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水资源开发利用途径

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摘要:沂沭河是山东省境内最大的非过境河,其流域水资源与省内其他地区相比相对丰沛,汛期集中大量洪水出境入海。本文通过对沂沭河洪水资源现状特点和开发利用可能的分析,在核算不同水平年的出省水量的基础上,提出沂沭河洪水资源开发利用措施。包括中下游梯级建设拦河蓄水工程,增加拦蓄利用量;上游新建适宜的大型山区水库、加固已有大中小型水库,提高现有工程蓄水能力;下游新建适宜的平原蓄水水库等工程措施。为沂沭河洪水资源开发利用工程和类似工程决策提供参考。

关键词:沂河沭河洪水资源开发利用利用风险

1.沂沭河水资源基本概况

山东是人口大省也是经济大省,以占全国1.1%水资源养育着全国7.1%人口,创造了10%的国内生产总值。全省人均水资源占有量344m3,远小于国际公认的维持一个地区经济社会发展所必须的1000m3的临界值,近为全国人均占有量的14.7%,为世界人均占有量的4%,据全国各省倒数第三位。水资源紧缺是制约山东发展的重大障碍,现状水平年1999年全省50%、75%、95%保证率下分别缺水34.17、68.67、104.7亿m3,缺水率11%、21.7%、33.1%。根据预测规划水平年的社会经济用水指标,2010水平年50%、75%、95%保证率下分别缺水123.62、159.86、195.89亿m3,缺水率30.8%、39.2%、48%。因此,山东省现状供水能力低,未来供需缺口大,搞好洪水资源的管理与利用,增加有效供水量,为山东经济社会快速发展提供更多的水资源保障,加强省内水资源的优化配置和合理调度,意义重大。

沂沭河流域水资源与山东省内其他地区相比相对丰沛,汛期集中大量洪水出境,洪水资源具有较大的开发利用潜力。也是山东省目前唯一一个具有较大水资源开发利用潜力的地区。为实现山东省以有限的水资源开发支持和保障经济社会的可持续发展,改变制约发展的“瓶颈”因素,充分利用沂沭河洪水资源,率先实现沂沭河洪水资源化,对全省水资源开发利用和经济可持续发展起到重要作用。

2.沂沭河水资源特点

2.1径流地区分布的特性

沂沭河河川径流主要由降水补给,年径流在地区上的分布趋势同年降水一致,由于径流受下垫面的影响十分明显,年径流深地区分布不均匀比年降水量更大。分布总趋势是:南大北小,东大西小,山丘大,丘陵平原小。

2.2水资源随时间的变化特征2.2.1水资源的年际变化特征

径流量的年际变化特征是:变化幅度大,丰枯水年交替出现,并且往往发生连续丰水或连续枯水的情况。沂沭河1962~1965年为连续丰水年,这4年平均年径流量为782782万m3,等于1956~2000年平均年径流量的1.67倍;而1986~1989年4年为连续枯水年,这4年平均年径流量为214569万m3,仅为1956~2000年平均年径流量的45.8%。

年径流量的变差系数CV值在0.5~0.78之间,变化的总趋势是从东南向西北逐步增大,东南部的临沭、莒南两县一般在0.50~0.55之间,西北部的蒙阴、平邑两县一般在0.65~0.78之间。CV值在地区上的分布趋势是平原小。山区大,湿润地区小。

2.2.2水资源的年内变化特征

沂沭河径流以雨水补给为主,径流量年内变化十分剧烈,汛期洪水暴涨暴落,容易形成水灾,枯水期径流量很小,甚至河川断流,水源严重不足。沂沭河的河川年径流量80%以上集中在汛期的6~9四个月,最大径流量出现在7月份,其他8个月份径流量不到年径流量的20%。

3.沂沭河水资源开发利用现状

沂沭河流域具有较丰富的地表、地下水资源。根据1956~2003年长系列资料分析,多年平均降水量797mm,是全省平均值的1.18倍,折合水量138.1亿m3。多年平均天然河川径流量为45.16亿m3,占全省平均值的2.1倍。多年平均地下水资源量为17.42亿m3,占全省的10.5%,可开采量14.18亿m3。流域内多年平均淡水资源总量为51.68亿m3,占全省总量的17.4%。根据2000年流域人均、亩均水资源占有量分析,为全省平均值的1.7倍。因此,从总量指标和平均指标看,沂沭河水资源对全省来说相对丰沛。

根据流域内现状水利工程运用状况分析计算,地表水50%、75%、95%可供水量分别为18.3、13.5、7.2亿m3,地下水多年平均可供水量为7.8亿m3,则上述保证率下总可供水量分别为26.1、21.3、15亿m3,按保证率50%下的可供水量分析,地表水资源开发利用率为40.5%,地下水资源开发利用率为44.8%,流域内水资源综合开发利用率为50.5%。按2000年流域内实际供水量分析,地表水资源利用率为29.5%,地下水资源利用率为62.9%,水资源综合利用率为47.0%。从以上分析可以看出,沂、沭河流域水资源相对全省尚具有一定的开发利用潜力,尤其是地表水资源利用程度较低,这主要表现在汛期洪水资源的开发利用程度不高,工程非工程措施不得力,造成宝贵的水资源白白流失。

4.沂沭河出省水量分析

4.1沂沭河历年实际出省水量分析

沂河历年实际出省水量统计分析以临沂水文站为控制站,统计实测历年(1961-2000年)逐日平均流量,分析计算历年逐月平均流量,断面全年及汛期(7-9月份)径流量,以此分析沂河历年实际出省水量。沭河历年实际出省水量统计分析以大官庄为控制断面,统计老沭河大官庄(溢)站、新沭河大官庄(新)站实测历年(1961-2000年)逐日平均流量,分析计算历年逐月平均流量、断面全年及汛期径流量,两站计算水量结果相加,以此分析沭河历年实际出省水量。

经分析计算,沂沭河多年平均实际出省水量为28.09亿m3,其中沂河18.77亿m3,沭河9.32亿m3。汛期为21.42亿m3,占全年的76.3%,有的年份超过90%。由此可见,沂沭河多年平均实际出省水量较大,占全流域多年平均天然径流量的58.2%,且年际变化剧烈,年内近80%集中在汛期。

4.2沂沭河不同水平年出省径流量分析

以2000年为现状水平年,2010年为规划水平年,采用长系列变动用水法沿河自上而下分单元区逐级进行径流调节计算。计算结果见表1。

现状水平年沂沭河多年平均出省水量为22.80亿m3,其中汛期18.62亿m3,占全年的81.7%;相应频率50%、75%、95%时分别为17.57、8.85、2.26亿m3。规划水平年沂沭河多年平均出省水量为19.52亿m3,其中汛期16.12亿m3,占全年的82.6%;相应频率50%、75%、95%时分别为14.14、6.17、1.35亿m3。由沂沭河出省径流量分析成果,现状水平年及规划水平年沂沭河出省水量较大,分别占全流域多年平均天然径流量的47.2%和40.4%;沂沭河出省水量年内分配极不均匀,多集中在汛期,汛期占全年出省水量的80%以上;出省水量年及变化剧烈,特枯水年出省水量很少,保证率95%时现状年为2.26亿m3,规划年为1.35亿m3。说明枯水年份洪水更为宝贵。

6.洪水资源利用工程措施及其增加水资源

经全面分析沂沭河现状实际和开发利用可能,提出沂沭河洪水资源开发利用措施包括中下游梯级建设拦河工程,增加一次拦蓄利用量、加固已有大中型水库,提高现有工程蓄水能力、上游新建适宜的大型山区水库、下游建设适宜的平原蓄水水库。

6.1沂沭河梯级开发拦河工程增加水资源拦蓄利用量

为开发利用沂沭河洪水资源,提出沂沭河梯级开发方案。规划在沂沭河干流和主要支流河道适当位置建一批挡水高度在2.5-7m的拦河闸(坝),层层拦蓄上游来水,在满足河道内生态用水的前提下,最大限度地拦蓄过境水量,为经济社会的可持续发展提供充足的水源。

规划在沂沭河干支流共新建拦河闸(坝)32座,已建10座,共42座。沂河干流包括新改建北社、斜午、沧浪沟、神墩、大庄、葛沟、新兴、车庄、茶山、亭子头、刘家道口、李庄、土山、洪佛寺、重兴15座及已建沂水城、桃园、小埠东、角沂、马头5座;沂河支流包括新改建石沟、姜庄湖、大探沂、小葛庄及蒙阴汶河上、丹山、青驼7座和已建花园、蒙阴汶河下、黄埠3座;沭河干支流新改建朱家庄、石拉渊、龙窝、东相庄、刘河涯及其龙门、重兴、大时庄、汤河下9座和已建大官庄、清泉寺、汤河上等3座拦河闸(坝)。

沂沭河梯级开发方案完全实施后,一次拦蓄水量可达4.33亿m3,增加蓄水量3.23亿m3。平均每年复蓄3次计,则可拦蓄13亿m3,增加蓄水9.69亿m3。

沂沭河拦河工程蓄水增加的河道浅层渗漏量,主要是对河道有向外补给条件的河段的蓄水期间的浅层补给,依据规划拦河工程多年平均蓄水量对应的蓄水面积,参照沂河沂水拦河橡胶坝、小埠东拦河橡胶坝和沭河大官庄拦河橡胶坝实际渗漏量,测算沂沭河拦河工程补充增加浅层水资源量为0.866亿m3。

6.2上游山区已建水库加固和新建水库增加水资源量

沂沭河大、中、小水库除险加固和动态汛限水位控制可增加蓄水3.33亿m3,其中,大型水库加固后增加蓄水量万2.19亿m3;中型水库23座,2010年前全部加固完成后,增加蓄水量0.26亿m3;小型水库560座,除险加固后增加蓄水量0.33亿m3;新建小型水库、塘坝增加拦蓄水量0.39亿m3;大中型水库优化调度约增加20%,则通过优化调度动态汛限水位可增加利用洪水资源0.49亿m3。另外,在沂河一级支流蒙河上游建大型水库一座,位于沂南县双侯镇果庄,名为“双侯水库”,规划水库大坝长1800m,水库控制流域面积252km2,总库容1.8亿m3,兴利库容1.05亿m3,为多年调节水库,多年平均调节供水量1.2亿m3。

6.3沂沭河下游新建平原水库增加水资源量

总体考虑在临沂市建设四座平原水库,分布在河东汤头万亩湖、经济开发区、苍南等三地,总蓄水量1.2亿m3。

第一座在汤头万亩湖区域,可利用沂河水通过葛沟干渠输入其中,充分利用沂河洪水资源,一次蓄水达4000万m3。

第二座在分沂入沭水道与沭河交汇口以北低洼地带,规划平原水库一座,名曰:“开发区平原水库”,总蓄水量3000万m3,一方面承纳经济开发区和河东区汛期涝水,另一方面利用刘道口枢纽的姜墩放水洞将沂河洪水资源输入该水库,既缓解开发区涝灾,又充分利用沂河洪水资源,为经济开发区防洪、排水治涝、供水、环境景观等提供保证。

第三座在苍山南部,位于苍山县长城镇南部低洼地带,规划长城平原水库总蓄水量5000万m3,主要承纳农田涝水,同时拦蓄洪水资源,充分利用地表水。

综合以上工程措施和非工程措施,共增加拦蓄洪水量达16.05亿m3。其中河道建闸拦蓄占60%,大中型水库加固后增加拦蓄占15%,新建水库增加拦蓄占15%。

7.沂沭河洪水资源开发利用风险

洪水资源风险管理和单纯洪水风险,都要将工程与非工程措施有机地结合起来,需要法律手段的强制实施,行政手段的推动落实,经济手段的补偿诱导,科技手段的有力支持。

当前,沂沭河洪水资源开发利用的措施包括工程和非工程措施两个方面,对应风险既有工程措施风险,又有非工程措施风险。工程措施风险主要包括工程规划设计风险、工程施工、工程监理等工程建设风险。非工程风险主要包括洪水预报、洪水调度信息采集处理、以及大洪水利用时决策风险等。为此通过开展洪水资源利用工程前期工作,精心规划设计,避免设计失误,达到设计优化,大幅度节省工程投资;同时,通过招投标优选施工队伍,节省工程资金;通过工程监理,减少建设失误;通过加设水文站点,加强洪水预报、洪水调度;建立防灾减灾信息系统,尽量加大对低频率洪水资源的利用;重点研究中等洪水、较大洪水的资源化,充分合理调蓄配置洪水资源;发生大洪水、特大洪水的地区首先确保洪水安全,洪水过境地区可考虑引用洪水资源,达到减少洪水资源开发利用风险的目的。

另外,洪水资源化的区域选择要优先考虑风险小的重点区域,逐步扩展全流域洪水资源化。目前首要的是开展沂沭河洪水资源化的战略研究,包括:洪水资源化工作目标、研究方向、库河重点区域、库河试点区域等。

再者,将沂沭河大、中型水库和沂、沭河干流列入洪水风险图编制计划,开展全流域洪水风险分析和洪水风险图编制,以达到洪水风险管理和更好实现洪水资源化。在防洪工程体系的规划指导思想上,从“蓄泄兼筹、以泄为主”调整为“蓄泄兼筹,以蓄为主”。除了发挥山区水库调蓄洪水以及上游山丘区水土保持工程增强截流、加大蓄滞、减少泥沙的作用之外,通过拦河建闸、平原水库、河网连通增强平原蓄滞洪涝水的能力,使得防洪工程体系既能够在不继续增大河道行洪负担的前提下,充分发挥河道、水域拦蓄洪水的功能,实现洪水资源化利用,给涝水留出更多的回旋空间,协调人-水关系,减轻洪涝损失,为增强抗旱能力与生态环境的修复创造条件。

参考文献

1孙贻让主编.山东水利[M].山东科学技术出版社,1997

2武瑞锁,齐春三,吕绍红.山东省水资源面临的主要问题分析[J],山东水利,2005,(4):21~22

3张军,陈升玉,王华.浅析流域洪水资源利用,山东水利,2005,(2):38~40

水资源开发利用途径责任编辑:小胥老师    阅读:人次