宿遷市黃河故道水資源跨區(qū)統(tǒng)一配置研究

摘要：黃河故道是宿遷市境內(nèi)主要河道，既是行洪通道，也是沿線灌溉供水的主要河道，對宿遷市民生保障、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及生態(tài)建設(shè)發(fā)揮重要作用。但是，黃河故道目前依然存在部分突出問題，如水資源供給不足、水系連通不暢及輸配水分布不均等。本文對黃河故道進(jìn)行水資源供需平衡分析，根據(jù)供需平衡缺口，通過現(xiàn)有補水工程合理調(diào)配，實現(xiàn)水資源供需基本平衡的配置目標(biāo)，為推動宿遷市黃河故道生態(tài)富民廊道建設(shè)、經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展提供水資源保障。

關(guān)鍵詞：黃河故道；水資源；跨區(qū)統(tǒng)一配置；供需平衡；宿遷市

中圖分類號：TV213.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）04-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.04.028

Study on cross regional unified allocation of water Resources in the Old Course of the Yellow River in Suqian City

QIN Jiajia1， CAI Chaoqun2

（1. Suqian Urban River Management Center; 2. Suqian Municipal Utility Service Center， Suqian 223800， China）

Abstract： The old course of the Yellow River is the main river channel within the territory of Suqian city， it is not only a flood passage， but also a major irrigation and water supply channel along the line， playing an important role in ensuring people’s livelihood， industrial development， and ecological construction in Suqian city. However， there are still some prominent problems in the old course of the Yellow River， such as insufficient water resource supply， poor water system connectivity， and uneven distribution of water transmission and distribution. In this paper， a water resource supply-demand balance analysis is conducted on the old course of the Yellow River， based on the supply-demand balance gap， the allocation goal of basic water resource supply-demand balance is achieved through the rational allocation of existing water replenishment projects， thus providing water resources guarantee for promoting the construction of the ecological and prosperous corridor and high-quality economic and social development of the old course of the Yellow River in Suqian city.

Keywords： old course of the Yellow River; water resources; cross regional unified allocation; supply-demand balance; Suqian city

黃河故道是宿遷市的重要水源，流經(jīng)宿豫區(qū)、宿城區(qū)和泗陽縣，助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)。然而，20世紀(jì)90年代，黃河故道被截斷，因降水不均，流域面積小，天然降水不能滿足使用需求。同時，駱馬湖和中運河水被阻隔，使黃河故道以南水資源匱乏，河流干涸，水問題突出。作為灌溉河道，黃河故道補水不足造成該地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉缺水，影響民生[1]。因此，加強水資源管理和合理開發(fā)至關(guān)重要。當(dāng)前，以綜合效益為目標(biāo)的水資源優(yōu)化配置研究增多，制定合理的配置方案，可緩解供需矛盾，為宿遷市發(fā)展提供水資源保障。

1 研究區(qū)現(xiàn)狀

宿遷市黃河故道全長為114.3 km，流經(jīng)宿豫區(qū)、宿城區(qū)和泗陽縣，主要承擔(dān)澇水排除、防洪及農(nóng)田灌溉任務(wù)。自2015年以來，宿遷市已對黃河故道進(jìn)行兩次治理工程，取得較好效果。黃河故道生態(tài)富民廊道以黃河故道為主軸，涉及16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道），規(guī)劃面積為1 210 km2[2]，流域人口數(shù)量占宿遷市人口數(shù)量的1/4。該項目旨在實現(xiàn)全線水系貫通、建設(shè)濕地生態(tài)鏈和示范基地，打造綠色生態(tài)、經(jīng)濟(jì)增收、文旅融合和城鄉(xiāng)一體的廊道，成為綠水青山轉(zhuǎn)化為金山銀山的標(biāo)桿。這一切都需要強大的水資源保障和合理的水資源配置體系支撐。

黃河故道主要依賴灌區(qū)和生態(tài)補水工程，包括皂河電灌站、七堡樞紐等，但面臨水資源短缺、供給不足、水系連通不暢等問題。補水源受限，且流經(jīng)區(qū)域多，導(dǎo)致用水矛盾突出。黃河故道有11級梯級蓄水河段，但補水工程不足，造成部分河段無水源補給。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展增加生態(tài)用水需求，因此要跨區(qū)統(tǒng)一配置水資源，解決不平衡問題，以支撐宿遷市高質(zhì)量發(fā)展[3-5]。

2 水資源配置方法

在黃河故道水資源配置中，要統(tǒng)籌河道內(nèi)蓄水和過境水，以滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，同時保障生態(tài)環(huán)境保護(hù)需求?；诠┬鑴討B(tài)反饋，考慮不同供水保證率下的水文氣象條件和引、提水工程，進(jìn)行水資源供需平衡分析。通過補水工程合理調(diào)配，達(dá)到供需基本平衡，實現(xiàn)配置目標(biāo)[6]。河道水資源量變化取決于供水和需水的消長關(guān)系，其水量平衡方程如式（1）所示。

H1+P+Hm-He-Hf -Hd -Hr-H2=0（1）

式中：H1為時段初河道水量，m3；H2為時段末河道水量，m3；P為降雨徑流來水量，m3；Hm為時段內(nèi)補水工程外調(diào)水量，m3；He為時段內(nèi)河道水面蒸發(fā)量，m3；Hf為時段內(nèi)河段滲漏量，m3；Hd為時段內(nèi)河道外用水量，m3；Hr為時段內(nèi)河道棄水量，m3。

時段初河道水位處于正常水位時，經(jīng)過一個時段的利用與消耗，河道水位降到保證河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需求的水位下限（最低水位），此時若沒有降雨，則需要外調(diào)水源進(jìn)行補水，調(diào)度補水量為正常水位與最低水位之差。若時段內(nèi)有降雨，則降雨后河道水位上升。之后，河道水位再耗至最低水位進(jìn)行補水。如果降雨很大，超過河道設(shè)計洪水位，多余的部分需要通過河道調(diào)蓄建筑物排出至下一河段，然后河道水位耗至最低水位時進(jìn)行補水。此外，當(dāng)汛期遇到連續(xù)降雨或短歷時暴雨時，降雨使得河道水位超過設(shè)計洪水位，允許排水至河道正常水位甚至略低于正常水位，為后續(xù)降雨留出足夠的調(diào)蓄空間。

3 水資源配置結(jié)果

3.1 需水量測算

宿遷市黃河故道生活和企業(yè)用水由集中系統(tǒng)提供，生態(tài)用水由城市消防系統(tǒng)供給。因此，該區(qū)域的需水測算主要考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和河道內(nèi)生態(tài)需水。

3.1.1 農(nóng)業(yè)需水測算

通過調(diào)研灌區(qū)實際灌溉方式和農(nóng)作物種類，選擇直接估算法來進(jìn)行農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀需水計算，即直接選用各種作物的灌溉定額進(jìn)行估算，如式（2）、式（3）和式（4）所示。

（2）

W=∑wi（3）

W'=W/η（4）

式中：wi為某作物凈灌溉水量，m3；si為某作物灌溉面積，m2；mi為某作物某次灌溉定額，m3；n為某作物灌溉次數(shù)；W為全灌區(qū)所有作物凈灌水量，m3；W'為全灌區(qū)總毛灌溉用水量，m3；η為農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)。

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50288—2018）[7]和《江蘇省農(nóng)業(yè)灌溉用水定額（2019）》[8]，經(jīng)計算，保證率為50%時，黃河故道農(nóng)田灌溉需水量為18 322.3萬m3/a，養(yǎng)殖需水量為819.0萬m3/a，農(nóng)業(yè)需水量為19 141.3萬m3/a；保證率為75%時，農(nóng)田灌溉需水量為20 144.5萬m3/a，養(yǎng)殖需水量為963.5萬m3/a，農(nóng)業(yè)需水量為21 108.0萬m3/a；保證率為95%時，農(nóng)田灌溉需水量為24 681.4萬m3/a，養(yǎng)殖需水量為1 172.2萬m3/a，農(nóng)業(yè)需水量為25 853.6萬m3/a。

3.1.2 河道內(nèi)生態(tài)需水測算

參考《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》（SL/T 712—2021）[9]，計算河道內(nèi)生態(tài)需水。河道內(nèi)生態(tài)需水量由3部分組成，一是蒸散發(fā)需水量，二是滲漏需水量，三是維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量、輸沙需水量、自凈需水量和景觀航運需水量（均取最大值）。經(jīng)計算，保證率為50%時，宿遷市黃河故道生態(tài)需水量為1 504.7萬m3/a；保證率為75%時，河道生態(tài)需水量為1 583.8萬m3/a；保證率為95%時，河道生態(tài)需水量為1 647.1萬m3/a。

3.1.3 需水量匯總

黃河故道需水量計算涉及農(nóng)業(yè)需水和生態(tài)需水。經(jīng)計算，保證率為50%時，需水量為20 646.0萬m3/a；保證率為75%時，需水量為22 691.8萬m3/a；保證率為95%時，需水量為27 500.7萬m3/a。

3.2 可供水量測算

在不考慮地下水補給的情況下，宿遷市黃河故道可供水量包括河道內(nèi)可供水量、區(qū)域降雨匯水和外調(diào)水。

3.2.1 河道內(nèi)可供水量

參照南水北調(diào)東線工程調(diào)水周期，不同保證率下黃河故道蓄水量以正常蓄水量起調(diào)，因此黃河故道可供水量按式（5）計算。經(jīng)計算，黃河故道蓄水工程可供水量為728.6萬m3。

W可供=W正常-W最低（5）

式中：W可供為黃河故道可供水量，萬m3；W正常為河道正常蓄水量，萬m3；W最低為滿足河道生態(tài)環(huán)境要求的最低需水量，萬m3。

3.2.2 區(qū)域降雨徑流來水

黃河故道區(qū)域降雨徑流可通過河道兩側(cè)涵洞、閘和排澇泵站匯入河道，經(jīng)河道蓄水工程存蓄后利用。不同頻率降雨徑流量可根據(jù)式（6）計算。黃河故道區(qū)域?qū)倨皆貐^(qū)，徑流調(diào)蓄能力較低，保證率50%、75%、95%代表年的徑流可利用率分別取0.35、0.45、0.55。經(jīng)計算，保證率為50%時，黃河故道地表徑流可利用量為5 528.0萬m3/a；保證率為75%時，地表徑流可利用量為2 961.6萬m3/a；保證率為95%時，地表徑流可利用量為1 893.6萬m3/a。

W=RF/10（6）

式中：W為徑流量，萬m3；R為降雨量，mm；F為匯水區(qū)面積，km2。

3.2.3 外調(diào)水

黃河故道外調(diào)水來自灌區(qū)引水工程及區(qū)域生態(tài)補水工程。黃河故道外調(diào)水源為中運河和駱馬湖等過境水源，通過涵閘及泵站進(jìn)行補水，補水主要用于宿遷市4個大中型灌區(qū)農(nóng)田灌溉和用作周邊生態(tài)用水。其中，可用于黃河故道補水的水量如表1所示。

考慮黃河故道蓄水工程、降雨徑流來水和外調(diào)水可供水量，結(jié)合資源性、管理性及工程性可利用水量及需水量的約束，保證率分別為50%、75%和95%時，黃河故道可供水量分別為39 688.6萬m3/a、35 085.2萬m3/a和31 689.2萬m3/a。根據(jù)宿遷市黃河故道需水量和可供水量的測算，保證率為50%時，黃河故道總需水量為20 646.0萬m3/a，可供水量為39 688.6萬m3/a；保證率為75%時，黃河故道總需水量為22 691.8萬m3/a，可供水量為35 085.2萬m3/a；保證率為95%時，黃河故道總需水量為27 500.7萬m3/a，可供水量為31 689.2萬m3/a。不同保證率黃河故道可供水量均可滿足區(qū)域需水量要求，具體配置結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，在不超出取水許可限制的情況下，各補水工程對缺水河段采用就近補水的原則，通過河道內(nèi)逐級調(diào)配將水補充至缺水河段，可實現(xiàn)黃河故道水資源供需平衡，保障區(qū)域生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境建設(shè)，基本實現(xiàn)宿遷市黃河故道水資源跨區(qū)統(tǒng)一配置目標(biāo)。徐洪河至皂河地涵段位于宿遷市黃河故道最上游，無上級來水和外調(diào)水工程，且該河段周邊存在農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖用水需求，因此會出現(xiàn)缺水情況。為此，在獲得新的取水許可基礎(chǔ)上，宿遷市可以建設(shè)以徐洪河為水源地的朱海站，有效保障黃河故道上游河段用水需求。

此外，基于宿遷市黃河故道水資源跨區(qū)統(tǒng)一配置結(jié)果，可以更合理地利用區(qū)域水資源，同時為黃河故道生態(tài)富民廊道的建設(shè)和發(fā)展預(yù)留充足的用水空間，也為后續(xù)黃河故道生態(tài)富民廊道水資源配置體系的建立打下堅實基礎(chǔ)。預(yù)計到2025年，在保證黃河故道生態(tài)富民廊道區(qū)域水質(zhì)整體達(dá)到Ⅲ類的前提下，在平水年份，每年分別調(diào)水入黃河故道、西民便河和西沙河10 794萬m3、7 404萬m3和3 108萬m3，可有效保障宿遷市黃河故道生態(tài)富民廊道的建設(shè)和發(fā)展。

4 結(jié)論

研究表明，為保障區(qū)域生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境建設(shè)，必須統(tǒng)籌宿遷市黃河故道水利工程，對水資源進(jìn)行跨區(qū)統(tǒng)一配置。在不超出取水許可限制的情況下，采用就近補水的原則，通過河道內(nèi)逐級調(diào)配將水補充至缺水河段，可基本實現(xiàn)黃河故道水資源供需平衡，更合理地利用區(qū)域水資源，同時為黃河故道生態(tài)富民廊道的建設(shè)和發(fā)展預(yù)留充足的用水空間，也為后續(xù)黃河故道生態(tài)富民廊道水資源配置體系的建立打下堅實基礎(chǔ)。

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