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沂沭河洪水資源開發(fā)利用途徑初步探討
沂沭河洪水資源開發(fā)利用途徑初步探討 摘 要:沂沭河是山東省境內(nèi)最大的非過境河,其流域水資源與省內(nèi)其他地區(qū)相比相對(duì)豐沛,汛期集中大量洪水出境入海。本文通過對(duì)沂沭河洪水資源現(xiàn)狀特點(diǎn)和開發(fā)利用可能的分析,在核算不同水平年的出省水量的基礎(chǔ)上,提出沂沭河洪水資源開發(fā)利用措施。包括中下游梯級(jí)建設(shè)攔河蓄水工程,增加攔蓄利用量;上游新建適宜的大型山區(qū)水庫、加固已有大中小型水庫,提高現(xiàn)有工程蓄水能力;下游新建適宜的平原蓄水水庫等工程措施。為沂沭河洪水資源開發(fā)利用工程和類似工程決策提供參考。
關(guān)鍵詞:沂河 沭河 洪水資源 開發(fā)利用 利用風(fēng)險(xiǎn)
1.沂沭河水資源基本概況
山東是人口大省也是經(jīng)濟(jì)大省,以占全國(guó)1.1%水資源養(yǎng)育著全國(guó)7.1%人口,創(chuàng)造了10%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。全省人均水資源占有量344m3,遠(yuǎn)小于國(guó)際公認(rèn)的維持一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所必須的1000m3的臨界值,近為全國(guó)人均占有量的14.7%,為世界人均占有量的4%,據(jù)全國(guó)各省倒數(shù)第三位。水資源緊缺是制約山東發(fā)展的重大障礙,現(xiàn)狀水平年1999年全省50%、75%、95%保證率下分別缺水34.17、68.67、104.7億m3,缺水率11%、21.7%、33.1%。根據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)劃水平年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水指標(biāo),2010水平年50%、75%、95%保證率下分別缺水123.62、159.86、195.89億m3,缺水率30.8%、39.2%、48%。因此,山東省現(xiàn)狀供水能力低,未來供需缺口大,搞好洪水資源的管理與利用,增加有效供水量,為山東經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展提供更多的水資源保障,加強(qiáng)省內(nèi)水資源的優(yōu)化配置和合理調(diào)度,意義重大。
沂沭河流域水資源與山東省內(nèi)其他地區(qū)相比相對(duì)豐沛,汛期集中大量洪水出境,洪水資源具有較大的開發(fā)利用潛力。也是山東省目前唯一一個(gè)具有較大水資源開發(fā)利用潛力的地區(qū)。為實(shí)現(xiàn)山東省以有限的水資源開發(fā)支持和保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,改變制約發(fā)展的“瓶頸”因素,充分利用沂沭河洪水資源,率先實(shí)現(xiàn)沂沭河洪水資源化,對(duì)全省水資源開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展起到重要作用。
2. 沂沭河水資源特點(diǎn)
2.1徑流地區(qū)分布的特性
沂沭河河川徑流主要由降水補(bǔ)給,年徑流在地區(qū)上的分布趨勢(shì)同年降水一致,由于徑流受下墊面的影響十分明顯,年徑流深地區(qū)分布不均勻比年降水量更大。分布總趨勢(shì)是:南大北小,東大西小,山丘大,丘陵平原小。
2.2水資源隨時(shí)間的變化特征 2.2.1水資源的年際變化特征
徑流量的年際變化特征是:變化幅度大,豐枯水年交替出現(xiàn),并且往往發(fā)生連續(xù)豐水或連續(xù)枯水的情況。沂沭河1962~1965年為連續(xù)豐水年,這4年平均年徑流量為782782萬m3,等于1956~2000年平均年徑流量的1.67倍;而1986~1989年4年為連續(xù)枯水年,這4年平均年徑流量為214569萬m3,僅為1956~2000年平均年徑流量的45.8%。
年徑流量的變差系數(shù)CV值在0.5~0.78之間,變化的總趨勢(shì)是從東南向西北逐步增大,東南部的臨沭、莒南兩縣一般在0.50~0.55之間,西北部的蒙陰、平邑兩縣一般在0.65~0.78之間。CV值在地區(qū)上的分布趨勢(shì)是平原小。山區(qū)大,濕潤(rùn)地區(qū)小。
2.2.2水資源的年內(nèi)變化特征
沂沭河徑流以雨水補(bǔ)給為主,徑流量年內(nèi)變化十分劇烈,汛期洪水暴漲暴落,容易形成水災(zāi),枯水期徑流量很小,甚至河川斷流,水源嚴(yán)重不足。沂沭河的河川年徑流量80%以上集中在汛期的6~9四個(gè)月,最大徑流量出現(xiàn)在7月份,其他8個(gè)月份徑流量不到年徑流量的20%。
3. 沂沭河水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀
沂沭河流域具有較豐富的地表、地下水資源。根據(jù)1956~2003年長(zhǎng)系列資料分析,多年平均降水量797mm,是全省平均值的1.18倍,折合水量138.1 億m3。多年平均天然河川徑流量為45.16 億m3,占全省平均值的2.1倍。多年平均地下水資源量為17.42億m3,占全省的10.5%,可開采量14.18億m3。流域內(nèi)多年平均淡水資源總量為51.68億m3,占全省總量的17.4%。根據(jù)2000年流域人均、畝均水資源占有量分析,為全省平均值的1.7倍。因此,從總量指標(biāo)和平均指標(biāo)看,沂沭河水資源對(duì)全省來說相對(duì)豐沛。
根據(jù)流域內(nèi)現(xiàn)狀水利工程運(yùn)用狀況分析計(jì)算,地表水50%、75%、95%可供水量分別為18.3、13.5、7.2億m3,地下水多年平均可供水量為7.8億m3,則上述保證率下總可供水量分別為26.1、21.3、15億m3,按保證率50%下的可供水量分析,地表水資源開發(fā)利用率為40.5%,地下水資源開發(fā)利用率為44.8%,流域內(nèi)水資源綜合開發(fā)利用率為50.5%。按2000年流域內(nèi)實(shí)際供水量分析,地表水資源利用率為29.5%,地下水資源利用率為62.9%,水資源綜合利用率為47.0%。從以上分析可以看出,沂、沭河流域水資源相對(duì)全省尚具有一定的開發(fā)利用潛力,尤其是地表水資源利用程度較低,這主要表現(xiàn)在汛期洪水資源的開發(fā)利用程度不高,工程非工程措施不得力,造成寶貴的水資源白白流失。
4. 沂沭河出省水量分析
4.1沂沭河歷年實(shí)際出省水量分析
沂河歷年實(shí)際出省水量統(tǒng)計(jì)分析以臨沂水文站為控制站,統(tǒng)計(jì)實(shí)測(cè)歷年(1961-2000年)逐日平均流量,分析計(jì)算歷年逐月平均流量,斷面全年及汛期(7-9月份)徑流量,以此分析沂河歷年實(shí)際出省水量。沭河歷年實(shí)際出省水量統(tǒng)計(jì)分析以大官莊為控制斷面,統(tǒng)計(jì)老沭河大官莊(溢)站、新沭河大官莊(新)站實(shí)測(cè)歷年(1961-2000年)逐日平均流量,分析計(jì)算歷年逐月平均流量、斷面全年及汛期徑流量,兩站計(jì)算水量結(jié)果相加,以此分析沭河歷年實(shí)際出省水量。
經(jīng)分析計(jì)算,沂沭河多年平均實(shí)際出省水量為28.09億m3,其中沂河18.77億m3,沭河9.32億m3。汛期為21.42億m3,占全年的76.3%,有的年份超過90%。由此可見,沂沭河多年平均實(shí)際出省水量較大,占全流域多年平均天然徑流量的58.2%,且年際變化劇烈,年內(nèi)近80%集中在汛期。
4.2沂沭河不同水平年出省徑流量分析
以2000年為現(xiàn)狀水平年,2010年為規(guī)劃水平年,采用長(zhǎng)系列變動(dòng)用水法沿河自上而下分單元區(qū)逐級(jí)進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表1。
現(xiàn)狀水平年沂沭河多年平均出省水量為22.80億m3,其中汛期18.62億m3,占全年的81.7%;相應(yīng)頻率50%、75%、95%時(shí)分別為17.57、8.85、2.26億m3。規(guī)劃水平年沂沭河多年平均出省水量為19.52億m3,其中汛期16.12億m3,占全年的82.6%;相應(yīng)頻率50%、75%、95%時(shí)分別為14.14、6.17、1.35億 m3。由沂沭河出省徑流量分析成果,現(xiàn)狀水平年及規(guī)劃水平年沂沭河出省水量較大,分別占全流域多年平均天然徑流量的47.2%和40.4%;沂沭河出省水量年內(nèi)分配極不均勻,多集中在汛期,汛期占全年出省水量的80%以上;出省水量年及變化劇烈,特枯水年出省水量很少,保證率95%時(shí)現(xiàn)狀年為2.26億m3,規(guī)劃年為1.35億m3。說明枯水年份洪水更為寶貴。
6.洪水資源利用工程措施及其增加水資源
經(jīng)全面分析沂沭河現(xiàn)狀實(shí)際和開發(fā)利用可能,提出沂沭河洪水資源開發(fā)利用措施包括中下游梯級(jí)建設(shè)攔河工程,增加一次攔蓄利用量、加固已有大中型水庫,提高現(xiàn)有工程蓄水能力、上游新建適宜的大型山區(qū)水庫、下游建設(shè)適宜的平原蓄水水庫。
6.1沂沭河梯級(jí)開發(fā)攔河工程增加水資源攔蓄利用量
為開發(fā)利用沂沭河洪水資源,提出沂沭河梯級(jí)開發(fā)方案。規(guī)劃在沂沭河干流和主要支流河道適當(dāng)位置建一批擋水高度在2.5-7m的攔河閘(壩),層層攔蓄上游來水,在滿足河道內(nèi)生態(tài)用水的前提下,最大限度地?cái)r蓄過境水量,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供充足的水源。
規(guī)劃在沂沭河干支流共新建攔河閘(壩)32座,已建10座,共42座。沂河干流包括新改建北社、斜午、滄浪溝、神墩、大莊、葛溝、新興、車莊、茶山、亭子頭、劉家道口、李莊、土山、洪佛寺、重興15座及已建沂水城、桃園、小埠東、角沂、馬頭5座;沂河支流包括新改建石溝、姜莊湖、大探沂、小葛莊及蒙陰汶河上、丹山、青駝7座和已建花園、蒙陰汶河下、黃埠3座;沭河干支流新改建朱家莊、石拉淵、龍窩、東相莊、劉河涯及其龍門、重興、大時(shí)莊、湯河下9座和已建大官莊、清泉寺、湯河上等3座攔河閘(壩)。
沂沭河梯級(jí)開發(fā)方案完全實(shí)施后,一次攔蓄水量可達(dá)4.33億m3,增加蓄水量3.23億m3。平均每年復(fù)蓄3次計(jì),則可攔蓄13億m3,增加蓄水9.69億m3。
沂沭河攔河工程蓄水增加的河道淺層滲漏量,主要是對(duì)河道有向外補(bǔ)給條件的河段的蓄水期間的淺層補(bǔ)給,依據(jù)規(guī)劃攔河工程多年平均蓄水量對(duì)應(yīng)的蓄水面積,參照沂河沂水?dāng)r河橡膠壩、小埠東攔河橡膠壩和沭河大官莊攔河橡膠壩實(shí)際滲漏量,測(cè)算沂沭河攔河工程補(bǔ)充增加淺層水資源量為 0.866億m3。
6.2上游山區(qū)已建水庫加固和新建水庫增加水資源量
沂沭河大、中、小水庫除險(xiǎn)加固和動(dòng)態(tài)汛限水位控制可增加蓄水3.33億m3,其中,大型水庫加固后增加蓄水量萬2.19億m3;中型水庫23座, 2010年前全部加固完成后,增加蓄水量0.26億m3;小型水庫560座,除險(xiǎn)加固后增加蓄水量0.33億m3;新建小型水庫、塘壩增加攔蓄水量0.39億m3;大中型水庫優(yōu)化調(diào)度約增加20%,則通過優(yōu)化調(diào)度動(dòng)態(tài)汛限水位可增加利用洪水資源0.49億m3。另外,在沂河一級(jí)支流蒙河上游建大型水庫一座,位于沂南縣雙侯鎮(zhèn)果莊,名為“雙侯水庫”,規(guī)劃水庫大壩長(zhǎng)1800m,水庫控制流域面積252km2,總庫容1.8億m3,興利庫容1.05億m3,為多年調(diào)節(jié)水庫,多年平均調(diào)節(jié)供水量1.2億m3。
6.3沂沭河下游新建平原水庫增加水資源量
總體考慮在臨沂市建設(shè)四座平原水庫,分布在河?xùn)|湯頭萬畝湖、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、蒼南等三地,總蓄水量1.2 億m3。
第一座在湯頭萬畝湖區(qū)域,可利用沂河水通過葛溝干渠輸入其中,充分利用沂河洪水資源,一次蓄水達(dá)4000萬m3。
第二座在分沂入沭水道與沭河交匯口以北低洼地帶,規(guī)劃平原水庫一座,名曰:“開發(fā)區(qū)平原水庫”,總蓄水量3000萬m3,一方面承納經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和河?xùn)|區(qū)汛期澇水,另一方面利用劉道口樞紐的姜墩放水洞將沂河洪水資源輸入該水庫,既緩解開發(fā)區(qū)澇災(zāi),又充分利用沂河洪水資源,為經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)防洪、排水治澇、供水、環(huán)境景觀等提供保證。
第三座在蒼山南部,位于蒼山縣長(zhǎng)城鎮(zhèn)南部低洼地帶,規(guī)劃長(zhǎng)城平原水庫總蓄水量5000萬m3,主要承納農(nóng)田澇水,同時(shí)攔蓄洪水資源,充分利用地表水。
綜合以上工程措施和非工程措施,共增加攔蓄洪水量達(dá)16.05億m3。其中河道建閘攔蓄占60%,大中型水庫加固后增加攔蓄占15%,新建水庫增加攔蓄占15%。
7. 沂沭河洪水資源開發(fā)利用風(fēng)險(xiǎn)
洪水資源風(fēng)險(xiǎn)管理和單純洪水風(fēng)險(xiǎn),都要將工程與非工程措施有機(jī)地結(jié)合起來,需要法律手段的強(qiáng)制實(shí)施,行政手段的推動(dòng)落實(shí),經(jīng)濟(jì)手段的補(bǔ)償誘導(dǎo),科技手段的有力支持。
當(dāng)前,沂沭河洪水資源開發(fā)利用的措施包括工程和非工程措施兩個(gè)方面,對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)既有工程措施風(fēng)險(xiǎn),又有非工程措施風(fēng)險(xiǎn)。工程措施風(fēng)險(xiǎn)主要包括工程規(guī)劃設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)、工程施工、工程監(jiān)理等工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。非工程風(fēng)險(xiǎn)主要包括洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度信息采集處理、以及大洪水利用時(shí)決策風(fēng)險(xiǎn)等。為此通過開展洪水資源利用工程前期工作,精心規(guī)劃設(shè)計(jì),避免設(shè)計(jì)失誤,達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化,大幅度節(jié)省工程投資;同時(shí),通過招投標(biāo)優(yōu)選施工隊(duì)伍,節(jié)省工程資金;通過工程監(jiān)理,減少建設(shè)失誤;通過加設(shè)水文站點(diǎn),加強(qiáng)洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度;建立防災(zāi)減災(zāi)信息系統(tǒng),盡量加大對(duì)低頻率洪水資源的利用;重點(diǎn)研究中等洪水、較大洪水的資源化,充分合理調(diào)蓄配置洪水資源;發(fā)生大洪水、特大洪水的地區(qū)首先確保洪水安全,洪水過境地區(qū)可考慮引用洪水資源,達(dá)到減少洪水資源開發(fā)利用風(fēng)險(xiǎn)的目的。
另外,洪水資源化的區(qū)域選擇要優(yōu)先考慮風(fēng)險(xiǎn)小的重點(diǎn)區(qū)域,逐步擴(kuò)展全流域洪水資源化。目前首要的是開展沂沭河洪水資源化的戰(zhàn)略研究,包括:洪水資源化工作目標(biāo)、研究方向、庫河重點(diǎn)區(qū)域、庫河試點(diǎn)區(qū)域等。
再者,將沂沭河大、中型水庫和沂、沭河干流列入洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制計(jì)劃,開展全流域洪水風(fēng)險(xiǎn)分析和洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制,以達(dá)到洪水風(fēng)險(xiǎn)管理和更好實(shí)現(xiàn)洪水資源化。在防洪工程體系的規(guī)劃指導(dǎo)思想上,從“蓄泄兼籌、以泄為主”調(diào)整為“蓄泄兼籌,以蓄為主”。除了發(fā)揮山區(qū)水庫調(diào)蓄洪水以及上游山丘區(qū)水土保持工程增強(qiáng)截流、加大蓄滯、減少泥沙的作用之外,通過攔河建閘、平原水庫、河網(wǎng)連通增強(qiáng)平原蓄滯洪澇水的能力,使得防洪工程體系既能夠在不繼續(xù)增大河道行洪負(fù)擔(dān)的前提下,充分發(fā)揮河道、水域攔蓄洪水的功能,實(shí)現(xiàn)洪水資源化利用,給澇水留出更多的回旋空間,協(xié)調(diào)人-水關(guān)系,減輕洪澇損失,為增強(qiáng)抗旱能力與生態(tài)環(huán)境的修復(fù)創(chuàng)造條件。
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作者簡(jiǎn)介
朱逢春 臨沂市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院
胡文靜 臨沂市蘭山區(qū)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院
何 震 臨沂市水利局
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