白沙水库来水减少成因分析及应对措施

姚宪淮

（河南省白沙水库管理局，河南 许昌 461670）

1 水库概况及缺水现状

白沙水库位于河南省禹州市西北部与登封市的交界处，淮河流域沙颍河水系颍河上游，流域面积985 km2，属于淮河流域沙颍河水系颍河上游的大（2）型水库，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾工业供水、旅游开发、水产养殖等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。白沙水库上游大小支流共兴建中小型水库43座，其中中型3 座、小（1）型7 座，小（2）型33 座，控制流域面积340.70 km2，占白沙水库流域面积的38.60%，总库容0.78亿m3。2003 年6 月至2005 年6 月对水库进行除险加固。现设计标准100 年一遇，校核标准2 000 年一遇，总库容2.78 亿m3，兴利库容1.15亿m3。水库建成投入运行，对于减轻颍河乃至淮河下游洪水威胁，改善防洪状况具有重大作用。同时兼有灌溉、供水、养殖、旅游、综合利用等功能，对促进许昌、禹州、登封等地区的工农业发展有十分重要意义。

2013-2015 年，禹州市遭遇百年大旱，为解决禹州市城镇居民饮水，白沙水库共向禹州市橡胶一坝、二坝、三坝送水3 000万m3，颍河沿线地下水及时得到补充，有效地缓解了旱情，也改善了颍河沿岸的生态环境。2013年以来，由于天气干旱少雨，导致水库上游流域降雨量逐年减少。加上水库上游地下水超采严重，地表径流几近断流，入库流量锐减，水库水位接近死水位，致使调节降雨径流和水库小气候功能下降，自然和地质灾害发生频率较高。水库长期处于低水位运行状态，使得水库自身清洁能力大大减弱，同时浮游植物绿藻的比例增加，水库趋于富营养化，水质明显下降。白沙水库大坝为均质土坝，大坝河槽段坝基采用黏土截水槽防渗，水库水位长年接近死水位，黏土失水容易形成干缩裂缝，对大坝带来严重安全隐患。

2 水库来水减少成因分析

2.1 连年干旱少雨，地表径流减小

从表1 中可以看到自2011-2019 年以来，水库流域雨量2011 年的年降雨量732.30 mm 和2019 年的444.50 mm 相比减少了287.80 mm，下降幅度达39.30%。

表1 白沙水库2000—2019年降雨量统计表 单位：mm

2.2 上游水库众多，入库流量减少

登封市地处山区，严重缺水，自1958-1987 年在水库上游共兴建中小型水库43 座，占白沙水库流域面积38.60%。加上多年来降雨偏少，导致水库上游入库径流量逐渐减少，20世纪80 年代以前，白沙水库入库径流量多年平均为1.32 亿m3。80年代以后，入库径流量多年平均为0.85 亿m3。特别是90 年代以后，入库径流量多年平均仅为0.59亿m3，白沙水库径流在整个颍河流域衰减较为严重。

根据水库水资源量计算，1998年以后，净入库水量呈减少趋势，1998-2010年多年平均净入库水量仅3 970万m3，2001-2019年多年平均入库水量逐步下降到2 779万m3，2001-2018年水库来水见表2。

表2 2000—2019年白沙水库来水统计表 单位：万m3

表2中可以看到，水库来水自2000年的年来水量8 157万m3相比2009 年来水量2 579 万m3减少了68.40%。水库来水自2010 年的年来水量7 222 万m3相比2019 年来水量992 万m3减少了86.26%。

2.3 上游地表径流水渗流到露天煤矿矿坑

水库上游告成采煤（露天煤矿）紧邻河道，煤矿关停后裸露一大坑，坑内可储存水量约600万m3。通过告成水文观测站平时测得河道流量与入库流量数据对比相差较大，约2/3水量通过煤矿暗道流入矿坑，致使上游河道几近断流，流域内两岸水生态平衡遭到破坏。

2.4 上游中水、煤矿弃水被利用，入库流量呈下降趋势

华润电力登封有限公司一期工程（2×300 MW机组）取水水源其中有登封市污水处理厂中水水源、场址周围的煤矿矿井排水，其中每年取用登封告成中水564.88 万m3，告成矿井水868万m3。城市中水、煤矿弃水几乎不再排入颍河，水库上游径流相应减少，每年入库流量呈下降趋势。

2.5 上游地下水超采，地下形成漏斗

一期工程自2004 年投入运营以来，均取用石羊关水源地下水源，年均总取水量为733.78 万m3，2005-2008 年平均实际年取水量970万m3。多年来由于超量采用地下水，致使流域内地下水形成漏斗状。

3 水库上游地下水超采带来的危害

3.1 超采地下水导致水资源贫化

华润电力登封有限公司在石羊关水源地开采地下水前，在天然状态下，上游库区等地均有地下水溢出成泉。随着地下水的大量开采，导致水库上游河道多年断流，库区周边地下水位持续下降，使得植被对水资源的涵养功能降低，进而引起降水、蒸发、径流等水循环要素时空的不均衡变化，导致水环境变异及水资源贫化。村民日常生活用水靠买水维持，制约当地群众正常生产、生活。

3.2 超采地下水改变地下水流方向

由于华润电厂超采石羊关地下水源，致使周边地下水位降落，漏斗状不断扩大，造成地下水水位大幅度下降，局部改变天然状态下地下水的流向。特别是近几年来，白沙水库上游正常来水衰减，库水位大幅度下降，水量枯竭，长期下去会给水库枢纽工程带来安全隐患。

3.3 超采地下水导致地面不均匀沉降

由于白沙水库处在颍河上游，自2013年以来，水库处于低水位运行状态，水库下游颍河断流，沿岸乡镇村庄地下水位下降，形成大面积区域性地下水下降，改变了地下水压力、开采含水层和含水层上下滞水层中的应力状态，产生了黏性土的释水以及含水层、滞水层的压缩效应，从而导致地面沉降。不仅使颍河沿岸生态平衡遭到破坏，而且给水库下游工农业生产、城镇居民生活造成不可估量的损失。

4 采取的应对措施

4.1 回填上游露天煤矿矿坑

水库上游河道水行政主管部门应加大执法力度，要求当地政府对沿库区两岸的露天煤矿进行回填，恢复原貌，改善河道流域水生态环境。

4.2 禁止开采地下水

为合理开发水资源，建立合理用水机制，保护地下水资源。目前经过多个部门共同努力，华润电力登封有限公司生产用水不再取用水库上游石羊关地下水。禁止开采地下水，每年可节约水资源500～700万m3，减少地表径流水渗漏量，增加径流水入库流量。

4.3 利用南水北调干渠作为补充水源

充分利用汛前丹江口水库减少库容弃水有利时机，通过南水北调干渠对白沙水库进行补水，解决水库缺水燃眉之急。目前禹州至白沙水库输水管道已经铺设完工，开始向登封城市供水，每日最大供水量达3 万m3。每年还可以向水库补水4 000万m3。但该方案调水路线长，全长35 km，落差大，在禹州建设泵站，输水成本高，实施难度大。

4.4 加快水系连通工程建设

利用已有的陆浑灌区总干渠和东一干渠，引黄河流域伊河中游的陆浑水库汛期弃水，向淮河流域颍河上游的白沙水库调水。供水工程的建设实施，对保障当地区域社会经济稳定快速发展、实现水资源空间合理配置、促进当地生态环境良性循环有着非常重要意义。

5 结语

针对当前白沙水库流域区域处于工业化、城镇化加快的阶段，坚持节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力的治水思路，遵循确有需要、生态安全、可以持续的重大水利工程论证原则，立足流域整体和水资源空间均衡配置，科学推进工程规划建设，提高水资源集约节约利用水平。建议把白沙水库纳入河南省水系连通工程，从根本上解决水库缺水问题，保障白沙水库经济可持续性发展。通过实施水系连通工程，站在区域可持续发展的高度，加快建设资源节约型、环境友好型社会，引导生产力空间布局、经济结构、发展方式以及生活方式与水资源禀赋条件、水环境承载能力相适应，为区域经济社会可持续发展奠定坚实的水资源基础。