郑州市市区河道生态补水水源论证

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[摘要]本文通过对郑州市区周边现状六座中型水库历史蓄水及来用水情况分析，详细探讨了每座水库向郑州市市区河道供水的水量保证率，从是否有富余的可供水量角度提出了河道供水建议，为市区河道生态补水水源提供决策参考。

关键词：水源 水量 供水

[Abstract] through an analysis on the historical water storage and water use of the six medium-sized reservoirs in the outskirts of Zhengzhou city, this paper discusses in detail the water guarantee rate in Zhengzhou city river supplied by each reservoir. This paper also puts forward suggestions about river water supply from the perspective of whether there is surplus of water supply, to provide decision-making reference for urban river ecological water supplement water source.

Keywords: water source; water; water supply

中图分类号：S273文献标识码A 文章编号

1引言

郑州市河道生态治理近几年力度较大，治理后生态需水量也有少量缺口，多为引黄河水预以解决，近些年来，郑州市引黄水量正逐年趋于黄河的用水分配指标，为了适当缓解引黄压力，通过内部挖潜分析现有水库是否有富余水量可向市区河道供水。郑州市现有中型水库14座,其中，郑州周边6座，分别为郑州市郊区的尖岗水库、常庄水库和荥阳市的丁店、楚楼、河王和唐岗水库。6座水库不仅在防洪、灌溉、供水等方面发挥了效益，也为促进我市国民经济发展、提高人民生活水平、保障社会稳定、改善生态环境做出了巨大贡献。各水库在满足现有用水需求的前提下，是否有富余水量可供河道生态补水，是本文研究的重点。

2各水库基本情况

尖岗水库位于淮河流域沙颍河水系贾鲁河上游，坝址在二七区尖岗村西，控制流域面积113km2。现状坝顶高程158.52m，最大坝高34m，坝顶宽度8.4m。多年平均库水位140.50m，历史最高水位149.87m，最低水位131.98m。

常庄水库位于淮河流域沙颖河水系贾鲁河支流贾峪河上，坝址在中原区须水镇常庄村，控制流域面积82.0km2。现状坝顶高程135.64m，最大坝高26m，坝顶宽8m。多年平均库水位121.75m，历史最高水位128.50m，最低水位116.38m。

丁店水库位于荥阳市市区南10km处，是淮河流域贾鲁河支流索河中上游梯级开发的三座中型水库之一，控制流域面积152.0km2。坝顶高程为185.50m，最大坝高为35.5m，坝顶宽5.0m。多年平均库水位169.50m，历史最高库水位174.55m，最低水位162.08m。

楚楼水库地处荥阳市市区南2km处，位于丁店水库下游，河王水库上游，控制区间流域面积44.5km2。现状坝顶高程156.20m，最大坝高26.20m，坝顶宽27m。多年平均库水位143.48m，历史最高库水位149.88m，最低水位138.02m。

河王水库在荥阳市城北3km处的广武镇河王村，位于楚楼水库下游，控制区间流域面积57.1km2。现状坝顶高程130.0m，最大坝高22.6m，坝顶宽10.0m。多年平均库水位123.0m，历史最高库水位126.30m，最低水位119.78m。

唐岗水库位于黄河一级支流枯河上，坝址位于荥阳市北部约18km广武镇处，控制流域面积163.4km2。现状坝顶高程为122.50m，最大坝高为18.8m，坝顶宽7.0m。多年平均库水位116.5m，历史最高库水位118.09m，最低水位115.41m。

各水库基本情况统计表

注：表中数据运行情况统计年限自建库后有观测资料的年份起，至各水库近年除险加固前；设计情况以除险加固批复为依据。

3各水库现状来水量及用水分析

3.1尖岗水库

尖岗水库原规划功能是以城市供水、农田灌溉为主，兼顾防洪、养鱼、发电等综合利用。1975年左右，上游泉水逐渐枯竭，基流消失，来水量不足，逐渐失去了原来的发电、灌溉功能。郑州市政府于1975年启动了引用黄河水方案，修建了邙山引黄提水站，将黄河水提入尖岗水库，为郑州市自来水厂代存水源。

1985年尖岗水库抗震加固时重新规划其功能为：由常年供水改为确保黄河断流或泥沙高峰季节的应急供水，防洪维持其自然滞洪削峰作用；灌溉在确保城市供水的前提下,尽量满足库区周围群众的农业用水，可以进行养鱼等综合利用，取消了发电，明确了城市应急供水的职能。

为了加强水资源管理，郑州市政府于1993年以郑政办【1993】11号文件下发了《关于加强尖岗水库水源保护和管理的通知》，文件规定：由于城市供水矛盾，尖岗水库的性质转变为以防洪和城市应急供水为主，兼顾库区沿岸部分农村人畜饮水，取消农田灌溉和为当地乡镇企业供水的职能。

2010年，郑州市修建了生态水系输水工程，黄河水可以通过泵站提水入尖岗水库，尖岗水库成为生态水系输水工程向河道输水的调节水库。

由水库历年径流量系列，采用水文频率计算方法推求设计年径流量， 75%保证率下年径流量964万m3，95%保证率下年径流量仅为376万m3。水库现状历史平均蓄水库容只有908万m3，其兴利库容虽然较大，但由于自身径流来水量不足，实际可用水量较小，作为郑州市的备用水源，其年径流量不具备向河流供水的能力。

3.2常庄水库

常庄水库也是郑州市饮用水备用水源，肩负着郑州市的防洪和应急供水的双重任务。依据常庄水库逐日平均水位、出库流量观测资料，采用库水位反推计算入库水量，还原蒸发、渗漏损失，扣除引黄入库水量，得到实测入库水量系列，多年平均入库径流量为371.4万m3，形成多年平均库容约159万m3。

常庄水库作为郑州市的备用水源，目前是西流湖的反调节水库，其来水量除上游径流外，还通过修建的提水泵站从西流湖提水入库，储存的水量供柿园水厂应急备用。

分析可知，常庄水库天然径流量偏小，每年尚须靠提水调蓄用于城市应急供水，不备具向河道供水的条件。

3.3丁店水库、楚楼水库及河王水库

丁店水库、楚楼水库、河王水库是索河上游梯级开发的三座串连水库。丁店水库下游8.8km为楚楼水库，楚楼水库下游12.3km为河王水库，河王水库下游索河14.7km入郑州索须河。

3.3.1丁店水库

丁店水库主要功能是防洪和农业灌溉。水库来水量分为四部分，一是上游小水库下泄水量，二是区间自然径流量，三是上游煤矿排水，四是通过降龙渠跨流域引水。近些年来，上游小水库本身来水量偏小，又均进行了拦蓄，基本没有下泄水量；区间自然径流不大，年均约为250万m3；上游煤矿排水受政策影响较大，时多时少，年均260万m3；降龙渠是荥阳市于1994年实施的跨流域外调水工程，将黄河流域汜水河上游37km2的径流引入丁店水库，降龙渠在2002年前来水量较大，最近十年，沿渠用水量增加，渠道向水库输水能力平均也只有200万m3左右。因此，水库年均总入库水量为710万m3。

丁店水库下游的楚楼水库是荥阳电厂的水源地。由于楚楼水库正常蓄水量较少，需从丁店水库调水。丁店水库每年都要向楚楼水库及下游河道供水400万m3左右，除沿途蒸发、渗漏、灌溉和养鱼用水外，约200万m3到达楚楼水库。

根据丁店水库近二十年的工程观测资料分析，该水库历史多年平均库容835万m3，属典型的多年调节型水库。2006年6月之前，库水位平均在172m，库容1310万m3，曾经连续两年维持在174m，库容1780万m3。2006年6月，丁店水库出现险情，提闸泄水至164m（库容216万m3），之后连续5年库水位上涨缓慢，截止2011年5月，水位169m，库容756万m3，也就是说，虽然年均入库水量为710万m3，但扣除蒸发、渗漏、农业灌溉用水和向楚楼水库供水的影响，近5年平均每年能够增加的蓄水量只有108万m3。

分析认为，丁店水库每年除农业灌溉用水外，可向楚楼水库供水400万m3 用于楚楼水库的兴利供水。除此之外，年均尚有富余水量108万m3，这些水量可以保证丁店水库多年调蓄时水位能够持续上涨，达到汛限水位时，多余水量排入楚楼水库。

3.3.2楚楼水库

楚楼水库是以防洪为主，兼顾工业供水、农业灌溉和水产养殖。楚楼水库控制流域范围内径流分两部分：上游丁店水库补水和区间天然地表径流。该自1985年开始有水位观测资料，径流计算采用1985～2006年逐日平均水位、出库流量观测资料，采用库水位反推入库流量，还原蒸发渗漏损失，年径流量负值为零，得入库年径流量（计算时剔除2006年的入库径流特大值，因其主要是由于当年丁店水库出现险情，紧急腾空库容向下游放水所致）。

经分析计算，楚楼水库入库年径流量240.8万m3（含丁店水库下泄的200万m3）。水库从1988年开始向荥阳第一热电厂供水，年均供水190万m3。除向电厂供水外，水库灌溉及水产养殖每年用水约40万m3。

分析可知，楚楼水库自身区间天然径流来水量极少，向荥阳电厂供水水源主要由丁店下泄而来，经来水和用水的平衡分析，基本没有富余水量。

3.3.3河王水库

河王水库控制流域范围内径流分三部分：上游楚楼水库放水管补水、天然地表径流和上游胜利渠补水。

胜利渠是荥阳市重要的西水东调跨流域引水工程，渠道建成于1977年，设计最大流量8m3/s，将黄河流域汜水河河水自巩义市引至荥阳市区，入淮河流域索河。本次胜利渠来水计算参照荥阳市胜利渠管理所1996～2006年向河王水库输水量统计资料，多年平均输水量302万m3。径流复核根据河王水库1985～2006年水库逐日库水位、出库流量（放水管灌溉用水量和溢洪道泄量）观测资料，采用库水位反推入库流量，还原蒸发渗漏损失，年径流量负值为零，得多年平均径流量1087万m3。则该水库多年平均入库水量为1389万m3。

水库目前主要供水对象为河王灌区内的农田灌溉，河王灌区位于荥阳市北10km处广武镇,工程始建于1958年10月,经过1962年，1964年两次配套，1979年加固改造，渠系配套基本完成。灌区渠道经多年运行，损坏严重，部分渠道已无法使用，原设计灌溉面积4.05万亩，实际灌溉面积1.5万亩，渠系利用系数为0.63，多年平均灌溉供水为950万m3。

水库在满足灌溉用水的前提下，年均尚有富余水量439万m3，这些富余水量，每年汛前排入下游索河，以降低库水位，腾空防汛库容，安全度汛。水库现状历史年平均库容952万m3，常年接近汛限水位运行，水源良好，具备向郑州市索须河供水的可行性。

若考虑采用河王水库向河道补给生态需水，需计算不同保证率下供水水量。水库年均富余水量439万m3，年极大富余水量1073万m3，为2005年，主要受当年7.22“海棠”洪水影响，河王水库为暴雨中心，因此，这个数据不具备代表性，剔除这个极大值之后，河王水库的年最大富余水量为891万m3；年最小富余水量为29万m3，出现在2002年。通过对1985～2006年22个水文年的入库年径流量进行频率计算，频率曲线采用P-Ⅲ线型，目估适线，在照顾多数点据的基础上，侧重考虑平、枯水年的点群趋势定线，得75%保证率下年可供水量194万m3，50%保证率下年径流量496万m3。

纵上所述，丁店泄水入楚楼，楚楼泄水入河王，因此，位于上游的丁店和楚楼两座水库的富余水量最终均成为河王水库的入库水量，已包含在河王水库的径流计算成果内。

3.4唐岗水库

唐岗水库控制流域范围内无实测径流资料，查《河南省水资源》(2007年)和《河南省地表水资源附图》（1984年），经计算75%保证率下年径流量为810万m3，90%保证率下年径流量为626万m3。

唐岗水库流域面积163.4km2，来水量较大，水源充足，其调洪库容达2826万m3，但其兴利库容很小，仅为447万m3，水库多年平均库容346万m3。该水库主要功能是防洪，汛期削峰能力达到76%。原规划水库还有灌溉和养殖功能，但由于库区上游的上街铝厂不断向库区排污，水质重金属含量超标严重，已不适宜水产养殖。目前库水主要是农业灌溉，灌区现有农田1.1万亩，50%保证率时，供水量为369.2万m3；75%保证率时，供水量为430.4万m3。多余水量向下游黄河大观小黄河进行生态补水。经分析可知，该水库亦不适宜向郑州市河道进行生态补水。

4供水能力分析

通过以上分析，将各水库来～用水平衡列表汇总如下。

各水库供水能力分析成果表

5结论

从表中可知，目前，郑州市周边6座中型水库中，能够具备向郑州市河道进行生态补水的水库仅有河王水库，补水可直接自流进入郑州市索须河。水库75%保证率下年可供水量194万m3，50%保证率下年径流量496万m3。