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        綜合利用水沙資源,構(gòu)建和諧生態(tài)屏障

        2021-04-11 13:51:59
        甘肅科技 2021年10期
        關(guān)鍵詞:馬蓮河水庫水沙

        袁 超

        (慶陽市水利工程質(zhì)量監(jiān)督站,甘肅 慶陽 745000)

        1 紅色沃土,資源大市,水資源是瓶頸制約

        慶陽市位于甘肅省東部,轄七縣一區(qū),總面積2.7 萬km2,人口262 萬人,多年平均地表水資源總量13.72 億m3,其中入境水5.52 億m3,自產(chǎn)水8.2 億m3,年均輸沙量1.68 億t,河流平均含沙量205kg/m3。慶陽歷史悠久、民風(fēng)淳樸、油煤氣資源富集,1934 年劉志丹、習(xí)仲勛等老一輩革命家建立的南梁蘇維埃政權(quán),是土地革命戰(zhàn)爭后期全國“碩果僅存”的革命根據(jù)地,在中國革命歷史上具有“兩點一存”的重要地位。近年來,慶陽作為甘肅“兩翼”發(fā)展戰(zhàn)略之“東翼”主戰(zhàn)場,立足石油、煤炭優(yōu)勢,加快兩個千億產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè),社會經(jīng)濟(jì)步入了快速發(fā)展期,隨著全市經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展特別是能源化工基地的建設(shè),慶陽在水資源需求方面呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,經(jīng)初步分析,到2030 年能源化工基地建設(shè)需水量2.71 億m3,占全市總需水量7.15 億m3的38%??梢钥闯?,慶陽市水資源供需矛盾突出,“瓶頸”制約明顯,如何利用有限的水資源,支撐能源化工基地建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展,是擺在慶陽面前的一項重大課題。

        2 高起點謀劃、大手筆運(yùn)作,探索出破解慶陽水問題的成功之路

        為了破解水資源瓶頸制約,支撐經(jīng)濟(jì)社會全面發(fā)展,在市委市政府的正確領(lǐng)導(dǎo)和全市水利人不懈的探索下,圍繞能源化工基地建設(shè),高起點謀劃、大手筆運(yùn)作,編制了多部水資源利用規(guī)劃,提出了以馬蓮水利樞紐、小盤河水庫、蓮花寺水庫、五臺山水庫、白龍江引水等為代表的一批重大水利工程項目。形成了以十八大精神為指導(dǎo),以“三個生態(tài)”建設(shè)為統(tǒng)攬,以“三個安全”(供水安全、防洪安全、水生態(tài)安全)為目標(biāo),以大中型骨干工程為載體,因地制宜、科學(xué)發(fā)展、節(jié)約為先,堅持天上水、地表水、地下水、境外水“四水”齊抓,蓄、引、提、改、節(jié)“五措”并舉,保障城鄉(xiāng)居民、工業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)建設(shè)“四大”用水,構(gòu)建以“三河”(涇河、馬蓮河、蒲河)、“三庫”(巴家咀水庫、小盤河水庫、馬蓮河水利樞紐)、“兩渠”(揚(yáng)黃供水干渠、葫蘆河引水總干渠)為主體的水資源配置體系。

        慶陽市在治水方略上樹立了“一個觀念”,即大水利的觀念,不再局限于農(nóng)業(yè)水利,把民生水利、資源水利、生態(tài)水利有機(jī)結(jié)合,促進(jìn)水利可持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)了“三個轉(zhuǎn)變”,即由以水量定發(fā)展變?yōu)橐园l(fā)展定水量的轉(zhuǎn)變;由小型水利工程解決臨時性缺水問題變?yōu)橐源笮退こ探鉀Q永久性缺水問題的轉(zhuǎn)變;由水利主要為農(nóng)業(yè)服務(wù)變?yōu)樗蛏鐣餍袠I(yè)服務(wù)的轉(zhuǎn)變。主攻了“四個重點”,即以保障飲水安全、糧食安全,解決民生問題為重點;以建設(shè)大中型骨干水源工程,形成水資源配置網(wǎng)絡(luò),支撐能源化工基地建設(shè)為重點;以集蓄雨洪資源,治理水土流失,遏制環(huán)境惡化,發(fā)展生態(tài)水利,實現(xiàn)人水和諧為重點;以突出防洪減災(zāi)體系建設(shè)、提高重要城鎮(zhèn)及河道防洪標(biāo)準(zhǔn)、減少旱澇災(zāi)害損失為重點。取得了“五個突破”,即在區(qū)域和流域引調(diào)水上有突破,規(guī)劃并實施了一批遠(yuǎn)距離輸配水工程;在天上水利用上有突破,堅持發(fā)展集雨場、窖、池、湖工程,解決人畜飲水、發(fā)展庭院經(jīng)濟(jì),補(bǔ)充農(nóng)業(yè)灌溉,分蓄城市雨洪,創(chuàng)造水文景觀;在馬蓮河水質(zhì)改造和開發(fā)利用上有突破,規(guī)劃并積極開展若咸水淡化實驗和馬蓮河水利樞紐前期工作;在白堊系承壓水利用上有突破,允許石油、煤炭企業(yè)合理開采深層承壓水,彌補(bǔ)和緩解供水緊張問題;在節(jié)約用水上有突破,建設(shè)節(jié)水型社會,促進(jìn)節(jié)約用水。

        3 水沙綜合利用是進(jìn)一步實現(xiàn)供水安全的重要保障

        在以馬蓮河水利樞紐、小盤河水庫、蓮花寺水庫、五臺山水庫等為主體的骨干工程建成后,慶陽市水資源配置體系將逐步形成,近期供水問題基本得到解決。但是,實現(xiàn)這個系統(tǒng)的安全和高效化運(yùn)行還有很長的一段路要走,大概仍需要幾十年的時間。一是要進(jìn)一步對系統(tǒng)進(jìn)行完善,建設(shè)配套的供水工程,從點到線再到面,像電網(wǎng)一樣覆蓋到全部用水戶。馬蓮河水利樞紐要規(guī)劃建設(shè)向董志塬、早勝塬、西華池塬及周邊煤礦、電廠、煤化工區(qū)的供水工程,小盤河水庫要規(guī)劃建設(shè)向長慶橋工業(yè)區(qū)及附近和盛、太昌的供水工程。巴家咀水庫、五臺山水庫要進(jìn)一步研究擴(kuò)大供水范圍的可行性,包括向鎮(zhèn)原縣城、驛馬工業(yè)區(qū)及西峰轄區(qū)內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水問題。蓮花寺水庫要規(guī)劃建設(shè)穿越子午嶺的供水工程,爭取將合水、慶城均納入其供水范圍。二是要研究這些水源工程及配套工程的統(tǒng)一管理及水量調(diào)配問題,做到近水近用、高水高用、低水低用,減少能耗損失,提高供水效率。三是要重點研究這些地表水源工程的可持續(xù)利用問題。

        前面兩個問題比較好解決,只要有足夠的資金投入,在技術(shù)上沒有障礙,本文不再贅述。關(guān)鍵是第三個問題,慶陽水資源存在資源型、水質(zhì)型、工程型缺水三大難題,并且相互交織和影響。馬蓮河水利樞紐、巴家咀水庫、小盤河水庫三個控制性工程,均是在嚴(yán)格處理水沙矛盾基礎(chǔ)上實現(xiàn)供水的,采取了蓄清排渾、空庫迎洪的調(diào)度運(yùn)行方式。其中馬蓮河水利樞紐設(shè)計了6.35 億m3的攔沙庫容,可以攔截8.26 億t 的泥沙,相當(dāng)于馬蓮河7、8 年的來沙量,達(dá)到設(shè)計年限后,也將失去攔沙功能;巴家咀水庫已經(jīng)達(dá)到3.3 億m3的攔沙淤積量;小盤河水庫設(shè)計上基本沒有攔沙功能。這就是說,三處工程對高含沙的洪水利用量均較有限,相當(dāng)一部分洪水資源仍會白白流走,影響總體的供水能力,特別是對馬蓮河苦咸水的中和作用不能很好發(fā)揮,影響供水水質(zhì)。因此,水沙是一體,留下沙就留下水,排走沙也就排走水,為了達(dá)到長期可持續(xù)提供優(yōu)質(zhì)水資源,出路仍然在水沙資源的綜合利用方面。

        慶陽市水土流失嚴(yán)重,水土流失總面積達(dá)到24989km2,占全市總面積的92%,每年經(jīng)河流帶走的泥沙總量為2.138 億t,其中自產(chǎn)泥沙1.684 億t,流失的土壤有機(jī)質(zhì)達(dá)35 萬t。為輸送這些泥沙,每年消耗的淡水資源量約3.2 億m3,占自產(chǎn)水資源量的40%。其中巴家咀水庫控制流域面積3478km2,多年平均徑流量1.268 億m3,輸沙量2848 萬t;小盤河水庫控制流域面積7466km2,多年平均徑流量2.79 億m3,輸沙量6176 萬t;馬蓮河水利樞紐工程控制流域面積15745km2,多年平均徑流量3.56 億m3,輸沙量1.05 億t。如能有效解決這些泥沙問題,將大幅提高三座水庫的供水能力,但這又是一個系統(tǒng)工程,需要采取綜合措施。目前來看,最有效的辦法是在這些泥沙的主要來源區(qū)建設(shè)系統(tǒng)性的攔沙工程,實現(xiàn)水沙資源的綜合利用。一是攔沙淤地,抬高水力和重力侵蝕基準(zhǔn)面,減少水土流失,改善生態(tài)環(huán)境;二是汛期攔截的大量洪水資源,除直接利用一部分外,在非汛期還可逐步下泄,補(bǔ)充河道徑流,改善河道水質(zhì),提高下游控制性水庫的供水能力,進(jìn)一步保障供水安全;三是削減洪峰,防止對下游岸坡的沖刷破壞,減少洪澇災(zāi)害。

        4 以重點流域為突破口,有選擇性利用水沙資源

        慶陽市水土流失面積大、類型多樣、程度不同。由于氣候、降雨、地形、土壤、植被等綜合影響,全市水土流失的程度不等,土壤侵蝕模數(shù)介于200~10000t/km2之間,變差較大??傮w看,馬蓮河與蒲河上游最為嚴(yán)重上,均超過8000t/km2。進(jìn)一步分析這些地區(qū),地形破碎、植被稀少、溝壑發(fā)育、人口密度低是其共同特點,這也就為我們指明了方向,可以選擇一些重點流域為突破口,規(guī)劃建設(shè)一大批的骨干攔沙淤地工程,水沙俱留,在較短的時間內(nèi)淤積大量肥沃而平坦的耕地,最終改善生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境,提高供水保障能力。

        經(jīng)過這些年的研究分析,在保障巴家咀水庫和小盤河水庫方面,交口河及其支流時家河,小黑河、大黑河及支流康家河,蒲河上游清水河、白家川、安家川、石橋溝等流域可進(jìn)行重點規(guī)劃。在保障馬蓮河水利樞紐方面,柔遠(yuǎn)河支流元城川、白馬川,環(huán)江主要支流馬嶺東溝、合道川安山川、城西川、城東溝、馬坊川、玄城溝、代城溝特別是洪德以上東川、西川及其支流羅山川、清平溝、小西溝、武家溝等流域均可進(jìn)行重點規(guī)劃。由于這些河流及溝道流域面積均超過100km2,洪水量大、泥沙集中,只有建設(shè)高壩大庫的骨干工程才能解決問題。如能選擇50 座壩址位置,平均每壩控制流域面積150km2,攔沙庫容5000 萬m3,淤地6000 畝,則總體上可解決7500km2的生態(tài)問題,占全市總面積的30%,每年攔截泥沙6000 萬t,利用洪水7500 萬m3,僅用20 年左右的時間,就可淤地超過30 萬畝,相當(dāng)于再造一個早勝塬,可為15 萬人提供最根本的生產(chǎn)生活資料,通過扶貧移民搬遷,置換大量的山坡地,進(jìn)而實現(xiàn)山川秀美。同時,近20 億m3的攔沙庫容,保守計算至少可為黃河節(jié)省調(diào)沙水量300 億m3,對治理黃河特別是減輕渭河流域的洪水災(zāi)害有重要意義。

        5 水沙綜合利用需處理好幾大關(guān)系

        1)處理好水沙利用與淤地壩建設(shè)等正常水土流失治理的關(guān)系。水沙一體,治水先治沙。一般意義上的水土流失治理是以小流域為單元,采用梁峁頂植樹造林、陡坡退耕還草,緩坡修梯田,溝谷淤地壩的基本模式。雖然骨干攔沙工程建成后還需要配套建設(shè)小流域的壩系工程等水保措施,但兩者之間的區(qū)別還是非常明顯的,不能互相替代。我們設(shè)想的這些項目主要是為解決馬蓮河水利樞紐工程、巴家咀水庫、小盤河水庫的淤積問題,重點在水資源的可持續(xù)利用,應(yīng)該是水利系統(tǒng)的工作,一般意義上的水土流失治理則完全是水保部門的任務(wù)。

        2)處理好水沙利用與水庫建設(shè)等一般水利工程的關(guān)系。各類水庫、溏壩和人工水系工程通常以排沙減淤和充分利用水資源為目的,與攔沙淤地為主的生態(tài)工程在理念上完全不同。我們在項目的選擇上以沙多水少、地形破碎、水土流失嚴(yán)重的流域為主,旨在修復(fù)生態(tài)、再造秀美山川。因此,在規(guī)劃建設(shè)這些項目的同時,不能削弱其他水資源利用工程的作用。

        3)深入研究水沙利用技術(shù)問題合理選擇設(shè)計參數(shù)。淤地壩的流域面積非常小,單個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)很低,投資也相對較少。以蓄水為主的水庫工程則復(fù)雜得多,有嚴(yán)格的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),單位庫容的投資遠(yuǎn)大于淤地壩。我們設(shè)想的水沙資源利用工程,流域面積大、洪水大,在防洪要求上接近水庫工程,但其蓄水時間較短,防滲要求較低。因此,需要深入研究有關(guān)技術(shù)問題,合理選擇設(shè)計參數(shù),盡可能減少工程投資。另外,攔沙工程雖然有一定的淹沒損失,但其影響是短期的,在土地占用方面應(yīng)該靈活處理。

        4)切實做好水沙利用與相關(guān)規(guī)劃的銜接工作。大規(guī)模的水沙利用工程在慶陽是第一次提出,國內(nèi)也沒有這方面的先例,前期工作的制約條件較多,首先需要委托高水平的科研設(shè)計單位編制相應(yīng)的規(guī)劃報告,逐級審批,爭取補(bǔ)充列入流域、區(qū)域和國家有關(guān)規(guī)劃之中,在此基礎(chǔ)上,擇機(jī)開展項目建議書、可行性研究報告等有關(guān)前期工作。

        慶陽是一個充滿活力的地方,文化底蘊(yùn)深厚,煤炭、石油富集,發(fā)展?jié)摿o限。單純從水資源保障方面看,水沙資源綜合利用和“固溝保塬”、“再造一個子午嶺”兩大生態(tài)工程一樣,是打造黃土原生態(tài)安全屏障的又一重要舉措。我們的馬蓮河、蒲河均是黃河多沙、粗沙區(qū)的主要來源地,在這一地區(qū)建設(shè)一批骨干攔沙工程,可快速控制輸向黃河的泥沙,有利于黃河治理。現(xiàn)在,我們完全可以利用河流輸沙這一特性,建設(shè)淤地工程,修復(fù)生態(tài),改善環(huán)境。習(xí)近平總書記在延安召開的老區(qū)工作座談會上也談到,攔沙淤地對于改善山區(qū)群眾的生產(chǎn)生活條件有重要作用。因此,搞好水沙資源綜合利用規(guī)劃,建設(shè)系統(tǒng)性的攔沙工程,在理論上是成立的,也是符合國家政策導(dǎo)向的,這也將是我們未來二三十年水利發(fā)展中需要重點思考研究和完成的任務(wù)。

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