渭河干流陜西段水資源保護對策研究

陳 博

（陜西省水利廳 陜西 西安 710004）

1 引言

水資源保護是一項十分重要、十分迫切也是十分復雜的工作。為達到地區性水質目標，特別在世界上較發達地區，往往需要相當大的投資，還需改變公眾對資源管理的態度。渭河干流陜西段是我省政治、經濟、文化和旅游中心，隨著經濟社會快速發展，其納污量已遠遠超過自身的水環境承載能力，基本上喪失了水的使用功能。本文根據2011年中央1號文件精神以及省政府審議通過的《陜西省渭河全線整治規劃及實施方案》、《渭河流域水污染防治三年行動方案(2012—2014年)》等治理渭河的一系列決策部署和工作要求，并結合我省水資源保護工作實際，提出了渭河干流陜西段水資源保護的管理與工程對策。

2 渭河干流陜西段水資源保護管理對策研究

2.1 渭河干流陜西段水功能區劃分

水功能區是指為滿足水資源合理開發、利用、節約和保護的需求，根據水資源的自然條件和開發利用現狀，按照流域綜合規劃、水資源保護規劃和經濟社會發展要求，依其主導功能劃定并執行相應水環境質量標準的水域?！蛾兾魇∷δ軈^劃》將渭河干流一級功能區劃分為3段，詳見表1。分別是：

（1）甘陜緩沖區，由省界至顏家河段，河長72.4km，占渭河干流區劃總河長的14.4%；水質目標為Ⅱ類。

（2）寶雞至渭南開發利用區，顏家河至王家城子段，河長402.3km，水質目標Ⅳ類;該區又被劃分為12個水功能二級區。其中工業用水區2個，區劃長度為107km,占渭河干流區劃總河長的21.2%；農業用水區5個，區劃長度為258.1km,占渭河干流區劃總河長的51.2%；景觀用水區3個，區劃長度為40.8km,占渭河干流區劃總河長的8.1%；排污控制區2個，區劃長度為17.4km,占渭河干流區劃總河長的3.4%；過渡區2個，區劃長度為41km,占渭河干流區劃總河長的8.1%。陜西省渭河干流水功能二級區劃詳見表2。

表1 渭河干流陜西段水功能一級區劃統計表

表2 渭河干流陜西段水功能二級區劃統計表

（3）華陰入黃緩沖區，王家城子至入黃口，河長29.7km，占渭河干流區劃總河長的5.9%；水質目標為Ⅳ類。

2.2 水功能區限制納污紅線控制管理對策研究

實行最嚴格的水功能區限制納污紅線管理，是渭河污染源控制和水資源保護的主要管理對策。其主要步驟是要計算渭河干流陜西段各水功能區的納污能力，納污能力是實施水功能區限制納污紅線管理的基本依據。水功能區納污能力是指在設計水文條件下，滿足計算水域的水質目標要求時，該水域所能容納的某種污染物的最大數量。由于不同水功能區的水質現狀和水質目標要求都不相同，功能區的納污能力確定的方法也不相同，因此計算確定納污能力的方法分為兩類：一類是保護區、保留區和部分水質較好、用水矛盾不突出的緩沖區，其水質目標原則上是維持現狀水質，將功能區的現狀污染物入河量定為功能區的納污能力。另一類是所有的開發利用區和需要改善水質的保護區、保留區、緩沖區，其納污能力均需要根據各水功能區的設計條件和水質目標，選擇適當的水量水質模型進行計算確定。其步驟是：首先要明確功能區納污能力計算條件，包括CODCr和N H3-N兩項水質指標分別對應于功能區水質保護目標的目標濃度值CS；功能區設計水文條件（包括設計水量及其相應設計流速）等。其次要選擇適宜的水量水質模型及其模型參數值，用來模擬污染物在水功能區的稀釋與自凈規律。最后利用數學模型，根據納污能力計算條件，進行水功能區納污能力計算。

3 渭河干流陜西段水資源保護工程對策研究

3.1 渭河河道內生態需水量的估算

（1）河道基流量

通?？晒┻x用的計算方法有以下三種：第一種以多年平均徑流量的百分數，作為河流最小生態環境需水量，計算公式為：

式中，Wr為河流最小生態環境需水量；Wi表示第i年的地表水資源量；K為選取的百分數；n為統計年數。

第二種根據近10年最小月平均流量或90%保證率最小月平均流量，計算多年平均最小生產需水量，計算公式為：

Wr=12·min(Wij)

或Wr=12·min(Wij)p=90%

式中，Wr為河流最小生態環境需水量；min(Wij)表示近10年最小的月徑流量；min(Wij)p=90%表示90%保證率最小月徑流量。

第三種為典型年法。選擇滿足河道基本功能、未斷流，又未出現較大生態環境問題的某一年作為典型年，將典型年最小月平均流量或月徑流量，作為滿足年生態環境需水的平均流量或月平均徑流量。計算公式為：

Wr=12·W最小月徑流量

或Wr=365·0.000864·Q最小月平均流量

（2）沖沙輸沙水量

沖沙輸沙水量是為了維持河流中下游沖刷與侵蝕的動態平衡，必須在河道內保持的水量。輸沙需水量主要與輸沙總量和水流的含沙量的大小有關。水流的含沙量取決于流域產沙量多少、流量大小以及水沙動力條件。一般情況下，根據來水來沙條件，可將全年沖沙輸沙需水分為汛期和非汛期輸沙需水。

汛期輸沙需水量計算公式：

Wm1=S1/Cmax

或Wm1=S1·Cws1

式中，Wm1為汛期輸沙需水量，S1為多年平均汛期輸沙量，Cws1為多年平均汛期輸送單位泥沙用水量，Cmax為多年最大月平均含沙量的平均值，可用下式計算：

式中，Cij為第i年j月的平均含沙量，n為統計年數。

非汛期輸沙需水量計算公式：

Wm2=S2×Cws2

式中，Wm2為非汛期輸沙需水量，S2為多年平均非汛期輸沙量，Cws2為多年平均非汛期輸送單位泥沙用水量。

全年輸沙需水量Wm為汛期與非汛期輸沙需水量之和。

計算公式：Wm=Wm1+Wm2

（3）河道基流量計算中百分數的選取

經對渭河流域綜合分析，認為選取10%～15%為宜。

（4）典型年最小月徑流量的選取

渭河上世紀80年代以后人類活動影響較大，尤其90年代，渭河出現持續枯水年，存在較嚴重的缺水，出現擠占生態環境用水的現象，不宜選為典型。在上世紀70年代的月徑流系列中選取典型比較合適。

（5）渭河河道內生態需水量的估算

選取渭河干流林家村、咸陽、華縣站及其支流涇河張家山、北洛河狀頭五站作為水文控制節點站進行分析。

通過計算選用站1956年～2000年多年平均月年徑流量，在選用站1956年～2000年天然月徑流系列中，進行統計分析，選擇最小月徑流量，作為年河道最小生態需水量的月徑流量平均值。挑選歷年最小月徑流量，組成45年最小月徑流量系列，并進行統計分析，取其P=90%保證率特征值，作為河道最小月生態環境需水量的平均值。在70年代的月年徑流系列中選擇典型年，以典型年中最小月徑流量，作為河道最小生態需水量的月平均值，依據這些成果計算河道基流量即河道最小生態環境需水量，進而取其外包值，作為河道基流量的最終選用值。各控制水文節點站河道基流量計算結果見表3。

計算選用站汛期及非汛期輸沙量，在各站1956年～2000年系列的月平均含沙量中，挑選每年汛期及非汛期最大月含沙量，計算汛期、非汛期多年最大月平均含沙量的平均值，以此計算汛期、非汛期輸沙需水量，兩項之和，即為河道內沖沙輸沙水量。各控制水文節點站河道內沖沙輸沙水量計算結果見表3。

結合陜西省渭河流域實際情況，只做了維持河道基本功能需水量的計算。各控制水文節點站河道內生態環境需水量見表3。

3.2 渭河干流陜西段保障生態基流的調水工程對策研究

上世紀90年代以來，渭河流域一直處于枯水期，由于水資源短缺，加之干旱頻繁發生，用水高峰季節，優先滿足灌區和城鎮用水、工業用水和農村生活用水，而忽視了河道生態環境用水，致使渭河河道林家村斷面生態環境用水嚴重不足。根據計算得知：林家村站多年平均生態環境需水量9.51億m3，而在1991年～2007年這17年間，除1992年～1993年、2003年、2005年林家村站河道實測徑流量外，其它年份的河道實測徑流量皆小于林家村站的多年平均生態環境需水量。為了保護渭河流域生態環境的良好發育，維護渭河流域生命與健康，必須重視河道內的生態環境用水，在進行水資源開發利用及合理配置時，必須優先考慮河道內生態環境用水，并與河道外需水量統籌協調。依據《陜西省渭河流域綜合規劃》，確定渭河林家村、咸陽和華縣控制站生態基流 量 分 別 為10m3/s、15m3/s和20m3/s，生態良好流量分別為10m3/s、20m3/s和30m3/s。主要支流涇河、北洛河、漆水河和石川河入渭控制斷面生態基流量分別為2.3m3/s、2.9m3/s、0.2m3/s和0.09m3/s，生態良好流量分別為4.6m3/s、5.8m3/s、0.4m3/s和0.18m3/s。為保障渭河干流的生態流量，應在渭河的不同區段選擇一些水量較豐，污染較小，水資源開發利用率低的渭河支流，做為提供渭河生態用水的河流，限制或禁止對其水資源進一步開發利用，并在這些河流上適當修建一些攔蓄汛期洪水資源，補充枯水期渭河生態流量的生態用水水庫。初步確定的生態用水河流為清姜河、茵香河、清水河、馬尾河、伐魚河、磻溪河、湯峪河、田峪河、耿峪河、澇河、灃河、浐河、灞河、赤水河、羅紋河、羅夫河等。將這些河流上現狀用水量較小的寶雞釣魚臺水庫、磻溪口水庫、浐河湯峪水庫轉變為給渭河提供生態用水的水庫，見表4和表5。

表3 渭河最小生態環境需水量計算成果 單位：億m3

表4 渭河干流主要控制站生態流量指標

表5 渭河主要支流入渭口控制站生態流量指標

因此，加快水資源配置能力建設，基本建成覆蓋關中地區主要城鎮及主要河流的供水網絡體系及河道生態用水保障體系，是保障渭河生態基流的關鍵。根據西安市城市總體規劃(2008年～2020年)、咸陽市城市總體規劃(2006年～2020年)、寶雞市城市總體規劃(2003年～2020年)、渭南市城市總體規劃(2008年～2020年)，渭河干流沿線的寶雞、咸陽、西安和渭南2020年城鎮人口將達到1467萬人，人口的大量增加對水資源的需求也相應增大。因此要加快以引漢濟渭工程、引紅濟石工程為代表的跨流域調水工程建設，增加區域可用的水資源量，在此基礎上保障并增加渭河干流及主要支流的生態基流和生態用水量。