黃陵縣水資源可利用量分析計算

祁 琦

（陜西省水文水資源勘測中心,陜西 西安 710068）

1 引言

黃陵縣國土面積2292 km2,人口12.7萬人,年生產總值GDP達169億元,煤炭資源豐富,境內中華民族人文始祖軒轅黃帝陵寢名譽天下,人文旅游資源得天獨厚,耕地多、質地好,盛產蘋果,農林牧業綜合發展基礎好。煤炭開發、人文旅游和綜合農業三大支柱產業使得黃陵縣的發展前景廣闊、潛力大。

然而,水是制約黃陵縣社會經濟發展和生態環境保護難點中的關鍵問題。地處黃土高塬和關中盆地過渡帶,黃陵縣多年平均降水量575.4 mm,人均自產水資源量955 m3,是我國北方干旱地區典型的水資源緊缺縣區,水資源區域分布、年內四季分配不均,年際變化大,主要產水區供水工程不足,塬區干旱少水、開發利用條件差,全縣國土面積、人口、經濟總量和自產水資源密集聚集在沮河流域。

兼顧黃陵縣社會經濟又快又好發展和生態環境保護,特別是以黃帝陵為中心的人文歷史文化傳承,分析研究其水資源的可利用量,“水”可持續支撐縣域社會經濟和生態環境良性發展問題,具有很重要的現實和長遠意義。

2 地表水可利用量

2.1 計算思路與計算方法

地表水資源可利用量是指在可預見的時期內,統籌考慮河道內生態環境和其它用水的基礎上,通過經濟合理、技術可行的措施,可供河道外生活、生產、生態用水的一次性最大水量（不包括回歸水的重復利用）。水資源可利用量是從可持續發展的原則出發,在扣除不可以被利用水量和不可能被利用水量中的汛期下泄洪水量,得到地表水資源可利用量,其中不可以被利用的水量包括河道內生態用水和汛期不可控制的洪水量。計算公式如下：

式中：W地表可用為地表水資源可利用量；W地表自產為計算區自產地表水資源量；W入境為計算區入境水資源量；W河道生態基流為河道內生態需水量；W洪水棄水為汛期不能控制的洪水量。

黃陵縣境內只有沮河設有黃陵水文站,充分考慮縣域河流特性及其設立水文站水文資料情況和水利工程建設狀況,確定沮河采用上述公式（1）的計算方法,境內其余主要河流包括淤泥河、連達溝、慈烏河及過境河流葫蘆河、北洛河,采用結合已建和規劃建設的水利工程可供給黃陵縣的水量來分析計算黃陵縣地表水可利用量。

2.2 沮河地表水可利用量

（1）河道內最小生態環境需水量

河道內生態需水量是指在特定時間和空間條件下,為防止由于河道內流量減少或斷流所造成的生態環境惡化,并保持和改善河流系統基本結構與功能需要,滿足一定水質要求在河道內必須預留的水量,其主要作用是維持河道基本功能。

按照《河湖生態環境需水計算規范》（SL/Z 712-2014）,河湖生態環境需水量一般可采用“Tennant法”“Qp法”“7Q10法”。

本文采用“Tennant法”分析沮河河道內最小生態環境需水量。Tennant法制定的不同類型河流水系生態環境需水量參考閾值見表1。

表1 北方中小河流生態環境需水量參考閾值

考慮沮河河流特征及其生態環境和人文歷史遺存保護等因素,選擇中等開發利用程度來分析其河道生態環境需水量,汛期以河流多年平均徑流量的20%,非汛期以河流多年平均徑流量的10%作為河流生態需水量。沮河黃陵水文站1956年～2020年多年平均天然徑流量為1.162億m3,計算沮河河道內最小生態需水量為1718萬m3。

（2）汛期不可控制的洪水量

汛期不可控制的洪水量一般是指在汛期洪水水量大而無法被水利工程調蓄利用的棄水量,其與區域水利工程條件緊密相關。

汛期不可控制的洪水量可根據當地已有蓄水工程（水庫、淤地壩）的總庫容和水平年規劃的工程可供水量來分析計算。當汛期來水量大于當地蓄水工程的總調節庫容,產生棄水,相反不產生棄水。

沮河黃陵縣境內黃陵水文站以上的蓄水工程包括閆莊水庫、大岔水庫、西溝水庫、秦家河淤地壩等,蓄水工程規模小,總庫容約170萬m3。除蓄水工程外還建有索洛灣、龍首等堤壩引水工程。

黃陵站多年平均徑流量1.162億m3,根據黃陵站徑流量年內分配,洪水主要發生的7月～10月,其來水量占年徑流量的55.6%,計算洪水發生期多年平均來水量6460萬m3,估算汛期洪水棄水約量為5710萬m3。

（3）沮河地表水資源可利用量

由公式（1）計算得,黃陵縣沮河地表水資源可利用量為4190萬m3,可利用率為36.1%,見表2。

表2 沮河黃陵縣地表水資源可利用量計算成果表單位：萬m3

2.3 淤泥河、連達溝、慈烏河地表水可利用量

黃陵縣境內的淤泥河、連達溝、慈烏河已建幾處較大供水工程,其中淤泥河建有鄭家河中型水庫、王莊河小型應急水源工程,連達溝建有連達溝淤堤壩,慈烏河建有西王河、劉家河、侯莊湫、淤地壩,葫蘆河建有南溝淤地壩,總庫容約1487萬m3,現狀供水能力約331萬m3,考慮這些工程建成后已運行多年,按照現狀的供水能力作為其地表水可供水量,計入黃陵縣的地表水可利用量,即淤泥河、連達溝、慈烏河地表水可供水量為331萬m3,見表3。

表3 淤泥河、連達溝、慈烏河地表水可利用量計算表

2.4 過境客水地表水可利用量

葫蘆河、北洛河是黃陵縣的過境河流。葫蘆河流域植被良好,水量較豐,水質較好,泥沙量小,其上已建成引北洛河干流入葫蘆河的南溝門大型水庫。南溝門水庫壩址控制流域面積5443 km2,水庫總庫容2.006億m3,調節庫容0.931億m3,年供水量1.2億m3,在馬家河引北洛河干流水入葫蘆河支流,年補水0.44億m3,工程總供水能力1.365億m3。南溝門水庫已于2017年通過西線管道向黃陵縣縣城、隆太塬灌區、隆太塬鄉村生活實施供水。

根據《延安市水務局關于南溝門水庫水量分配意見的函》（延市水函[2013]91號）和延安市發改委關于南溝門水庫南線供水工程初步設計報告的批復延發改農〔2014〕5號,南溝門水庫建成后通過調引、攔蓄北洛河和葫蘆河的過境水,其中延安煉油廠供水1500萬m3/a；延安石化廠供水1000萬m3/a；交口河鎮預留供水接口,分配水量200萬m3/a；楊舒工業園區預留供水接口,分配水量5264萬m3/a；向黃陵縣年供水指標541萬m3。

楊舒工業園區項目一直未實施,所以具備5264萬指標調至其他區域使用的水量條件。為了解決店頭鎮區域水資源短缺現狀,黃陵縣水務局向延安市水務局請示,從南溝門水庫向店頭、雙龍區域修建調水工程,通過調水工程解決該區域水資源短缺現狀。關于南溝門水庫向店頭雙龍區域配置水資源的請示（黃水字〔2022〕174號）,計劃申請南溝門水庫配置水資源4000萬m3。本文評估黃陵縣從南溝門的可用水量取4900萬m3。

3 煤礦疏干水可利用量

據實際調查,目前黃陵縣規模以上的煤礦主要分布在雙龍鎮和店頭鎮,包括黃陵礦業、集賢礦業、建莊礦業、建新礦業。黃陵縣煤礦礦區疏干水可利用量為621萬m3,各礦區疏干水總量和可利用量見表4。

表4 黃陵縣礦區疏干水可利用量統計表

4 地下水可開采量

地下水資源可開采量是指在可預見的時期內通過經濟合理、技術可行的措施,在不引起生態環境惡化條件下,允許從含水層獲取的最大水量。

本文地下水資源可開采量評估范圍為目前已經開采和有開采前景的地區,平原區多年平均淺層地下水資源可開采量是評價的重點。其可開采量的計算采用可開采系數法,即可開采量等于可開采系數與總補給量的乘積。山丘區多年平均地下水資源可開采量根據2013年～2020年地下水實際開采量估算。多年平均區域淺層地下水資源可開采量等于平原區地下水資源可開采量與山丘區地下水資源可開采量之和。

分析計算,黃陵縣多年平均地下水可開采量為1582萬m3,其中葫蘆河區172萬m3,淤泥河區216萬m3,沮河雙龍區568萬m3,沮河店頭區395萬m3,沮河縣城區114萬m3,慈烏河區117萬m3。黃陵縣多年平均地下水可開采量見表5。

表5 黃陵縣水資源綜合利用分區地下水資源可開采量表

5 水資源可利用總量

水資源可利用總量的計算,采取地表水可利用量與淺層地下水可開采量相加,再扣除地表水資源可利用量與地下水資源可開采量兩者之間重復計算量的方法估算。

經分析計算,黃陵縣境內和過境河流水資源可利用總量為10030萬m3,其中境內地表水可利用量4521萬m3,地下水可利用量1582萬m3,過境河流客水可利用量4900萬m3,地下與地表水可利用重復量973萬m3,見表6。

表6 黃陵縣水資源可利用總量匯總表 水量單位：萬m3

6 結論與建議

黃陵縣1956年～2020年多年平均降水量575.4 mm,水資源總量1.21億m3,境內自產和過境河流水資源可利用總量為10030萬m3,其中境內自產地表水可利用量4521萬m3,地下水可利用量1582萬m3,過境河流客水可利用量4900萬m3。黃陵縣煤礦礦區疏干水可利用量為621萬m3。

過境河流客水的開發利用是解決黃陵縣現在和未來用水需求的主要途徑。兼顧黃陵社會經濟和生態環境良性發展的用水需求,重點需考慮沮河全流域,尤其是上游原始森林,下游橋山人文始祖黃帝陵的良好生態環境的保護和可持續發展,加強縣域水資源分區可利用量和承載力研究,突出沮河流域和過境河流客水聯合開發,支撐黃陵全縣社會經濟和生態環境保護可持發展的用水需求。