(陕西省水利电力勘测设计研究院;陕西 西安 710001)
渭河,自西向东穿越关中平原,是关中人民的母亲河,几千年变迁生息不止,孕育了三秦大地中华儿女。然而,近年来渭河干流枯水期生态水量严重不足,导致水质污染、水环境恶化问题凸显,与渭河的历史风貌及两岸人民日益增长的美好生活需求不相符。
渭河以南是指关中地区秦岭分水岭至渭河干流之间的区域,是关中地区的生态屏障和水源涵养地。区域内发源于秦岭北麓的河流众多,素有“秦岭72峪”之说。这些河流峪口以上源短流急、水量丰沛、水质良好;峪口以下补充地下水以及生产、生活用水,致使径流减少。
秦岭北麓渭河流域面积1.48万km2,分析计算自产水资源总量38.4亿m3,其中地表水资源量33.4亿m3,地下水资源量22.2亿m3,地表水与地下水资源重复计算量17.2亿m3。水资源量约占关中地区水资源总量的一半,是关中地区生活、生产、生态的重要补给水源地。
渭河是黄河最大的支流,发源于甘肃省渭源县鸟鼠山,过小陇山葡萄园断面入陕。根据第二次水资源调查评价成果,渭河1956—2000年系列多年平均天然径流量为97.1亿m3,但由于径流的季节变化明显,丰水期6—10月约占年径流的70%以上,且多以洪水形式出现。加之渭河干流陕西段受地形条件以及经济布局的限制,缺乏调蓄设施,致使丰水期防洪压力大,而枯水期出现生态流量不足甚至断流的现象。
渭河以南地区河流众多,但均为发源于秦岭北麓由南向北注入渭河的天然河道,缺乏东西横向的水道,水网结构不完整。丰水期各河流水量同时增加,造成渭河干流防洪压力增大;枯水期各河流的水量锐减,下游甚至出现断流,没有有效的河道生态水补水设施。区内虽已规划建设引汉济渭南干线输水工程(东西向水道),但经分析不具备明渠输水条件,全线为管道输水方案,不与南山各支流形成水系沟通,无法满足蓄滞洪水、管理洪水的要求。
历史上从西汉开始就在关中地区的渭河以南开凿了西起长安、东至潼关的人工漕运明渠,实现水系的东西贯通。因此,根据渭河南岸水网建设的需求,结合恢复、重现汉代渭河漕渠和昆明池,在渭河以南建设一条自西向东的人工水通道,始于渭河终于渭河,中间将南山各支流(峪)串连,满足汛期分洪滞洪的要求,减轻支流下游及渭河干流洪水压力,枯水期向支流下游及渭河干流补充生态用水是非常必要的。
西汉文学家司马相如在著名的辞赋《上林赋》中写道“终始灞浐,出入泾渭;酆镐潦潏,纡馀委蛇,经营乎其内。荡荡乎八川分流,相背而异态”,描写了汉代上林苑的巨丽之美。此后就有了“八水绕长安”的描述,也指出了“八水”分别为渭、泾、沣、涝、潏、滈、浐、灞8条河流,它们在西安城四周穿流,均属黄河水系。除渭河、泾河以外,其余6条河流均发源于秦岭北麓,自南而北环穿西安。近年来,由于气候的改变和人为因素的影响,这些河流下游水量锐减,甚至局部时段出现断流现象。
构建渭河水生态廊道,通过水面、湿地以及与地下水的立体调剂,保障秦岭北麓支流下游生态水量,实现沣、涝、潏、滈、浐、灞等主要河流枯水期有流动的活水,是渭河以南地区生态修复,重现“八水绕长安”盛景的必然需求。
秦岭是我国南北气候的分界线和重要的生态安全屏障,具有调节气候、保持水土、涵养水源、维护生物多样性等功能,是中华文明、中华地理的精神标识和自然标识。随着林地、湿地减少,秦岭地区山体滑坡、山洪泥石流、洪涝灾害时有发生,秦岭浅山区域土壤侵蚀模数已超过2500t/(km2·a)。水生态环境相对失衡,涵养水源能力下降,河水暴涨暴落,径流变化波动加大,水体总量减少,季节性河流增多。发展与保护矛盾突出,非农业人口仅占总人口数的10%左右,人均地区生产总值、地方财政收入和城乡居民收入均低于全省平均水平;医疗、教育、文化、社保等基本公共服务水平较低,山区城乡生活垃圾沿江倾倒,城镇污水垃圾处理能力滞后。
在秦岭北麓坡脚构建水生态廊道,蓄积洪水,增加湿地和水面面积,改善区域环境,发展旅游及观光农业,不仅可以涵养水资源,遏制环境恶化,同时也是促进区域人与自然和谐发展以及经济发展的重要举措。
设想构建的渭河南岸水生态廊道位于我国南北地理的重要分界线——秦岭北麓坡脚,渭河干流南岸。
秦岭山势北仰南俯,分水岭以北为黄河流域,北坡陡峻,山高多峡,河流密集,溪谷深而短促,多瀑布、急流、险滩,素有“72峪”之称,主要的支流有黑河、石头河、浐河、灞河等,是西安、咸阳、宝鸡、杨凌等关中重要城市的水源涵养区。区内为暖温带半湿润季风气候,暖温带落叶阔叶林广泛分布,森林密布,森林覆盖率达到67%;动植物资源丰富,现存种子植物2931种、兽类144种、鸟类399种,大熊猫、金丝猴、羚牛、大鲵等稀有、特有物种类型较多,已有多种动植物被列入国家和省重点保护对象,此区域是许多古老和孑遗生物的避难所。“72峪”区域内拥有国家和省级自然保护区30个、森林公园39个、风景名胜区15个,华山、太白山、楼观台等风景名胜区闻名遐迩;矿产资源保有储量位列全国前10位的有30种,铼、钒、钼、汞、稀土、镍等有色金属储量居全国前五位,重晶石、石灰石等非金属矿资源蕴藏丰富;拥有黄姜、杜仲、绞股蓝等各类中药材资源3000余种,是我国重要的“天然药库”和“中药材之乡”。
渭河南岸水生态廊道西起渭河宝鸡峡林家村渠首水库,东至二华排洪沟入渭河,始于渭河终于渭河,与渭河干流形成一个环状水生态系统,增强水系连通、丰富水网体系。自西向东连通宝鸡的清姜河、石坝河、茵香河、清水河、马尾河、磻溪河、伐鱼河、同峪河、麦李河、石头河、霸王河、西沙河和汤峪河13条主要河流,西安的泥峪河、西骆峪、黑河、沙河、赤峪河、耿峪河、甘峪河、涝河、新河、沣河、皂河、浐河、灞河和零河14条主要河流,沿线串连了涝河渼陂湖、天桥湖,沣河规划的仪祉湖、昆明湖(斗门水库),城区规划的高新湖、阿房湖、沧池、汉城墙护城河以及现状的汉城湖、未央湖、浐灞国家湿地公园等重点湖池;渭南的沋河、赤水河、仙遇河、石堤河、罗汶河、方山河、罗敷河、柳叶河、长涧河和蒲河10条主要支流,与渭南市城区规划的东湖西海,二华地区规划的石堤湖、罗汶湖、鸳鸯湖、敷水湖、柳叶湖及现状部分建成的少华湖、太华湖相连通。
构建水生态廊道规划的设想:渭河南岸水生态廊道西端从宝鸡峡林家村渠首水库引水,沿高程线向东南过清姜河、茵香河、清水河、马尾河、磻溪河后,转东南方向经同峪河、麦李河至石头河水库下游右岸;过石头河后,沿S107关中环线南侧布置,串汤峪河、泥峪河、骆峪河至西安黑河水库下游;过黑河后转S107北侧,基本沿S107的走向,连通田峪河、赤峪河、涝河后入沣河支流太平河,利用太平河、沣河天然河道至沣惠渠渠首;再沿沣惠渠至皂河,利用皂河连通进入汉城墙护城河(汉城湖)西南角,从护城河东北角处进入朱宏路排洪渠,在西安北客站北侧进入幸福渠,至G65高速公路后连通工程基本沿郑西高铁线北侧向东,连通浐河、灞河、零河后,利用沋河西干渠沿渭南城区渭清路、环城路东段至沋河,进而连通赤水河、仙遇河等,在石堤河与现在的渭南二华排水干沟连接,至潼关汇入渭河。关中地区渭河南岸水生态廊道示意图见图1。
渭河南岸水生态廊道,自西向东通过水道连通秦岭北麓各支流,水道两岸建设生态驳岸、湿地、稻田、藕塘、鱼池及生态观光农业,犹如横贯在秦岭北麓的一条项链。在水生态廊道与支流(峪)交汇处,结合地形条件设置节制闸、溢流坝等建筑物从而形成景观水面或湿地等节点工程,如同镶嵌在水生态廊道这条项链上的一颗颗珍珠。这条 “珍珠项链”长度约340km,平均水面宽度50m,水面面积约17km2,按平均水深1.5m估算,蓄水容积约5000万m3。不仅可以体现关中漕运文化,同时对于提升区域水环境和品位、改善区域小气候和雾霾天气也有着巨大的作用。
通过对渭河干流林家村、华县水文站断面1970—2015年逐日实测径流资料分析:林家村断面多年平均日流量为33.0m3/s,最小日流量为0,90%频率日流量为2.2m3/s,日流量大于10.0m3/s的频率为37%;华县断面多年平均日流量为180.0m3/s,最小日流量为0.1m3/s,90%频率日流量为16.0m3/s,日流量大于20.0m3/s的频率为87%。
图1 关中地区渭河南岸水生态廊道示意图
林家村断面现状90%频率日平均流量为2.2m3/s,与其低限生态流量目标10.0m3/s相比尚欠缺7.8m3/s,现状生态流量满足程度较差,能够满足断面低限生态流量目标的天数约占37%,即年平均满足天数约135天,尚有近230天河道流量不能达到低限生态流量要求。
华县断面90%频率日平均流量为16.0m3/s,与其低限生态流量目标20.0m3/s相比尚欠缺4.0m3/s,现状生态流量满足程度相对较好,能够满足断面低限生态流量目标的天数约占87%,即年平均满足天数约320天,有45天河道流量不能达到低限生态流量要求。
通过对渭河干流林家村、咸阳水文站以及支流石头河鹦鸽、黑河黑峪口、沣河马渡王水文站的1956—2012年实测月径流资料的多年平均径流量、多年平均各月径流量以及典型月份多年平均径流量趋势进行对比分析,绘制了图2~图5。由图2~图5可以看出:干流林家村、咸阳站与支流各站年径流量、多年平均各月径流量、丰枯代表月份径流量基本同丰同枯,两站径流的相关系数均在0.8以上,说明干支流各站之间丰枯同步,缺乏互补性。
因此,现状情况下,丰水期南岸支流与渭河干流的洪水易遭遇造成干流洪水压力;枯水期干、支流的生态水量无法互补。必须通过建设调蓄工程,使洪水错时滞留,从时间上对水量进行再分配;建设连通工程,从空间上对水量进行调配。实现蓄丰补枯,补充干、支流河道生态水。
渭河干、支流径流量基本同丰同枯,缺乏互补性,在渭河南岸修建水生态廊道连通各南岸支流(峪)及主要湖库,仅蓄滞支流汛期洪水,非汛期对渭河干流生态水量基本没有影响。
秦岭北麓地表水资源量33.4亿m3,扣除15%生态水约5亿m3、生产生活供水量12亿m3后,还有约16亿m3的水量,能够满足充蓄渭河南岸水生态廊道的要求。
根据石头河鹦鸽水文站1974—2012年、1990—2012年实测逐日流量资料,按照面积比拟、径流深修正等方法,估算渭河南岸水生态廊道以上流域,两系列多年平
图2 渭河干流及南岸主要支流水文站多年平均各月径流量变化趋势
图3 渭河干流及南岸主要支流水文站历年径流量变化趋势
图4 渭河干流及南岸主要支流水文站历年1月份(枯水期代表月)净流变化趋势
图5 渭河干流及南岸主要支流水文站历年7月份(丰水期代表月)径流变化趋势
均径流量分别为14.8亿m3和12.8亿m3;生态基流按多年平均径流量的15%考虑,大于生态基流的天数多年平均分别为304天和317天,大于生态基流部分的径流总量年均分别为24.0亿m3和20.9亿m3;大于平均流量的天数多年平均分别为83天和81天,大于平均值的径流量年均分别为13.9亿m3和11.9亿m3。分析结果表明:秦岭北麓各支流地表径流在保证自身生态基流和生产生活供水量的前提下,可以满足充蓄水生态廊道的要求。根据秦岭北麓地表径流年际变化和年内分配特征,渭河南岸水生态廊道年可复蓄3次以上,蓄水量约1.5亿m3,考虑水生态廊道蒸发渗漏损失及满足景观用水要求后,年可向渭河干流生态补充水量约1.0亿m3,有助于改善渭河干流水生态环境。
根据陕西省“关中留水”治水方略及渭河以南河流水系特点,考虑局部恢复漕运及“八水绕长安”盛景的要求,提出在渭河南岸、秦岭北麓建设一条东西向水生态廊道,将秦岭北麓各支流(峪)串连,增强水系连通、丰富水网体系,汛期分洪滞洪减轻支流下游及渭河干流洪水压力,枯水期向支流下游及渭河干流补充生态用水。同时,利用水面、湿地及观光农业旅游带,依托环山公路建设秦岭北麓坡脚休闲、旅游观光带,促进区域经济社会发展和小康社会建设。
构建渭河南岸水生态廊道,扩大关中地区“盛水的盆”,蓄存秦岭北麓支流汛期洪水,既能减轻汛期渭河干流洪水压力,又能在枯水期通过逐渐泄放所蓄水量补充支流下游及渭河干流生态水量,缓解渭河生态水量不足的现象。为渭河这条母亲河、生态河、文化河的保护提供支撑,为“八水绕长安”盛景的恢复提供水量保障。