靈璧縣水資源布局規劃優化研究

陳得陽，陳 艷

(1.宿州市水利水電建筑勘測設計院，安徽 宿州 234000；2.淮河水利委員會水利水電工程技術研究中心，安徽 蚌埠 233001)

0 引 言

靈璧縣是宿州市下轄縣,位于安徽省東北部,淮北平原東部,地理坐標為東經117°17′～117°44′,東鄰泗縣,西連埇橋區,南接蚌埠市固鎮、五河兩縣,北與江蘇省徐州市銅山區、睢寧縣接壤。南北長約81 km,東西寬約32 km。下轄19個鄉鎮和1個省級經濟開發區,國土總面積約為2 054 km2,其中平原面積1 933 km2,山丘區面積121 km2。截至2019年,常住人口104.4萬人,地區國內生產總值(GDP)222.65億元,三次產業結構為23.5∶33.3∶43.2。

1 基本情況

靈璧有楚漢相爭的垓下古戰場,是中國民間文化藝術之鄉、鐘馗故里、中國觀賞石之鄉、中華奇石的主產區,靈璧石被譽為中國四大觀賞石之首。素有“虞姬、奇石、鐘馗畫,靈璧三絕甲天下”之譽。

靈璧縣是農業大縣,農副產品資源豐富,盛產小麥、玉米、花生、棉花和豬肉、羊肉、牛肉及各類禽蛋等,是全國重要的商品糧基地、糧食生產百強縣、安徽省畜牧畜業大縣。礦產資源遍布全境,皖螺礦、墨玉礦、石灰石礦儲量豐富。靈璧縣工業和第三產業發展迅速,已形成門類較為齊全、生產初具規模的工業體系,主要以食品加工、新型建材、紡織服裝和機械電器為主。靈璧縣境內旅游資源豐富,近年來縣委、縣政府充分挖掘歷史資源,打造了虞姬文化園、鐘馗文化園、奇石文化園等,大力發展旅游經濟,以之為主導產業。

靈璧縣境內主要河流有新汴河、新濉河、唐河、北沱河、南沱河等,位于中下游,過境水量較多。根據《靈璧縣水資源綜合規劃(2014-2030年)》(安徽省水利科學研究院、靈璧縣水利設計院,2016年4月),全縣水資源總量58 147萬m3,其中地表水35 109萬m3,地下水34 104萬m3,重復計算量11 066萬m3。全縣水資源年可利用量26 523萬m3,其中地表水9 036萬m3,地下水18 315萬m3,重復量828萬m3。預計到2030年,年平均總需水量25 609萬m3,95%保證率下需水量31 176萬m3,其中生活用水7 105萬m3,工業生產用水5 529萬m3,農林牧漁15 416萬m3,生態用水540萬m3,供需缺口很大。目前全縣生產、生活用水絕大部分取自地下水,城區由于取水集中,已形成漏斗。

2 發展趨勢

目前宿州市城區正在建設第四水廠,從新汴河取水15萬t/d,開發區水廠,從沱河取水10萬t/d。北部的徐州,發展則更進一步,城市生活用水取自駱馬湖,生產用水取自微山湖,灌溉使用地表水,基本實現生產、生活用水地表化,地下水作為戰略資源予以儲備,這也是靈璧縣的發展方向。從社會健康發展角度考慮,未來的發展方向應是城鄉供水一體化,生產、生活用水應大部分取自地表水,現狀的水資源布局仍是建立在傳統的防洪、排澇的基礎上,滯后于社會發展需求,因此,需要對靈璧縣水資源布局進行優化。

3 規劃思路

對于靈璧縣水資源布局優化,站位要有高度,布局要有系統。要站在全縣社會經濟健康發展全局的高度,對地表水充分開發利用,漸次推進;對地下水進行戰略保護,逐步置換。政策上,與鄉村振興、農村水系治理等結合在一起,功能上,將防洪、排澇、引調水、水生態、水環境等結合在一起,統籌考慮。

4 具體措施

4.1 解決水源問題

水源來自兩個方面。一方面是內水,包括境內河流蓄水和過境水,另一方面是外水,即外調水,來自引江濟淮水量。原則是優先利用內水,同時為接納外調水量做好準備。

4.1.1 內水

靈璧縣境內主要河流有新汴河、新濉河、唐河、北沱河、南沱河等。新汴河是宿州市最大的一條河道,也是宿州市的母親河。河道上起七嶺子,向東經埇橋區、靈璧縣、泗縣至江蘇省泗洪縣付圩子入溧河洼,全長127.1 km,其中安徽108.4 km,江蘇18.7 km,流域面積6 562 km2。新汴河是一條人工河道,1966年10月開工興建,于1970年竣工。初始目的是排出上游河南省境內及宿州市蕭縣、碭山縣高亢地區的來水,高水高排,是一條專用的排洪通道。2012-2016年,對新汴河再次進行治理,建設內容包括:河道疏浚、新北沱河、唐河、石梁河等三個地下涵重建及沿線23座穿堤建筑物的加固、新改建等。現在的功能定位為:防洪、灌溉、供水、航運等。防洪是其初始功能；灌溉是指新汴河灌區以新汴河為水源,利用沿線穿堤建筑物作為分水口門,向兩側區域進行灌溉,面積58.79萬畝(1畝≈666.7 m2),是宿州市唯一的大型灌區;供水是指沿線宿州城區、靈璧城區、泗縣城區生產生活用水均在新汴河設有取水口,同時,新汴河也是淮水北調、引江濟淮工程的調水線路;航運是指新汴河的四級航道,目前正在建設。新汴河自上而下分布宿州閘、靈璧閘、團結閘三個梯級樞紐,靈璧縣城位于靈璧閘上區間。

根據1980-2019年長系列水文資料進行分析,新汴河宿州閘多年平均下泄水量2.32億m3,團結閘多年平均下泄水量1.87億m3,區間河道利用、蒸發、滯蓄約0.45億m3,說明沿線靈璧、泗縣對新汴河水量的利用率較低。但是,新汴河下泄水量主要集中在汛期,用水主要在非汛期,近年來新汴河各河段均“鬧水荒”,出現生產、生活用水供給不足的問題。隨著用水需求的快速增長,加之新增航道用水,可以判斷今后的供需缺口會更大。

新濉河位于新汴河北部,是埇橋區、靈璧縣、泗縣的重要排水通道,境內長度87.3 km,流域面積2 972 km2。新濉河自上而下分布草壩閘、澮溝閘、枯河閘三個梯級,其中澮溝閘在靈璧縣境內。根據1980-2019年長系列水文資料進行分析,新濉河澮溝閘多年平均下泄水量4.95億m3,枯河閘多年平均下泄水量4.67億m3,河道利用、蒸發、滯蓄約0.28億m3,基本未開發利用。針對濉豐汴枯的情況,可以利用區間南北向河溝,溝通新濉河、唐河、新汴河,實現北水南送、引濉入汴的布局。一方面,利用降雨空間分布的不均性,實施以濉補汴;另一方面,利用北高南低的地形,進行經常性的補給。對于南部的北沱河、南沱河,由于水量較小,且遠離縣城,近期擬以供給周邊鄉鎮用水為主,暫不考慮調水入城。

統計1980-2019年的新汴河、新濉河靈璧區間下泄流量情況,見表1。

表1 1980-2019年新汴河、新濉河靈璧區間下泄流量表

4.1.2 外水

外水以新汴河為核心。在已實施完成淮水北調工程中,計劃每年給予靈璧縣2 000萬m3,輸送至新汴河靈璧閘上。引江濟淮工程完工之后,水量會進一步增加。

4.1.3 水質

根據考核要求,靈璧區間新汴河、新濉河考核水質均為Ⅳ類,從近年來逐月考核結果來看,除汛期個別月份不滿足要求之外,其余均滿足要求,引濉入汴,主要是非汛期,因此,水質上是可行的。2020年1～5月份,新汴河靈璧區間水質均為Ⅲ類,新濉河水質,2月、5月份為Ⅲ類,1月份、3月份、4月份為Ⅳ類。

4.1.4 水位

2020年6月1日,新濉河澮溝閘上水位21.70 m,新汴河靈璧閘上水位19.87 m,水頭差1.83 m,靈西運河長度18.5 km,比降1/10160,可以自流引水。

4.2 堅持節水優先

根據習近平總書記“3·14”重要講話精神,踐行十六字治水方針,“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”,把節水放在首位。

4.2.1 工業及城市生活用水

在優化調整全縣產業布局的基礎上,根據工業格局,重點加強食品加工、建材等高耗水行業的節水改造。推廣直流水改循環水、空冷、污水回用、凝結水回用等技術。推廣供水、排水和水處理的在線監控技術。在工業集中的園區推進企業用水網絡集成技術的開發與應用,鼓勵外排廢(污)水深度處理后回用,推廣外排水處理后回用于循環冷卻系統的技術,力爭實現少排放,甚至零排放。同時,加快城市供水干、支管網系統的技術改造,降低輸配水管網漏失率。全面推行節水型用水器具,發展“節水型住宅”,節水設施與主體工程同時設計、同時施工、同時投產。實施分質供水,推廣再生水利用和雨水集蓄利用。

4.2.2 農業灌溉節水

進行灌區續建配套與節水改造工程建設,實施高效農業節水工程,進一步提高農業灌溉用水的利用效率,實現節水目的。

4.2.3 利用非常規水源

大力推進再生水利用、城市雨水集蓄利用、分質供水等工程,多渠道發力,實現節水之目的。

4.3 布局規劃優化

4.3.1 城區

城區是人口、企業最集中的地方,以此為核心,對全縣水資源進行重新布局。

(1) 引水。靈璧城區的水源來自兩個方向,一是新汴河,包括過境水和外調水;二是縣北內水,可通過濉河、唐河、汴河連通工程,實現北水南送,供給縣城使用。對于新汴河方向,城區位于靈璧閘上游,可在閆河與新汴河連接處設取水口,將新汴河水量引入閆河、閆汴溝。對于北水南送,可通過靈西運河、澮李溝、唐濉溝、土山溝等縱向河溝,實現新濉河、唐河、新河、閆河、新汴河等橫向河道,實現空間均衡、引水入城的局面。對于靈西運河,可規劃為平底河道,底高程16.0 m,底寬1 m,邊坡1∶2.5,開挖斷面在現有河床內,不新增占地,河底高程基本與兩端河底高程一致,實現經常性的自流補水。城區用水均從閆河、閆汴溝取水。現階段,城區用水以內水為主,實現自平衡,待外調水到來之后,在滿足城區用水的基礎上,南北分水,供給鄉鎮使用。新濉河、新汴河節制建筑物水位高程相關情況見表2。

表2 新濉河、新汴河節制建筑物水位高程要素表

(2) 退水。靈璧縣城的北部為丘陵區,南部鄰近新汴河,排水出路只有岳洪河一途,在城區東南匯入唐河,經唐河地下涵穿越新汴河向南排出。由于唐河地下涵控制水位較高,正常蓄水位19.37 m,兩岸地面高程約20 m,水面比降太小,導致城區排水困難。小水年份,涵上區域發生澇災,大水年份,北部山區來水快,峰高量大,下游退水慢,形成區域洪災。建議在岳洪河下游建設閆汴溝樞紐(站涵一體),規劃翻水站30 m3/s,涵洞3孔3 m。將城區澇水排入唐河或新汴河,水質不好時,排入唐河,水質好時,排入新汴河。這是根治城區澇災的治本之策。

(3) 供水。目前城區有兩家水廠,分別為靈璧縣自來水有限公司與靈璧縣光明自來水廠,年取水量分別為280萬m3與100萬m3,均采用地下水。正在建設靈西水廠,擬從新汴河取水,年取水量1140萬m3,逐步置換城區生產、生活用水,解決超采漏斗問題,實現地下水位回升,現有地下水水源井作為備用水源。

(4) 活水。由于唐河地下涵長期關閉,蓄水位較高,現狀靈璧縣城水系活力不足。如果直接降低涵上蓄水位,區間水量白白流出,又形成水資源浪費。為此,建議在地下涵上游三山處建設節制閘,閘址處5年一遇流量308 m3/s,20年一遇流量490 m3/s,規劃水閘共7孔,單孔凈寬7 m,總凈寬49 m。此舉有三個好處,一是此處地面高程21.3 m,閘上正常蓄水位可抬升至20.5 m,較下游抬高1.13 m,保證上游水資源不浪費;二是,可使閘上水量經閆河進入閆汴溝等城區水系,增加城區水量;三是,“上升下降”,上游三山閘抬高蓄水位,下游地下涵降低蓄水位(改變地下涵控制運用辦法),可增加2 m水頭差,定期將城區水量經唐河地下涵排出,實現城區水循環,增加水動力、水活力,全面改善城區水生態環境。唐河潘集閘——地下涵段水位情況見表3。

表3 唐河潘集閘-地下涵段水位高程表

4.3.2 鎮區

靈璧現有鄉鎮水廠41個,年取水量2 710萬m3,均為地下水,現已基本實現供水全域覆蓋。各鄉鎮鎮區大多靠近河邊,用水條件較為有利。以新濉河為界,北部為黃泛區,河道水系分布不太規則,南北相反,基本呈梳式布局。因此,分成濉北、濉南兩個區域,分別選取典型進行敘述。北部選擇朝陽鎮,南部選擇韋集鎮。

朝陽鎮位于靈璧北部,國土面積140 km2,常住人口7.42萬人。東、北分別與江蘇省的嵐山、雙溝兩鄉鎮接壤,西、南分別與下樓、尤集、漁溝相連,北距徐州、南距靈璧縣城均為50 km,104國道橫穿北部,距徐州觀音機場8 km。受黃泛影響,地勢北高南低、東高西低,主要河流有新運料河、老運料河、三渠溝、孟家溝等。新運料河位于朝陽鎮西部,古時候是溝通濉河、黃河的一條航運通道。現今新運料河發源于江蘇省銅山縣廢黃河南岸夏洪水庫壩下,全長49.02 km,流域面積355 km2。江蘇省銅山縣境內長17.8 km,集水面積100 km2,安徽省靈壁縣境內長31.22 km,集水面積255 km2。2006年按照5年一遇排澇、2年一遇防洪標準進行治理,朝陽鎮境內河段底寬20～25 m,邊坡1∶2.5。

老運料河位于朝陽鎮東北部,系新運料河的支流,流域面積150 km2。靈壁縣境內長10.887 km(均在朝陽鎮境內),流域面積133 km2。2006年按照5年一遇排澇、20年一遇防洪標準進行治理,河道底寬7～18 m,邊坡1∶2.5。

三渠溝起源于朝陽鎮東北部黃莊村,向南匯入新濉河,河道全長28.06 km,流域面積242 km2,2015年按照5年一遇排澇、20年一遇防洪標準進行治理,朝陽鎮境內河段底寬10 m,邊坡1:2.5。

孟家溝位于朝陽鎮中部,上源于孟山口,向西穿鎮區而過,下游匯入運料河,長度13 km,集水面積31.5 km2。2019年,利用高標準農田項目進行過治理,排水能力滿足要求。

根據《靈璧縣水資源綜合規劃(2014-2030年)》(安徽省水利科學研究院、靈璧縣水利設計院,2016年4月),朝陽鎮年均徑流量2 499萬m3,50%保證率地表水資源量2 072萬m3,75%保證率地表水資源量1 160萬m3,95%保證率地表水資源量409萬m3。地下水資源量多年平均2301萬m3,50%保證率地下水資源量2145萬m3,75%保證率地下水資源量1 885萬m3,95%保證率地下水資源量1 680萬m3。扣除重復計算量,朝陽鎮多年平均水資源量3 982萬m3,50%保證率水資源量3 635萬m3,75%保證率水資源量2 678萬m3,95%保證率水資源量1 817萬m3,對應人均水資源量分別為536 m3、490 m3、361 m3、245 m3。朝陽鎮用水主要為居民生活用水及農業生產用水,人均水資源稟賦完全可以滿足當前及未來一段時期內的用水需求。

朝陽鎮境內主要河溝防洪、排澇能力較好,但是,非汛期時,河溝蓄水能力不足,蘆葦、水草滋生,水環境較差。尤其是朝陽鎮區,位于十里長山北麓坡地,非汛期時,溝底干涸,河溝形態、生態環境均不足。針對這種情況,與縣局、鄉鎮共同研究,擬采取境內北水南送的辦法,將北部新運料河、老運料河的水量引入孟家溝,建設閘站,提水至鎮區,供生產使用,也可實現經常性的換水,增加水動力、水活力,改善鎮區水環境。具體措施為,在新運料河上,老運料河匯入處下游建設練灘閘,規模5孔5 m,節制兩河水位,打通中心溝,將兩河水量引入孟家溝,在鎮區西部建設孟家溝閘站,規劃翻水站2 m3/s,節制閘3孔5 m。鎮區缺水時,通過泵站提水補給鎮區;鎮區水質較差時,提閘放水,然后利用泵站向鎮區補水。朝陽鎮生活用水可以從新運料河、老運料河取水,結合現有水廠及管網,實現地下水置換。

韋集鎮位于靈璧南部,國土面積137 km2,常住人口5.1萬人。地處北沱河、南沱河之間,三八溝從中縱向穿過。

北沱河是宿州市的內河,上源于埇橋區一號溝,向東經靈璧,至泗縣草溝境內匯入唐河,河道全長75.7 km,流域面積537 km2,韋集鎮境內河段屬于中下游,全段河道已利用中小河流及懷洪新河洼地資金實施治理,標準為排澇5年一遇,韋集鎮境內河段底寬35 m,邊坡1∶2.5。

南沱河上源于宿州市埇橋區沱河進水閘,向東南經靈璧、固鎮、五河、泗縣于樊集入沱湖,河道長度112.7 km,流域面積1 195 km2,韋集鎮境內河段屬于中下游,與固鎮縣濠城鎮以河為界。全段河道已利用世行貸款及懷洪新河洼地資金實施治理,標準為排澇5年一遇。

三八溝位于鎮區東部,北南走向,長度10.1 km,流域面積27.3 km2。

對于排水,韋集鎮處在坡地之上,地形北高南低,澇水可自行排出;對于防洪,南、北沱河均達到防洪要求;對于水動力、水活力,可以利用地理條件,北引南退,需要用水時,從三八溝上游引入北沱河水量,供給鎮區使用,退水時,打開下游涵閘,退入南沱河。對于供水,南、北沱河過境水量豐富,可資利用,足以滿足需求。

總之,縣北區域的鎮區生產、生活用水,近期內可依托當地骨干河道,通過小型引、調水工程,使用當地的地表水源。縣南鎮區,現狀已基本具備使用地表水源的條件。

4.3.3 鄉村

廣大鄉村生活用水,水源逐步置換為地表水,生產用水主要是灌溉用水,近期內仍以井灌為主。

5 結束語

靈璧縣水資源布局要站在全縣社會經濟健康發展的高度,按照習總書記“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水方針,通過節水、調水等措施,對當地的地表水資源充分開發利用,力爭在“十四五”期間,完成大部分地區生產、生活用水置換工作,除農村機井灌溉外,其余地下水作為備用水源。對于水量調出地區,可參考國家南水北調實施經驗,逐步建立生態補償機制。通過優化縣域水資源布局,實現水利行業的升級,從小康向現代化邁進。