汾河干流生态水量恢复措施研究

李杜元

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 汾河干流概况

汾河是山西第一大河，黄河第二大支流，流域面积39 471 km2，发源于宁武县管涔山，干流自北向南流经6市27县，纵贯太原、临汾两大盆地，于万荣县荣河镇庙前村附近汇入黄河，全长716 km，按其自然特征习惯上分为上游、中游、下游三段。

上游段：河源至兰村烈石口，河道长217 km，属山区性河流。山西省最大的水库——汾河水库，位于距河源123 km的娄烦县下石家庄，其下游约80 km的悬泉寺峡谷段建有汾河二库，万家寨引黄入晋的南干线通过本段河道输水。因此，上游河道水量较为丰沛，根据静乐水文站统计资料，自2003年万家寨引黄供水以来，基流常年在2.0 m3/s以上，引黄供水期可达到8.0 m3/s以上。

中游段：自兰村至洪洞县石滩，河长267 km，干流穿行于太原盆地与灵霍山峡，基本上属于盆地平原性河流。山西省最大的自流灌区——汾河灌区位于此河段，建有汾河一坝、汾河二坝、汾河三坝3个拦河闸取水枢纽，设计灌溉面积10万hm2。由于该段是汾河主要用水区，河道基流很小，灌溉季河道二坝、三坝经常断流，非汛期河道内基本为太原市和晋中市的污水。

下游段：自洪洞石滩至入黄口，河长232 km，为汾河干流中最为平缓的一段，其中入黄口段常发生黄河倒灌顶托现象，致大量泥沙淤积在河口段。该段也是全省主要的农业主产区，沿线设有汾西灌区取水口，东刘、赵曲、东邓、汾南、汾北、木赞等电灌站，设计灌溉面积6万余hm2，灌溉季河道水量衰减严重，近三年河津水文站实测最小日平均流量仅0.80 m3/s。

综上所述，汾河干流生态水量不足的河段位于汾河中下游区。生态水量短缺的原因，一是流域水资源过度开发，大量挤占河道生态环境用水；二是地下水严重超采和煤矿开采排水，破坏了区域的水文循环过程，导致能够产生径流的有效降雨大幅度减少、岩溶泉衰减甚至断流（八大名泉中晋祠泉、兰村泉、古堆泉已断流，洪山泉濒临断流，其它大泉出流量大幅减少）；三是由于水资源短缺，蓄水工程为保障供水，不能常年下放生态基流。

2 干流河道生态水量分析

生态水量包括河道内生态基流和敏感生态需水及其过程，对于在1985—2008年频繁断流的汾河中下游干流河道，近期内主要考虑生态基流。生态基流，是指为维持河流基本形态和基本生态功能的河道内最小流量。对于北方河流，生态基流按非汛期和汛期两个水期分别确定，一般情况下，非汛期不低于多年平均天然径流量的10%，汛期可按多年平均天然径流量的20%～30%确定。

汾河流域汛期为6—9月，非汛期为10月至次年5月，按照生态基本需求和生态良好两种情况分析干流生态流量。其中，基本生态需求汛期按多年平均天然径流量的20%、非汛期按多年平均天然径流量的10%考虑，生态良好需求则分别对应为30%、20%考虑。

2008年以来，利用万家寨引黄工程南干线向汾河每年补充生态水量1亿～1.5亿m3，汾河断流的问题基本得到解决，但生态基流仍然偏小。根据汾河干流各站实测资料，河道生态流量与国家规范要求还有很大差距，详见表1。

表1 汾河干流现状及规范要求生态流量 单位：m3/s

3 恢复干流生态水量的主要措施

3.1 工程措施

3.1.1 加快推进水源工程建设

近期应急措施就是要充分利用万家寨引黄工程已形成的供水能力，加大黄河水利用力度，增加汾河干流河道生态基流。万家寨引黄工程设计年取水12亿m3，其中南干线向太原年供水能力6.4亿m3。目前，总干线3座泵站（设计3×10台机组）已安装一半机组，实际最大年供水能力6.16亿；南干线2座泵站（设计2×6台机组）各安装4台机组，最大年供水能力可达到4.5亿m3；同时，近期年均向太原市供水约0.94亿m3，阳曲工业园和太化实施供水后，仍有2.5亿m3可用于退还被生产用水挤占的河道生态用水。充分利用引黄水后，将大大加快和促进流域生态修复。

根据流域供水体系布局，要实现生态良好水量目标，主要是加快推进万家寨引黄工程机组安装工程、中部引黄工程东干和汾孝支线工程建设。万家寨引黄南干线工程在2022年前向汾河流域调水4.5亿m3，在满足生活、生产用水后，向汾河干流生态补水2.5亿m3；2022年后向汾河流域调水6.4亿m3，可向汾河干流生态补水2.5～3.9亿m3。中部引黄工程东干和汾孝支线工程在2021年可实现向汾河中游的吕梁平川4县、晋中2县（介休、灵石）、临汾汾西县供水，同时具备向汾河补充生态水的能力。

3.1.2 实施高效节水

汾河流域耕地面积116.67万hm2，总有效灌溉面积58.33万hm2，其中大中型灌区有效灌溉面积34.27万hm2。农业灌溉水量占流域总用水量的60%，灌溉水综合利用系数0.52，平均用水3 510 m3/hm2，与全省平均用水3 120 m3/hm2相比还有一定的节水潜力。大力实施农业节水改造，尤其是大中型灌区实施斗、农、毛渠道改造管道工程，规划到2030年末灌溉面积维持58.33万hm2，其中河灌区面积45万hm2，井灌区面积13.33万hm2，高效节水面积达到95%，灌溉水综合利用系数0.65。

3.1.3 实施地下水关井压采水源置换工程

汾河干流两岸有超采区8个，超采区面积6 763 km2（其中严重超采区874 km2），涉及太原、晋中、吕梁、临汾、运城5个市，年平均超采量1.68亿m3。重点推进在建的万家寨引黄工程南干线、中部引黄、禹门口东扩工程和其配套的县域小水网工程建设，通过水源置换对超采区实施关井压采，同时将引黄水和跨流域调水主要作为工业用水，逐步退还流域内被挤占的生态水量。

水源置换工程供水区，持续实施关井压采方案，2020年超采区面积减少30%，地下水开采量限制在9.4亿m3左右，已断流的晋祠泉基本复流，兰村和古堆泉泉口水位大幅度上升。到2030年基本消除地下水超采区，地下水开采量控制在8.8亿m3左右，地下水位大幅度回升，已断流的兰村和古堆两处名泉基本复流，其余岩溶大泉出流量稳定增加，以山涧水为主体的小泉大面积恢复。

3.2 非工程措施

3.2.1 实施汾河干流生态水量统一调度方案

实施水资源优化配置和科学调度，将引黄水作为工业、生活用水，逐步退还流域内被挤占的生态水量。根据汾河干流已建工程情况，为了充分利用黄河水，生态联合调度，按6个节点控制，分别为汾河水库、汾河二库（兰村）、义棠、石滩、柴庄、河津。按照干流生态环境良好要求，在保障生态基流的前提下，汾河上游地表水开发利用率控制在40%以下，中下游地表水开发利用率控制在50%左右，到2020年外调水量不低于10.0亿m3，流域地表水用水量控制在8亿m3，退还河道生态水量2.0亿m3左右；到2030年外调水量不低于12.5亿m3，流域地表水用水量控制在7亿m3，退还河道生态水量2.8亿m3左右。

通过生态补水每年可向晋祠、兰村泉域补水0.6亿m3，向郭庄泉、古堆泉补水0.6亿m3。考虑引黄水成本较高，在太原以下河道水质较好的区域，两岸利用现有取水工程可引水置换超采区的地下水，原则以农业灌溉为主，工业适当引用。同时，发挥流域系统性调节性能，在河道水量富裕情况下，引水至两岸生态湿地或蓄滞洪区，既可蓄存备用水量并增加区域地下水入渗量，又可改善小区域生态环境。

3.2.2 实施关停泉域重点保护区煤矿措施

依据《山西省泉域水资源保护条例》，关停8大岩溶泉域重点保护区626 km2范围内的煤矿。关停区域涉及4市15县（市、区），分别为忻州宁武县，太原古交市、娄烦县、阳曲县、尖草坪区、万柏林区、杏花岭区、晋源区、清徐县，晋中介休市、平遥县，临汾霍州市、汾西县、洪洞县、尧都区。

3.2.3 建立使用引黄水的生态补偿机制

为了充分发挥水利工程的作用，将引黄工程、汾河水库、汾河二库、中部引黄、禹门口引黄等各水源统一纳入生态水量补偿体系，建立汾河流域生态水量调度协调机制，各工程在满足设计供水任务的同时，根据其对生态水量的贡献进行补偿。

4 结语

2017年6月，习近平总书记在我省视察期间，指出“一定要高度关注汾河的生态环境保护，让这条山西的母亲河水量丰起来，水质好起来，风光美起来”，汾河干流有连续的、流动的生态基流是这一切的基础。以节水和替代水源为主的工程措施与以调度为主的非工程措施，将提高流域水资源利用效益，调控流域水资源利用总量及过程，调配出流域生态需水总量并合理补充入河道，保障汾河干流河道清水长流，促使流域地下水位的回升和泉水的恢复，以利于流域进入水生态环境良性循环状态。