陕西省渭河流域水文水资源完整性评估

刘 俊 ，曲 艳 ，尚潇瑛 ，张 蓉 ， 韩 波 ，徐春燕

(1.陕西省河流工程技术研究中心，陕西 西安710018；2.陕西生态环境规划设计院有限公司，陕西 西安 710075；3. 西安浐灞生态区管理委员会，陕西 西安 710024)

河湖水系是地表水资源的主要载体，是维系生态系统健康的重要因子，河流健康是人们对河流生命存在状态的描述，河流健康状况评价是河流管理和河流生态系统监控的基础[1]，健康的河流是河流的社会功能与自然功能能够取得平衡的河流[2]。近年来，有关保护河流生态、维持河流健康方面的研究越来越多[3-5]。

渭河是陕西人民的母亲河。从20 世纪80 年代开始，渭河流域的地表水用水量逐渐增多，而且为了调蓄洪水，修建了石头河水库等大型水库，使得渭河河道的径流量更为减少。渭河断流的情况在中下游均有发生，随着渭河水量调度的实施，断流有所缓解，但生态用水量不足。

1 河段划分及代表站

水文水资源完整性主要包括流量变异程度和生态流量满足程度两个指标，均为河段尺度。按照《河流健康评估指标、方法与标准》中河流分段评估技术规定，结合陕西省渭河地貌形态、支流汇入、陆域土地利用（城市河段、农村河段）、水功能区、行政分区等情况，将陕西省渭河流域分为10 个评估河段见表1，指标评估数据采用河段内的代表水文站或相邻上下游水文站数据，其代表水文站见表1。

表1 渭河各评估河段代表水文站

2 指标计算方法及数据来源

2.1 流量过程变异程度（FD）

流量过程变异程度由评估年逐月实测径流量与天然月径流量的平均偏离程度表达。计算公式如下：

式中：qm为评估年实测月径流量；Qm为评估年天然月径流量；Qm为评估年天然月径流量年均值，天然径流量按照水资源调查评估相关技术规划得到的还原量。

2.2 生态流量满足程度（EF）

河流生态流量是指为维持河流生态系统的不同程度生态系统结构、功能而必须维持的流量过程。采用最小生态流量进行表征，指标表达式如下：

式中:qd为评估年实测最小日平均流量；Q¯为多年平均流量；EF1为4 月～9 月份最小日平均流量占多年平均流量的最低百分比；EF2 为10 月～3 月份最小日平均流量占多年平均流量的最低百分比，采用不低于30 年系列的水文监测数据推算。

2.3 水文水资源准则层赋分

水文水资源准则层(HD)包括2 个指标，其赋分（HDr）下式计算：

式中：FDW=0.3；EFW=0.7。

流量过程变异程度指标采用的是评估河段内代表水文站的2016 年逐月实测径流量、2016 年天然月径流量的数据。对于河道生态流量满足程度指标，考虑到渭河上游来水持续减少，近20 年渭河林家村断面径流量均值10.5 亿m3比前20 年20.2亿m3减少一半[6]，因此在此次评估中，根据评估河流的具体情况进行修正。在计算生态流量满足程度过程中，多年平均流量采用2000 年～2015 年系列的水文监测数据推算，河流生态流量指标采用评估河段内代表水文站的2016 年最小日平均流量。

3 结果分析

3.1 流量过程变异程度（FD）

渭河干流流量过程变异程度赋分为33.75 分，表现为不健康状态，各河段赋分见表2。上游省界至宝鸡峡山区村评估河段赋分最高为60.42 分，宝鸡峡至蔡家坡宝鸡城区评估河段赋分最低为16.00 分，这两个河段赋分差异大，主要是河流自然水文过程受农灌等人为活动影响较大，宝鸡峡灌区农灌取水影响是主要因素。

渭河各河段用水以农灌用水为主，用水分为相对集中的3个时段：3 月 ～4 月、6 月 ～7 月和 12 月，其中尤以 3 月、7 月、12月用水量最大；分别对应春灌用水、夏灌用水和冬灌用水高峰月。引起渭河流量过程变异的主要原因除了灌区用水较大外，也有渭河干流水电梯级开发的因素，其改变了河流水文情势，渭河干流上电站多分布在宝鸡峡大坝以上河段，部分已建水电站造成了河道流量的大幅度减少。另外，由于水土流失破坏土壤结构，降低植被质量，也影响了流域对径流的调蓄能力，造成了径流的减少。

目前渭河干流已建的水利水电工程有宝鸡峡引渭工程、宝鸡峡引水干渠上的宝鸡峡渠首电站、魏家堡电站等，此外，东庄水利枢纽大坝主体已于2017 年开工建设，计划2022 年基本建成主体工程。渭河流域内用水压力大、加上上游来水持续减少，因此导致渭河流量过程变异较大。

表2 各河段水文水资源准则层赋分计算表

3.2 生态流量满足程度（EF）

渭河干流生态流量满足程度赋分52.06 分，表现为亚健康状态。从赋分情况来看，2016 年林家村（合）站、林家村（三）站、魏家堡站、咸阳站、临潼站、华县站生态流量满足程度赋分分别为 81.66、39.48、25.82、63.56、55.76、49.32 分，介于差与好之间。林家村（合）站生态流量满足程度好，咸阳站、临潼站、华县站生态流量满足程度赋分在40 分以上，基本能满足生态流量要求。林家村（三）站、魏家堡站生态流量满足程度介于差与一般之间，不能满足生态流量要求。主要是因为渭河上游来水持续减少，干流缺少控制性水利调节工程，灌溉用水量大，宝鸡峡渠首电站、魏家堡电站、杨凌电站发电对河流流量过程造成较大影响，致使各别河段生态流量满足程度得不到保障。

“十三五”期间基于生态流量保障的渭河水量调度方案：①渭河上游林家村河道断面：上游拓石水文站来水25 m3/s 及以上时，林家村河道断面下泄流量5 m3/s～8 m3/s；上游拓石水文站来水小于25 m3/s 时，通过宝鸡峡灌溉系统调节保证生态流量5 m3/s，保证率不低于90%。②渭河中游魏家堡水文断面下泄流量不低于10 m3/s，咸阳水文断面下泄流量不低于15 m3/s，保证率均不低于90%。③渭河下游临潼水文断面下泄流量不低于37 m3/s，华县水文断面下泄流量不低于12 m3/s，保证率均不低于90%[7]。2016 年1 月20 日实施渭河水量调度之后，林家村、魏家堡、咸阳、临潼、华县站最小日平均流量分别达到5.0、8.21、15.8、54.9、50.8 m3/s,除魏家堡站未满足生态流量要求外，其他站满足最小下泄流量要求。

对比分析赋分结果及2016 年实施生态调度之后的流量满足情况，本次计算成果基本符合渭河实际情况。

3.3 水文水资源准则层赋分

根据水文水资源层两项指标权重设计，得到水文水资源准则层赋分为46.57 分，属于不健康状况。

4 结论及建议

4.1 结论

渭河是黄河重要的一级支流，属资源性缺水地区。受流域下垫面变化、气候降水等影响，多年来渭河上游来水持续减少，近20 年渭河林家村断面径流量均值10.5 亿m3比前20 年20.2 亿m3减少一半。渭河干流缺少控制性水利调节工程，灌溉用水量大，尤其是渭河中下游东庄水利枢纽工程的建设必将显著改变河道天然水文过程，渭河干流水文自然过程被一定程度打破。同时从赋分情况来看，渭河干流受影响程度比较大，2016年渭河干流生态流量满足程度不高，且渭河产水减少、水资源开发利用的程度越来越高，水文情势变化越来越明显，评价结果与渭河现状情况基本吻合，整体渭河干流水文水资源状况表现为不健康。

4.2 建议

（1）加快建设引汉济渭、引红济石等调水工程的建设实施，缓解关中渭河沿线城市和工业缺水问题，通过跨流域调水减压渭河工农业用水，增加渭河生态用水。

（2）通过建设生态水库、跨流域调水等措施，探索开发渭河流域新的生态水源，增加河道生态流量，改善渭河水生环境。