青海引大濟湟調水總干渠工程水資源論證

孫照東，劉永峰

（黃河水資源保護科學研究所，450004，鄭州）

一、基本情況以及取用水方案

1.工程基本情況

青海省引大濟湟調水總干渠工程，引大通河水進入湟水干流地區，向西寧市和北川工業區提供生活、工業用水，并向河道基流補水，兼顧發電，是一項綜合利用性質的跨流域調水工程。工程由渠首樞紐和達阪山隧洞兩部分組成。

渠首樞紐位于青海省門源回族自治縣青石嘴鎮上鐵邁附近大通河右岸，上距大通河尕大灘水文站約2.7 km，渠首樞紐設計有魚道設施。

達阪山隧洞長24.3 km，由隧洞進水閘、洞身段和出口消能段組成，隧洞出口布置在寶庫河的納拉村附近。設計引水流量35m3/s。

2.取水方案

論證確定，2015年水平毛調水量為 1.85億 m3，2020年水平為 2.10億m3，2030 年水平為 2.56 億 m3；其中含河道內生態水量 （河道基流）0.31億m3；在4月、11月，大通河取水口斷面來水瞬時流量低于10 m3/s時不取水，5—10月大通河取水口斷面來水瞬時流量低于20.1 m3/s時不取水，當來水流量大于上述設定流量時，引水樞紐下泄流量不低于上述設定流量。冰期12月至翌年3月不取水。

3.退水方案

大通河水資源經受水區利用、處理后，通過北川河及湟水干流匯入黃河。

二、水資源論證的突出特點以及使用的技術和方法

1.取用水合理性分析

（1）突出特點

本案例在分析工程調水的必要性和合理性時，從當地實際情況出發，結合受水區經濟社會可持續發展需要以及湟水干流區水生態環境改善需求，分析了工程建設與國家產業政策要求、湟水流域相關水資源規劃要求、湟水流域水資源配置和管理要求、國家“三先三后”調水原則的符合情況。

本案例在確定受水區合理用水量時，根據相關成果，對《青海省引大濟湟工程調水總干渠可行性研究報告》（簡稱《可研報告》）中調查的受水區經濟社會發展現狀和國民經濟各部門現狀用水情況、經濟社會發展指標、節水指標和節水水平進行復核，預測受水區2015年、2020年、2030年各水平年的需水量，修正了《可研報告》的生活、工業、三產和建筑業需水量；在對可研報告受水區可供水量復核、黑泉水庫壩址處河道基流復核的基礎上，進行水量供需平衡分析，確定了規劃水平年受水區凈需調水量及需水過程。

（2）受水區用水合理性分析方法

①根據青海省發改委等部門的調查統計數據，參考《西寧市統計年鑒》和《大通北川工業園總體規劃》相關成果，對《可研報告》中調查的受水區經濟社會發展現狀和國民經濟各部門現狀用水情況進行復核。

②根據《青海省西寧市城市總體規劃（2001—2020 年）》《大通北川工業園總體規劃》和相關國家政策，對《可研報告》中采用的受水區經濟社會發展指標、節水指標和節水水平進行復核。

③采用《全國水資源綜合規劃技術細則》推薦使用的指標法、定額法，預測受水區2015年、2020年、2030年各水平年的需水量，并與《可研報告》預測成果進行對比，確定不同規劃水平年受水區的合理需水量。

（3）黑泉水庫壩址處河道基流量復核方法

借鑒環評函〔2006〕4 號《水電水利建設項目河道生態用水、低溫水和過魚設施環境影響評價技術指南 （試行）》的有關規定，按照Tennant法黑泉水庫壩址處河道基流量進行計算，對《青海省引大濟湟調水總干渠工程項目建議書》（簡稱《項目建議書》）提出的黑泉水庫壩址處河道基流量進行復核，最終確定了黑泉水庫壩址處河道基流量，該值為《項目建議書》中的黑泉水庫壩址處河道基流量的兩倍多。

2.取水水源論證

（1）突出特點

本案例在論證合理的調水規模時，設定了盡可能使河流天然水文情勢不因調水發生較大變化，從而有效維護水生物生境的水資源管理目標。論證既充分考慮引水樞紐以下河段的枯水徑流特征，同時也關注了水生態對洪水的需求。將生態水量與水庫調度運用掛鉤，采用多水源多供水目標水庫調節計算方法，確定合理調水規模及過程，既滿足建設項目的合理用水需求，又有效保障了取水河段下游的生態水量。在進行取水口位置設置合理性分析時，綜合考慮了地質、河勢、引水和施工條件，以及冰情、輸沙、水功能區和排污口等因素。

（2）用水量分析方法

本案例用水量分析的重點是取水河段生態流量的確定。

20世紀末，國外學者研究了生物進化對于天然水流情勢的適應性，論證了河流天然水流情勢對維持土著生物多樣性和生態完整性起著至關重要的作用。天然水流情勢由大量的生態學意義重要的水流特征所組成，其中，枯水和洪水特征是重要指標。

①生態基流的確定

本案例水期（汛期、非汛期）劃分采用長系列逐日平均流量中位數法排序確定，計算過程中使用了微軟excel表的統計功能。

本案例采用Tennant法良好流量狀況為水資源管理目標，即11月—翌年4月取尕大灘斷面多年平均流量的20%，即10 m3/s，作為生態基流；5—10月取尕大灘斷面多年平均流量的40%，即20m3/s，作為生態基流。本案例還使用取水口附近兩個大斷面流量、水面寬、最大流速、最大水深變化情況及其對于水生動植物生活環境的關系，論證了10～20 m3/s的流量范圍作為生態基流是合適的。

②洪水泛濫流量的確定

洪水塑造特殊的生境條件，在觸發動物活動、營養物質輸送和河道形態塑造等方面具有重要意義。

Tennant法在提出河道基流的同時，也提出了洪水泛濫流量要求，將泛濫流量設定為多年平均流量的200%。國外也有一些地方將河槽維持流量設定為多年平均流量的400%。參照加拿大大不列顛省河道內水量閾值指南研究中的相關規定，將長系列日平均流量第80百分點對應的流量設定為區域最大取水能力閾值，即汛期天然來水中超過79.6 m3/s的流量作為泛濫流量或河床塑造流量予以保留。

（3）可供水量和可調水量分析方法

取水河段逐日可供水量可以按照下述原則進行計算：

可供水量=尕大灘斷面天然來水量-（生態基流+引硫濟金取水量+門源縣取水量）

約束條件：可供水量不大于最大取水能力79.6m3/s。

可供水量計算概念圖如圖1所示。

圖1中，細虛線為來水日平均流量，細實線為Tennant法設定的生態基流，點畫線為調水總干渠設計引水流量，粗虛線為設定的區域最大取水能力?？晒┧繛榧毺摼€、粗虛線與細實線包圍部分扣除已發生的和近期實際分配的取水量。

圖1 取水河段可供水量及調水總干渠可調水量計算概念

可調水量計算，考慮調水總干渠設計引水流量。圖1中，可調水量為細虛線、點畫線與細實線包圍部分扣除已發生的和近期實際分配的取水量。

可供水量及可調水量計算中，尕大灘斷面天然來水量采用尕大灘水文站長系列逐日平均流量數據。

（4）調水規模的確定及供水保證程度的確定計算方法

①黑泉水庫多水源多目標供水徑流調節計算模型

為了確定調水規模以及供水保證程度，根據水量平衡原理，結合黑泉水庫實際，建立了黑泉水庫多水源多目標供水徑流調節計算模型。

②調節計算的邊界條件及水量平衡要素值的確定

a）邊界條件

黑泉水庫來水由兩部分組成：寶庫河黑泉水庫以上區域來水和自大通河調水。其中，寶庫河黑泉水庫以上區域來水采用黑泉水庫壩址處歷年逐月天然徑流量成果，自大通河調水采用調水總干渠可調水量計算成果。

黑泉水庫供水由黑泉水庫原設計供水任務和黑泉水庫新增供水任務組成。其中,黑泉水庫原設計供水任務為：西寧市工業生活供水，北干一期供水，北川補水，調入區補水；黑泉水庫新增供水任務為：西寧市城市生活供水，北川工業園工業用水，河道基流。

b）水量平衡要素值的確定

參考項目建議書和《青海省湟水北干渠一期（黑泉水庫灌區）工程水資源論證報告書》，綜合確定：引大調水通過調水總干渠隧洞、河道的損失系數取5%；黑泉水庫蒸發滲漏損失系數取7‰；黑泉水庫調節庫容1.32億 m3，死庫容 0.17億 m3。

三、結 論

1.取用水合理性分析

（1）關鍵思路

收集、分析、篩選受水區經濟發展資料系列，收集受水區經濟社會發展規劃、城市總體規劃、重大建設項目布局等規劃資料，收集受水區水資源綜合規劃、水資源開發利用相關規劃、水污染防治規劃，收集國家產業政策規定、國家和地方用水定額、相關的水資源管理規定、分水方案或分水協議以及國內不同發展水平區域不同行業用水水平，收集已經批復的受水區重要水利工程相關的水資源論證報告書等資料。對照國家相關規定和相關規劃分析調水工程的必要性。對于工程可行性研究報告中的用水現狀資料進行復核，對于工程可行性研究中涉及的人口規模、工業、建筑業、第三產業產值、農業灌溉面積以及生態用水等預測值進行復核，對工程可行性研究中涉及的各項用水指標、用水定額進行復核。計算并確定受水區和利用水量。對于工程可行性研究報告中提出的受水區可供水量進行復核。進行供需平衡分析，確定凈需調水量及其過程。與取水水源論證結合確定調水規模和調水過程。

（2）技術方法

使用常用的類比分析法、指數法和定額法。

（3）應注意的關鍵問題

在規劃一致性分析中，應注意在辨識經濟總體規劃、行業規劃、城市總體規劃所處的位置和相互聯系的基礎上，分析涉水規劃與已經批復相關規劃的一致性。對于尚未開展規劃水資源論證的規劃，按照規劃水資源論證的技術要求分析其取用水合理性。規劃中所列建設項目應注意對照國家發展和改革委員會頒布的《產業結構調整指導目錄》最新版進行分析，列入鼓勵類的項目屬于取水合理。

合理用水量的確定，應注意嚴格按照國家節水綱要、國家和地方頒布的行業取用水定額進行分析，并充分考慮進一步的節水潛力、地域差異性及其經濟技術可行性，復核相關規劃和建設項目工程資料中提出的需水量，并預測不同情境下的廢污水產生量及其污染物組成和含量。

合理取水量，應注意考慮受水區可利用水量、水源區水資源條件可供水量、受水區的合理用水量綜合確定。還應當與廢污水產生量、受水區的廢污水處理設施的處理效果以及污水接納水域已經核定的納污能力等情況相結合，并合理安排受水區的生態環境用水量及其過程。

2.取水水源論證

（1）關鍵思路

收集調水區水資源綜合規劃、水資源開發利用規劃、水利水電規劃、水污染防治規劃、重要引（取）水工程可行性研究報告和水資源論證報告書、分水方案、分水協議、國家產業政策，國內外河道內環境水量研究進展、取水河段長系列水文資料、水質資料等；對收集到的資料進行分析與篩選；對水文資料進行“三性”分析；進行來水量、用水量、可供水量、可調水量分析與計算；進行取水保證程度分析與計算；確定取水規模；綜合分析取水的可行性與可靠性；分析取水口設置的合理性。

（2）技術方法

水期（汛期、非汛期）劃分采用長系列日平均流量中位數法排序確定；徑流特征（含枯水徑流特征、洪水徑流特征）計算采用皮爾遜Ⅲ曲線 （頻率曲線）試線和歷時曲線方法；生態基流閾值與洪水流量（河床塑造流量）閾值確定采用tennant法和區域最大取水能力閾值法；可調水量及其過程確定采用基于生態基流閾值與洪水流量 （河床塑造流量）閾值的水量平衡計算；供水保證程度計算采用基于水量平衡原理建立的水庫多水源多目標供水徑流調節計算模型方法。

（3）應注意的關鍵問題

取水水源論證的重點是確定取水河段的可供水量及其過程，確定取水量和取水過程，給出取水保證程度和缺水狀況及缺水時段，為應急水源的設置和管理提供技術支持。

取水水源論證應注意水文資料系列的選取，按照技術要求進行“三性”分析。

取水量及其取水過程的確定，應注意根據取水河段可供水量及其過程，結合受水區用水量及其過程和水量調節工程特性，進行長系列調節計算。根據調節計算結果，確定取水保證程度和缺水狀況及缺水時段，為應急水源的設置和管理提供技術支持。關鍵是根據實際情況建立調節計算模型，需反復驗證確保其正確性。

取水口位置設置的合理性分析，應綜合考慮水功能區管理要求、河流排污口分布情況，結合河勢、輸沙、工程地質、施工場地等情況。

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