大中型水庫在渭河生態調度中的作用分析

◎李曉春　任新群　　孫少軍

大中型水庫在渭河生態調度中的作用分析

◎李曉春1任新群2孫少軍3

1　渭河概況

渭河是黃河第一大支流，發源于甘肅省渭源縣鳥鼠山，流域涉及甘肅、寧夏、陜西三省（自治區），在陜西省潼關縣注入黃河。渭河流域面積13.48萬km2，干流全長818km。陜西省渭河干支流現有23座大中型水庫，原設計總庫容15.05億m3，現狀總庫容12.38億m3，現狀興利庫容9.04億m3。

2　渭河生態調度問題的提出

2.1最嚴格水資源管理制度對水資源管理提出了新要求

根據國務院安排，2014年、2015年兩個年度水利部等10部委組成了考核工作組，對各省、自治區、直轄市落實最嚴格水資源管理制度情況進行首次考核，考核結果全國通報。根據省政府安排，2014年和2015年，由省水利廳等5廳局的副廳級領導帶隊，10廳局參加，組成5個考核小組，對全省12個市區政府“三條紅線、四項制度”落實情況進行全面考核，考核結果全省通報。考核給水資源管理提出了更高的要求。

2.2渭河全線綜合整治對水量調度提出了更高要求

2011年陜西省渭河全線綜合整治工程實施以來，渭河630km堤防全線完工，橫貫關中的渭河美景初顯，河流生態問題愈加受到全社會關注。2015年5月，省政府啟動了新一輪“渭河流域水污染防治鞏固提高三年行動（2015～2017年）”，要求非汛期渭河干流林家村斷面每日不低于8m3/s，華縣斷面不低于12m3/s，干流楊凌以上河段穩定保持Ⅲ類水質，楊凌以下河段保持Ⅳ類水質。新一輪渭河治理對水量調度工作提出了更高的要求。

2.3渭河水質污染嚴重，生態水嚴重不足

截至2014年底，陜西省渭河干流化學需氧量平均濃度較2011年下降了32.9%，氨氮平均濃度下降了45.2%。渭河干流楊凌以上河段達到Ⅲ類水質，楊凌以下河段達到Ⅳ類水質，渭河入黃斷面達到Ⅳ類水質。雖然渭河流域水污染防治工作取得明顯成效，但還存在城鎮生活污染、工業污染、農業面源污染日趨嚴重，枯水期生態流量不足等突出問題。特別是渭河干流枯水期生態用水被占用情況嚴重，局部河段基本處于斷流狀態。如林家村樞紐工程進行了加壩加閘改造后，渭河被引入渠道發電和灌溉，導致從大壩到魏家堡渠首70多km渭河河道在枯水期嚴重缺少生態水，生態環境惡化。

圖1　大中型水庫分布圖

3　參與渭河生態調度的大中型水庫篩選

3.1水庫分布

陜西省渭河流域目前運用的大中型水庫有23座，分布見表1和圖1，其中大型水庫4座，中型水庫19座，干流1座，支流22座。

3.2水庫篩選

篩選的原則是，在保證城市、工業和灌溉供水任務后水庫仍有剩余水量可用于枯水期生態調度，每個河段內都有參與水庫。

林家村以上河段，只有渭河干流上的林家村樞紐，為中型水庫。在此河段初步選擇林家村樞紐。

林家村～魏家堡河段支流上有4座水庫，馮家山和石頭河水庫為大（2）型水庫，段家峽和王家崖水庫為中型水庫。段家峽水庫位于馮家山水庫上游，興利庫容只有885萬m3，在滿足灌溉供水前提下，能夠為生態調度提供的水量較小，且距離千河入渭口較遠，生態調度中不宜選用。王家崖水庫雖然興利庫容較大，為4705萬m3，由于是一座渠庫結合工程，水庫蓄水大部分來自林家村樞紐的引水，生態調度中也不宜選用。該河段選擇馮家山和石頭河水庫作為生態調度的供水水庫。

表1　　大中型水庫基本信息

魏家堡～咸陽河段支流有7座水庫，金盆水庫和羊毛灣水庫是大（2）型水庫，其它5座水庫為中型水庫。漆水河支流上白荻溝水庫和東風水庫的興利庫容較小，分別為573萬m3和908 萬m3，水庫有灌溉供水任務，在滿足灌溉供水前提下，能夠為生態用水的供水量較小，生態調度中不宜選用。老鴉嘴水庫興利庫容609萬m3，是羊毛灣灌區渠庫結合水庫，生態調度中也不宜選用。大北溝水庫和信邑溝水庫興利庫容較大，分別2048萬m3和2119萬m3，但兩庫是寶雞峽渠庫結合工程，水源主要由寶雞峽引渭總干渠補給，生態調度中也不宜選用。該河段選用羊毛灣水庫和金盆水庫兩座大型水庫作為生態調度的供水水庫。

咸陽～臨潼河段支流有4座水庫，均為中型水庫。楊家河水庫興利庫容只有530萬m3，生態調度中不宜選用。泔河水庫興利庫容較大，為3030萬m3，該水庫為寶雞峽灌區渠庫結合水庫，水庫蓄水主要是寶雞峽干渠向其充蓄，生態調度中也不宜選用。石砭峪水庫位于灃河支流石砭峪河上，大壩距離灃河入渭口64.9km，水庫興利庫容2160萬m3，該水庫結合引乾濟石工程，每年向西安市供水6000萬m3，鑒于該水庫是西安市城市供水事故備用水源地，且從外流域調水，同時水庫大壩距離灃河入渭口較遠，生態調度中也不宜選用。李家河水庫為新建水庫，相對總庫容較大，其設計任務中含有生態供水，可作為生態調度的供水水庫。

臨潼～華縣河段支流有7座水庫，均為中型水庫。其中渭河干流北岸石川河支流5座，南岸支流零河和沋河各1座。石川河支流的5座水庫，除桃曲坡水庫興利庫容較大外，其它4座水庫興利庫容都較小，且石川河干流下游河道為嚴重巖溶滲漏區，4座水庫不宜選擇作為生態調度供水水庫。桃曲坡水庫興利庫容3602萬m3，自1995年起向銅川城市供水，主要擔負銅川新、老城區居民生活供水及陜焦化工有限公司、華能（銅川）電廠等工業供水，同時還有灌溉供水，雖然水庫盈利庫容較大，但可為渭河干流生態供水水量較少，生態調度中也不宜選用。該河段選擇零河水庫和沋河水庫作為枯水期生態調度的供水水庫。

綜上所述，初步篩選8座水庫作為枯水期生態調度水庫，水庫分布見表2。

4　近年水庫運用和供水特點

4.1馮家山水庫

2001年～2013年非汛期馮家山水庫灌溉供水量在1794萬m3～10236萬m3，城市供水量在761萬m3～1232萬m3、工業供水量在852萬m3～1903萬m3和二級電站供水量在265萬m3～6085萬m3。平均供水量9956萬m3，最大為2004年16660萬m3，最小為2007年6593萬m3，最大值是最小值的2.5倍。平均來看，馮家山水庫灌溉供水量占總供水量的68%，城市和工業供水分別占14% 和18%。

4.2石頭河水庫

2001年～2010年石頭河水庫供水主要為西安供水、五丈原城鎮供水和農灌供水，2011年增加了咸陽城市供水，2012年和2013年分別增加了楊凌和寶雞城市供水。2001年～2013年，石頭河水庫非汛期城市（鎮）供水量在2310萬m3～8157萬m3，平均值為4696 萬m3；灌溉供水量在1872萬m3～4658 萬m3，平均值為3506萬m3。城市（鎮）和灌溉非汛期平均供水量8202萬m3，最大為2013年11744萬m3，最小為2007年5617萬m3，最大值是最小值的2.1倍。平均來看，石頭河水庫城市（鎮）供水量占總供水量的57%，灌溉供水分別占43%。

石頭河水庫近年來運用中每個月都向渭河河道補水，起到了增大渭河干流生態流量的作用。2001年～2013年非汛期平均向渭河河道補水量為7267 萬m3，2012年最多16350萬m3，2003年最少172萬m3。

4.3金盆水庫

2007年金盆水庫建成蓄水。2007年～2013年非汛期金盆水庫的主要任務是城市供水，兼顧灌溉和發電。出庫水量由城市供水、灌溉用水和河道退水（生態用水）三部分組成。多年非汛期平均城市供水15330萬m3，灌溉供水1920萬m3，合計供水量17250 萬 m3；城市供水占總供水量的88.9%，灌溉只占11.1%。

金盆水庫調度中有生態用水調度，起到了增大渭河干流生態流量的作用。2007年～2013年非汛期平均向渭河河

道補水5492萬m3，2012年最多12746

萬m3，2007年最少1760萬m3。

4.4羊毛灣水庫

羊毛灣水庫非汛期的主要任務是灌溉和養殖綜合利用。2001年～2011年非汛期供水多年平均1190萬m3，最大供水量是2004年1643萬m3，最小是2002年843萬m3。灌溉供水量變化較大，11月份為0，5月份2萬m3，1月份為灌溉用水高峰期，最大為385 萬m3；12月份、3月份和6月份供水量在200萬m3左右。

表2　　枯水期生態調度初步選用水庫

圖2馮家山水庫非汛期各月平均供水量

圖3　石頭河水庫非汛期各月平均供水量

圖4金盆水庫非汛期各月平均供水量

4.5林家村水庫

2001年～2013年，林家村渠首平均引水52189萬m3，非汛期平均引水量31894萬m3，占年引水量的61.1%。非汛期最大引水量為2004年44530萬m3，最小引水量2003年20829萬m3。非汛期11月引水量最大為4907萬m3，5月引水量最小為2783萬m3，月平均引水量為3987萬m3。

2001年～2013年，林家村渠系平均退水量29211萬m3，非汛期平均退水量15081萬m3，分別占年、非汛期引水量的56.0%和47.3%。非汛期最大退水量為2012年 27229萬 m3，最小退水量為2003年2741萬m3。非汛期11月退水量最大，為 4104萬 m3，占引水量的83.6%；4月退水量最小為963萬m3，占引水量的29.2%，月平均退水量為1955 萬m3，占引水量的49.0%。

4.6沋河水庫

2002年～2013年，沋河水庫的主要任務是以工業供水和城市供水為主，農業灌溉很少，工業主要為渭河化肥廠供水，城市為渭南市供水。2002年～2013年非汛期平均供水量為854萬m3，最大供水量為2006年1030萬m3，最小為2003 年726萬m3。沋河水庫工業和城市各月供水量變化不大，供水量在100萬m3左右，4月份最大為111萬m3，2月最小為99萬m3。

圖5　2001-2011年羊毛灣水庫非汛期各月平均供水量

圖62001-2013年寶雞峽林家村樞紐非汛期各月平均引、退水量

圖72002-2013年沋河水庫非汛期各月平均供水量

5　水庫生態調度潛力分析

水庫有無水量可供枯水期生態調度的影響因素涉及幾個方面，主要包括水庫汛末蓄水量、來水量、供水量和水庫運用限制水位等。對于初步選定的水庫，選擇典型年，利用水庫汛末蓄水、各月來水、各月供水資料，通過水庫興利調節列表逐月計算水庫各月末的蓄水量，以此判斷水庫在保障正常生產生活供水后是否有剩余水量供枯水期生態調度利用。

5.1馮家山水庫

選擇2007年、2008年和2011年計算馮家山水庫生態可調水量，10月底實際蓄水量作為汛末蓄水量，分別為709.87m、707.82m和709.34m，非汛期控制水位按694m考慮，供水量按當年水庫實際供水量計，對非汛期各月水量進行列表調節計算。水位710m與694m之間庫容為16860萬m3。可以看出，3個典型年滿足非汛期供水量后，各月末最少可用水量分別為14636萬m3、15954萬m3和12546萬m3，可見馮家山水庫非汛期除了保障當前現狀供水任務外，有剩余水量可以參與枯水期生態調度。

5.2石頭河水庫

選擇2007年、2008年、2011年計算石頭河水庫生態可調水量，10月底實際蓄水量作為汛末蓄水量，分別為791.14m、800.02m和794.85m，非汛期限制水位按760m考慮，供水量按當年水庫實際供水量計，非汛期水量進行列表調節計算。水位801m與760m之間庫容為8811萬m3。可以看出，3個典型年滿足非汛期供水量后，各月末最少可用水量分別為 5179萬 m3、7094萬 m3和4339萬m3，可見石頭河水庫非汛期除了保障當前現狀供水任務外，仍結余有一定水量，可以參與枯水期生態用水調度。

5.3金盆水庫

選擇2008年、2012年、2013年計算金盆水庫生態可調水量，汛末蓄水量按10月底實際蓄水量計，分別為593.5m、594.1m和581.5m，非汛期控制水位按560m考慮，供水量按當年水庫實際供水量計。對非汛期水量進行列表調節計算。可以看出，3個典型年非汛期滿足供水量后，非汛期各月末最少可用水量分別為 6234萬m3、6483萬m3和-1670萬m3。2012年汛末蓄水位較低，為581.5m，水庫可供水量較少，只有6342萬m3，蓄水量不足導致2013年3月和4月末水庫可用水量為負值，表明不能滿足供水任務的供水量，也無多余水量供生態調度。綜合分析，大多數情況下金盆水庫除滿足當前現狀供水任務外，仍有水量可參與枯水期生態用水調度。

5.4羊毛灣水庫

選擇2004年、2006年、2007年計算羊毛灣水庫生態可調水量，采用各年10月底實際蓄水量作為汛末蓄水量，供水量按當年水庫實際供水量計，非汛期控制水位按死水位620m考慮。對各年非汛期進行調節計算。可以看出，3個典型年滿足非汛期供水量后，各月月末最小可用水量分別為3695萬m3、2287萬m3和1371萬m3，可見羊毛灣水庫非汛期除了保障當前現狀供水任務外，仍有剩余水量可參與枯水期生態調度。

5.5沋河水庫

沋河2012年非汛期來水量793 萬m3，水量偏枯。2002年～2013年沋河最大供水量是2006年，供水量為1030萬m3，最小供水量為2003年的726萬m3。

選擇2012年來水計算沋河水庫生態可水量，10月底水位按正常蓄水位403m，非汛期控制水位按死水位計，供水量分別按最大供水量和最小供水量考慮。對非汛期水量進行調節計算。可以看出，滿足非汛期供水量后，沋河水庫剩余水量為514萬m3和737萬m3，若扣除水庫損失，可為生態提供的水量為400萬m3～600萬m3。

華縣最小生態流量為12.0m3/s，一天生態需水量至少104萬m3。由此可見，通過沋河水庫剩余水量來保證華縣的最小生態流量是不現實的。

5.6能夠參與生態調度的水庫

通過上述分析計算可知，水庫非汛期有無枯水期生態調度水量不但與非汛期來水量大小有關，還與上年汛末水庫蓄水量和非汛期供水需求有關。計算結果表明，初步選定的馮家山水庫、石頭河水庫、金盆水庫、羊毛灣水庫均有剩余水量可參與枯水期生態調度。

6　結論

結合水庫功能、興利庫容等，考慮林家村至華縣不同河段都有水庫參與調度，從23座大中型水庫中初步篩選8座水庫參與枯水調度。分別是馮家山水庫、石頭河水庫、金盆水庫、羊毛灣水庫、林家村樞紐、李家河水庫、零河水庫和沋河水庫。

在保證水庫供水任務的前提下，即保證城市、工業用水和灌溉供水，馮家山水庫、石頭河水庫、金盆水庫和羊毛灣水庫有水量可作為生態調度利用。

沋河水庫來水量、蓄水量和供水量調度計算結果表明，沋河可供生態的水量只有幾百萬m3，不宜選擇作為解決干流生態流量指標保證率供水水庫，可以作為水庫下游干流斷面的緊急調度情況下備用水源。陜西水利

［1］中國水利水電科學研究院.陜西省江河水庫管理局.陜西省渭河干流可調水量分析與釣魚機制研究2012-2014

［2］黃河水利委員會黃河水利科學研究院.陜西省江河水庫管理局.陜西省渭河流域大中型水庫聯合調度（枯水期）研究2015-2016

（責任編輯：王劍）

◆作者1、3系陜西省江河水庫管理局高級工程師。

◆作者2系陜西省三門峽庫區渭南河務局工程師。