陳 博

（陜西省水利廳 陜西 西安 710004）

1 引言

水資源保護(hù)是一項(xiàng)十分重要、十分迫切也是十分復(fù)雜的工作。為達(dá)到地區(qū)性水質(zhì)目標(biāo)，特別在世界上較發(fā)達(dá)地區(qū)，往往需要相當(dāng)大的投資，還需改變公眾對資源管理的態(tài)度。渭河干流陜西段是我省政治、經(jīng)濟(jì)、文化和旅游中心，隨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，其納污量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自身的水環(huán)境承載能力，基本上喪失了水的使用功能。本文根據(jù)2011年中央1號文件精神以及省政府審議通過的《陜西省渭河全線整治規(guī)劃及實(shí)施方案》、《渭河流域水污染防治三年行動(dòng)方案(2012—2014年)》等治理渭河的一系列決策部署和工作要求，并結(jié)合我省水資源保護(hù)工作實(shí)際，提出了渭河干流陜西段水資源保護(hù)的管理與工程對策。

2 渭河干流陜西段水資源保護(hù)管理對策研究

2.1 渭河干流陜西段水功能區(qū)劃分

水功能區(qū)是指為滿足水資源合理開發(fā)、利用、節(jié)約和保護(hù)的需求，根據(jù)水資源的自然條件和開發(fā)利用現(xiàn)狀，按照流域綜合規(guī)劃、水資源保護(hù)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求，依其主導(dǎo)功能劃定并執(zhí)行相應(yīng)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水域。《陜西省水功能區(qū)劃》將渭河干流一級功能區(qū)劃分為3段，詳見表1。分別是：

（1）甘陜緩沖區(qū)，由省界至顏家河段，河長72.4km，占渭河干流區(qū)劃總河長的14.4%；水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類。

（2）寶雞至渭南開發(fā)利用區(qū)，顏家河至王家城子段，河長402.3km，水質(zhì)目標(biāo)Ⅳ類;該區(qū)又被劃分為12個(gè)水功能二級區(qū)。其中工業(yè)用水區(qū)2個(gè)，區(qū)劃長度為107km,占渭河干流區(qū)劃總河長的21.2%；農(nóng)業(yè)用水區(qū)5個(gè)，區(qū)劃長度為258.1km,占渭河干流區(qū)劃總河長的51.2%；景觀用水區(qū)3個(gè)，區(qū)劃長度為40.8km,占渭河干流區(qū)劃總河長的8.1%；排污控制區(qū)2個(gè)，區(qū)劃長度為17.4km,占渭河干流區(qū)劃總河長的3.4%；過渡區(qū)2個(gè)，區(qū)劃長度為41km,占渭河干流區(qū)劃總河長的8.1%。陜西省渭河干流水功能二級區(qū)劃詳見表2。

表1 渭河干流陜西段水功能一級區(qū)劃統(tǒng)計(jì)表

表2 渭河干流陜西段水功能二級區(qū)劃統(tǒng)計(jì)表

（3）華陰入黃緩沖區(qū)，王家城子至入黃口，河長29.7km，占渭河干流區(qū)劃總河長的5.9%；水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類。

2.2 水功能區(qū)限制納污紅線控制管理對策研究

實(shí)行最嚴(yán)格的水功能區(qū)限制納污紅線管理，是渭河污染源控制和水資源保護(hù)的主要管理對策。其主要步驟是要計(jì)算渭河干流陜西段各水功能區(qū)的納污能力，納污能力是實(shí)施水功能區(qū)限制納污紅線管理的基本依據(jù)。水功能區(qū)納污能力是指在設(shè)計(jì)水文條件下，滿足計(jì)算水域的水質(zhì)目標(biāo)要求時(shí)，該水域所能容納的某種污染物的最大數(shù)量。由于不同水功能區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀和水質(zhì)目標(biāo)要求都不相同，功能區(qū)的納污能力確定的方法也不相同，因此計(jì)算確定納污能力的方法分為兩類：一類是保護(hù)區(qū)、保留區(qū)和部分水質(zhì)較好、用水矛盾不突出的緩沖區(qū)，其水質(zhì)目標(biāo)原則上是維持現(xiàn)狀水質(zhì)，將功能區(qū)的現(xiàn)狀污染物入河量定為功能區(qū)的納污能力。另一類是所有的開發(fā)利用區(qū)和需要改善水質(zhì)的保護(hù)區(qū)、保留區(qū)、緩沖區(qū)，其納污能力均需要根據(jù)各水功能區(qū)的設(shè)計(jì)條件和水質(zhì)目標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)乃克|(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算確定。其步驟是：首先要明確功能區(qū)納污能力計(jì)算條件，包括CODCr和N H3-N兩項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)分別對應(yīng)于功能區(qū)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)的目標(biāo)濃度值CS；功能區(qū)設(shè)計(jì)水文條件（包括設(shè)計(jì)水量及其相應(yīng)設(shè)計(jì)流速）等。其次要選擇適宜的水量水質(zhì)模型及其模型參數(shù)值，用來模擬污染物在水功能區(qū)的稀釋與自凈規(guī)律。最后利用數(shù)學(xué)模型，根據(jù)納污能力計(jì)算條件，進(jìn)行水功能區(qū)納污能力計(jì)算。

3 渭河干流陜西段水資源保護(hù)工程對策研究

3.1 渭河河道內(nèi)生態(tài)需水量的估算

（1）河道基流量

通常可供選用的計(jì)算方法有以下三種：第一種以多年平均徑流量的百分?jǐn)?shù)，作為河流最小生態(tài)環(huán)境需水量，計(jì)算公式為：

式中，Wr為河流最小生態(tài)環(huán)境需水量；Wi表示第i年的地表水資源量；K為選取的百分?jǐn)?shù)；n為統(tǒng)計(jì)年數(shù)。

第二種根據(jù)近10年最小月平均流量或90%保證率最小月平均流量，計(jì)算多年平均最小生產(chǎn)需水量，計(jì)算公式為：

Wr=12·min(Wij)

或Wr=12·min(Wij)p=90%

式中，Wr為河流最小生態(tài)環(huán)境需水量；min(Wij)表示近10年最小的月徑流量；min(Wij)p=90%表示90%保證率最小月徑流量。

第三種為典型年法。選擇滿足河道基本功能、未斷流，又未出現(xiàn)較大生態(tài)環(huán)境問題的某一年作為典型年，將典型年最小月平均流量或月徑流量，作為滿足年生態(tài)環(huán)境需水的平均流量或月平均徑流量。計(jì)算公式為：

Wr=12·W最小月徑流量

或Wr=365·0.000864·Q最小月平均流量

（2）沖沙輸沙水量

沖沙輸沙水量是為了維持河流中下游沖刷與侵蝕的動(dòng)態(tài)平衡，必須在河道內(nèi)保持的水量。輸沙需水量主要與輸沙總量和水流的含沙量的大小有關(guān)。水流的含沙量取決于流域產(chǎn)沙量多少、流量大小以及水沙動(dòng)力條件。一般情況下，根據(jù)來水來沙條件，可將全年沖沙輸沙需水分為汛期和非汛期輸沙需水。

汛期輸沙需水量計(jì)算公式：

Wm1=S1/Cmax

或Wm1=S1·Cws1

式中，Wm1為汛期輸沙需水量，S1為多年平均汛期輸沙量，Cws1為多年平均汛期輸送單位泥沙用水量，Cmax為多年最大月平均含沙量的平均值，可用下式計(jì)算：

式中，Cij為第i年j月的平均含沙量，n為統(tǒng)計(jì)年數(shù)。

非汛期輸沙需水量計(jì)算公式：

Wm2=S2×Cws2

式中，Wm2為非汛期輸沙需水量，S2為多年平均非汛期輸沙量，Cws2為多年平均非汛期輸送單位泥沙用水量。

全年輸沙需水量Wm為汛期與非汛期輸沙需水量之和。

計(jì)算公式：Wm=Wm1+Wm2

（3）河道基流量計(jì)算中百分?jǐn)?shù)的選取

經(jīng)對渭河流域綜合分析，認(rèn)為選取10%～15%為宜。

（4）典型年最小月徑流量的選取

渭河上世紀(jì)80年代以后人類活動(dòng)影響較大，尤其90年代，渭河出現(xiàn)持續(xù)枯水年，存在較嚴(yán)重的缺水，出現(xiàn)擠占生態(tài)環(huán)境用水的現(xiàn)象，不宜選為典型。在上世紀(jì)70年代的月徑流系列中選取典型比較合適。

（5）渭河河道內(nèi)生態(tài)需水量的估算

選取渭河干流林家村、咸陽、華縣站及其支流涇河張家山、北洛河狀頭五站作為水文控制節(jié)點(diǎn)站進(jìn)行分析。

通過計(jì)算選用站1956年～2000年多年平均月年徑流量，在選用站1956年～2000年天然月徑流系列中，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選擇最小月徑流量，作為年河道最小生態(tài)需水量的月徑流量平均值。挑選歷年最小月徑流量，組成45年最小月徑流量系列，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，取其P=90%保證率特征值，作為河道最小月生態(tài)環(huán)境需水量的平均值。在70年代的月年徑流系列中選擇典型年，以典型年中最小月徑流量，作為河道最小生態(tài)需水量的月平均值，依據(jù)這些成果計(jì)算河道基流量即河道最小生態(tài)環(huán)境需水量，進(jìn)而取其外包值，作為河道基流量的最終選用值。各控制水文節(jié)點(diǎn)站河道基流量計(jì)算結(jié)果見表3。

計(jì)算選用站汛期及非汛期輸沙量，在各站1956年～2000年系列的月平均含沙量中，挑選每年汛期及非汛期最大月含沙量，計(jì)算汛期、非汛期多年最大月平均含沙量的平均值，以此計(jì)算汛期、非汛期輸沙需水量，兩項(xiàng)之和，即為河道內(nèi)沖沙輸沙水量。各控制水文節(jié)點(diǎn)站河道內(nèi)沖沙輸沙水量計(jì)算結(jié)果見表3。

結(jié)合陜西省渭河流域?qū)嶋H情況，只做了維持河道基本功能需水量的計(jì)算。各控制水文節(jié)點(diǎn)站河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量見表3。

3.2 渭河干流陜西段保障生態(tài)基流的調(diào)水工程對策研究

上世紀(jì)90年代以來，渭河流域一直處于枯水期，由于水資源短缺，加之干旱頻繁發(fā)生，用水高峰季節(jié)，優(yōu)先滿足灌區(qū)和城鎮(zhèn)用水、工業(yè)用水和農(nóng)村生活用水，而忽視了河道生態(tài)環(huán)境用水，致使渭河河道林家村斷面生態(tài)環(huán)境用水嚴(yán)重不足。根據(jù)計(jì)算得知：林家村站多年平均生態(tài)環(huán)境需水量9.51億m3，而在1991年～2007年這17年間，除1992年～1993年、2003年、2005年林家村站河道實(shí)測徑流量外，其它年份的河道實(shí)測徑流量皆小于林家村站的多年平均生態(tài)環(huán)境需水量。為了保護(hù)渭河流域生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)育，維護(hù)渭河流域生命與健康，必須重視河道內(nèi)的生態(tài)環(huán)境用水，在進(jìn)行水資源開發(fā)利用及合理配置時(shí)，必須優(yōu)先考慮河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水，并與河道外需水量統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。依據(jù)《陜西省渭河流域綜合規(guī)劃》，確定渭河林家村、咸陽和華縣控制站生態(tài)基流 量 分 別 為10m3/s、15m3/s和20m3/s，生態(tài)良好流量分別為10m3/s、20m3/s和30m3/s。主要支流涇河、北洛河、漆水河和石川河入渭控制斷面生態(tài)基流量分別為2.3m3/s、2.9m3/s、0.2m3/s和0.09m3/s，生態(tài)良好流量分別為4.6m3/s、5.8m3/s、0.4m3/s和0.18m3/s。為保障渭河干流的生態(tài)流量，應(yīng)在渭河的不同區(qū)段選擇一些水量較豐，污染較小，水資源開發(fā)利用率低的渭河支流，做為提供渭河生態(tài)用水的河流，限制或禁止對其水資源進(jìn)一步開發(fā)利用，并在這些河流上適當(dāng)修建一些攔蓄汛期洪水資源，補(bǔ)充枯水期渭河生態(tài)流量的生態(tài)用水水庫。初步確定的生態(tài)用水河流為清姜河、茵香河、清水河、馬尾河、伐魚河、磻溪河、湯峪河、田峪河、耿峪河、澇河、灃河、浐河、灞河、赤水河、羅紋河、羅夫河等。將這些河流上現(xiàn)狀用水量較小的寶雞釣魚臺水庫、磻溪口水庫、浐河湯峪水庫轉(zhuǎn)變?yōu)榻o渭河提供生態(tài)用水的水庫，見表4和表5。

表3 渭河最小生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算成果 單位：億m3

表4 渭河干流主要控制站生態(tài)流量指標(biāo)

表5 渭河主要支流入渭口控制站生態(tài)流量指標(biāo)

因此，加快水資源配置能力建設(shè)，基本建成覆蓋關(guān)中地區(qū)主要城鎮(zhèn)及主要河流的供水網(wǎng)絡(luò)體系及河道生態(tài)用水保障體系，是保障渭河生態(tài)基流的關(guān)鍵。根據(jù)西安市城市總體規(guī)劃(2008年～2020年)、咸陽市城市總體規(guī)劃(2006年～2020年)、寶雞市城市總體規(guī)劃(2003年～2020年)、渭南市城市總體規(guī)劃(2008年～2020年)，渭河干流沿線的寶雞、咸陽、西安和渭南2020年城鎮(zhèn)人口將達(dá)到1467萬人，人口的大量增加對水資源的需求也相應(yīng)增大。因此要加快以引漢濟(jì)渭工程、引紅濟(jì)石工程為代表的跨流域調(diào)水工程建設(shè)，增加區(qū)域可用的水資源量，在此基礎(chǔ)上保障并增加渭河干流及主要支流的生態(tài)基流和生態(tài)用水量。