白沙水庫來水減少成因分析及應對措施

姚憲淮

（河南省白沙水庫管理局，河南 許昌 461670）

1 水庫概況及缺水現狀

白沙水庫位于河南省禹州市西北部與登封市的交界處，淮河流域沙潁河水系潁河上游，流域面積985 km2，屬于淮河流域沙潁河水系潁河上游的大（2）型水庫，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧工業供水、旅游開發、水產養殖等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。白沙水庫上游大小支流共興建中小型水庫43座，其中中型3 座、小（1）型7 座，小（2）型33 座，控制流域面積340.70 km2，占白沙水庫流域面積的38.60%，總庫容0.78億m3。2003 年6 月至2005 年6 月對水庫進行除險加固。現設計標準100 年一遇，校核標準2 000 年一遇，總庫容2.78 億m3，興利庫容1.15億m3。水庫建成投入運行，對于減輕潁河乃至淮河下游洪水威脅，改善防洪狀況具有重大作用。同時兼有灌溉、供水、養殖、旅游、綜合利用等功能，對促進許昌、禹州、登封等地區的工農業發展有十分重要意義。

2013-2015 年，禹州市遭遇百年大旱，為解決禹州市城鎮居民飲水，白沙水庫共向禹州市橡膠一壩、二壩、三壩送水3 000萬m3，潁河沿線地下水及時得到補充，有效地緩解了旱情，也改善了潁河沿岸的生態環境。2013年以來，由于天氣干旱少雨，導致水庫上游流域降雨量逐年減少。加上水庫上游地下水超采嚴重，地表徑流幾近斷流，入庫流量銳減，水庫水位接近死水位，致使調節降雨徑流和水庫小氣候功能下降，自然和地質災害發生頻率較高。水庫長期處于低水位運行狀態，使得水庫自身清潔能力大大減弱，同時浮游植物綠藻的比例增加，水庫趨于富營養化，水質明顯下降。白沙水庫大壩為均質土壩，大壩河槽段壩基采用黏土截水槽防滲，水庫水位長年接近死水位，黏土失水容易形成干縮裂縫，對大壩帶來嚴重安全隱患。

2 水庫來水減少成因分析

2.1 連年干旱少雨，地表徑流減小

從表1 中可以看到自2011-2019 年以來，水庫流域雨量2011 年的年降雨量732.30 mm 和2019 年的444.50 mm 相比減少了287.80 mm，下降幅度達39.30%。

表1 白沙水庫2000—2019年降雨量統計表 單位：mm

2.2 上游水庫眾多，入庫流量減少

登封市地處山區，嚴重缺水，自1958-1987 年在水庫上游共興建中小型水庫43 座，占白沙水庫流域面積38.60%。加上多年來降雨偏少，導致水庫上游入庫徑流量逐漸減少，20世紀80 年代以前，白沙水庫入庫徑流量多年平均為1.32 億m3。80年代以后，入庫徑流量多年平均為0.85 億m3。特別是90 年代以后，入庫徑流量多年平均僅為0.59億m3，白沙水庫徑流在整個潁河流域衰減較為嚴重。

根據水庫水資源量計算，1998年以后，凈入庫水量呈減少趨勢，1998-2010年多年平均凈入庫水量僅3 970萬m3，2001-2019年多年平均入庫水量逐步下降到2 779萬m3，2001-2018年水庫來水見表2。

表2 2000—2019年白沙水庫來水統計表 單位：萬m3

表2中可以看到，水庫來水自2000年的年來水量8 157萬m3相比2009 年來水量2 579 萬m3減少了68.40%。水庫來水自2010 年的年來水量7 222 萬m3相比2019 年來水量992 萬m3減少了86.26%。

2.3 上游地表徑流水滲流到露天煤礦礦坑

水庫上游告成采煤（露天煤礦）緊鄰河道，煤礦關停后裸露一大坑，坑內可儲存水量約600萬m3。通過告成水文觀測站平時測得河道流量與入庫流量數據對比相差較大，約2/3水量通過煤礦暗道流入礦坑，致使上游河道幾近斷流，流域內兩岸水生態平衡遭到破壞。

2.4 上游中水、煤礦棄水被利用，入庫流量呈下降趨勢

華潤電力登封有限公司一期工程（2×300 MW機組）取水水源其中有登封市污水處理廠中水水源、場址周圍的煤礦礦井排水，其中每年取用登封告成中水564.88 萬m3，告成礦井水868萬m3。城市中水、煤礦棄水幾乎不再排入潁河，水庫上游徑流相應減少，每年入庫流量呈下降趨勢。

2.5 上游地下水超采，地下形成漏斗

一期工程自2004 年投入運營以來，均取用石羊關水源地下水源，年均總取水量為733.78 萬m3，2005-2008 年平均實際年取水量970萬m3。多年來由于超量采用地下水，致使流域內地下水形成漏斗狀。

3 水庫上游地下水超采帶來的危害

3.1 超采地下水導致水資源貧化

華潤電力登封有限公司在石羊關水源地開采地下水前，在天然狀態下，上游庫區等地均有地下水溢出成泉。隨著地下水的大量開采，導致水庫上游河道多年斷流，庫區周邊地下水位持續下降，使得植被對水資源的涵養功能降低，進而引起降水、蒸發、徑流等水循環要素時空的不均衡變化，導致水環境變異及水資源貧化。村民日常生活用水靠買水維持，制約當地群眾正常生產、生活。

3.2 超采地下水改變地下水流方向

由于華潤電廠超采石羊關地下水源，致使周邊地下水位降落，漏斗狀不斷擴大，造成地下水水位大幅度下降，局部改變天然狀態下地下水的流向。特別是近幾年來，白沙水庫上游正常來水衰減，庫水位大幅度下降，水量枯竭，長期下去會給水庫樞紐工程帶來安全隱患。

3.3 超采地下水導致地面不均勻沉降

由于白沙水庫處在潁河上游，自2013年以來，水庫處于低水位運行狀態，水庫下游潁河斷流，沿岸鄉鎮村莊地下水位下降，形成大面積區域性地下水下降，改變了地下水壓力、開采含水層和含水層上下滯水層中的應力狀態，產生了黏性土的釋水以及含水層、滯水層的壓縮效應，從而導致地面沉降。不僅使潁河沿岸生態平衡遭到破壞，而且給水庫下游工農業生產、城鎮居民生活造成不可估量的損失。

4 采取的應對措施

4.1 回填上游露天煤礦礦坑

水庫上游河道水行政主管部門應加大執法力度，要求當地政府對沿庫區兩岸的露天煤礦進行回填，恢復原貌，改善河道流域水生態環境。

4.2 禁止開采地下水

為合理開發水資源，建立合理用水機制，保護地下水資源。目前經過多個部門共同努力，華潤電力登封有限公司生產用水不再取用水庫上游石羊關地下水。禁止開采地下水，每年可節約水資源500～700萬m3，減少地表徑流水滲漏量，增加徑流水入庫流量。

4.3 利用南水北調干渠作為補充水源

充分利用汛前丹江口水庫減少庫容棄水有利時機，通過南水北調干渠對白沙水庫進行補水，解決水庫缺水燃眉之急。目前禹州至白沙水庫輸水管道已經鋪設完工，開始向登封城市供水，每日最大供水量達3 萬m3。每年還可以向水庫補水4 000萬m3。但該方案調水路線長，全長35 km，落差大，在禹州建設泵站，輸水成本高，實施難度大。

4.4 加快水系連通工程建設

利用已有的陸渾灌區總干渠和東一干渠，引黃河流域伊河中游的陸渾水庫汛期棄水，向淮河流域潁河上游的白沙水庫調水。供水工程的建設實施，對保障當地區域社會經濟穩定快速發展、實現水資源空間合理配置、促進當地生態環境良性循環有著非常重要意義。

5 結語

針對當前白沙水庫流域區域處于工業化、城鎮化加快的階段，堅持節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力的治水思路，遵循確有需要、生態安全、可以持續的重大水利工程論證原則，立足流域整體和水資源空間均衡配置，科學推進工程規劃建設，提高水資源集約節約利用水平。建議把白沙水庫納入河南省水系連通工程，從根本上解決水庫缺水問題，保障白沙水庫經濟可持續性發展。通過實施水系連通工程，站在區域可持續發展的高度，加快建設資源節約型、環境友好型社會，引導生產力空間布局、經濟結構、發展方式以及生活方式與水資源稟賦條件、水環境承載能力相適應，為區域經濟社會可持續發展奠定堅實的水資源基礎。