黄陵县水资源可利用量分析计算.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)0 9-0 0 35-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023黄陵县水资源可利用量分析计算祁琦（陕西省水文水资源勘测中心，陕西西安7 10 0 6 8）【摘要针对黄陵县河流流域实际情况，提出采用不同方法，分析计算境内河流、过境河流地表水可利用量、地下水可开采量、煤矿疏干水的可利用量以及全县水资源可利用总量，可供县域内确定水资源开发利用红线、水资源承载力评估预警、合理配置以及严格水资源管理工作参考。【关键词水资源可利用量；县域；黄陵县中图分类号TV213.4【文献标识码B式中：W地表可用为地表水资源可利用量；W地表自产为计算区自1引言黄陵县国土面积2 2 9 2 km，人口12.7 万人，年生产总值GDP达16 9 亿元，煤炭资源丰富，境内中华民族人文始祖轩黄帝陵寝名誉天下，人文旅游资源得天独厚，耕地多、质地好，盛产苹果，农林牧业综合发展基础好。煤炭开发、人文旅游和综合农业三大支柱产业使得黄陵县的发展前景广阔、潜力大。然而，水是制约黄陵县社会经济发展和生态环境保护难点中的关键问题。地处黄土高塬和关中盆地过渡带，黄陵县多年平均降水量5 7 5.4mm，人均自产水资源量9 5 5 m，是我国北方干旱地区典型的水资源紧缺县区，水资源区域分布、年内四季分配不均，年际变化大，主要产水区供水工程不足，区干旱少水、开发利用条件差，全县国土面积、人口、经济总量和自产水资源密集聚集在沮河流域。兼顾黄陵县社会经济又快又好发展和生态环境保护，特别是以黄帝陵为中心的人文历史文化传承，分析研究其水资源的可利用量，“水”可持续支撑县域社会经济和生态环境良性发展问题，具有很重要的现实和长远意义。2地表水可利用量2.1计算思路与计算方法地表水资源可利用量是指在可预见的时期内，统筹考虑河道内生态环境和其它用水的基础上，通过经济合理、技术可行的措施，可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量（不包括回归水的重复利用）。水资源可利用量是从可持续发展的原则出发，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，得到地表水资源可利用量，其中不可以被利用的水量包括河道内生态用水和汛期不可控制的洪水量。计算公式如下：W地表可用=W地表自产+W入境一W河道生态基流一W洪水奔水产地表水资源量；W人境为计算区入境水资源量；W河道生态基流为河道内生态需水量；W洪水弃水为汛期不能控制的洪水量。黄陵县境内只有沮河设有黄陵水文站，充分考虑县域河流特性及其设立水文站水文资料情况和水利工程建设状况，确定沮河采用上述公式（1）的计算方法，境内其余主要河流包括淤泥河、连达沟、慈乌河及过境河流葫芦河、北洛河，采用结合已建和规划建设的水利工程可供给黄陵县的水量来分析计算黄陵县地表水可利用量。2.2沮河地表水可利用量（1）河道内最小生态环境需水量河道内生态需水量是指在特定时间和空间条件下，为防止由于河道内流量减少或断流所造成的生态环境恶化，并保持和改善河流系统基本结构与功能需要，满足一定水质要求在河道内必须预留的水量，其主要作用是维持河道基本功能。按照河湖生态环境需水计算规范（SL/Z712-2014），河湖生态环境需水量一般可采用“Tennant法”“Q,法”“7 Qio法”。本文采用“Tennant法”分析沮河河道内最小生态环境需水量。Tennant法制定的不同类型河流水系生态环境需水量参考阅值见表1。表1北方中小河流生态环境需水量参考阈值开发利用程度/%河流类型高基本目标基本”目标基中小河流北方5 10 40 45 10 2 0 40 5 0注：表中值为生态环境需水量/地表水资源量比例；a为基本环境需数量；b为目标生态环境需水量。考虑沮河河流特征及其生态环境和人文历史遗存保护等因素，选择中等开发利用程度来分析其河道生态环境需水量，(1)中基本“目标2050汛期以河流多年平均径流量的2 0%，非汛期以河流多年平均低收稿日期2 0 2 3-0 2-15【作者简介祁琦（19 8 4），女，陕西横山人，工程师，主要从事水文水资源评价工作。35第9 期2023年9 月径流量的10%作为河流生态需水量。沮河黄陵水文站19 5 6 年2020年多年平均天然径流量为1.16 2 亿m，计算沮河河道内最小生态需水量为17 18 万。（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无法被水利工程调蓄利用的弃水量，其与区域水利工程条件紧密相关。汛期不可控制的洪水量可根据当地已有蓄水工程（水库、淤地坝）的总库容和水平年规划的工程可供水量来分析计算。当汛期来水量大于当地蓄水工程的总调节库容，产生弃水，相反不产生弃水。沮河黄陵县境内黄陵水文站以上的蓄水工程包括闫庄水库、大岔水库、西沟水库、秦家河淤地坝等，蓄水工程规模小，总库容约17 0 万m。除蓄水工程外还建有索洛湾、龙首等堤坝引水工程。黄陵站多年平均径流量1.16 2 亿m，根据黄陵站径流量年内分配，洪水主要发生的7 月10 月，其来水量占年径流量的5 5.6%，计算洪水发生期多年平均来水量6 46 0 万m，估算汛期洪水弃水约量为5 7 10 万。（3）沮河地表水资源可利用量由公式（1）计算得，黄陵县沮河地表水资源可利用量为4190万m，可利用率为36.1%，见表2。表2 沮河黄陵县地表水资源可利用量计算成果表河流控制面积多年平均河道内生洪水弃多年平均可利用名称站km2径流量态基流量水量可利用量率/%沮河黄陵2266116182.3淤泥河、连达沟、慈乌河地表水可利用量黄陵县境内的淤泥河、连达沟、慈乌河已建几处较大供水工程，其中淤泥河建有郑家河中型水库、王庄河小型应急水源工程，连达沟建有连达沟淤堤坝，慈乌河建有西王河、刘家河、侯庄、淤地坝，葫芦河建有南沟淤地坝，总库容约148 7 万m，现状供水能力约331万m，考虑这些工程建成后已运行多年，按照现状的供水能力作为其地表水可供水量，计人黄陵县的地表水可利用量，即淤泥河、连达沟、慈乌河地表水可供水量为331万m，见表3。表3淤泥河、连达沟、慈乌河地表水可利用量计算表多年平均径多年平均可利用地表水资源河流流量/万m淤泥河720连达沟209慈乌河996合计19252.4过境客水地表水可利用量葫芦河、北洛河是黄陵县的过境河流。葫芦河流域植被良好，水量较丰，水质较好，泥沙量小，其上已建成引北洛河干流人葫芦河的南沟门大型水库。南沟门水库坝址控制流域面积5 443km，水库总库容2.0 0 6 亿m，调节库容0.9 31亿m，年供水量1.2 亿m在马家河引北洛河干流水人葫芦河支流，36陕西水利Shaanxi WaterResources年补水0.44亿m，工程总供水能力1.36 5 亿m。南沟门水库已于2 0 17 年通过西线管道向黄陵县县城、隆太塬灌区、隆太塬乡村生活实施供水。根据延安市水务局关于南沟门水库水量分配意见的函（延市水函 2 0 13 9 1号）和延安市发改委关于南沟门水库南线供水工程初步设计报告的批复延发改农【2 0 14】5 号，南沟门水库建成后通过调引、拦蓄北洛河和葫芦河的过境水，其中延安炼油厂供水15 0 0 万m/a；延安石化厂供水10 0 0 万m/a；交口河镇预留供水接口，分配水量2 0 0 万m/a；杨舒工业园区预留供水接口，分配水量5 2 6 4万m/a；向黄陵县年供水指标5 41万。杨舒工业园区项目一直未实施，所以具备5 2 6 4万指标调至其他区域使用的水量条件。为了解决店头镇区域水资源短缺现状，黄陵县水务局向延安市水务局请示，从南沟门水库向店头、双龙区域修建调水工程，通过调水工程解决该区域水资源短缺现状。关于南沟门水库向店头双龙区域配置水资源的请示（黄水字【2 0 2 2】17 4号），计划申请南沟门水库配置水资源40 0 0 万m。本文评估黄陵县从南沟门的可用水量取49 0 0 万m。3煤矿疏干水可利用量据实际调查，目前黄陵县规模以上的煤矿主要分布在双龙镇和店头镇，包括黄陵矿业、集贤矿业、建庄矿业、建新单位：万m3矿业。黄陵县煤矿矿区疏干水可利用量为6 2 1万m，各矿区疏干水总量和可利用量见表4。表4黄陵县矿区疏干水可利用量统计表17185710量/万m2664520331No.9September,2023419036.1可利用率/%36.921.52.017.2疏干水总量疏干水可利用序号企业名称所在乡镇1黄陵矿业2集贤矿业3建庄矿业4建新矿业5合计4地下水可开采量地下水资源可开采量是指在可预见的时期内通过经济合理、技术可行的措施，在不引起生态环境恶化条件下，允许从含水层获取的最大水量。本文地下水资源可开采量评估范围为目前已经开采和有开采前景的地区，平原区多年平均浅层地下水资源可开采量是评价的重点。其可开采量的计算采用可开采系数法，即可开采量等于可开采系数与总补给量的乘积。山丘区多年平均地下水资源可开采量根据2 0 13年 2 0 2 0 年地下水实际开采量估算。多年平均区域浅层地下水资源可开采量等于平原区地下水资源可开采量与山丘区地下水资源可开采量之和。分析计算，黄陵县多年平均地下水可开采量为15 8 2 万m，其中葫芦河区17 2 万m，淤泥河区2 16 万m沮河双龙区568万m，沮河店头区39 5 万m，沮河县城区114万m，慈乌河区117 万m。黄陵县多年平均地下水可开采量见表5。（下转第39 页）/万m店头镇438双龙镇9.4店头镇157.6店头镇126.1731.2量/万m372.08.01340107.0621第9 期2023年9 月（2）关于汛期生态水量下泄目标根据玛纳斯河红山嘴引水枢纽断面19 8 0 年 2 0 2 1年连续42 年实测汛期河道下泄水量统计，红山嘴多年平均6 月9月下泄河道水量达到3.7 8 亿m，其中6 月、7 月、8 月、9 月年均分别为0.37 8 亿、1.7 47 亿m、1.47 8 亿m和0.17 9 亿。其中6 月5 0%、7 5%和9 0%保证率条件下河道下泄水量分别为0.2 15 亿m、0.0 9 8 亿m和0.0 0 6 亿m；7 月5 0%、7 5%和9 0%保证率条件下河道下泄水量分别为1.6 0 9 2 亿m、1.034亿m和0.7 7 5 亿m；8 月5 0%、7 5%和9 0%保证率条件下河道下泄水量分别为1.40 6 2 亿m、1.0 47 亿m和0.367亿m；9 月5 0%、7 5%和9 0%保证率条件下河道下泄水量分别为0.0 8 4亿m、0.0 30 亿m和0 亿m。根据上述分析，7、8 月份红山嘴引水枢纽每年均有水量下泄河道，且下泄水量较大，下泄水量保障程度较高，6 月、9 月分别有3年和4年红山嘴引水枢纽未有水量下泄河道，且这两个月份下泄河道水量较小。本次汛期生态水量确定，综合考虑历年下泄水量实际统计分析，以9 0%保证率的各月实际下泄河道水量作为生态水量目标。因此，红山嘴引水枢纽断面汛期6 月、7 月、8 月和9 月下泄河道的生态水量目标值分别为10 8 0 万、7 7 5 1万m、3672万m和10 8 0 万m，见表5。汛期的泄放方式及泄放流量，考虑到历年7 月、8 月来水量较大，基本不受工程调度影响，因此7 月、8 月下泄生态水量不做专门规定，依据汛期河道洪水情况和红山嘴渠首运行调度下泄即可；6 月、9 月生陕西水利Shaanxi Water Resources态水量较小，参照4月 5 月和10 月 11月的生态水量下泄形式，即每次以不低于30 m/s的流量连续集中下泄不少于一次，保障下泄总量符合要求。表5 红山嘴引水枢纽断面汛期（6 月9 月）下泄生态水量目标值生态水量下泄目标/万m断面位置6月红山嘴10804结论基于玛纳斯河流域多年径流资料，运用多种方法计算生态流量，分析确定适宜的生态流量范围和保障程度，得出以下主要结论：（1）由于玛纳斯河流域地处北方干旱区，属缺水地区，而多年平均天然径流量的10%是保持河流生态系统健康的最小流量，故将肯斯瓦特水库坝址、一级电站引水渠首断面按照Tennant法确实是适宜的。（2）结合红山嘴枢纽控制河段实际，以生态水量作为控制目标，分别确定汛期和平水期下水生态水量，同时规定生态水量下泄形式，即每次以不低于30 m/s的流量连续集中下泄不少于一次，保障下泄总量符合要求。1张文睿，孙栋元，曹晓萱，等.大通河流域生态流量确定及预警方案研究 J.水资源与水工程学报,2 0 2 3,34（1）：10 1-10 9.No.9September,20237月8月77513672参考文献9月1080合计13583（上接第36 页）表5 童黄陵县水资源综合利用分区地下水资源可开采量表平原区浅层山丘区地水资源计算面积/km利用五级分区小计塬区山丘区万m葫芦河18143138淤泥河17435139沮河双龙104601046沮河店头643沮河县城13010120慈乌河11832黄陵县合计2 2 9 212021725水资源可利用总量水资源可利用总量的计算，采取地表水可利用量与浅层地下水可开采量相加，再扣除地表水资源可利用量与地下水资源可开采量两者之间重复计算量的方法估算。经分析计算，黄陵县境内和过境河流水资源可利用总量为10 0 30 万m，其中境内地表水可利用量45 2 1万m，地下水可利用量15 8 2 万m，过境河流客水可利用量49 0 0 万m，地下与地表水可利用重复量9 7 3万m，见表6。表6 黄黄陵县水资源可利用总量汇总表地表水地下水地下水资源可开采水资源地下水资地下水资源下水资源源可开采可开采量/可开采量/万m量/万m12844147690568064386水量单位：万m3资源可资源可量与地表水资源可可利用名称利用量开采量利用量之间重复计总量/万m/万m算量/万m/万m172县境内河流及地下水4521216葫芦河、北洛河过境4900合计94215680395595568494021180158215823956结论与建议114黄陵县19 5 6 年 2 0 2 0 年多年平均降水量5 7 5.4mm，水资117源总量1.2 1亿m，境内自产和过境河流水资源可利用总量为158210030万m，其中境内自产地表水可利用量45 2 1万m，地下水可利用量15 8 2 万m，过境河流客水可利用量49 0 0 万m。黄陵县煤矿矿区疏干水可利用量为6 2 1万。过境河流客水的开发利用是解决黄陵县现在和未来用水需求的主要途径。兼顾黄陵社会经济和生态环境良性发展的用水需求，重点需考虑沮河全流域，尤其是上游原始森林，下游桥山人文始祖黄帝陵的良好生态环境的保护和可持续发展，加强县域水资源分区可利用量和承载力研究，突出沮河流域和过境河流客水联合开发，支撑黄陵全县社会经济和生态环境保护可持发展的用水需求。399739735130490010030