白沙水庫來水減少成因分析及應(yīng)對(duì)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(xiàn)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(yè)供水、旅游開發(fā)、水產(chǎn)養(yǎng)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(duì)水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固。現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)100 年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行，對(duì)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(shí)兼有灌溉、供水、養(yǎng)殖、旅游、綜合利用等功能，對(duì)促進(jìn)許昌、禹州、登封等地區(qū)的工農(nóng)業(yè)發(fā)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(zhèn)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(shí)得到補(bǔ)充，有效地緩解了旱情，也改善了潁河沿岸的生態(tài)環(huán)境。2013年以來，由于天氣干旱少雨，導(dǎo)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(yán)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(diào)節(jié)降雨徑流和水庫小氣候功能下降，自然和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率較高。水庫長(zhǎng)期處于低水位運(yùn)行狀態(tài)，使得水庫自身清潔能力大大減弱，同時(shí)浮游植物綠藻的比例增加，水庫趨于富營(yíng)養(yǎng)化，水質(zhì)明顯下降。白沙水庫大壩為均質(zhì)土壩，大壩河槽段壩基采用黏土截水槽防滲，水庫水位長(zhǎng)年接近死水位，黏土失水容易形成干縮裂縫，對(duì)大壩帶來嚴(yán)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(dá)39.30%。

表1 白沙水庫2000—2019年降雨量統(tǒng)計(jì)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(qū)，嚴(yán)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(dǎo)致水庫上游入庫徑流量逐漸減少，20世紀(jì)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(gè)潁河流域衰減較為嚴(yán)重。

根據(jù)水庫水資源量計(jì)算，1998年以后，凈入庫水量呈減少趨勢(shì)，1998-2010年多年平均凈入庫水量?jī)H3 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(tǒng)計(jì)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(guān)停后裸露一大坑，坑內(nèi)可儲(chǔ)存水量約600萬m3。通過告成水文觀測(cè)站平時(shí)測(cè)得河道流量與入庫流量數(shù)據(jù)對(duì)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(nèi)兩岸水生態(tài)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(shì)

華潤(rùn)電力登封有限公司一期工程（2×300 MW機(jī)組）取水水源其中有登封市污水處理廠中水水源、場(chǎng)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(yīng)減少，每年入庫流量呈下降趨勢(shì)。

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(yùn)營(yíng)以來，均取用石羊關(guān)水源地下水源，年均總?cè)∷繛?33.78 萬m3，2005-2008 年平均實(shí)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(nèi)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(dǎo)致水資源貧化

華潤(rùn)電力登封有限公司在石羊關(guān)水源地開采地下水前，在天然狀態(tài)下，上游庫區(qū)等地均有地下水溢出成泉。隨著地下水的大量開采，導(dǎo)致水庫上游河道多年斷流，庫區(qū)周邊地下水位持續(xù)下降，使得植被對(duì)水資源的涵養(yǎng)功能降低，進(jìn)而引起降水、蒸發(fā)、徑流等水循環(huán)要素時(shí)空的不均衡變化，導(dǎo)致水環(huán)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(dāng)?shù)厝罕娬Ｉa(chǎn)、生活。

3.2 超采地下水改變地下水流方向

由于華潤(rùn)電廠超采石羊關(guān)地下水源，致使周邊地下水位降落，漏斗狀不斷擴(kuò)大，造成地下水水位大幅度下降，局部改變天然狀態(tài)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(zhǎng)期下去會(huì)給水庫樞紐工程帶來安全隱患。

3.3 超采地下水導(dǎo)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(yùn)行狀態(tài)，水庫下游潁河斷流，沿岸鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊地下水位下降，形成大面積區(qū)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(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生了黏性土的釋水以及含水層、滯水層的壓縮效應(yīng)，從而導(dǎo)致地面沉降。不僅使?jié)}河沿岸生態(tài)平衡遭到破壞，而且給水庫下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)居民生活造成不可估量的損失。

4 采取的應(yīng)對(duì)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(yīng)加大執(zhí)法力度，要求當(dāng)?shù)卣畬?duì)沿庫區(qū)兩岸的露天煤礦進(jìn)行回填，恢復(fù)原貌，改善河道流域水生態(tài)環(huán)境。

4.2 禁止開采地下水

為合理開發(fā)水資源，建立合理用水機(jī)制，保護(hù)地下水資源。目前經(jīng)過多個(gè)部門共同努力，華潤(rùn)電力登封有限公司生產(chǎn)用水不再取用水庫上游石羊關(guān)地下水。禁止開采地下水，每年可節(jié)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(diào)干渠作為補(bǔ)充水源

充分利用汛前丹江口水庫減少庫容棄水有利時(shí)機(jī)，通過南水北調(diào)干渠對(duì)白沙水庫進(jìn)行補(bǔ)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(jīng)鋪設(shè)完工，開始向登封城市供水，每日最大供水量達(dá)3 萬m3。每年還可以向水庫補(bǔ)水4 000萬m3。但該方案調(diào)水路線長(zhǎng)，全長(zhǎng)35 km，落差大，在禹州建設(shè)泵站，輸水成本高，實(shí)施難度大。

4.4 加快水系連通工程建設(shè)

利用已有的陸渾灌區(qū)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(diào)水。供水工程的建設(shè)實(shí)施，對(duì)保障當(dāng)?shù)貐^(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定快速發(fā)展、實(shí)現(xiàn)水資源空間合理配置、促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境良性循環(huán)有著非常重要意義。

5 結(jié)語

針對(duì)當(dāng)前白沙水庫流域區(qū)域處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快的階段，堅(jiān)持節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力的治水思路，遵循確有需要、生態(tài)安全、可以持續(xù)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(xué)推進(jìn)工程規(guī)劃建設(shè)，提高水資源集約節(jié)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(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展。通過實(shí)施水系連通工程，站在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的高度，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，引導(dǎo)生產(chǎn)力空間布局、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、發(fā)展方式以及生活方式與水資源稟賦條件、水環(huán)境承載能力相適應(yīng)，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的水資源基礎(chǔ)。