石川河生態用水保障方案分析

高旭艷

（陜西省水利電力勘測設計研究院,陜西 西安 710001）

1 石川河流域概況

石川河是渭河左岸一級支流,發源于銅川市印臺區崾峴梁下,由沮河、漆水河在岔口匯聚而成,流域面積4585 m2,主河長144 km,涉及西安、銅川、咸陽、渭南4 個設區市的11 個縣（區）。流域面積10 km2以上的支流有67 條,主要支流有沮河、漆水河、趙氏河、溫泉河、清河等。沮河干流建有石川河流域最大的骨干調蓄工程桃曲坡水庫,總庫容5720 萬m3,主要任務是農業灌溉、城鎮生活和工業供水。

石川河流域是關中地區重要的工業和糧棉生產基地。工業基本形成了以煤化工、熱電聯產等為核心的能源產業集群,以及航空設計、制造、試飛為一體的綜合性航空工業基地；流域內氣候、土壤條件利于農業生產,現有耕地面積220 萬畝,分布有涇惠渠、桃曲坡、交口抽渭、東雷二期抽黃等大型灌區,農田有效灌溉面積132萬畝。據統計,石川河流域2020年常住人口182.3萬人,其中城鎮人口94.6萬人,城鎮化率51.9%,流域國內生產總值（GDP）889.1億元。

2 河道生態存在問題分析

（1）水資源自然稟賦較差,水資源供需矛盾突出

石川河流域是陜西省水資源極度匱乏的區域之一,水資源總量3.1 億m3,人均水資源量僅170 m3,不到全省的六分之一、全國的十二分之一,遠低于國際公認的人均500 m3“極度缺水標準”,水資源承載能力極低。近年來,隨著流域經濟社會發展,城鎮化進程加快,工業和城鄉生活用水增長較快,區內骨干水源桃曲坡水庫供水任務由原來的農業灌溉調整為統籌兼顧農業灌溉、城鄉生活和工業供水,使得設計31.8 萬畝灌區失灌面積已達14.4 萬畝,水資源供需矛盾十分突出,加之1990 年以來石川河徑流顯著減少,使河道內生態水量保障程度持續降低。

（2）河道生態水量得不到保障,河道生物多樣性、河岸濕地資源受到威脅

近年來流域內快速經濟發展和城鎮化水平不斷提高,用水需求增長較快,加之流域內上世紀開發建設的部分水利工程未考慮預留河道內生態水量,致使流域水資源開發利用程度偏高。特別是桃曲坡水庫與石川河岔口引水樞紐聯合運用,幾乎將岔口斷面以上沮水、漆水河來水“吃干榨凈”。據統計,近5 年石川河干流岔口斷面年均下泄水量262 萬m3,主要為汛期下泄洪水,其他月份幾乎沒有泄放水量,岔口引水樞紐以下河道生態水量嚴重不足,部分河段甚至斷流,河道內洄游性魚類基本消失,加之河岸濕地面積萎縮,生態功能退化,制約多種濕地生物的生存繁衍。

（3）地表水水質存在不達標現象

由于石川河水資源開發利用程度過高,河道基流無法保障,而沿河大部分村莊生活污水未經處理直接排入河道,農業化肥農藥過量使用等對河流造成的污染得不到稀釋降解,干流水質達不到相應水功能區水質目標要求。根據環保部門監測資料,近幾年石川河干流岔口國控斷面、入渭斷面多為Ⅴ類水質,達不到二級水功能區Ⅳ水質標準要求。

（4）缺乏水資源統一管理和調度機制

石川河流域涉及多個市、縣（區）,水資源管理為條塊結合方式,現有水源工程管理權分散,難以統籌協調不同行政區上下游、左右岸和河道內外各類用水需求,缺乏統一的水資源管理和調度機制,合理調配流域水資源,協調生活、生產、生態用水關系。

3 現狀補水設施建設情況

（1）馬欄引水工程

馬欄引水工程是為補給桃曲坡水庫水源,解決銅川水荒而實施的跨流域調水工程。該工程1998年建成,設計最大引水流量4.0 m3/s,由涇河支流三水河上游馬欄河引水至石川河支流沮水河進入桃曲坡水庫,每年可從馬欄河引水1200萬m3～1500萬m3。

（2）涇惠渠補水工程

石川河流域,尤其是岔口以下河段河流生態環境破壞現象在黨的“十八大”提出大力推進生態文明建設之時,就引起了政府和社會各界的重視,通過分析論證,建設了涇惠渠向石川河富平段補水工程,通過徐木抽水站灌區二支渠部分區段改造,新鋪設下塬管道780 m,補水到石川河。補水口位于富平縣產業大道石川河大橋下游約700 m處,最大設計流量1.2 m3/s；向閻良補水工程是利用涇惠渠北干一支渠自流進入石川河,補水口位于2 號溢流壩附近。自從2015 年以來,涇惠渠向石川河富平和閻良段生態補水累計600 余萬m3。

2020 年～2021 年,為進一步緩解石川河生態流量不足等問題,改善石川河生態環境,規劃在現有補水工程的基礎上,分析涇惠渠工程潛力,在徐木抽水灌區總干渠2+590 樁號處左岸設取水口,穿過產業大道、紅星干渠至下王村附近,在石川河富淡大橋下游右岸100 m處進入河道,線路全長6.15 km,設計補水量1.2 m3/s,并利用富余水頭在補水管線6+135.82 樁號處設分水口,布設支線補水至富淡橋上游400 m處。

4 補水方案分析

石川河流域西北為涇河,東部為洛河,南部為渭河。根據石川河流域所處地理位置、周邊河流水系及水利工程規劃建設情況,綜合考慮石川河水資源條件、現有水源工程潛力、用水緊缺狀況、區域水資源開發利用規劃以及經濟技術可行性等因素,解決石川河生態用水問題,按照近期和遠期相結合、管理措施和工程措施相結合的思路,提出石川河生態用水配置及補水方案。

（1）近期補水方案

近期生態補水范圍以石川河干流的富平、閻良等城區河段為重點,以沿岸污水處理廠退水和涇惠渠為補水水源,適當增加河道生態水量,滿足維持城區段生態濕地水量水質要求。

主要措施：一是設置岔口引水樞紐引水限制,規定該斷面過水流量小于0.2 m3/s時不得實施灌溉引水；二是完成富平、閻良的4座沿河污水處理廠的提標改造,使退水水質達到Ⅳ類標準,滿足水功能區水質目標要求,年可向石川河生態補水675 萬m3；三是涇惠渠在徐木抽水灌區總干渠取水,修建生態補水工程補水至富平縣城上游富淡橋河段,同時實施涇惠渠一支渠渠道清淤15 km,保障石川河干流的富平、閻良城區河段水面、濕地生態水量需求。

（2）中期補水方案

涇河補水方案主要是基于東莊水利樞紐建成后,在水庫運行初期,利用運行初期多調蓄的水量向石川河流域生態補水。采用石川河生態補水線路與銅川支線結合,即加大龍潭水庫壩后至銅川新區的新堡水廠線路過水能力,在新堡水廠進水口設分水閘、分水閘至沮河輸水管道,直接向沮河補水。并在石川河富平段利用地形地質條件和河床特質,修建富平地下水庫,進一步調蓄補充的生態水,使之更加符合河道對生態流量的需求。

根據《涇河東莊水利樞紐工程初步設計報告》,東莊水庫的開發任務是以防洪減淤為主,兼顧供水、發電和改善生態等綜合利用。東莊水庫設計總庫容30.62 億m3,調節庫容5.82 億m3,供水對象為涇惠渠灌區農業灌溉、銅川新區、西咸新區渭北3個新城、三原縣城和富平縣城及工業園區。設計多年平均供水量為4.35 億m3,其中向城鄉生活及工業供水量為1.62 億m3,供水保證率95%；涇惠渠灌區灌溉供水量2.73 億m3,供水保證率50%。供水工程分為南、北兩條干線,建設反調節水庫2 座,其中北線向銅川新區、富平縣城及工業園區和三原縣城供水,反調蓄水庫為龍潭水庫,可通過龍潭水庫調蓄后向各供水對象供水。

由于東莊水庫攔沙庫容達20.63 億m3,經分析攔沙期約15 年,即水庫約有15 年時間調蓄庫容遠大于設計的5.82 億m3。通過適當發揮東莊水庫攔沙期調節庫容較大的優勢,攔蓄汛期洪水,補充石川河生態水量,改善和提升流域生態環境質量,促進區域社會和生態環境的高質量發展。對東莊水庫運行初期可供水量進行分析計算,可較正常運行期設計多年平均供水量多供1.0 億m3以上的水量。這部分水量可以通過加大北干線供水規模,直接或置換當地水源工程供水量向石川河流域生態補水。

（3）遠期補水方案

遠期隨著南水北調西線工程、古賢水利樞紐及陜西供水工程的建成,加之東莊水利樞紐進入正常運行期供水對象及規模將按照設計供水,渭北涇東地區水資源配置格局將產生變化,石川河生態水量調度和補水設施將發生變化,生態水量和保障程度也將有所提高。

根據古賢陜西受水區規劃初步成果,古賢水利樞紐及供水工程建成后,遠期規劃供水范圍東起黃河,西到涇河,北依嵯峨山、堯山、黃龍山（北部控制高程600 m～880 m）,南至渭河,區域內除交口抽渭灌區保留50 萬畝灌溉面積、涇惠渠灌區145萬畝由涇、渭水源解決外,其余東雷一期、東雷二期、洛惠渠、交口、禹門口、薛峰、盤河等已成灌區用水全部由黃河水解決。屆時,洛河水源將有條件上調向石川河流域生態補水。初擬方案為在洛河干流五里鎮河入匯口下游1.5 km處的樊家咀設引水低壩取水,通過約11 km引水隧洞輸水至規劃的雷塬水庫,經水庫調蓄后,通過隧洞輸水進入漆水河干流。

5 結論

根據對石川河流域周邊涇河、洛河水源從已成及規劃工程建設情況,可以看出,涇河、洛河均具有向石川河生態補水的條件。

近期在東莊水庫建成以前,利用已成涇惠渠灌區向石川河中游及下游河段生態補水；東莊水利樞紐建成后,通過加大規劃的東莊北線供水工程規模利用運行初期多調蓄的水量向石川河流域生態補水,同時進行東莊、桃曲坡及龍潭水庫聯合調度,解決石川河及上游沮水河的生態水量保障問題；遠期國家南水北調西線工程、古賢水利樞紐及陜西供水工程建成后,通過置換現狀洛河、石川河等用戶,降低石川河開發利用程度,同時洛河水源也將有條件上調向石川河流域生態補水。