沁河中游河南段水資源統一管理利用研究

張龍龍

(焦作市引沁灌區管理局，河南 濟源 459000)

黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略以來，黃河水利委員會聯合河南省水利廳多次集中調研河南省境內黃河支流沁河的水資源開發利用情況。如何將調研成果轉為發展機遇，使之成為沁河流域高質量發展的引擎；如何立足河南看流域，跳出河南看流域；如何實現沁河流域整體水資源空間均衡配置，提高水資源集約節約利用水平，是我們應該深入研究的課題。本文分析了流域用水矛盾，研究了沁河中游河南段水資源的統一管理利用問題，對推進黃河流域生態保護和高質量發展具有重要的意義。

1 沁河流域概況

沁河是黃河三門峽至花園口區間兩大支流之一，發源于山西省長治市沁源縣霍山南麓的二郎神溝，自北向南流經山西省的沁源、安澤、沁水、陽城、高平、晉城和河南省的濟源、沁陽、武陟等市(縣)，于武陟縣方陵村匯入黃河。流域面積13532km2，其中山西省境內12304km2，占全流域面積的91%；河南省境內1228km2，占9%。干流全長485km，河道落差1844m，平均比降3.8‰。

2 沁河中游河南段概述

將沁河流域劃分為上、中、下游三段，張峰水庫以上為上游，河長224km，流域面積4990km2；張峰水庫至五龍口為中游，河長171km，流域面積4255km2；五龍口至入黃口為下游，河長90km，流域面積4287km2。

沁河干流現有水文觀測站5處，從上至下依次為孔家坡、飛嶺、潤城、五龍口和武陟[1]。根據水文觀測站分布情況，并結合流域上中下游劃分情況，可將省界至五龍口水文站河道細分為沁河中游河南段。沁河干流現狀基本情況見圖1。

圖1 沁河干流基本情況簡圖

根據流域面積分布情況看，沁河中游以上面積占全流域面積的69%，中游河南段在整個流域水資源配置中承擔著承上啟下的重要作用，同時中游河南段已經成為豫西北焦作市和濟源市經濟社會發展的重要水源地。

3 主要水利工程情況

水資源管理利用的關鍵是對大型水利工程的建設管理，沁河中游河南段現狀主要有3座大型水利工程，從上游至下游分別為引沁灌區、河口村水庫和廣利灌區。工程相對位置關系見圖1。

3.1 引沁灌區

引沁灌區位于河南省西北部，第一渠首位于沁河峽谷濟源市克井鎮紫柏灘(晉豫交界)，設計流量為30m3/s，設計灌溉面積40萬畝，屬大型灌區。范圍涉及濟源市、焦作孟州市和洛陽市原吉利區3個市(縣)15個鄉鎮367個行政村，人口60余萬。灌區以沁河為水源，有總干渠1條，全長102km，干渠15條，加支渠16條，渠系工程長達2000km，中小型水庫38座，蓄水池200余座，水電站2座。通過近50年的發展，灌區已形成“引蓄提結合、以蓄補源、長藤結瓜、綜合利用”的水利工程體系，已由單一農業灌溉發展到人畜飲水、農業灌溉、工業供水、水力發電等多方位供水格局，成為支撐區域經濟社會可持續發展的重要基礎設施，發揮著不可替代的作用，產生了顯著的經濟、社會和生態效益。

3.2 河口村水庫

河口村水庫位于沁河最后一段峽谷出口處的河南省濟源市克井鄉，五龍口水文站上游9km處，水庫于2017年通過竣工驗收。水庫控制流域面積為9223km2，占沁河流域面積的68.2%。多年平均入庫徑流量為4.92億m3，總庫容3.17億m3，其中，防洪庫容2.31億m3，調節庫容1.96億m3。水庫的供水對象包括濟源市第三水廠、華能沁北電廠、沁陽市沁北產業集聚區、廣利灌區等，此外兼顧滿足水庫下游五龍口斷面的生態流量需求[2]。河口村水庫可以有效地控制沁河洪水的發生，彌補現狀防洪工程體系中存在的不足，使沁河下游的設防流量重現期由25年提高到100年，同時盡可能地攔蓄黃河下游洪峰流量和超過10000m3/s的洪量。

河口村水庫開發任務以防洪、供水為主，兼顧灌溉、發電、改善河道基流等綜合利用。在保證沁河下游河道最小生態基流維持在5m3/s以上及不減少廣利灌區農業用水的情況下，可向工業和生活供水6580萬m3，供水保證率為95%，同時廣利灌區供水條件也可以得到明顯改善，有效緩解了引沁灌區和廣利灌區灌溉高峰期用水矛盾。

3.3 廣利灌區

廣利灌區位于河南省西北部，渠首位于濟源市五龍口鎮沁河出山口處，采用多渠首無壩自流引水方式進行引水，設計引水流量為28m3/s，設計灌溉面積51萬畝，為大型灌區。范圍涉及濟源、沁陽、溫縣、武陟4個市(縣)24個鄉鎮(辦事處)439個行政村，人口50余萬。該灌區為引沁河水灌溉的著名古老灌區，秦代初創，漢魏始盛，明清發展，澤惠當代，至今已有2200余年灌溉史。目前，灌區已發展成為集自流灌、提灌、渠井雙灌、以灌代補、防洪除澇于一體的綜合性大型灌區，是河南省主要糧食生產核心區。

4 水資源對區域經濟社會的作用

4.1 區域經濟社會概況

沁河中游河南段地處河南省豫北地區，區域范圍涉及濟源市、沁陽市、孟州市、溫縣、武陟縣和原洛陽市吉利區6個市(縣、區)39個鄉鎮806個行政村，人口110余萬。2020年域內地區生產總值為2347.08億元，主要市縣區人均GDP均在相應地區排名靠前，其中，濟源市在全省排第2名，沁陽市、孟州市、溫縣、武陟縣在焦作地區分別排第2名、第3名、第6名、第7名，吉利區在洛陽地區排第1名。區域內3座大型水利工程在各自片域內對上述市(縣、區)的發展起到了不可替代的作用。

4.2 對社會經濟的作用

4.2.1 服務第一產業

中游河南段區域內服務第一產業對象主要為農業和養殖業。

區域內農業區屬于河南省主要糧食生產核心區，域內主要以糧食作物為主，其中灌區設計灌溉面積合計91萬畝，為河南省糧食豐產豐收和保障國家糧食安全作出了重要貢獻。

區域內養殖業除了傳統畜牧業外，特色漁業養殖最具有代表性。近年來，隨著生活水平的提高，國民對健康飲食更加關注，對高蛋白低脂肪的魚肉需求量也越來越大。因此，引沁灌區范圍內養殖戶利用山嶺區地理環境優勢，充分利用坑塘、溝系和中小水庫等資源，發展漁業養殖，并積極推陳出新，借助溝域水系的優勢，將“豬-沼-藕”有機結合，形成“生態養殖+沼氣+綠色種植”的循環經濟高效生態種養模式[3]，實現溝系年產鮮魚1000萬kg以上。同時利用環境獨特、交通便利、人文景觀優美的部分溝系探索了“農業+生態+旅游+康養”的共享模式，形成溝系相連，步道相通，窯洞庭院棋布，垂釣采摘健身休息于一體的旅游休閑康體養生福地，努力踐行“綠水青山就是金山銀山”的新發展理念，為帶動當地農民脫貧致富作出了重要貢獻。

4.2.2 服務第二產業

沁河中游河南段區域內服務第二產業對象主要為石油煤炭加工、有色金屬冶煉、基礎化學原料制造、皮革毛皮加工、電池制造、電力和熱力生產等，涵蓋精煉石油化工、焦炭、白銀、黃金、鉛、鋅、銅、特種鋼材、燒堿、聚氯乙烯樹脂、皮革毛皮、鉛酸電池和火力發電等國民經濟社會發展的重要產品。區域內已服務或可服務的規模較大企業有15家，其中包括河南省百強企業7家。經過多年來輸水工程的不斷配套建設，對地下水限采停采要求更加嚴格，沁河中游河南段成為上述產業發展的重要直接水源或備用應急水源地，為產業發展以及區域社會生產生活作出了重要貢獻。

4.2.3 服務第三產業

沁河中游河南段區域內服務第三產業對象主要為生活用水和供熱用水。如濟源市第三水廠、愚公水廠，孟州市西部嶺區水庫群，已經成為濟源市、孟州市重要的生活用水水源；沁北電廠和國電豫源向濟源城區供熱已成為濟源市冬季取暖的重要熱源。

5 存在的用水矛盾

5.1 流域性矛盾

沁河屬于季節性河流，徑流時空分布不均特征明顯，由于氣候變化以及全社會對地下水資源開采利用的影響[1]，加之近年來山西省對上游張峰水庫的開發利用程度不斷提高，造成水庫除生態基流外下泄流量逐年減少。同時，隨著沁河中游山西省境內沿線其他水利工程的建成及投入使用，造成沁河省界以下河道徑流總體呈現逐年減少現象，且時空分布不均引發的用水矛盾進一步加劇[4]。

5.2 引沁灌區與廣利灌區的用水矛盾

沁河水資源的利用比較久遠，但僅限于引水灌溉，所建的廣利、新利、廣惠等灌區(現今廣利灌區的主要部分)至今仍發揮著重要作用。引沁渠首修建于省界處并位于廣利灌區取水口的上游，沁河來水豐枯懸殊，上下灌區之間用水歷來按6 ∶4的沁河來水分水。隨著近些年灌區社會經濟的發展，引沁灌區和廣利灌區都已從單一農業灌溉向農業、工業和生活等供水的綜合性大型灌區轉變，成為豫北地區工農業發展的重要水源。隨著流域性用水矛盾加劇，在灌溉高峰期，引沁與廣利灌區需水量集中且缺口大，而上游來水小造成可引水流量小，往往供水期被迫拉長，間接引起用水效率低和群眾爭水搶水等社會問題，灌區之間用水矛盾更加突出。

5.3 區域用水新矛盾

區域用水新矛盾主要是引沁灌區、河口村水庫和廣利灌區之間的用水矛盾。由于沁河洪水特征多表現為洪峰高、歷時短、來猛去速、含沙量小，洪峰形式為高瘦形。從洪水組成情況來看，沁河流域洪水來源多以五龍口以上來水為主，且主要來源于潤城至五龍口區間。隨著河口村水庫的下閘蓄水，對保障沁河中下游防洪安全的作用十分顯著，同時有效緩解了黃河中下游防洪壓力。

河口村水庫因地理位置特殊，處于流域出山口位置，作為年調節水庫，是最后一個防汛安全保護屏障，防洪限制水位設置較低，每年在汛期來臨前需要提前騰出大量防洪庫容，造成上一水利年度調蓄的水資源無法有效利用。同時由于沁河汛期洪水量在全年天然徑流中占比較大，且較大洪水非年年出現，容易出現汛期前中期發生的洪水因考慮安全問題無法充分調蓄的問題，若后期無洪水發生，易造成興利庫容無法有效補充，水資源長年短缺。

河口村水庫除了要考慮防洪安全外，還要承擔生態基流及工業生活等其他供水任務。汛后期沁河天然徑流量較小，加之水庫興利庫容未得到有效補充，而此時水庫的生態基流下泄流量及工業生活供水量都較大，疊加灌溉高峰期引沁灌區和廣利灌區用水矛盾，最終在區域內出現引沁灌區、河口村水庫和廣利灌區三家爭水的新矛盾。

2019年鄭州大學孟鈺等發表了《基于生態逐級保證的河口村水庫水量分配研究》[2]，文中結論指出：“未來河道內外用水矛盾將會持續深化，河口村水庫用水戶管理及區域水資源規劃需進行協調，以維持快速增長的社會經濟及人口用水需求，保證河流水生態系統的健康及功能。”文章也指出了三方的區域用水矛盾和發展趨勢。

6 水資源統一管理利用的思考

隨著流域整體水資源不斷開發利用，上游河道天然徑流量總體上呈現逐年遞減趨勢，如何在河南段水資源集約節約利用問題上找到突破點，處理好大型水利工程建設的初心和時代發展的關系問題，解決三方用水的現實矛盾；如何實現沁河入黃河生態基流長期達到國家和省政府要求的標準；如何立足流域整體實現水資源空間均衡配置，提升中游河南段水資源的集約節約利用水平，更好地服務區域經濟社會發展，是我們必須思考的問題。研究沁河中游河南段水資源統一管理利用的可行性[5]，或許會成為解決上述問題的有效途徑。

6.1 統一管理的水資源利用

沁河河南段的河道工程建設管理和水量指標管理已由河務部門負責，即中游河南段的管理偏向于區域的水資源統一管理利用，所以水資源利用必須立足新發展理念，首先以滿足生態基流為前提，充分發揮引沁灌區、河口村水庫和廣利灌區三家各自的地理位置優勢，探索形成“高水高用，低水低用，來水可調，一水多用”的管理利用模式，實現水資源空間均衡配置，提高水資源集約節約利用水平，為焦作市、濟源市的社會經濟發展提供更加有力的水資源支撐，間接為河南省“洛陽都市圈”發展戰略作出貢獻。

6.1.1 高水高用，低水低用

一般灌區多采用一條總干渠貫穿全境的供水方式，這種供水方式雖便于管理，但供水周期較長。沁河河南段水資源統一管理可立足河口村水庫的興利庫容，利用引沁灌區渠系居高臨下和廣利灌區渠系在平原內廣泛分布的特點，對區域內農業、養殖業、工業、地下水補源、生活用水、電力和熱力用水進行空間均衡配置，實現高水高用，低水低用。

6.1.2 來水可調，一水多用

a.由于引沁、廣利灌區當年建設都為無壩引水，不具備反調節能力，而上游來水往往是灌區用水高峰時較小、用水低谷時較大，考慮河口村水庫已建成的現實情況，加之投資規模等其他因素，在上游修建反調節工程的可能性越來越小。為強化灌區的灌溉保證率，可以將河口村水庫作為核心樞紐，將汛期和非汛期的上游來水集中調蓄在庫區內。由于區域內氣候容易出現冬春連旱情況，經過冬灌、春灌連續用水后，灌區內中小水庫水位往往都低于汛限水位，蓄水池蓄水量少，地下水水位較低。可利用引沁灌區長藤結瓜優勢和廣利灌區地下水補源作用，采用從河口村水庫提水或直供的方式分別向引沁灌區和廣利灌區供水，提前將河口村水庫汛前需要下泄的興利庫容調蓄在灌區內，充分發揮水庫的興利作用，實現來水可調。

b.沁河潤城至五龍口河段長91km，落差328m，平均比降3.57‰。引沁水電站在1992年引沁廣利分水任務基礎上，利用該河段的天然優勢，集中107m落差(占河段總落差的32%)，興建了水力發電站，多年平均發電量為4680萬kW·h。運行多年來向國家電網提供了大量優質的綠色電力資源，有力促進了當地社會經濟的發展。近年來，按照水利部增設“生態小機組”的要求，電站多方籌措資金，將電站裝機組合增效擴容至3×3600kW(常規機組)+1×1600kW(生態機組)，并于2019年成為水利部綠色小水電示范電站。隨著關于“力爭2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和”的國家戰略決策提出，伴隨著國家大力發展新能源汽車政策發布，全社會對綠色能源的需求更加強烈，而水力發電更是綠色能源的重要組成部分，對實現“碳達峰、碳中和”貢獻較大。沁河河南段水資源統一管理可充分利用水電站啟動迅速的特點，結合引沁水電站發電機組有大有小、發電流量范圍廣的優勢，通過電站與河口村水庫相互運行配合，對下游河道下放生態流量，足額滿足省政府、省水利廳要求的生態基流任務的同時，靈活發揮其原來在引沁廣利分水任務中的作用。同時提水泵站可以利用電站的發電進行工作，降低用電費用，即降低提水用水成本，提高水資源集約節約利用水平，實現一水多用。

6.2 對策建議

根據沁河中游河南段水資源管理現狀，結合不同學者對甘肅省疏勒河流域管理現狀問題的論述[6-7]，并借鑒國內對黃河流域[8]及其他流域相關問題的研究成果[9]，梳理并分析相關問題，圍繞以下三個方面研究對策。

6.2.1 實現集約節約利用的管理

?針對河口村水庫汛限水位問題，可以積極與氣象部門及科研院校結合，做好區域內氣象預報，實行汛限水位動態管理，提高河口村水庫自身的調蓄水能力；?科學設置沁河干流五龍口和武陟觀測站的生態流量標準，提升斷面生態流量監測水平，并與河南段乃至沁河全流域形成聯調機制；?與小浪底北岸灌區形成聯動機制，如廣利灌區三干渠以下可充分利用小浪底北岸灌區的可調節互補水量，減輕沁河用水高峰期時的超載情況；?可利用引沁灌區總干渠落差較大的優勢，大力發展有壓管道輸水，擴大高效節水灌溉面積，進一步節約用水；?引沁河口水電站設計水頭101m，在單位流量下，機組出力比河口村水庫電站高，可以對兩座電站進行聯合調度，并在內部實行價差補償機制。

6.2.2 管理利用和行政區域管理相結合

可以在充分調研各方用水利益后，制定區域水資源管理利用制度，明晰水資源利用范圍、管理權限和管理職責，使行政區域管理部門對區域水資源的管理利用產生信任，真正將有限水資源最優化地利用于區域經濟社會發展。

6.2.3 管理利用部門和河務管理部門相互配合

河務管理部門是河南省黃河河務局的派出機構，主要對沁河河南段行使河道及堤防建設管理、水行政執法、防汛及引水指標審批的職能，可在職能范圍內，指導管理利用部門對區域內水資源進行供需平衡分析，對分析結果審核后下達引水指標，并監督引水指標的使用情況。

管理利用部門是水資源管理利用的執行機構，在水資源保護“三條紅線”規定下，制定沁河水資源管理辦法，依據取水許可證的引水指標，利用現有工程向區域內引調水，最終實現社會對水資源的合理利用。

河務管理部門在整個過程中起著政策制定和監督作用，而管理利用部門是河務管理部門對水資源初次分配后的延伸，兩個部門并無實質性管理沖突。在水資源開發利用過程中，管理利用部門可將政策執行過程中遇到的問題和經驗及時反饋，促進政策優化調整，最終通過兩個部門相互配合，不斷提升流域水資源管理水平。

7 結 語

本文對沁河中游河南段水資源的統一管理利用問題進行了研究，水資源統一管理利用可將多方爭水變成集約管理，在不發生或少發生工程投資情況下，充分挖掘現有工程潛力，通過水資源空間均衡配置，提升工程區域協調能力，增強工程供水保證率，提高水資源集約利用水平；還可以提升管理機構整合調動社會資源的能力，配套完善節水工程；同時，有利于促進沁河流域整體調度機制的形成，更為小浪底北岸灌區與同區域內河口村水庫、引沁灌區及廣利灌區的水資源聯調提供可能，進而推進黃河流域生態保護和高質量發展。