關(guān)中灌區(qū)改造工程水資源及河道生態(tài)恢復(fù)研究

關(guān)中灌區(qū)改造工程水資源及河道生態(tài)恢復(fù)研究

1特征特性及工程建設(shè)內(nèi)容關(guān)中灌溉是陜西省農(nóng)業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，也是陜西省重要的糧食、棉花和油生產(chǎn)基地。這在陜西省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定中發(fā)揮著重要作用。但是,關(guān)中灌區(qū)在發(fā)揮效益的同時(shí),也存在著工程老化失修、灌溉水源不足、灌區(qū)管理體制不活等方面的問題,制約了陜西的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此,1997年陜西省政府向世界銀行提出了進(jìn)行關(guān)中灌區(qū)改造的貸款申請(qǐng),項(xiàng)目區(qū)涉及寶雞市、咸陽市、渭南市、西安市、銅川市等五市25個(gè)縣(區(qū))59.25×104hm2農(nóng)田。主要建設(shè)內(nèi)容包括渠首樞紐改造、渠道襯砌改造、泵站改造、排水系統(tǒng)改造、中低產(chǎn)田改造、基礎(chǔ)設(shè)施改造等156項(xiàng)工程,項(xiàng)目總投資16.6×108元。項(xiàng)目實(shí)施后,使灌區(qū)工程設(shè)施完好率由改造前的60%左右提高到90%以上,增加調(diào)蓄及節(jié)藥水量2.87×108m3。為了使項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的不利影響降到最低程度,使項(xiàng)目健康、友好和可持續(xù)發(fā)展,項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí)還關(guān)注了增加灌區(qū)水量對(duì)下游水資源和河道生態(tài)環(huán)境的影響。2變化的水源工程關(guān)中灌區(qū)改造工程世行貸款項(xiàng)目涉及水量變化的水源工程共三個(gè)項(xiàng)目:寶雞峽灌區(qū)林家村渠首加壩加閘工程、桃曲坡灌區(qū)水庫溢洪道加閘工程和羊毛灣灌區(qū)引馮濟(jì)羊工程。2.1推進(jìn)林分析:進(jìn)入關(guān)中平原,加閘加閘寶雞峽灌區(qū)林家村渠首位于渭河干流林家村斷面處,林家村是渭河上游與中游的分界點(diǎn),其上為峽谷,其下進(jìn)入關(guān)中平原。林家村加壩加閘工程的主要建設(shè)內(nèi)容是:對(duì)原溢流壩進(jìn)行加固處理,并加高大壩22.6m,增加泄洪、排沙系統(tǒng),并在壩頂加設(shè)六孔閘門,形成3200×104m3的有效庫容,年可調(diào)蓄水量1.02×108m3。于1999年開工建設(shè)(屬于追溯貸款項(xiàng)目),于2002年6月底已全面完工。2.2增加凝土溢流堰桃曲坡水庫位于沮河干流下游的桃曲坡斷面處。溢洪道加閘工程主要建設(shè)內(nèi)容是:加固原鋼筋混凝土溢流堰,并在堰頂上加設(shè)七孔工作閘門,使水庫正常蓄水位抬高4.50m,有效庫容由原來3250×104m3增加至4280×104m3,年可增調(diào)水量1247×104m3。該工程于1999年開工建設(shè)(屬于追溯貸款項(xiàng)目),于2002年5月底已全面完工。2.3羊毛灣水庫工程工程主要建設(shè)內(nèi)容是:將馮家山水庫的余水量通過10km隧洞自流補(bǔ)給羊毛灣水庫,使羊毛灣水庫年可增引水量3000×104m3,該工程于2000年完工。2.4關(guān)渠渠水資源量測算對(duì)1998年(項(xiàng)目實(shí)施前)到2003年(項(xiàng)目實(shí)施后)各河源來水量和灌區(qū)引水量情況做了調(diào)查統(tǒng)計(jì),各灌區(qū)灌溉引水情況如表1所示。從表1中可以看出,近年來各灌區(qū)灌溉引水量并沒有增加,分析原因有以下幾點(diǎn):①1998～2002年河源實(shí)測流量比長系列平均徑流值偏小約50%(渭河林家村站實(shí)測平均徑流量僅為7.56×108m3,比1944～1994年共51年系列年徑流量小56%;涇惠渠渠首張家山站來水均值為9.517×108m3,比1956～1995年長系列均值小52%;沮水來水量均值為0.35×108m3,比1956～1996年多年平均年徑流量小48%),近幾年屬特枯年組。②隨著關(guān)中灌區(qū)改造工程的實(shí)施和相繼投入運(yùn)行,提高了灌區(qū)的水利用系數(shù),節(jié)約了灌溉用水量。③水源工程的投入運(yùn)行,提高了水庫的調(diào)蓄能力,保證了農(nóng)業(yè)灌溉引水的適時(shí)性和及時(shí)性。3改造水庫的調(diào)蓄能力灌區(qū)改造工程對(duì)渠首和水源工程進(jìn)行加固和改造后,增加了水庫的調(diào)蓄能力,也增加了灌區(qū)的灌溉引水量,相應(yīng)地減少了下游河道的流量,可能導(dǎo)致河道斷流,河流生態(tài)退化。3.1城市河流流動(dòng)性的功能眾所周知,河流也和世界上一切事物一樣是有生命的。河流的生命主要表現(xiàn)在:一是由眾多支流組成的水系(流域),有一定的河道形態(tài);二是河流因地勢高低的變化,造成了河水的流動(dòng)特征;三是河流與生物包括人類是生存共生的關(guān)系。河流的這三個(gè)特點(diǎn)中流動(dòng)性最重要,河水的流動(dòng)就會(huì)有河流的水文功能、輸沙功能和生物群落功能。因此,要保持河流生命健康,首先要保證河流的流動(dòng)性,也就是要保證河流有一定的生態(tài)需水量。在我國,關(guān)于河流生態(tài)需水的研究還處于初級(jí)階段。河道生態(tài)需水的概念和計(jì)算方法也各有千秋。為了計(jì)算方便,常以枯水時(shí)期需要維持河流生物棲息地需水量、水面蒸發(fā)需水量作為最低限度的生態(tài)需水量,可計(jì)算出渭河林家村斷面的生態(tài)流量為1.16m3/s,沮河岔口斷面生態(tài)流量為0.12m3/s。因此,灌區(qū)水源工程改造增加的引水流量必須保證各自下游河道生態(tài)流量。3.2通過增加灌溉根據(jù)項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì),實(shí)施關(guān)中灌區(qū)水源改造工程,年可增加引水量1.4447×108m3,各工程項(xiàng)目年增加水量如表2所示。3.3增加水量對(duì)環(huán)境的影響(1)清姜河口斷面范圍該工程增加的1.02×108m3調(diào)蓄水量,占渭河林家村斷面多年平均來水量17.69×108m3的6%左右,對(duì)渭河下游的水量無較大影響。清姜河口斷面以下渭河中、下游,有清水河、伐魚河、石頭河、黑河、灃河、霸河、羅紋河等南山諸支流匯入補(bǔ)給水量,因此,渭河常年流量不會(huì)受到寶雞峽林家村渠首加壩加閘工程的影響。但是,渭河林家村斷面至清姜河口斷面區(qū)間內(nèi)沒有外來支流補(bǔ)給,在特枯年和特枯季節(jié),如果寶雞峽林家村渠首攔蓄過小徑流量,可能會(huì)造成渭河林家村斷面至清姜河口斷面區(qū)間約5km長河段斷流。渭河中、下游支流分布示意圖如圖1所示。(2)設(shè)計(jì)洪水工程對(duì)下游河流生態(tài)用水的影響工程增加的調(diào)蓄庫容,水量主要來源有兩個(gè)途徑:其一是對(duì)本河沮河水豐水年和洪水期徑流進(jìn)行攔蓄和凋節(jié);其二是從流域外的馬欄河調(diào)入的水量調(diào)節(jié)。對(duì)馬欄河來說,引馬欄河渠首屬低壩無調(diào)節(jié)引水,設(shè)計(jì)引水原則為:當(dāng)馬欄河來水流量<0.5m3/s時(shí),渠道停止引水,保證馬欄河下游有0.5m3/s的生態(tài)用水。對(duì)主河道沮水河來說,桃曲坡灌區(qū)從水庫引水后,沿水庫大壩斷面沮水河下游放水至岔口樞紐(低壩無調(diào)節(jié)樞紐),再引水入灌溉渠道。由此可見,水庫～岔口段沮水河有足夠生態(tài)用水,岔口處又有漆水河匯入,形成有常流量的石川河。因此,桃曲坡水庫溢洪道加閘工程增加調(diào)蓄水量后,對(duì)下游河道生態(tài)用水沒有影響。沮水下游河道示意圖如圖2所示。(3)引用馮濟(jì)羊供水工程該工程是通過引水隧洞調(diào)引非灌溉期馮家山水庫豐水年或洪水期的水量,來增加羊毛灣灌區(qū)的灌溉引水量,不涉及千河水資源利用的重新分配。4加強(qiáng)監(jiān)測,準(zhǔn)確地分析河道下泄流量,完善下游生態(tài)用水為了使關(guān)中灌區(qū)改造工程項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展,使項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響降到最低和可以接受的程度,在發(fā)揮工程效益,增加灌區(qū)用水量,提高灌區(qū)灌溉保證率的同時(shí),必須建立河流的道德倫理觀,給下游河道留足生態(tài)用水,維護(hù)河流生命的安全和健康。首先要加強(qiáng)對(duì)灌區(qū)引水量和河道下泄流量的監(jiān)測工作,特別是枯水季節(jié)(11月至來年3月份),隨時(shí)預(yù)警特枯月的特枯日期,監(jiān)測信息及時(shí)反饋給上級(jí)主管部