土壤等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件同石堡川灌區(qū)基本相同，將石堡川水庫二支渠延伸過洛河后，可實現(xiàn)灌溉，如果解決了水源問題，石堡川水庫可控制灌溉面積達7.4 萬余 hm2。

（2）石堡川灌區(qū)水資源短缺現(xiàn)狀

根據(jù)水庫水文監(jiān)測：從2003年至今，水庫來水量年均3 185萬m3，與2003年以前多年平均3 758.16萬m3相比少了300萬m3，來水呈逐年減少趨勢，已難滿足50%保證率的非充分灌溉制度用水要求。2008年、2009年，石堡川水庫來水僅1312萬m3，灌區(qū)庫水資源已經(jīng)難以保證灌區(qū)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，水源工程建設(shè)已迫在眉睫。

（3）石堡川灌區(qū)水資源分析

將石堡川擴建成百萬畝灌區(qū)是實現(xiàn)渭北旱塬農(nóng)業(yè)灌溉的唯一途徑，按用水保證率 50%計算，灌溉需水量 18 833萬 m3，以 P=75%計算，灌溉需水量28716.63萬m3。將2020年作為規(guī)劃年，灌區(qū)農(nóng)村用水量3 300.33萬m3，城市需補水量600萬m3，工業(yè)園區(qū)需水量4 000萬m3，生態(tài)環(huán)境需水量200萬m3。灌區(qū)P=50%和P=75%時總需水量26 933.331萬m3和36816.961萬m3。目前灌區(qū)境內(nèi)以石堡川水庫為主要水源，以灌區(qū)內(nèi)5條河流為開發(fā)水源，通過10座小泵站進行供水，可供水量為11 291.05萬m3，缺水量分別為14 802.281萬 m3和25525.911萬m3。所以引用洛河洪水資源是解決石堡川水庫乃至渭北旱塬水資源短缺的唯一途徑。

2.洛惠渠灌區(qū)水資源分析

洛惠渠自澄城縣狀頭村自流引北洛河水，灌溉面積5萬hm2，由于渠首無調(diào)蓄能力，工程供水標準偏低，缺水一直是灌區(qū)發(fā)展的軟肋。據(jù)資料統(tǒng)計，一般年份，冬春灌缺水1/3，夏灌缺水1/2，平均年缺水1.04億m3，致使下游農(nóng)田逐漸失灌，嚴重缺水，迫使灌溉系統(tǒng)超負荷、超時限運行（灌區(qū)多年平均引水天數(shù)在300天左右），加速了工程老化。而工程老化又進一步導(dǎo)致引水能力下降，加劇了缺水矛盾，形成惡性循環(huán)。

三、利用北洛河洪水資源的可行性分析

1.洛河流域水資源利用現(xiàn)狀，為解決中下游灌區(qū)水資源短缺問題提供了開發(fā)空間

從狀頭斷面水利工程調(diào)節(jié)計算成果可知，洛河一方面水資源短缺，另一方面洪水資源沒有得到充分利用，這為利用洪水資源作為石堡川、洛惠渠應(yīng)急水源提供了可能。2010年4月我國西南地區(qū)遭遇歷史罕見的特大旱災(zāi)，灌區(qū)水源建設(shè)已引起國家高度重視,國家今后將加大力度解決灌區(qū)水源短缺狀況,為補水工程實施提供了政策環(huán)境.

2.利用洛河洪水資源可以減輕流域防汛壓力

根據(jù)流域特性和實測資料分析，吳起站以上屬河網(wǎng)發(fā)育區(qū)，河道短，河道比降大，且流域植被較差，匯流較快，洪水暴漲暴落。吳起到劉家河站河段內(nèi)，洪峰流量沿程逐漸增加，原因是區(qū)間降雨增多，容易產(chǎn)生洪水，加之周水河是北洛河水系的較大支流，且又是暴雨區(qū)，洪水頻繁，當周河洪水匯入后，劉家河站洪水迅速增加。劉家河到交口河站區(qū)間暴雨較少，兩岸較大支溝很少，河道槽蓄量較大，調(diào)節(jié)能力較強，雖然洪峰逐漸消減，但下游防汛壓力仍很大。所以，在上中游交口河站利用洪水資源，可以削減洛河流域洪峰流量，減輕洪水對下游城鎮(zhèn)的威脅。

3.洛河上游流域退耕還林成效顯著，河水泥沙含量逐年遞減，使補水成為可能

1999—2006年，國家對洛河上中游實施退耕還林，流域內(nèi)大量修建淤地壩、魚鱗坑、坡改梯工程，流域內(nèi)植被明顯好轉(zhuǎn)，水土流失現(xiàn)象得到有效控制。 通過對 1959—2006年和1999—2006年兩個階段多年實測年輸沙量平均值進行比較：退耕還林期平均年輸沙量減少3 633萬t，占歷年平均值的50.5%。河水含沙量減少,利用排沙漏斗進行大流量引水成為可能。

4.洛河流域上游水資源豐富，為補水工程提供了充足水源

北洛河交口河水文站1990—2000年平均徑流量 4.56億 m3，6—9月降水占65.8%,占年徑流量的56%,預(yù)測可引用洪水資源為2.6億m3；洛河6—9月狀頭徑流總量5.49億m3，汛期狀頭徑流占到60.8%，而洛惠渠夏灌引水0.6億m3，說明有充足的洪水資源未被利用。同時南溝門水庫建于洛河支流，通過洛河干流低壩引水樞紐將洛河含沙量小于3%的清水引入南溝門水庫進行調(diào)蓄利用，水庫總庫容1.89億m3，工程所提供的水量在滿足當?shù)毓I(yè)和生活用水后，多年平均情況下可向中下游補水0.82億m3。南溝門水庫引水將含沙量大于3%的河水作為棄水，所以說開發(fā)洛河棄水和洪水資源空間很大，根據(jù)洛河多年徑流量和洪水資源資料，預(yù)測年可利用洪水量2.5億m3左右，攔蓄仙姑河、黃蓮河0.5億m3，加上南溝門給洛惠渠規(guī)劃補水0.82億m3，預(yù)測年可引用水量在3.82億m3左右，可用以解決石堡川、洛惠渠缺水問題。

5.洛河上中游流域地質(zhì)條件已具備筑壩條件

北洛河以上干支流區(qū)，以黃土臺塬和溝壑地形為主?；鶐r主要為二疊、三疊系軟硬相間層、薄層狀砂、砂礫、泥巖，上覆厚度不等的風(fēng)洪積黃土層。本單元地質(zhì)構(gòu)造簡單且相對穩(wěn)定，單元內(nèi)規(guī)劃有引洛入葫工程、南溝門水庫工程等。從工程地質(zhì)條件分析，庫區(qū)地質(zhì)條件簡單，不存在滲漏和浸沒問題，塌岸范圍較小，壩址處地形較狹窄，河床覆蓋層較薄，具備建砌石重力壩和碾壓式均質(zhì)土壩的地質(zhì)條件。加之國家南水北調(diào)和跨流域調(diào)水工程的實施和水利工程技術(shù)不斷完善，洛河引干入支進行補水和工程布設(shè)條件已經(jīng)成熟。

四、利用洪水資源的設(shè)想

1.開發(fā)洪水資源的思路

利用洛河洪水資源的思路是：攔渾引清，底流漏斗，過溝建壩，多級沉沙，調(diào)節(jié)時空，應(yīng)急解危。最大潛力是充分攔蓄汛期洪水，變洪水為資源，變害為利。同時將洛河含沙量大于3%的河水引進補水系統(tǒng)，利用排沙漏斗、底流拉沙、橫向侵蝕等泥沙處理技術(shù)，對北洛河汛期（6—9月）高含沙洪水進行泥沙處理。通過工程措施（修引水渠，建調(diào)蓄庫，建提水泵站）將仙姑河水庫、黃蓮河水庫和石堡川水庫連通。

2.開發(fā)洪水資源的具體方式

在干流交口河鎮(zhèn)上游筑壩，或利用南溝門水庫引洛入葫樞紐工程，通過渠道引洪水進入仙姑河、黃蓮河。在仙姑河、黃蓮河等河流建儲蓄水庫，通過渠道引水至石堡川水庫附近，通過泵站提水，自流到石堡川水庫。通過攔渾引清，沉沙蓄清，實現(xiàn)把北洛河高含沙洪水變成清水，利用調(diào)節(jié)手段達到水資源有效利用，既可解決石堡川水庫水資源不足問題，又可以解決沿途洛川、白水、蒲城等縣旱塬農(nóng)田灌溉，還可以在洛河下游枯水期進行水量補充。洛惠渠補水近期可利用現(xiàn)有引水設(shè)施，在總干渠設(shè)排沙漏斗，引交口河至狀頭站區(qū)間的河水資源和上中游洪水補充水源不足,補水工程建成后，由石堡川通過河道向其進行補水，以彌補水資源不足。將來通過古賢水庫引黃河水向其供水，置換出水量由石堡川擴大供水市場，向工副業(yè)供水，發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟。

3.仙姑河、黃蓮河流域基本情況

仙姑河是洛河一級支流，流域面積 605 km2， 河長 52.7 km， 比降12.9‰，溝深200 m左右，溝底高程808 m （入洛口），平均年降雨量578 mm，6—9月降雨量占全年的69%，平均年徑流量2178萬m3，平均年輸沙量133.1萬t；黃蓮河是洛河一級支流，流域面積 248.6 km2，河長 37 km，比降11.7‰，溝深175m左右，溝底高程785 m （入洛口），平均年降雨量595.8 mm，6—9月降雨量占全年的69%，平均年徑流量894.9萬m3，平均年輸沙量54.69萬t。兩流域地質(zhì)、地貌基本具備建庫條件。

4.工程布設(shè)

在洛河交河口鎮(zhèn)上游筑壩，或利用引洛入葫樞紐工程，把水位抬高至860m。通過6 km隧洞，建排沙漏斗，比降1/2000，引100 m3/s的流量自流到仙姑河。在仙姑河建壩設(shè)閘，庫容3 000萬～5 000萬m3，在左岸再通過14 km隧洞，比降1/2500，自流50 m3/s的流量到黃蓮河。在黃蓮河建壩設(shè)閘，庫容 2 000萬～3000萬 m3，在左岸設(shè)揚程100m泵站，提水20m3/s，通過15km比降為1/3000的隧洞和明渠輸水到石堡川水庫。

5.調(diào)度運用

洛河引水100m3/s的流量自流到仙姑河后，庫前輸水渠道上設(shè)排沙漏斗，損失流量 5～10 m3/s，在仙姑河水庫沉淀，沉淀后的清水以50m3/s流量自流到黃蓮河水庫，進行二次沉沙，通過泵站抽提到石堡川水庫?？菟诳捎孟晒煤印ⅫS蓮河水庫和石堡川水庫聯(lián)合向洛惠渠補水。

五、效 益

補水工程建成后，年可向石堡川水庫補水1億m3，可擴灌農(nóng)田2.4萬hm2，向洛惠渠補水 1億m3，可擴大受益面積3.33萬hm2；黃河古賢水庫陜西供水區(qū)建成后，向洛惠渠供水，通過置換出水量，按照高水高用的原則，一方面在仙姑河、黃蓮河水庫設(shè)抽水站，擴灌洛川塬1.67萬hm2面積的耕地，另一方面直接補向石堡川水庫灌區(qū)，擴灌干渠以北的1.6萬hm2、通過二支渠過洛河擴大白水縣城東北部1萬hm2和蒲城縣北部1.33萬hm2耕地，把石堡川建設(shè)成百萬畝的大型灌區(qū)。這樣，不但徹底解決石堡川、洛惠渠灌區(qū)的缺水問題，而且可改善洛川塬的生態(tài)環(huán)境，把陜西的“兩葉肺”連成一片。

[1]陜西省水利電力勘測設(shè)計院.陜西省洛河流域水資源開發(fā)利用規(guī)劃[R].2004.

[2]崔文藝，王武成.北洛河流域中上游水文特性分析及防洪減災(zāi)對策[J].陜西水利，2009（3）.

[3]陜西省水利電力勘測設(shè)計院.延安市黃陵縣南溝門水庫工程樞紐工程規(guī)劃[G].2009.