白沙水庫水資源短缺成因及解決方案

董萌佳，李新攀

（1.河南省白沙水庫運(yùn)行中心，河南 禹州 461670；2.河南省水文水資源中心，河南 鄭州 450046）

1 引言

河南省白沙水庫是以防洪灌溉為主，兼顧工業(yè)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的大（Ⅰ）型水庫。隨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，白沙水庫水量供需矛盾日漸突出，加上2012年以來水庫來水量偏少，為確保當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)生活供水，需限制工業(yè)供水和灌溉供水。因此，水庫水資源短缺問題已成為制約白沙水庫運(yùn)行中心發(fā)展的主要瓶頸，選擇合理可行的供水方式是解決當(dāng)下水庫水資源短缺、未來水庫可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性問題。

2 白沙水庫水資源現(xiàn)狀

白沙水庫位于淮河流域沙潁河水系潁河上游，控制流域面積9.85×104hm2，占潁河流域面積的13.60%。水庫建成后開始設(shè)立水庫水文站，觀測庫水位及出庫流量，其徑流量1954-2019年的年平均值為9 500.00萬m3，且呈逐漸減少趨勢。

3 白沙水庫水資源短缺成因

3.1 年降雨量

年降雨量是影響水資源的主要因素，2010-2018年年平均降雨量僅為567.40 mm，是多年平均降雨量的84%，比多年平均降雨量少104.80 mm。特別是2012-2018年期間年平均降雨量僅為521.00 mm，7年全部小于多年平均降雨量，且7年年平均入庫水量不足2,000.00萬m3。

3.2 上游中小型水庫

1960年以前僅26 km2，占白沙水庫總控制面積的2.60%，到1979 年增加到324.50 km2，此時已占控制面積的32.90%，到1985年上游中小型水庫控制面積達(dá)到357.80 km2，占控制面積的36.30%。影響較大的三座中型水庫是紙坊水庫、券門水庫、少林水庫，其中前兩個水庫是1969年建成，少林水庫是1972年建成。1986年以后，除1996年建一座小一類水庫外，基本趨于穩(wěn)定，上游中小型水庫控制面積超過水庫控制面積的1/3 以上。1986-2019年的年平均徑流量僅為4,600.00萬m3，而1985年以前的年平均徑流量為1.46×108m3，由此說明白沙水庫流域內(nèi)中小型水庫對徑流的影響是顯著的。

3.3 人類活動

人類活動主要是取用河道水與流域內(nèi)取用地下水，取用河道水直接減少入庫徑流量。取用地下水后在取水井周圍形成漏斗，降雨后增大下滲量來補(bǔ)充。根據(jù)調(diào)查，每年企業(yè)共計年均需供水量達(dá)7,340.00 萬m3，再加上灌溉取用地下水。因此，人類活動也是白沙水庫水資源短缺的重要因素。

綜上可知，年降雨量、上游中小型水庫、人類活動等是白沙水庫水資源短缺的主要因素。

4 白沙水庫水資源短缺問題的解決方案

4.1 白沙水庫水資源短缺問題的解決方案

白沙水庫水資源短缺問題，經(jīng)多方調(diào)查研究，初步擬定利用陸渾水庫汛期棄水，從陸渾東一干向白沙水庫調(diào)水。

從區(qū)域地理分布來看，北部區(qū)域和南部區(qū)域均為嵩山山脈，呈東西走向，其中南部山區(qū)距離輸水引水點(diǎn)和受水區(qū)均相對較近。中部區(qū)域?yàn)閮缮街g的峽谷區(qū)域，也為東西走向，地面高程為290.00～400.00 m，該區(qū)域分布有眾多村鎮(zhèn)。

從區(qū)域地勢地貌條件來看，北部區(qū)域和南部區(qū)域的嵩山山脈地勢起伏較大，中部峽谷區(qū)域呈東西走向，中間高，東西低，區(qū)域內(nèi)地勢相對較平坦開闊。

從徑流分布來看，中部峽谷區(qū)域內(nèi)河流眾多，較大的河流有白降河和潁河，其中白降河在區(qū)域西部，由東向西匯入潁河，潁河在區(qū)域東部，由西向東流過。區(qū)域內(nèi)中小型水庫也較多，主要的有劉瑤水庫、隱士溝水庫、玉堂水庫、券門水庫，均位于中部峽谷與南部山區(qū)交界區(qū)域。

從交通道路來看，區(qū)域內(nèi)有S85 鄭少洛高速、S323 省道等東西向重要交通道路，與輸水線路方向平行，均位于中部峽谷區(qū)域，在區(qū)域的西部有南北向的G36寧洛高速、S238省道，區(qū)域的中部有南北向的G207 國道，區(qū)域的東部有南北向的S49 焦桐高速、S237 省道。整體來說，中部峽谷區(qū)域地勢開闊，沿線交通便利，南部和北部山區(qū)區(qū)域交通不便，需借助南北向貫穿的道路實(shí)現(xiàn)對外交通。

從地質(zhì)條件來看，南部和北部均屬于嵩山山脈，多為巖層，成洞地質(zhì)條件較好，尤其南部山區(qū)埋深相對較大，隧洞圍巖條件相對更好，而中部峽谷區(qū)域，多為土質(zhì)地層，有利于淺挖，但不利于隧洞成洞。

從輸水管線沿線壓力水頭來看，引水點(diǎn)進(jìn)水口設(shè)計水位在280.00～290.00 m，出水口白沙水庫正常蓄水位225.00 m，如果要保障全線重力流壓力輸水，沿線壓力水頭高程225.00～290.00 m，中部區(qū)域地面高程290.00～400.00 m，除了局部少數(shù)線路段外，大多數(shù)線路段埋深較大，不適合埋設(shè)管道，而南部山區(qū)和北部山區(qū)地勢起伏較大，地面高程在300.00～700.00 m，遠(yuǎn)超壓力水頭高程，在該區(qū)域只能采用隧洞等非開挖技術(shù)輸水。

通過以上各方面分析，輸水線路如果采用管道淺埋的方式，適合在中部峽谷區(qū)域鋪設(shè)，如果采用輸水隧洞的方式，適合在南部山區(qū)穿越。

4.2 分析白沙水庫水資源短缺問題的解決方案及方案對比分析

陸渾東一干至白沙水庫調(diào)水工程北線方案和南線方案主要工程形式和影響因素對比見表2。

表2 比選線路工程形式和影響因素對比表

通過表2 的對比分析，北線方案總線路較長，工程線路60%采用隧洞，40%采用地埋壓力管道，需要采用泵站加壓的形式輸水；南線方案總線路較短，比北線方案短1.60 km，工程線路90%以上采用隧洞，隧洞長度比北線方案長18.90 km，但是可以滿足重力自流輸水，不需要泵站加壓。

從工程施工對沿線影響來看，北線方案沿線為峽谷區(qū)域，道路、河流、村鎮(zhèn)、廠礦眾多，鋪設(shè)輸水管道，存在部分施工征遷問題，工程施工對周圍社會生產(chǎn)、生活會產(chǎn)生一定影響，對周圍環(huán)境也會產(chǎn)生不利影響。

從投資上對比分析，北線方案隧洞較短，工程部分投資較少，南線方案隧洞比重較大，工程部分投資比北線方案多，但移民征遷量遠(yuǎn)少于北線方案，含移民征遷費(fèi)用的總投資額差距不大。

綜上分析，為解決白沙水庫水資源短缺的問題，可采用南線方案作為輸水線路。

5 結(jié)語

面對水庫水資源日漸短缺的問題，本文從年降雨量、上游中小型水庫、人類活動等方面分析水資源短缺的成因，并提出從陸渾水庫進(jìn)行調(diào)水的兩種輸水方案，通過對比得出從陸渾水庫調(diào)水的南線方案為最優(yōu)方案。