黃河黑山峽大柳樹水利樞紐工程功能分析

王旭強，周 濤，袁汝華，茅健華

(1.寧夏大柳樹水利樞紐工程前期工作辦公室，寧夏 銀川 750001；2.河海大學商學院，江蘇 南京 211100)

黃河黑山峽河段位于甘肅、寧夏交界處，是黃河上游最后一個可以建設高壩大庫的峽谷河段。大柳樹水利樞紐位于黑山峽出口以上2 km的寧夏中衛市境內，是《黃河近期開發治理規劃》確定的黃河干流七大控制性和三大關鍵性工程之一[1]。工程建設對加強西北地區生態建設保護，實現黃河長治久安，保障國家生態、糧食、能源安全作用十分重大，對促進該區域革命老區、少數民族地區和國家貧困地區經濟社會發展和民族團結具有重要意義。當前國家高度重視生態文明建設，反復強調加強中西部地區重大調水工程建設，為搶抓歷史機遇，加快黑山峽河段開發和區域生態文明建設，本文在對黃河勘測規劃設計公司、河海大學等單位長期研究工作成果梳理的基礎上，對黃河黑山峽大柳樹水利樞紐工程在黃河調水調沙、防洪防凌、水資源配置、區域建設發展等方面的功能作用進行總結，分析了涉及工程的甘肅地區損益關系，提出了相關建議，以期為關心黑山峽河段開發建設的專家、學者提供參考。

1 工程概況

黃河黑山峽河段地處甘肅、寧夏交界處，全長71 km，河段出口控制流域面積25.2萬km2，天然年徑流量325億m3，占全河的56%，是黃河上游最后一個可以修建高壩大庫的峽谷河段。規劃黃河大柳樹水利樞紐工程位于黑山峽出口以上2 km位置，工程以反調節、防凌(洪)為主，兼顧供水、生態灌溉、發電，全河水資源合理配置，綜合利用。樞紐工程最大壩高163.5 m，正常蓄水位1 380 m，總庫容114.8億m3，電站裝機容量2 000 MW，年發電量74.2億kW·h。依托樞紐，規劃布置東、西兩條干渠，分別向寧夏中部和賀蘭山東麓、陜西北部、內蒙古鄂爾多斯和阿拉善、甘肅民勤等區域供水，近期規劃發展生態灌區40萬hm2，遠期125萬hm2，并作為區域能源工業開發及城鎮供水水源。工程建設淹沒涉及寧夏沙坡頭和甘肅靖遠、景泰、平川4縣(區)13個鄉鎮43個行政村，淹沒影響人口7.45萬人(其中寧夏0.31萬人)，耕地0.66萬hm2[1]。

2 工程功能作用分析

2.1 調水調沙功能

“沙多水少、水沙關系不協調”是黃河復雜難治的根本癥結。黃河約60%的水量來自蘭州以上，90%的泥沙產自山西、陜北等地，且60%的水量和90%的泥沙集中在汛期，水沙異源，不僅使下游成為舉世聞名的地上“懸河”，而且使上游寧蒙河段“懸河”態勢加劇。1986年龍羊峽、劉家峽水庫聯合調度后，雖然發揮了巨大的興利效益，但同時也改變了徑流分配，造成寧蒙河段水沙關系不協調，河道由沖淤基本平衡轉變為持續淤積，成為繼黃河下游之后的又一段地上懸河。特別是主槽嚴重淤積萎縮，平灘流量由過去的2 500～3 500 m3/s減少為1 500 m3/s，局部河段不到1 000 m3/s，導致河道寬淺散亂，擺動加劇，排洪能力下降，嚴重威脅防凌、防洪安全[2]。

大柳樹水利樞紐工程建成后，可在50年內保持清水下泄，并通過對上游梯級發電流量反調節，主汛期集中10～15天下泄2 500～3 000 m3/s流量，改變目前寧蒙河段不利的水沙關系，遏制河道淤積萎縮，恢復并維持河道排洪輸沙功能。現狀徑流條件下，年均可減少河段淤積5 300萬t。南水北調西線一期工程生效后，年均可減少河段淤積7 700萬t，實現河道沖於基本平衡。同時，與中游骨干工程聯合運行，為黃河下游河道沖沙減淤提供水流動力條件，維護全河生命健康，保證流域經濟、社會、生態建設發展和黃河文明延續。

2.2 防凌防洪功能

寧蒙河段洪水災害頻繁，凌汛災害嚴重，防凌是目前寧蒙河段綜合治理面臨的最為突出的問題。龍羊峽、劉家峽水庫建成運行以來，對保障黃河寧蒙段防凌防洪發揮了重要作用。但由于劉家峽水庫地理位置的限制，下泄流量要經過6天以上才能到達內蒙古河段上端，難以進行有效的防凌調度。防凌運用難以適應水庫以下至內蒙古河段區間流量變化，下泄流量不能適應目前內蒙古河道嚴重淤積導致的冰下過流能力大幅度減小的情況，導致凌汛期間槽蓄水增量大幅度增加，河道持續高水位，對堤防構成嚴重威脅，1986年以來發生6次凌汛決口[3]。

通過大柳樹水庫攔蓄調節，適時控制下泄流量，提高水庫下泄水溫，根本消除寧夏河段凌汛危害，內蒙古河段上端冰塞問題可基本得到解決。控制百年一遇洪水出庫流量不超過5 000 m3/s，使寧蒙河段防洪標準由目前20～50年一遇提高到100年一遇[4]，基本消除河道洪水危害，保證寧蒙河段沿黃河經濟區防洪防凌安全和經濟社會穩步發展。

2.3 水資源配置功能

由于黃河“水少、沙多，水沙關系不協調”，黃河水沙調控體系尚未構建完善，現狀工程在黃河水資源調度和配置方面還存在較大局限性。大柳樹水利樞紐工程位于黃河上游梯級的末端，控制了黃河約60%的水量，結合防凌、沖沙減淤運用，每年可將30億m3水量調節到寧蒙引黃灌區用水高峰期下泄，在切實保證寧蒙引黃灌區用水的同時，增加了對下游河道供水，增強了全流域經濟社會發展水資源支撐保障[5]。同時，與上下游梯級河道構成全河治理體系，保證了河道正常生態流量，有力促進了黃河生命健康的延續。充分協調河道生態和流域工農業生產、發電用水的關系，以緩解日益突出的流域生產和河流生態用水矛盾。在南水北調西線工程建成后，作為其重要的調蓄工程，可實現全局性的水資源統一調配，為保障流域供水安全發揮更加突出的作用。

2.4 水能資源開發利用功能

工程建設可充分開發黑山峽河段水能資源，新增水電裝機容量2 000 MW，年均發電量74.2億kW·h。同時，可有效協調黃河龍、青河段水量調度和發電運用之間的矛盾。現狀徑流條件下，將增加上游21座梯級電站保證出力1 640 MW，年增加發電35.2億kW·h[2]。南水北調西線一期工程生效后，增加上游梯級保證出力2 060 MW，增加發電64.4億kW·h。隨著全河段水能資源利用水平的提高，可充分發揮水電優勢，增強西北地區電力外送能力，增加光伏、風電等新能源裝機約2 800 MW，減少原煤消耗459萬t，減少二氧化碳排放804萬t，二氧化硫排放2.41萬t，氮氧化物2.41萬t，煙塵0.45萬t。南水北調西線一期工程生效后，減少原煤消耗586萬t，清潔能源優勢將進一步發揮。

2.5 國家糧食安全影響

大柳樹2 000萬畝生態灌區建設生產后，年可提供標準糧1 000多萬t，相當于2013年我國糧食進口總量的2/3，可保證2 500多萬人糧食安全需求，對增加我國糧食供應能力發揮了重要作用。根據《中國食物與營養發展綱要(2014—2020年)》2020年我國人均農產品消費標準，灌區糧食、油料、肉類、蔬菜、水果產品可滿足近2 000萬人優質農產品供應，滿足人民食品消費結構升級需要。考慮灌區全部種植糧食作物，可提供口糧780萬t，保障2 100多萬人糧食需求，再造一個“河套平原”，增強我國糧食安全保障能力。計入區域范圍現有糧食產量，可使周邊陜甘寧蒙相關地區糧食總產量達到2 628萬t，其中小麥、稻谷、玉米產量達到2 310萬t，按照2013年我國“三大口糧”消費水平，可滿足6 200多萬人糧食安全需求。在保證區域糧食安全的同時，可形成近1 000萬t的外調能力，額外保證2 600多萬人糧食供需。并在此基礎上，依托區域現有糧食加工、儲運優勢，形成以灌區為中心，輻射半徑500 km，涉及周邊陜甘寧蒙四省區近20個地市盟近70萬km2、3 600多萬人口的糧食保障基地，建成西北“生態糧倉”。

2.6 區域發展作用

工程建設區域內部和周邊地區分布有騰格里、烏蘭布和、巴丹吉林、庫布齊沙漠四大沙漠和毛烏素沙地，自然環境條件復雜，生態系統類型多樣，環境因素不協調，生態系統功能低，自我修復能力差[6]。同時，受沙漠沙地外部脅迫，土地沙化面積大，是我國土地沙化最嚴重的地區之一，也是干旱、大風、沙塵暴頻發的多災地帶[6]。根據2009年全國荒漠化和沙化監測統計，區域沙化土地面積1 600萬hm2，占監測面積的58%。有明顯沙化趨勢土地為 293萬hm2，占監測面積的10.6%。由于生態環境惡化，已形成“生態貧困”、“環境貧困”和“人口貧困”的惡性循環，并對華北地區的環境產生重要影響。解決區域水資源短缺問題并合理利用水資源是加強區域生態環境建設，恢復脆弱自然系統的關鍵。加快黃河治理開發，是破解區域“水”的短板，充分協調區域人口、資源、環境矛盾，加強生態建設保護的根本途徑。

工程建設合理配置和高效利用了黃河水資源，進一步拓展區域經濟發展，使生態系統趨于穩定且轉向良性循環，促進區域演變形成草原、森林、濕地、農田和城市生態系統，有效控制沙漠移動，并減緩沙塵暴對華北、中原等地區的影響。同時，改善區域小氣候，提高農作物光能利用率，增加碳匯，適應氣候變化。按照“建設小綠洲、保護大生態”的模式，工程建設可直接使約106.7萬hm2沙化土地轉化為生態綠洲，23萬km2沙漠、沙地、黃土丘陵休耕、休牧和封育保護，促進區域生態系統休養生息，高水位向甘肅“民勤綠洲”補水，遏制綠洲面積萎縮、生態環境惡化的狀況，實現“民勤綠洲”的救護，有效改善周邊區域生態環境，并與現有引揚黃灌區一起形成以河套平原為中心，輻射黃土丘陵、毛烏素沙地、騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠的綠洲生態系統，有效遏制沙漠擴張。加上周邊地區森林覆蓋率增加和大范圍退化草場植被覆蓋度提高，形成北起陰山、南抵賀蘭山的西北生態屏障，減少了區域風沙對東部和首都經濟圈的侵襲，保障了國家生態安全，工程生態、經濟、社會效益巨大。

2.7 相關省區發展作用和損益處理

地處黑山峽河段周邊的甘肅白銀、慶陽和河西武威等地，受自然條件，尤其是水資源短缺的制約。大柳樹水利樞紐工程通過向隴東能源基地供水，可有效改善能源基地建設用水條件，推進能源基地建設發展。依托工程向石羊河流域補水，可在短期內有效解決甘肅民勤用水需求，是民勤走出生態危機的必由之路。現狀情況下，可使甘肅省黃河干流各梯級電站增加保證出力640 MW，年增加發電 15.7億kW·h，增加上游電站發電收入6.75億元(2013年價格水平)，考慮征收20%的移民基金，每年可征收移民基金1.15億元，移民人均可增加收入 2 000元左右[7]。南水北調西線一期工程生效后，年增加發電25億kW·h。通過工程建設并結合移民安置相關政策，可使水庫淹沒區甘肅、寧夏群眾人均收入由2 000～6 800元，增加到9 000～14 000元，生產環境得到顯著改善。同時，可改善甘肅景電揚水運行條件，降低揚程50 m，年節省揚水用電7 800萬kW·h。依托庫區水面資源，可大大加速白銀市旅游等相關產業發展，促進城市建設發展和經濟結構轉型升級。

3 結 語

黃河黑山峽河段開發和大柳樹水利樞紐工程已歷經60多年論證，相關方面就工程功能作用已進行多次論證和研究，基本達成了共識，工程立項建設條件成熟。當前，黨中央、國務院高度重視中西部地區水利、交通等基礎設施建設，為抓住歷史機遇，加快工程建設，建議工程涉及省區面向未來，從黃河長治久安、區域經濟發展和全面脫貧致富目標出發，共同呼吁國家立項建設黃河黑山峽大柳樹水利樞紐工程，就工程建設淹沒及移民安置問題積極協商解決，提出可行的意見，并商定工程開發中權益分配原則和比例，確保各方共贏，實現區域協調發展。

參考文獻：

[1] 水利部黃河水利委員會.黃河流域綜合規劃(2012—2030年)[M].鄭州：黃河水利出版社，2013.

[2] 黃河大柳樹水利樞紐工程經濟分析報告[R].南京：河海大學，2016.

[3] 袁斌.大柳樹水利樞紐對寧蒙河段的防凌作用研究[J].寧夏工程技術，2008，7(4):370-374.

[4] 張國軍.黃河寧夏段洪水冰凌特性與防洪效益分析[J].人民黃河，2013，35(3)：6-7.

[5] 中國工程院“西北水資源”項目組.西北地區水資源配置生態環境建設和可持續發展戰略研究[J].中國工程科學，2003，5(4):1-26.

[6] 汪一鳴.黃河大柳樹樞紐供水區生態綠洲建設研究[J].寧夏大學學報(自然科學版)，2003，24(2):101-105.

[7] 2014年黃河黑山峽河段開發論證報告[R].鄭州：黃河規劃勘測設計有限公司，2014.