渭河干流陕西段水资源保护对策研究

陈 博

（陕西省水利厅 陕西 西安 710004）

1 引言

水资源保护是一项十分重要、十分迫切也是十分复杂的工作。为达到地区性水质目标，特别在世界上较发达地区，往往需要相当大的投资，还需改变公众对资源管理的态度。渭河干流陕西段是我省政治、经济、文化和旅游中心，随着经济社会快速发展，其纳污量已远远超过自身的水环境承载能力，基本上丧失了水的使用功能。本文根据2011年中央1号文件精神以及省政府审议通过的《陕西省渭河全线整治规划及实施方案》、《渭河流域水污染防治三年行动方案(2012—2014年)》等治理渭河的一系列决策部署和工作要求，并结合我省水资源保护工作实际，提出了渭河干流陕西段水资源保护的管理与工程对策。

2 渭河干流陕西段水资源保护管理对策研究

2.1 渭河干流陕西段水功能区划分

水功能区是指为满足水资源合理开发、利用、节约和保护的需求，根据水资源的自然条件和开发利用现状，按照流域综合规划、水资源保护规划和经济社会发展要求，依其主导功能划定并执行相应水环境质量标准的水域。《陕西省水功能区划》将渭河干流一级功能区划分为3段，详见表1。分别是：

（1）甘陕缓冲区，由省界至颜家河段，河长72.4km，占渭河干流区划总河长的14.4%；水质目标为Ⅱ类。

（2）宝鸡至渭南开发利用区，颜家河至王家城子段，河长402.3km，水质目标Ⅳ类;该区又被划分为12个水功能二级区。其中工业用水区2个，区划长度为107km,占渭河干流区划总河长的21.2%；农业用水区5个，区划长度为258.1km,占渭河干流区划总河长的51.2%；景观用水区3个，区划长度为40.8km,占渭河干流区划总河长的8.1%；排污控制区2个，区划长度为17.4km,占渭河干流区划总河长的3.4%；过渡区2个，区划长度为41km,占渭河干流区划总河长的8.1%。陕西省渭河干流水功能二级区划详见表2。

表1 渭河干流陕西段水功能一级区划统计表

表2 渭河干流陕西段水功能二级区划统计表

（3）华阴入黄缓冲区，王家城子至入黄口，河长29.7km，占渭河干流区划总河长的5.9%；水质目标为Ⅳ类。

2.2 水功能区限制纳污红线控制管理对策研究

实行最严格的水功能区限制纳污红线管理，是渭河污染源控制和水资源保护的主要管理对策。其主要步骤是要计算渭河干流陕西段各水功能区的纳污能力，纳污能力是实施水功能区限制纳污红线管理的基本依据。水功能区纳污能力是指在设计水文条件下，满足计算水域的水质目标要求时，该水域所能容纳的某种污染物的最大数量。由于不同水功能区的水质现状和水质目标要求都不相同，功能区的纳污能力确定的方法也不相同，因此计算确定纳污能力的方法分为两类：一类是保护区、保留区和部分水质较好、用水矛盾不突出的缓冲区，其水质目标原则上是维持现状水质，将功能区的现状污染物入河量定为功能区的纳污能力。另一类是所有的开发利用区和需要改善水质的保护区、保留区、缓冲区，其纳污能力均需要根据各水功能区的设计条件和水质目标，选择适当的水量水质模型进行计算确定。其步骤是：首先要明确功能区纳污能力计算条件，包括CODCr和N H3-N两项水质指标分别对应于功能区水质保护目标的目标浓度值CS；功能区设计水文条件（包括设计水量及其相应设计流速）等。其次要选择适宜的水量水质模型及其模型参数值，用来模拟污染物在水功能区的稀释与自净规律。最后利用数学模型，根据纳污能力计算条件，进行水功能区纳污能力计算。

3 渭河干流陕西段水资源保护工程对策研究

3.1 渭河河道内生态需水量的估算

（1）河道基流量

通常可供选用的计算方法有以下三种：第一种以多年平均径流量的百分数，作为河流最小生态环境需水量，计算公式为：

式中，Wr为河流最小生态环境需水量；Wi表示第i年的地表水资源量；K为选取的百分数；n为统计年数。

第二种根据近10年最小月平均流量或90%保证率最小月平均流量，计算多年平均最小生产需水量，计算公式为：

Wr=12·min(Wij)

或Wr=12·min(Wij)p=90%

式中，Wr为河流最小生态环境需水量；min(Wij)表示近10年最小的月径流量；min(Wij)p=90%表示90%保证率最小月径流量。

第三种为典型年法。选择满足河道基本功能、未断流，又未出现较大生态环境问题的某一年作为典型年，将典型年最小月平均流量或月径流量，作为满足年生态环境需水的平均流量或月平均径流量。计算公式为：

Wr=12·W最小月径流量

或Wr=365·0.000864·Q最小月平均流量

（2）冲沙输沙水量

冲沙输沙水量是为了维持河流中下游冲刷与侵蚀的动态平衡，必须在河道内保持的水量。输沙需水量主要与输沙总量和水流的含沙量的大小有关。水流的含沙量取决于流域产沙量多少、流量大小以及水沙动力条件。一般情况下，根据来水来沙条件，可将全年冲沙输沙需水分为汛期和非汛期输沙需水。

汛期输沙需水量计算公式：

Wm1=S1/Cmax

或Wm1=S1·Cws1

式中，Wm1为汛期输沙需水量，S1为多年平均汛期输沙量，Cws1为多年平均汛期输送单位泥沙用水量，Cmax为多年最大月平均含沙量的平均值，可用下式计算：

式中，Cij为第i年j月的平均含沙量，n为统计年数。

非汛期输沙需水量计算公式：

Wm2=S2×Cws2

式中，Wm2为非汛期输沙需水量，S2为多年平均非汛期输沙量，Cws2为多年平均非汛期输送单位泥沙用水量。

全年输沙需水量Wm为汛期与非汛期输沙需水量之和。

计算公式：Wm=Wm1+Wm2

（3）河道基流量计算中百分数的选取

经对渭河流域综合分析，认为选取10%～15%为宜。

（4）典型年最小月径流量的选取

渭河上世纪80年代以后人类活动影响较大，尤其90年代，渭河出现持续枯水年，存在较严重的缺水，出现挤占生态环境用水的现象，不宜选为典型。在上世纪70年代的月径流系列中选取典型比较合适。

（5）渭河河道内生态需水量的估算

选取渭河干流林家村、咸阳、华县站及其支流泾河张家山、北洛河状头五站作为水文控制节点站进行分析。

通过计算选用站1956年～2000年多年平均月年径流量，在选用站1956年～2000年天然月径流系列中，进行统计分析，选择最小月径流量，作为年河道最小生态需水量的月径流量平均值。挑选历年最小月径流量，组成45年最小月径流量系列，并进行统计分析，取其P=90%保证率特征值，作为河道最小月生态环境需水量的平均值。在70年代的月年径流系列中选择典型年，以典型年中最小月径流量，作为河道最小生态需水量的月平均值，依据这些成果计算河道基流量即河道最小生态环境需水量，进而取其外包值，作为河道基流量的最终选用值。各控制水文节点站河道基流量计算结果见表3。

计算选用站汛期及非汛期输沙量，在各站1956年～2000年系列的月平均含沙量中，挑选每年汛期及非汛期最大月含沙量，计算汛期、非汛期多年最大月平均含沙量的平均值，以此计算汛期、非汛期输沙需水量，两项之和，即为河道内冲沙输沙水量。各控制水文节点站河道内冲沙输沙水量计算结果见表3。

结合陕西省渭河流域实际情况，只做了维持河道基本功能需水量的计算。各控制水文节点站河道内生态环境需水量见表3。

3.2 渭河干流陕西段保障生态基流的调水工程对策研究

上世纪90年代以来，渭河流域一直处于枯水期，由于水资源短缺，加之干旱频繁发生，用水高峰季节，优先满足灌区和城镇用水、工业用水和农村生活用水，而忽视了河道生态环境用水，致使渭河河道林家村断面生态环境用水严重不足。根据计算得知：林家村站多年平均生态环境需水量9.51亿m3，而在1991年～2007年这17年间，除1992年～1993年、2003年、2005年林家村站河道实测径流量外，其它年份的河道实测径流量皆小于林家村站的多年平均生态环境需水量。为了保护渭河流域生态环境的良好发育，维护渭河流域生命与健康，必须重视河道内的生态环境用水，在进行水资源开发利用及合理配置时，必须优先考虑河道内生态环境用水，并与河道外需水量统筹协调。依据《陕西省渭河流域综合规划》，确定渭河林家村、咸阳和华县控制站生态基流 量 分 别 为10m3/s、15m3/s和20m3/s，生态良好流量分别为10m3/s、20m3/s和30m3/s。主要支流泾河、北洛河、漆水河和石川河入渭控制断面生态基流量分别为2.3m3/s、2.9m3/s、0.2m3/s和0.09m3/s，生态良好流量分别为4.6m3/s、5.8m3/s、0.4m3/s和0.18m3/s。为保障渭河干流的生态流量，应在渭河的不同区段选择一些水量较丰，污染较小，水资源开发利用率低的渭河支流，做为提供渭河生态用水的河流，限制或禁止对其水资源进一步开发利用，并在这些河流上适当修建一些拦蓄汛期洪水资源，补充枯水期渭河生态流量的生态用水水库。初步确定的生态用水河流为清姜河、茵香河、清水河、马尾河、伐鱼河、磻溪河、汤峪河、田峪河、耿峪河、涝河、沣河、浐河、灞河、赤水河、罗纹河、罗夫河等。将这些河流上现状用水量较小的宝鸡钓鱼台水库、磻溪口水库、浐河汤峪水库转变为给渭河提供生态用水的水库，见表4和表5。

表3 渭河最小生态环境需水量计算成果 单位：亿m3

表4 渭河干流主要控制站生态流量指标

表5 渭河主要支流入渭口控制站生态流量指标

因此，加快水资源配置能力建设，基本建成覆盖关中地区主要城镇及主要河流的供水网络体系及河道生态用水保障体系，是保障渭河生态基流的关键。根据西安市城市总体规划(2008年～2020年)、咸阳市城市总体规划(2006年～2020年)、宝鸡市城市总体规划(2003年～2020年)、渭南市城市总体规划(2008年～2020年)，渭河干流沿线的宝鸡、咸阳、西安和渭南2020年城镇人口将达到1467万人，人口的大量增加对水资源的需求也相应增大。因此要加快以引汉济渭工程、引红济石工程为代表的跨流域调水工程建设，增加区域可用的水资源量，在此基础上保障并增加渭河干流及主要支流的生态基流和生态用水量。