讨赖河流域水资源开发利用状况及问题探析_曹丕文.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 077讨赖河流域水资源开发利用状况及问题探析曹丕文(甘肃大禹节水集团水利水电工程有限责任公司，甘肃 兰州 730000)摘要讨赖峡水库是在讨赖河甘肃省内流域上游新建的一座水利综合利用工程，可极大地缓解酒嘉经济区发展缺水的问题，保障区域经济社会持续健康发展。文章综合基础水资源调查统计资料，分析讨赖河流域水资源数量、质量、可利用量及供水工程、现状供水量、用水量、耗水量及用水水平等指标，总结流域水资源开发利用中存在问题及讨赖峡水库建设对区域水资源的积极作用。分析可知讨赖河流域水资源开发利用中存在问题为:地下水均处于负均衡状态，地下水位持续下降，流域湿地萎缩，泉水干涸形势严峻;讨赖河现行的“定时不定量”传统分水制度已不适应现代水资源管理要求;缺少骨干调蓄工程，水资源调度不尽合理;讨赖河下游防洪能力不足。讨赖峡水库建设后可促进流域地下水资源合理利用和管理保护工作，有效控制地下水的开采量，将中游地下水开采量总量由 2 46亿 m3减为 1 73 亿 m3，促进地下水水位止降回升，地下水超采区面积逐年缩小，确保特枯干旱年份水资源的应急保障与有效供给，实现地下水资源的可持续利用，促进经济社会可持续发展。关键词讨赖峡水库;讨赖河流域;水资源;开发利用;存在问题中图分类号TV213 9文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0226 03收稿日期2023 01 15作者简介曹丕文(1970 )，男，甘肃兰州人，工程师，主要从事水利工程施工及项目管理工作。0引言讨赖河是流域内最大的一条河流，出山口多年平均径流量 6 72 亿 m3，主要供水对象为嘉峪关市、酒泉市肃州区、金塔县、边湾农场和酒钢公司等1。自 20 世纪 90 年代以来，甘肃省讨赖河流域针对水资源合理开发与利用先后开展过两次规划工作，分别是 1994 年编制的甘肃省讨赖河流域水利规划报告 和 2002 年 11 月编制的甘肃省讨赖河流域水资源开发利用规划报告，但由于多种原因，两次规划成果均未审批。2008 年为强化讨赖河流域水资源管理，有效控制讨赖河上游来水，合理配置酒嘉地区经济社会和生态用水，提高供水保证率和用水效率，规划在讨赖河上游兴建讨赖峡调蓄水库2，为实现酒嘉(酒泉 嘉峪关)一体化和区域社会经济可持续发展提供水资源保障，为流域上下游、左右岸“定时定量”的分水提供重要工程控制手段，为实现流域水资源合理配置、高质量发展奠定基础。1水资源状况1 1地表水资源分析范围内的河流主要包括讨赖河、洪水河和红山河，三条河流均发源于南部祁连山区。依据水文资料，区内地表水资源总量为 9 71 亿 m3，成果根据讨赖河冰沟水文站、洪水河新地水文站、以及红山河渠首站当地水管所实测所得，区内地表水资源量见表 1，表中监测断面径流为控制站实测径流量值。地表水质:根据嘉峪关市 2018 年环境质量状况公报，讨赖河嘉峪关段水质为类，根据酒泉市 2018 年环境质量状况公报，讨赖河酒泉段北大河桥断面水质为类，城郊农场断面为类，红山河地表水出山口以上水质良好，根据疾病预防控制中心检测报告，可作为农村人饮水源。表 1讨赖河流域内地表水资源量河 名监测断面集水面积/km2总径流量/亿 m3讨赖河干流冰沟水文站6 8836 61洪水河新地水文站1 5812 68红山河渠首1170 26浅山区9420 16合计9 5239 711 2地下水资源量根据甘肃省第三次地下水资源调查评价报告，并参照肃南县明花乡地下水资源调查评价报告(2019 年)，讨赖河流域内地下水资源量总量为 7 79 亿 m3，各地区地下水资源量见表 2。表 2讨赖河流域内地下水资源量亿 m3水文地质单元地级行政区县级行政区地下水总补给量地下水资源量与地表水不重复纯地下水资源量酒泉盆地金塔盆地嘉峪关市嘉峪关市1 231 170 51酒泉市肃州区4 223 800 13酒泉市金塔县2 342 190 15合计7 797 160791 3水资源总量经分析计算，西部子水系地表水资源量 9 71 亿 m3，地下水资源量 7 16 亿 m3，与地表水不重复地下水资源量 0 79 亿m3，水资源总量 10 50 亿 m33。6222023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.32水资源开发利用状况2 1水利工程现状讨赖河流域内现有蓄水工程 44 座，引水工程 15 处，机井工程 4 675 眼，现状蓄水工程总库容为 23 726 万 m3，其中大(2)型水库 1 座，为鸳鸯池水库，中型水库 2 座，为大草滩水库和解放村水库，其余均为小型水库，流域中游地区蓄水工程较少且规模不大，供水保证率低4。2 2现状供用水量2 2 1现状供水量根据嘉峪关市、肃州区及金塔县 2018 年水利统计年报，区内各类水利工程实际供水量为 10 84 亿 m3，其中地表水6 19 亿 m3，占总供水量的 57 06%，地下水 3 60 亿 m3，占33 25%，泉水 0 68 亿 m3，占 6 31%;中水 0 37 亿 m3，占3 38%。按地区分，西部子水系嘉峪关、肃州区、边湾农场、金塔县、肃南县供水量分别为 2 26 亿 m3、5 07 亿 m3、0 11亿 m3、3 38 亿 m3和 0 02 亿 m3。2018 年西部子水系酒泉盆地及金塔盆地内供水量统计见表 3。表 3现状供水量统计表万 m3流域行政区划地表水地下水泉水中水合计西部子水系嘉峪关市8 9617 9332 3003 41222 606肃州区29 81816 0484 54425050 660金塔县21 87611 9670033 843肃南县021900219边湾农场740364001 104合计61 39636 5306 8443 662108 4322 2 2现状用水量据调查，2018 年各部门用水总量为 10 84 亿 m3，其中城镇生活用水 0 31 亿 m3，占 2 83%，农村生活用水 0 12 亿m3，占 1 14%，一般工业生产用水 0 96 亿 m3，占 8 87%;火电工业用水 0 33 亿 m3，占 3 00%，农业灌溉用水 8 70 亿m3，占 80 25%，生态用水 0 42 亿 m3，占 3 91%。各用水部门中农业灌溉是第一用水大户，现状年各部门用水量见表 4。表 4现状供水量统计表万 m3流域行政区划生活生产城镇农村农业工业火电生态合计西部子水系嘉峪关市1 5052107 1097 9173 0002 86422 606肃州区1 31070445 6671 3802501 34950 660金塔县25230932 93231903233 843边湾农场201 1020001 104肃南县09210000219合计数量3 0691 23287 0209 6153 2504 245108 432比例/%2 831 1480 258 873 003 91100 002 2 3现状用水水平分析根据区域现状社会经济发展状况及供用水量，分析现状各行业用水水平5，并与甘肃省 2018 年水资源公报 指标进行对比，分析范围内人均用水量为 1 430 m3，高于全省及内陆河平均水平，城镇生活综合生活用水量为 170 L/人d，农村生活用水量为 46 L/人d，工业现状万元增加值用水量为 50 m3/万元6，三者均高于全省平均水平但低于内陆河平均水平，农业灌溉定额为 548 m3/亩，高于全省及内陆河流域平均水平。现状主要用水指标及对比见表 5。表 5主要定额指标对比表区域人均用水量/m3城镇生活用水/L/人d农村生活用水/L/人d万元工业增加值用水量/m3农业灌溉用水量/m3/亩嘉峪关14301704650548内陆河12651745163506全省134615443484582 3现状讨赖河渠首来水及分水根据水文径流分析成果，2008 2018 年讨赖河渠首平均天然径流量为 7 01 亿 m3，在现状分水制度下，按照各用水户对应引水时段分解径流量，则讨赖灌区在渠首断面可引水量为 2 68 亿 m3，引讨济洪和酒钢公司分别为 0 30、0 45 亿m3，下游鸳鸯灌区可引水量为 3 41 亿 m3。统计各用水户渠首断面实际平均引用水量，讨赖灌区为 1 61 亿 m3，引讨济洪调水为 0 44 亿 m3，酒钢公司为 0 51 亿 m3，下游鸳鸯灌区为 4 11 亿 m3。对比各区域实际引水量及按分水时段引水指标，除讨赖灌区外，其余用水户均能按分水指标引水。由于缺乏调蓄工程对引水时段内天然来水量进行拦蓄，讨赖灌区实际引水量仅占引水时段内来水量的 60%。2 4地下水位及泉水量变化2 4 1地下水位变化根据现状调查，中游嘉峪关市和肃州区共建成地下水埋深监测井 14 眼，形成了 1982 2017 年共 35 年完整的监测成果。分析各观测井监测成果，地下水位均有不同程度下降，其中洪临灌区总寨(牌路村)、上坝地区地下水位下降幅度最大，近 35 a 分别下降了 2 33 m、6 5 m，洪临灌区临水片(仰沟村)水位下降了 1 06 m，总寨、上坝地区因距离洪水河较远，地表水补给量少，同时灌溉期大量开采地下水，致使地下水位大幅下降。35 a 来清水河灌区、新城灌区地下水也存在不同程度的超采，典型观测井水位分别下降了 0 01 m、0 74 m，讨北灌区典型观测井水位上升了 0 05 m。中游典型观测井埋深变化统计见表 6。现状下游鸳鸯灌区共建成地下水埋深监测井 12 眼，形成了 1997 2017 年共 20 a 完整的监测成果，地下水位总体呈上升趋势。分析近 5 a 各观测井地下水埋深监测成果，地下水位均有不同程度下降，其中水管所二闸观测井水位下降了0 85 m，水管所共青坪观测井水位基本保持不变，西坝前进722第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月观测井水位下降了 0 14 m。上下游鸳鸯灌区典型观测井埋深变化统计见表 7。表 6讨赖河流域中游典型观测井埋深变化统计表m分区观测点位置1982 年1992 年2002 年2012 年2017 年近 5a水位变化近 25a水位变化近 35a水位变化讨北灌区清水河灌区洪临灌区新城灌区南坝村10 70 71 40 95 0 450 25 0 05明沙窝村1 72 22 42 51 71 0 79 0 690 01上坝村17 82123 624 824 3 0 50 76 5牌路村8 310 110 811 610 63 0 97 0 172 33仰沟村5 15 25 66 16 160 060 561 06泥沟村2 22 32 42 72 940 240 540 74表 7讨赖河流域下游典型观测井水位变化统计表名称2007 年2008 年2009 年2010 年2011 年2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年水管所二闸1513 914 210 57 67 788 298 968 85水管所共青坪11 39 48 55 34 95 45 65 866 135 6西坝前进4 64 54 64 73 83 43 53 53 63 423 642 4 2泉水量变化清水河与临水河位于讨赖河干流中游，以出露的泉水为主要水源，供清水河、洪临灌区以及鸳鸯灌区用水。1974 2018 年清、临两河的年来水量见图 1。图 1清水河、临水河泉水量变化趋势图从图 1 可以看出，1974 1994 近 20 a 间，清、临来水量占(冰沟+新地)的比例基本稳定，约为 0 23，自 1994 年以后，清水河及临水河的来水量持续减少，从 1994 年的 1 83 亿m3，减少到 2014 年的 1 09 亿 m3，21 年间减少 0 74 亿 m3，减少 38%;自 2014 年以后，清水河及临水河的来水量逐步回升，从 2014 年的 1 09 亿 m3，提高到 2017 年的 1 16 亿 m3，4a 间增加了 0 07 亿 m3，提高了 6%，但上游讨赖河同期来水却未减少，清临两河来水量占(冰沟+新地)径流量的比例明显减低，这说明近年讨赖河上游区的地下水增采已影响了中游的泉水出流量，导致清、临灌区的可用泉水量大幅减少，改变了“定时分水”制度的水文基础，势必影响现行“时间水权”制度的有效运行。3水资源开发利用中存在的问题3 1区域地下水水位持续下降，湿地萎缩目前流域范围嘉峪关市、肃州区、金塔均存在浅层地下水小型一般超采区，近年来，随着经济社会的快速发展，地下水开采量不断增加，造成地下水位持续下降7。根据流域各区多年断续地下水水位监测资料分析，中游嘉峪关市现状城市用水主要依靠地下水，供水水源单一，水源地均开采浅层地下水，区内黑山湖水源地地下水水位基本维持稳定，嘉峪关水源地和北大河水源地地下水水位呈下降趋势，新城地下水水位自 2000 年以来略有回升，呈上升趋势，中游肃州区、下游金塔县范围地下水位均呈下降趋势。根据中国水利水电科学研究院开发的酒泉盆地地下水模型对分析范围地表水地下水转换关系的研究，讨赖河流域中下游地下水均处于负均衡状态，未来如不改善现状用水格局、严格控制地下水开采量，地下水位下降趋势只会越来越严重，区域生态将面临湿地萎缩，乃至泉水干涸的困境，届时生存环境将受到挑战，势必会带来一系列生态环境问题，发展更无从谈起。3 2流域分水制度不再适应现代水资源管理要求讨赖河现行的分水制度为“定时不定量”的传统水资源配置制度，其特点是流域内嘉峪关市、酒泉市肃州区、边湾农场、金塔县没有直接确定分配水量，而是通过取水时间控制分水量，即“定时不定量”，而酒钢公司年引水量是“定量”供给。经过多年的管理实践，现行传统分水制度已与酒嘉地区经济社会的快速发展和城镇化进程步伐的加快不相适应，生活、生态、生产用水对水资源调度管理提出了更高的要求，现行制度不利于流域管理机构对水资源的统一管理、合理配置。3 3缺少骨干调蓄工程，水资源调度不尽合理到 2030 年酒嘉城区城区生活、工业等总需水量将达到0 88 亿 m3，现有水源地可供水量仅为 0 75 亿 m3，水源工程供水能力不足，缺水问题日趋严峻。由于缺少骨干调蓄工程，无法对来水过程进行调节，各区域、各灌区均从本地区利益出发，在规定时间段内对河道的来水全额引用，用水矛盾逐年激化。因中游无调蓄性工程，流域机构无法对流域内的水资源进行统一调度，造成水资源调度难以到位。3 4下游防洪能力不足讨赖河流域内暴雨多发生在 6 9 月份，洪水主要由暴雨形成，由于雨量集中，加之河道较陡，洪水具有峰高流急的特点，且夹杂大量沙石，严重威胁着讨赖河中、下游嘉峪关市、酒泉市的安全。2006 年 8 月下旬至 10 月上旬，讨赖河下游连续发生了几次大洪量、长历时、高水位的洪水过程，河道全部漫滩，堤防全线偎水，致使堤防工程、河道整治工程水毁严重，给部分地区造成严重灾害。多年来，因洪水冲刷河岸，造成南岸冲移 80 140 m，冲毁西峰林场(下转第 302 页)822第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月岩土的结构和孔隙率及地下水流有关，一般地基岩土的填充率为 45%70%，地下水流较大的则不可确定，可根据实际止水情况、注浆压力进行判断。4)异常情况处理溢浆:发生溢浆时应立即查找并判断原因，检查注浆压力，采用间断注浆、调整配合比或暂停水玻璃溶液吸入的方法去处理。注浆压力过高:发生注浆压力过高时(如瞬时过高、持续过高或间断过高)，应暂停注浆，采用冲洗注浆管路、调整配合比的方法去处理。5)单孔注浆结束标准结束标准为:上述异常情况不能正常处理的;注浆效果达到质量标准的;注浆压力达到设计标准的。4 2 6注浆记录及时规范做好注浆施工过程记录，包括测量、钻孔、配浆、注浆情况等，以便掌握施工情况，及时跟踪监测、变更注浆参数，保证施工质量和安全。5施工效果2022 年 6 月 25 开始，施工单位按照加固处理方案和施工组织设计实施了加固处理和开挖施工，期间受疫情影响进度滞后，2022 年 12 月 26 日，完成 21 22#隧洞剩余的 78 68m(61+807 32 61+886)洞身开挖，历时 6 个月成功贯通，实现引洮供水二期工程隧洞全线贯通的阶段目标任务。从洞内开挖情况(图 5)看，浆液充满土体空隙，掌子面、洞顶及侧墙开挖后比较稳定，未发生局部坍塌现象，开挖出的掌子面比较平整，能够使用铣挖机正常开挖，达到了预期的效果，保证了隧洞正常开挖。图 5注浆后开挖掌子面6结语引洮供水工程八干渠 21 22#隧洞跨沟饱水软土洞段成功实施二重管无收缩双液注浆(WSS)结合超前管棚支护技术，进行了饱水软土洞段的加固处理和铣挖机掘进，解决了饱水软土洞段开挖掘进中支护困难、掌子面突泥的问题;化解了饱水软土洞段施工时冒顶的风险，确保了施工的工期节点和施工安全。为穿越跨河沟隧洞饱水软土洞段的开挖掘进积累了宝贵的施工经验，可供同类工程施工借鉴。(上接第 228 页)耕地 4 000 亩，危及 312 国道和北岸一带近 10 家工厂，30 多个单位，学校及居民区，近三年来，讨赖河干流冰沟水电站上游频发堰塞湖事件。4结语讨赖峡水库建设后，可在保障区域社会经济发展的基础上，有效控制地下水的开采量，讨赖河中游地下水开采量总量由 2 46 亿 m3减为 1 73 亿 m3，可以有效地促进地下水特别是超采区地下水位止降回升，地下水超采区面积逐年缩小，地下水资源得到合理利用和有效保护;确保特枯干旱年份水资源的应急保障与有效供给，实现地下水资源的可持续利用，促进经济社会可持续发展。中下游区域地下水位基本稳定，实现正均衡;同时可通过与鸳鸯池水库的联合调度，可在满足鸳鸯灌区社会经济用水的前提下，实现向北海子湿地每年补水 1500 万 m3，有力地保障旱区生态系统安全、改善区域生态环境。参考文献 1齐桂花 讨赖河流域水权制度建设探析J 水利规划与设计2016(09):5 6+4 2要金贵 讨赖河流域现行分水制度下干旱应对措施研究J 水利规划与设计 2015(07):12 13+21 3艾力米古力艾萨 基于供水限额的喀什噶尔河流域水资源合理配置研究D 2013 06 4李生才，闫宏华 浅析甘肃省讨赖河水生态保护措施J 农业科技与信息 2019(21):36 37 5程凡 新疆库车市用水现状及水资源开发利用潜力分析J 山西水利 2021 6唐颖丰 临洮县水资源状况及开发利用分析J 水利规划与设计 2018(01):67 69+107 7张云 苏南地区地面沉降概述J 地质灾害与环境保护 1999(03):66 71(上接第 286 页)力值分别是 1 04 MPa、1 10 MPa、1 12 MPa;如果法向刚度有变时，板面最大温度拉应力值分别是 1 231 MPa、1 239MPa、1 242 MPa，最大干缩应力值则基本不存在变化，面板应力的变化则很小，但刚度的取值越高，面板应力则对应越大。足见面板受切向刚度影响比受法向刚度的影响要大。降低垫层对板面的约束，有助于防范面板开裂。接触条件影响下的干缩最大应力值分析显示，面板应力受摩擦系数和黏聚力的影响不大，变幅仅波动于 0 1 10 倍之间，甚至可以忽略不计。该参数在矩阵计算中的敏感性较低，不会引发比较大的参数影响。6结语开展了面板堆石坝施工期面板应力演化与防裂措施研究，通过有限元模拟成果分析，揭示了施工期混凝土面板温度应力变化规律、温度应力因素影响规律、湿度及干缩应力规律。对施工期保温、配筋以及垫层约束措施的防裂效果进行了分析。相关成果，对面板堆石坝加强混凝土面板施工质量，超前加强面板开裂防治，有技术参考意义。参考文献 1吴鑫铃 混凝土面板堆石坝应力变形有限元计算研究D 福州大学 2013 2牟声远 高混凝土面板堆石坝安全性研究D 西北农林科技大学 2008 3王瑞骏 混凝土面板堆石坝温度应力与干缩应力及渗流特性研究D 西安理工大学 2006203第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月