关中灌区改造工程水资源及河道生态恢复研究

关中灌区改造工程水资源及河道生态恢复研究

1特征特性及工程建设内容关中灌溉是陕西省农业最发达的地区，也是陕西省重要的粮食、棉花和油生产基地。这在陕西省的经济发展和社会稳定中发挥着重要作用。但是,关中灌区在发挥效益的同时,也存在着工程老化失修、灌溉水源不足、灌区管理体制不活等方面的问题,制约了陕西的社会经济发展。因此,1997年陕西省政府向世界银行提出了进行关中灌区改造的贷款申请,项目区涉及宝鸡市、咸阳市、渭南市、西安市、铜川市等五市25个县(区)59.25×104hm2农田。主要建设内容包括渠首枢纽改造、渠道衬砌改造、泵站改造、排水系统改造、中低产田改造、基础设施改造等156项工程,项目总投资16.6×108元。项目实施后,使灌区工程设施完好率由改造前的60%左右提高到90%以上,增加调蓄及节药水量2.87×108m3。为了使项目对环境的不利影响降到最低程度,使项目健康、友好和可持续发展,项目建设的同时还关注了增加灌区水量对下游水资源和河道生态环境的影响。2变化的水源工程关中灌区改造工程世行贷款项目涉及水量变化的水源工程共三个项目:宝鸡峡灌区林家村渠首加坝加闸工程、桃曲坡灌区水库溢洪道加闸工程和羊毛湾灌区引冯济羊工程。2.1推进林分析:进入关中平原,加闸加闸宝鸡峡灌区林家村渠首位于渭河干流林家村断面处,林家村是渭河上游与中游的分界点,其上为峡谷,其下进入关中平原。林家村加坝加闸工程的主要建设内容是:对原溢流坝进行加固处理,并加高大坝22.6m,增加泄洪、排沙系统,并在坝顶加设六孔闸门,形成3200×104m3的有效库容,年可调蓄水量1.02×108m3。于1999年开工建设(属于追溯贷款项目),于2002年6月底已全面完工。2.2增加凝土溢流堰桃曲坡水库位于沮河干流下游的桃曲坡断面处。溢洪道加闸工程主要建设内容是:加固原钢筋混凝土溢流堰,并在堰顶上加设七孔工作闸门,使水库正常蓄水位抬高4.50m,有效库容由原来3250×104m3增加至4280×104m3,年可增调水量1247×104m3。该工程于1999年开工建设(属于追溯贷款项目),于2002年5月底已全面完工。2.3羊毛湾水库工程工程主要建设内容是:将冯家山水库的余水量通过10km隧洞自流补给羊毛湾水库,使羊毛湾水库年可增引水量3000×104m3,该工程于2000年完工。2.4关渠渠水资源量测算对1998年(项目实施前)到2003年(项目实施后)各河源来水量和灌区引水量情况做了调查统计,各灌区灌溉引水情况如表1所示。从表1中可以看出,近年来各灌区灌溉引水量并没有增加,分析原因有以下几点:①1998～2002年河源实测流量比长系列平均径流值偏小约50%(渭河林家村站实测平均径流量仅为7.56×108m3,比1944～1994年共51年系列年径流量小56%;泾惠渠渠首张家山站来水均值为9.517×108m3,比1956～1995年长系列均值小52%;沮水来水量均值为0.35×108m3,比1956～1996年多年平均年径流量小48%),近几年属特枯年组。②随着关中灌区改造工程的实施和相继投入运行,提高了灌区的水利用系数,节约了灌溉用水量。③水源工程的投入运行,提高了水库的调蓄能力,保证了农业灌溉引水的适时性和及时性。3改造水库的调蓄能力灌区改造工程对渠首和水源工程进行加固和改造后,增加了水库的调蓄能力,也增加了灌区的灌溉引水量,相应地减少了下游河道的流量,可能导致河道断流,河流生态退化。3.1城市河流流动性的功能众所周知,河流也和世界上一切事物一样是有生命的。河流的生命主要表现在:一是由众多支流组成的水系(流域),有一定的河道形态;二是河流因地势高低的变化,造成了河水的流动特征;三是河流与生物包括人类是生存共生的关系。河流的这三个特点中流动性最重要,河水的流动就会有河流的水文功能、输沙功能和生物群落功能。因此,要保持河流生命健康,首先要保证河流的流动性,也就是要保证河流有一定的生态需水量。在我国,关于河流生态需水的研究还处于初级阶段。河道生态需水的概念和计算方法也各有千秋。为了计算方便,常以枯水时期需要维持河流生物栖息地需水量、水面蒸发需水量作为最低限度的生态需水量,可计算出渭河林家村断面的生态流量为1.16m3/s,沮河岔口断面生态流量为0.12m3/s。因此,灌区水源工程改造增加的引水流量必须保证各自下游河道生态流量。3.2通过增加灌溉根据项目的工程设计,实施关中灌区水源改造工程,年可增加引水量1.4447×108m3,各工程项目年增加水量如表2所示。3.3增加水量对环境的影响(1)清姜河口断面范围该工程增加的1.02×108m3调蓄水量,占渭河林家村断面多年平均来水量17.69×108m3的6%左右,对渭河下游的水量无较大影响。清姜河口断面以下渭河中、下游,有清水河、伐鱼河、石头河、黑河、沣河、霸河、罗纹河等南山诸支流汇入补给水量,因此,渭河常年流量不会受到宝鸡峡林家村渠首加坝加闸工程的影响。但是,渭河林家村断面至清姜河口断面区间内没有外来支流补给,在特枯年和特枯季节,如果宝鸡峡林家村渠首拦蓄过小径流量,可能会造成渭河林家村断面至清姜河口断面区间约5km长河段断流。渭河中、下游支流分布示意图如图1所示。(2)设计洪水工程对下游河流生态用水的影响工程增加的调蓄库容,水量主要来源有两个途径:其一是对本河沮河水丰水年和洪水期径流进行拦蓄和凋节;其二是从流域外的马栏河调入的水量调节。对马栏河来说,引马栏河渠首属低坝无调节引水,设计引水原则为:当马栏河来水流量<0.5m3/s时,渠道停止引水,保证马栏河下游有0.5m3/s的生态用水。对主河道沮水河来说,桃曲坡灌区从水库引水后,沿水库大坝断面沮水河下游放水至岔口枢纽(低坝无调节枢纽),再引水入灌溉渠道。由此可见,水库～岔口段沮水河有足够生态用水,岔口处又有漆水河汇入,形成有常流量的石川河。因此,桃曲坡水库溢洪道加闸工程增加调蓄水量后,对下游河道生态用水没有影响。沮水下游河道示意图如图2所示。(3)引用冯济羊供水工程该工程是通过引水隧洞调引非灌溉期冯家山水库丰水年或洪水期的水量,来增加羊毛湾灌区的灌溉引水量,不涉及千河水资源利用的重新分配。4加强监测,准确地分析河道下泄流量,完善下游生态用水为了使关中灌区改造工程项目可持续发展,使项目对环境的负面影响降到最低和可以接受的程度,在发挥工程效益,增加灌区用水量,提高灌区灌溉保证率的同时,必须建立河流的道德伦理观,给下游河道留足生态用水,维护河流生命的安全和健康。首先要加强对灌区引水量和河道下泄流量的监测工作,特别是枯水季节(11月至来年3月份),随时预警特枯月的特枯日期,监测信息及时反馈给上级主管部