陜西省石河水庫(kù)水渾濁度超標(biāo)成因分析及防治對(duì)策

陜西省石河水庫(kù)水渾濁度超標(biāo)成因分析及防治對(duì)策

1調(diào)節(jié)水量總庫(kù)容及調(diào)節(jié)水容量陜西省石頭河水庫(kù)樞紐工程位于梅縣斜峪關(guān)村南1.5公里處。水庫(kù)控制流域面積673km2,總庫(kù)容1.47億m3,有效庫(kù)容1.2億m3,多年平均調(diào)節(jié)水量2.7億m3。是一座以城市供水為主、兼有農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種功能的大(2)型水庫(kù)。2庫(kù)水渾濁度超標(biāo)引發(fā)洪水石頭河水庫(kù)自1996年6月開(kāi)始向西安供水,為解除西安水荒做出了突出貢獻(xiàn)。水庫(kù)水量充沛,水質(zhì)良好,其水質(zhì)達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。但在汛期,若中下游或全流域遭遇暴雨,洪水?dāng)y帶大量泥沙進(jìn)入水庫(kù),造成庫(kù)水渾濁度大大超過(guò)國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5748-2006)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)生活用水標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的指標(biāo)“1-3”,當(dāng)水庫(kù)在中低水位運(yùn)行且洪水流量大于出庫(kù)流量時(shí),洪水中的泥沙在庫(kù)水中逐漸擴(kuò)散,造成庫(kù)水渾濁度陡然升高,并且在短時(shí)間內(nèi)難以達(dá)到《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》。水庫(kù)渾濁度過(guò)高的主要危害有三點(diǎn):一是當(dāng)庫(kù)水渾濁度指標(biāo)大于“3”、小于“6”時(shí),造成庫(kù)水不能直接向城市供給,必須采取“參清減濁”措施,即在所供渾水中參入一定水量的清水,使其渾濁度達(dá)到《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》。當(dāng)庫(kù)水渾濁度指標(biāo)超過(guò)“6”時(shí),參清減濁就難以奏效,將直接導(dǎo)致庫(kù)水停供;二是庫(kù)水渾濁度指標(biāo)超過(guò)“6”以上時(shí),會(huì)對(duì)用庫(kù)水開(kāi)展養(yǎng)殖的水產(chǎn)業(yè)造成較大影響,使產(chǎn)量明顯減少,降低了經(jīng)濟(jì)效益;三是大量泥沙及推移質(zhì)被洪水帶入庫(kù)內(nèi),沿庫(kù)底抵達(dá)壩前,導(dǎo)致水庫(kù)淤積量增大,減小了有效庫(kù)容,影響水庫(kù)壽命,甚至可能會(huì)影響輸水洞正常引水。1998年8月21日石頭河發(fā)生洪水,7時(shí)30分,洪峰流量達(dá)到1079m3/s,超過(guò)10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)(1020m3/s)。洪水來(lái)臨前的庫(kù)水位為779.64m,在汛限水位798.00m以下。當(dāng)時(shí),為攔蓄洪水,沒(méi)有泄洪,僅用發(fā)電尾水給西安供水,出庫(kù)流量13.6m3/s(含城市供水)。8月22日6:45泄洪洞開(kāi)始泄洪(流量463m3/s),9:00泄洪洞加大泄洪(流量639m3/s)。在此期間,大部分洪水存蓄庫(kù)內(nèi),其攜帶的大量泥沙在庫(kù)水中擴(kuò)散,渾濁度指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo),達(dá)到“15.8”以上。8月22日,西安黑河供水處為保證城市供水水質(zhì),及時(shí)采取了“參清減濁”措施,石頭河水庫(kù)供水由5.5m3/s減小到2.5m3/s,由石砭峪水庫(kù)(備用水源)與石頭河聯(lián)合供水。9月11日因渾濁度嚴(yán)重超標(biāo),石頭河向西安供水被迫停止,西安黑河供水處被迫啟動(dòng)了石砭峪水庫(kù)和已關(guān)閉的部分地下水源聯(lián)合供水的供水預(yù)案。這場(chǎng)洪水給城市供水造成了嚴(yán)重影響,導(dǎo)致石頭河水庫(kù)給西安市供水停供45天,盡管最終靠應(yīng)急預(yù)案解決了供水問(wèn)題,但一定程度上加劇了供需矛盾,加大了供水成本,影響了城市居民的生產(chǎn)生活。這次庫(kù)水渾濁度超標(biāo),也給石頭河水庫(kù)水產(chǎn)站造成一定損失。該站引進(jìn)飼養(yǎng)的名貴魚(yú)種虹鱒魚(yú)魚(yú)苗一半被嗆死,成魚(yú)10日內(nèi)不進(jìn)食,1個(gè)月內(nèi)進(jìn)食偏少,錯(cuò)過(guò)了虹鱒魚(yú)生長(zhǎng)黃金期,減少了產(chǎn)量,降低了經(jīng)濟(jì)效益。洪水?dāng)y帶大量泥沙進(jìn)入水庫(kù)的過(guò)程中也帶動(dòng)了水庫(kù)上游河道的礫石、石碴等推移質(zhì)進(jìn)入庫(kù)內(nèi),形成了一定的淤積。目前,石頭河向咸陽(yáng)供水的“引石過(guò)渭”工程正在建設(shè),預(yù)計(jì)明年可以建成供水,設(shè)計(jì)近期年供水量6000萬(wàn)m3,遠(yuǎn)期年供水量1.2億m3。向?qū)氹u市供水的前期工作也在加緊進(jìn)行。寶雞市政府已經(jīng)成立了石頭河引水工程辦公室,基本完成了項(xiàng)目可研工作。石頭河水庫(kù)未來(lái)的城市供水的任務(wù)十分繁重。與西安供水不同的是,將來(lái)要用石頭河水的咸陽(yáng)市和寶雞市的陳倉(cāng)區(qū)、蔡家坡經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)等并無(wú)可靠的地表備用水源,這就對(duì)石頭河水庫(kù)的供水保證率及水質(zhì)提出了更高的要求。解決水庫(kù)汛期可能出現(xiàn)的渾濁度超標(biāo)問(wèn)題已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)而又緊迫的一項(xiàng)任務(wù)。3流域水土流失程度庫(kù)水渾濁度是由暴雨形成洪水,造成水土流失產(chǎn)生的。水土流失與地面坡度、降水、土壤、植被等有密切的關(guān)系,在不同的自然條件下,流失程度有別。經(jīng)調(diào)查,流域內(nèi)海拔高程1800m以上地區(qū),雖山大坡陡,但森林覆蓋率高達(dá)80%以上,水土流失輕微;海拔高程1800m以下地區(qū),雖坡度較緩,但天然植被差,坡耕地多,水土流失最為嚴(yán)重,大多地區(qū)已屬中度水土流失區(qū),部分地區(qū)甚至達(dá)到強(qiáng)度水土流失區(qū),是流域水土流失的主要源區(qū)。庫(kù)水渾濁度的主要成因可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn):3.1時(shí)空分布不均石頭河流域分水嶺(秦嶺山脈)為北方與南方冷暖氣流交會(huì)帶,是局部暴雨高值高頻區(qū),降雨強(qiáng)度大,時(shí)空分布不均。據(jù)實(shí)測(cè)資料記載,該流域最大24小時(shí)降雨量154.6mm,最大1小時(shí)降雨量68mm,暴雨主要集中在7月~9月,洪水頻繁,來(lái)勢(shì)兇猛,極易造成水土流失,大量泥沙涌入水庫(kù),在庫(kù)水中擴(kuò)散,使庫(kù)水渾濁度迅速增大。3.2片蝕、溝蝕、泥石流流域內(nèi)水土流失類(lèi)型以水力侵蝕為主,兼有重力侵蝕。水力侵蝕方式主要為面蝕、片蝕、溝蝕等。面蝕發(fā)生在坡耕地、輪歇地、荒坡地上,據(jù)資料顯示,面蝕年侵蝕深度一般在0.3cm~0.5cm;片蝕、溝蝕主要分布在水庫(kù)岸坡及溝壑區(qū),易引發(fā)崩塌、瀉溜、滑坡等,多發(fā)生于水庫(kù)岸坡和一些地形較陡、巖體破碎、堆積物較厚、植被稀疏的支溝。據(jù)水文資料記載,石頭河多年平均輸沙量16.37萬(wàn)t,實(shí)測(cè)最大輸沙量84萬(wàn)t,平均輸沙模數(shù)243t/km2·a,最大輸沙模數(shù)1248t/km2·a。從石頭河流域水土流失面積統(tǒng)計(jì)表中可看出,中下游坡耕地多,土壤為黃土性疏松土壤,坡度陡,若遇暴雨,將大面積發(fā)生水力侵蝕(即面蝕或片蝕、溝蝕),極易引發(fā)土壤沙礫化和瀉溜、滑塌,水土流失嚴(yán)重。3.3廢渣、粉塵土流失成災(zāi)的原因據(jù)調(diào)查,在庫(kù)區(qū)兩岸采石、開(kāi)礦的企業(yè)就有5家,其采石、開(kāi)礦點(diǎn)基本上均設(shè)在溝道中下游,在開(kāi)采過(guò)程中,破壞了原地貌,并產(chǎn)生了大量的棄渣和粉塵,這些棄渣、粉塵均堆放在溝道下游,溝道比降大,高差懸殊,立地條件極差,使水土流失有惡化趨勢(shì),據(jù)資料顯示,石頭河輸沙量總體呈上升趨勢(shì),若遇暴雨,洪水匯流時(shí)間短,洪量集中,采石場(chǎng)極易形成滑坡,堆放的棄渣、粉塵隨之滑塌,產(chǎn)生泥石流,使大量泥渣進(jìn)入水庫(kù),增大了庫(kù)水渾濁度。3.4植被破壞嚴(yán)重,水土流失嚴(yán)重近年來(lái),隨著人口增長(zhǎng),庫(kù)區(qū)兩岸的洋槐林及其他灌木林,因遭人為破壞,現(xiàn)所剩無(wú)幾,同時(shí),干流兩岸的毀林毀草及陡坡耕種現(xiàn)象比較普遍,整個(gè)地區(qū)植被退化較為嚴(yán)重,由于這一區(qū)域?yàn)橥潦絽^(qū),生態(tài)結(jié)構(gòu)脆弱,環(huán)境容量有限,植被破壞后較難恢復(fù),若遇暴雨,極易發(fā)生面蝕或片蝕,加劇了水土流失。4減少災(zāi)害水庫(kù)的渾濁供水措施4.1立地條件的保護(hù)生態(tài)保護(hù)和生物治理是防止水土流失的基礎(chǔ)工程。首先,地方政府和水庫(kù)管理單位要切實(shí)負(fù)起庫(kù)區(qū)生態(tài)保護(hù)的責(zé)任,大力宣傳并嚴(yán)格執(zhí)行《中華人民共和國(guó)森林法》、《中華人民共和國(guó)水土保持法》、《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》等法律法規(guī),宣傳、表彰、鼓勵(lì)庫(kù)區(qū)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的人和事,嚴(yán)厲打擊盜伐、肆意破壞等不法行為,營(yíng)造保護(hù)庫(kù)區(qū)生態(tài)的良好環(huán)境。其次,要加大退耕還林還草,加快坡耕地改造,防止水土流失。根據(jù)國(guó)家制定的“退耕還林(草),封山育林,以糧代賑,個(gè)體承包”的政策,結(jié)合生物、工程、農(nóng)藝等措施,因地制宜,植樹(shù)種草,改善生態(tài)環(huán)境,搞好水土保持。水庫(kù)管理單位應(yīng)通過(guò)上級(jí)主管部門(mén)與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商、溝通,督促加快坡耕地退耕還林以及坡耕地改造的步伐,即對(duì)大于25°的坡耕地逐步退耕還林、還草,政府或水庫(kù)管理單位無(wú)償提供苗木樹(shù)種、籽種,并給以適當(dāng)補(bǔ)助,群眾栽植,群眾管護(hù),堅(jiān)持“誰(shuí)造林種草,誰(shuí)所有,誰(shuí)受益”,“誰(shuí)破壞,誰(shuí)補(bǔ)償”;對(duì)小于25°的坡耕地堅(jiān)持不懈地開(kāi)展農(nóng)田水利基本建設(shè),加快坡耕地改造,修筑梯田;對(duì)庫(kù)區(qū)兩岸公路以下至水庫(kù)正常水位間未植樹(shù)種草的區(qū)域,水庫(kù)管理單位應(yīng)加大植樹(shù)種草力度,提高植被覆蓋率,逐步實(shí)現(xiàn)山綠、水清。第三,對(duì)已成林草地采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┯枰员Ｗo(hù)。近年來(lái),石頭河水庫(kù)管理局用鐵絲網(wǎng)對(duì)庫(kù)區(qū)一級(jí)保護(hù)范圍予以隔離,以自然修復(fù)為主,輔以人工哺育,促進(jìn)了植被的恢復(fù),效果比較明顯。水庫(kù)二級(jí)保護(hù)范圍內(nèi)也可以采取此類(lèi)方法來(lái)防止和減少人畜破壞,鞏固水保治理的成效。4.2盡快建立健全水庫(kù)保護(hù)管理體系庫(kù)區(qū)內(nèi)工程建設(shè)、采石開(kāi)礦等行為加劇了水庫(kù)的水土流失,但現(xiàn)有水法規(guī)對(duì)這些行為并不能?chē)?yán)格加以限制,使水庫(kù)管理部門(mén)難以實(shí)施有效管理。建議省政府盡快制訂《石頭河水工程管理?xiàng)l例》,對(duì)庫(kù)區(qū)特別是水庫(kù)二級(jí)保護(hù)范圍內(nèi)的人為活動(dòng)做出約束性的規(guī)定,進(jìn)一步防止人為破壞。目前,水庫(kù)兩岸經(jīng)當(dāng)?shù)卣鷾?zhǔn)且仍在生產(chǎn)的礦山企業(yè)有四家,還有一部分未經(jīng)批準(zhǔn)的個(gè)體采石、采礦點(diǎn)。建議省上責(zé)成地方政府對(duì)這些采石、采礦企業(yè)予以綜合治理。對(duì)無(wú)證開(kāi)采的堅(jiān)決予以取締;對(duì)有證開(kāi)采的企業(yè)提出水保治理要求并定期不定期組織檢查督促,水保措施不到位的,堅(jiān)決予以關(guān)停。4.3控制白水?dāng)U散,增大庫(kù)水渾濁度改變水庫(kù)調(diào)度方式,主要是為了解決水庫(kù)攔蓄洪水過(guò)程中,洪水?dāng)y帶大量的泥沙在庫(kù)水中不斷擴(kuò)散,導(dǎo)致清水變?yōu)闇喫⒃龃髱?kù)水渾濁度這一問(wèn)題。為保證城市居民生活用水水質(zhì),建議現(xiàn)階段(未設(shè)置分層取水設(shè)施)水庫(kù)調(diào)度采取以下方式:4.3.1開(kāi)啟泄洪洞門(mén)診或采用兩洞聯(lián)合洪水洪水洪峰流量不大(小于或等于輸水洞泄洪能力)、但泥沙含量較大或渾濁度超過(guò)《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》時(shí),及時(shí)開(kāi)啟輸水洞閘門(mén),泄棄泥沙含量較大的洪水主流,待洪水泥沙含量較小且渾濁度低于《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》時(shí),關(guān)閉輸水洞閘門(mén),開(kāi)始蓄水;洪水洪量較大(超過(guò)輸水洞泄洪能力或小于、等于泄洪洞泄洪能力)且泥沙含量大時(shí),應(yīng)及時(shí)開(kāi)啟泄洪洞閘門(mén)或采取兩洞聯(lián)合泄洪,泄棄高泥沙洪水主流,待洪水泥沙含量較小且渾濁度低于《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》時(shí),關(guān)閉泄洪洞或兩洞閘門(mén)蓄水;當(dāng)遇洪水洪峰流量很大(超過(guò)泄洪洞泄洪能力)且泥沙含量很高時(shí),采用輸水洞與泄洪洞聯(lián)合泄洪(其最大泄洪流量應(yīng)不超過(guò)下游河道的安全泄量),泄棄高泥沙洪水主流,待洪水泥沙含量較低且渾濁度低于《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》時(shí),關(guān)閉泄洪洞及輸水洞閘門(mén)蓄水。4.3.2關(guān)閉或同時(shí)關(guān)閉兩洞門(mén)門(mén)支出工作當(dāng)遇上述前兩種洪水情況時(shí),應(yīng)分別開(kāi)啟輸水洞、泄洪洞閘門(mén)或同時(shí)開(kāi)啟兩洞閘門(mén)聯(lián)合泄洪,泄棄高泥沙洪水,采用來(lái)多少、泄多少的原則,待洪水渾濁度低于《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》時(shí),分別關(guān)閉或同時(shí)關(guān)閉兩洞閘門(mén)蓄水;當(dāng)遇上述第三種洪水情況時(shí),若省防辦無(wú)要求水庫(kù)為渭河洪水錯(cuò)峰時(shí),則采取兩洞聯(lián)合泄洪(其最大泄流量應(yīng)不超過(guò)下游河道的安全泄量),同時(shí)開(kāi)啟兩洞閘門(mén),泄棄高泥沙洪水主流,待洪水渾濁度低于《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》時(shí),關(guān)閉兩洞閘門(mén)蓄水。若省防辦要求水庫(kù)為渭河洪水錯(cuò)峰時(shí),則應(yīng)以省防辦核定的泄流量泄棄高泥沙洪水,錯(cuò)峰任務(wù)完成后再加大泄流量,待洪水渾度低于《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》時(shí),關(guān)閉兩洞閘門(mén)蓄水。4.4分層取水,滿(mǎn)足城市供熱水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)石頭河水庫(kù)的城市供水以及農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等均由輸水洞供水,而城市供水的保證率在95%以上,庫(kù)水通過(guò)輸水洞幾乎常年供水,汛期,常常會(huì)發(fā)生前面所提到的三種洪水,由于洪水入庫(kù)后,其主流沿庫(kù)底向輸水洞推移并通過(guò)輸水洞流出水庫(kù)直接供向城市,由于該洪水中的渾濁度超過(guò)《生活用水標(biāo)準(zhǔn)》,將會(huì)給市民的身體健康帶來(lái)嚴(yán)重影響,因此,只能停止城市供水,這樣又給城市居民及工業(yè)企業(yè)等生產(chǎn)生活用水乃至城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定的影響。為此,水庫(kù)