灵璧县水资源布局规划优化研究

陈得阳，陈 艳

(1.宿州市水利水电建筑勘测设计院，安徽 宿州 234000；2.淮河水利委员会水利水电工程技术研究中心，安徽 蚌埠 233001)

0 引 言

灵璧县是宿州市下辖县,位于安徽省东北部,淮北平原东部,地理坐标为东经117°17′～117°44′,东邻泗县,西连埇桥区,南接蚌埠市固镇、五河两县,北与江苏省徐州市铜山区、睢宁县接壤。南北长约81 km,东西宽约32 km。下辖19个乡镇和1个省级经济开发区,国土总面积约为2 054 km2,其中平原面积1 933 km2,山丘区面积121 km2。截至2019年,常住人口104.4万人,地区国内生产总值(GDP)222.65亿元,三次产业结构为23.5∶33.3∶43.2。

1 基本情况

灵璧有楚汉相争的垓下古战场,是中国民间文化艺术之乡、钟馗故里、中国观赏石之乡、中华奇石的主产区,灵璧石被誉为中国四大观赏石之首。素有“虞姬、奇石、钟馗画,灵璧三绝甲天下”之誉。

灵璧县是农业大县,农副产品资源丰富,盛产小麦、玉米、花生、棉花和猪肉、羊肉、牛肉及各类禽蛋等,是全国重要的商品粮基地、粮食生产百强县、安徽省畜牧畜业大县。矿产资源遍布全境,皖螺矿、墨玉矿、石灰石矿储量丰富。灵璧县工业和第三产业发展迅速,已形成门类较为齐全、生产初具规模的工业体系,主要以食品加工、新型建材、纺织服装和机械电器为主。灵璧县境内旅游资源丰富,近年来县委、县政府充分挖掘历史资源,打造了虞姬文化园、钟馗文化园、奇石文化园等,大力发展旅游经济,以之为主导产业。

灵璧县境内主要河流有新汴河、新濉河、唐河、北沱河、南沱河等,位于中下游,过境水量较多。根据《灵璧县水资源综合规划(2014-2030年)》(安徽省水利科学研究院、灵璧县水利设计院,2016年4月),全县水资源总量58 147万m3,其中地表水35 109万m3,地下水34 104万m3,重复计算量11 066万m3。全县水资源年可利用量26 523万m3,其中地表水9 036万m3,地下水18 315万m3,重复量828万m3。预计到2030年,年平均总需水量25 609万m3,95%保证率下需水量31 176万m3,其中生活用水7 105万m3,工业生产用水5 529万m3,农林牧渔15 416万m3,生态用水540万m3,供需缺口很大。目前全县生产、生活用水绝大部分取自地下水,城区由于取水集中,已形成漏斗。

2 发展趋势

目前宿州市城区正在建设第四水厂,从新汴河取水15万t/d,开发区水厂,从沱河取水10万t/d。北部的徐州,发展则更进一步,城市生活用水取自骆马湖,生产用水取自微山湖,灌溉使用地表水,基本实现生产、生活用水地表化,地下水作为战略资源予以储备,这也是灵璧县的发展方向。从社会健康发展角度考虑,未来的发展方向应是城乡供水一体化,生产、生活用水应大部分取自地表水,现状的水资源布局仍是建立在传统的防洪、排涝的基础上,滞后于社会发展需求,因此,需要对灵璧县水资源布局进行优化。

3 规划思路

对于灵璧县水资源布局优化,站位要有高度,布局要有系统。要站在全县社会经济健康发展全局的高度,对地表水充分开发利用,渐次推进;对地下水进行战略保护,逐步置换。政策上,与乡村振兴、农村水系治理等结合在一起,功能上,将防洪、排涝、引调水、水生态、水环境等结合在一起,统筹考虑。

4 具体措施

4.1 解决水源问题

水源来自两个方面。一方面是内水,包括境内河流蓄水和过境水,另一方面是外水,即外调水,来自引江济淮水量。原则是优先利用内水,同时为接纳外调水量做好准备。

4.1.1 内水

灵璧县境内主要河流有新汴河、新濉河、唐河、北沱河、南沱河等。新汴河是宿州市最大的一条河道,也是宿州市的母亲河。河道上起七岭子,向东经埇桥区、灵璧县、泗县至江苏省泗洪县付圩子入溧河洼,全长127.1 km,其中安徽108.4 km,江苏18.7 km,流域面积6 562 km2。新汴河是一条人工河道,1966年10月开工兴建,于1970年竣工。初始目的是排出上游河南省境内及宿州市萧县、砀山县高亢地区的来水,高水高排,是一条专用的排洪通道。2012-2016年,对新汴河再次进行治理,建设内容包括:河道疏浚、新北沱河、唐河、石梁河等三个地下涵重建及沿线23座穿堤建筑物的加固、新改建等。现在的功能定位为:防洪、灌溉、供水、航运等。防洪是其初始功能；灌溉是指新汴河灌区以新汴河为水源,利用沿线穿堤建筑物作为分水口门,向两侧区域进行灌溉,面积58.79万亩(1亩≈666.7 m2),是宿州市唯一的大型灌区;供水是指沿线宿州城区、灵璧城区、泗县城区生产生活用水均在新汴河设有取水口,同时,新汴河也是淮水北调、引江济淮工程的调水线路;航运是指新汴河的四级航道,目前正在建设。新汴河自上而下分布宿州闸、灵璧闸、团结闸三个梯级枢纽,灵璧县城位于灵璧闸上区间。

根据1980-2019年长系列水文资料进行分析,新汴河宿州闸多年平均下泄水量2.32亿m3,团结闸多年平均下泄水量1.87亿m3,区间河道利用、蒸发、滞蓄约0.45亿m3,说明沿线灵璧、泗县对新汴河水量的利用率较低。但是,新汴河下泄水量主要集中在汛期,用水主要在非汛期,近年来新汴河各河段均“闹水荒”,出现生产、生活用水供给不足的问题。随着用水需求的快速增长,加之新增航道用水,可以判断今后的供需缺口会更大。

新濉河位于新汴河北部,是埇桥区、灵璧县、泗县的重要排水通道,境内长度87.3 km,流域面积2 972 km2。新濉河自上而下分布草坝闸、浍沟闸、枯河闸三个梯级,其中浍沟闸在灵璧县境内。根据1980-2019年长系列水文资料进行分析,新濉河浍沟闸多年平均下泄水量4.95亿m3,枯河闸多年平均下泄水量4.67亿m3,河道利用、蒸发、滞蓄约0.28亿m3,基本未开发利用。针对濉丰汴枯的情况,可以利用区间南北向河沟,沟通新濉河、唐河、新汴河,实现北水南送、引濉入汴的布局。一方面,利用降雨空间分布的不均性,实施以濉补汴;另一方面,利用北高南低的地形,进行经常性的补给。对于南部的北沱河、南沱河,由于水量较小,且远离县城,近期拟以供给周边乡镇用水为主,暂不考虑调水入城。

统计1980-2019年的新汴河、新濉河灵璧区间下泄流量情况,见表1。

表1 1980-2019年新汴河、新濉河灵璧区间下泄流量表

4.1.2 外水

外水以新汴河为核心。在已实施完成淮水北调工程中,计划每年给予灵璧县2 000万m3,输送至新汴河灵璧闸上。引江济淮工程完工之后,水量会进一步增加。

4.1.3 水质

根据考核要求,灵璧区间新汴河、新濉河考核水质均为Ⅳ类,从近年来逐月考核结果来看,除汛期个别月份不满足要求之外,其余均满足要求,引濉入汴,主要是非汛期,因此,水质上是可行的。2020年1～5月份,新汴河灵璧区间水质均为Ⅲ类,新濉河水质,2月、5月份为Ⅲ类,1月份、3月份、4月份为Ⅳ类。

4.1.4 水位

2020年6月1日,新濉河浍沟闸上水位21.70 m,新汴河灵璧闸上水位19.87 m,水头差1.83 m,灵西运河长度18.5 km,比降1/10160,可以自流引水。

4.2 坚持节水优先

根据习近平总书记“3·14”重要讲话精神,践行十六字治水方针,“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”,把节水放在首位。

4.2.1 工业及城市生活用水

在优化调整全县产业布局的基础上,根据工业格局,重点加强食品加工、建材等高耗水行业的节水改造。推广直流水改循环水、空冷、污水回用、凝结水回用等技术。推广供水、排水和水处理的在线监控技术。在工业集中的园区推进企业用水网络集成技术的开发与应用,鼓励外排废(污)水深度处理后回用,推广外排水处理后回用于循环冷却系统的技术,力争实现少排放,甚至零排放。同时,加快城市供水干、支管网系统的技术改造,降低输配水管网漏失率。全面推行节水型用水器具,发展“节水型住宅”,节水设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。实施分质供水,推广再生水利用和雨水集蓄利用。

4.2.2 农业灌溉节水

进行灌区续建配套与节水改造工程建设,实施高效农业节水工程,进一步提高农业灌溉用水的利用效率,实现节水目的。

4.2.3 利用非常规水源

大力推进再生水利用、城市雨水集蓄利用、分质供水等工程,多渠道发力,实现节水之目的。

4.3 布局规划优化

4.3.1 城区

城区是人口、企业最集中的地方,以此为核心,对全县水资源进行重新布局。

(1) 引水。灵璧城区的水源来自两个方向,一是新汴河,包括过境水和外调水;二是县北内水,可通过濉河、唐河、汴河连通工程,实现北水南送,供给县城使用。对于新汴河方向,城区位于灵璧闸上游,可在闫河与新汴河连接处设取水口,将新汴河水量引入闫河、闫汴沟。对于北水南送,可通过灵西运河、浍李沟、唐濉沟、土山沟等纵向河沟,实现新濉河、唐河、新河、闫河、新汴河等横向河道,实现空间均衡、引水入城的局面。对于灵西运河,可规划为平底河道,底高程16.0 m,底宽1 m,边坡1∶2.5,开挖断面在现有河床内,不新增占地,河底高程基本与两端河底高程一致,实现经常性的自流补水。城区用水均从闫河、闫汴沟取水。现阶段,城区用水以内水为主,实现自平衡,待外调水到来之后,在满足城区用水的基础上,南北分水,供给乡镇使用。新濉河、新汴河节制建筑物水位高程相关情况见表2。

表2 新濉河、新汴河节制建筑物水位高程要素表

(2) 退水。灵璧县城的北部为丘陵区,南部邻近新汴河,排水出路只有岳洪河一途,在城区东南汇入唐河,经唐河地下涵穿越新汴河向南排出。由于唐河地下涵控制水位较高,正常蓄水位19.37 m,两岸地面高程约20 m,水面比降太小,导致城区排水困难。小水年份,涵上区域发生涝灾,大水年份,北部山区来水快,峰高量大,下游退水慢,形成区域洪灾。建议在岳洪河下游建设闫汴沟枢纽(站涵一体),规划翻水站30 m3/s,涵洞3孔3 m。将城区涝水排入唐河或新汴河,水质不好时,排入唐河,水质好时,排入新汴河。这是根治城区涝灾的治本之策。

(3) 供水。目前城区有两家水厂,分别为灵璧县自来水有限公司与灵璧县光明自来水厂,年取水量分别为280万m3与100万m3,均采用地下水。正在建设灵西水厂,拟从新汴河取水,年取水量1140万m3,逐步置换城区生产、生活用水,解决超采漏斗问题,实现地下水位回升,现有地下水水源井作为备用水源。

(4) 活水。由于唐河地下涵长期关闭,蓄水位较高,现状灵璧县城水系活力不足。如果直接降低涵上蓄水位,区间水量白白流出,又形成水资源浪费。为此,建议在地下涵上游三山处建设节制闸,闸址处5年一遇流量308 m3/s,20年一遇流量490 m3/s,规划水闸共7孔,单孔净宽7 m,总净宽49 m。此举有三个好处,一是此处地面高程21.3 m,闸上正常蓄水位可抬升至20.5 m,较下游抬高1.13 m,保证上游水资源不浪费;二是,可使闸上水量经闫河进入闫汴沟等城区水系,增加城区水量;三是,“上升下降”,上游三山闸抬高蓄水位,下游地下涵降低蓄水位(改变地下涵控制运用办法),可增加2 m水头差,定期将城区水量经唐河地下涵排出,实现城区水循环,增加水动力、水活力,全面改善城区水生态环境。唐河潘集闸——地下涵段水位情况见表3。

表3 唐河潘集闸-地下涵段水位高程表

4.3.2 镇区

灵璧现有乡镇水厂41个,年取水量2 710万m3,均为地下水,现已基本实现供水全域覆盖。各乡镇镇区大多靠近河边,用水条件较为有利。以新濉河为界,北部为黄泛区,河道水系分布不太规则,南北相反,基本呈梳式布局。因此,分成濉北、濉南两个区域,分别选取典型进行叙述。北部选择朝阳镇,南部选择韦集镇。

朝阳镇位于灵璧北部,国土面积140 km2,常住人口7.42万人。东、北分别与江苏省的岚山、双沟两乡镇接壤,西、南分别与下楼、尤集、渔沟相连,北距徐州、南距灵璧县城均为50 km,104国道横穿北部,距徐州观音机场8 km。受黄泛影响,地势北高南低、东高西低,主要河流有新运料河、老运料河、三渠沟、孟家沟等。新运料河位于朝阳镇西部,古时候是沟通濉河、黄河的一条航运通道。现今新运料河发源于江苏省铜山县废黄河南岸夏洪水库坝下,全长49.02 km,流域面积355 km2。江苏省铜山县境内长17.8 km,集水面积100 km2,安徽省灵壁县境内长31.22 km,集水面积255 km2。2006年按照5年一遇排涝、2年一遇防洪标准进行治理,朝阳镇境内河段底宽20～25 m,边坡1∶2.5。

老运料河位于朝阳镇东北部,系新运料河的支流,流域面积150 km2。灵壁县境内长10.887 km(均在朝阳镇境内),流域面积133 km2。2006年按照5年一遇排涝、20年一遇防洪标准进行治理,河道底宽7～18 m,边坡1∶2.5。

三渠沟起源于朝阳镇东北部黄庄村,向南汇入新濉河,河道全长28.06 km,流域面积242 km2,2015年按照5年一遇排涝、20年一遇防洪标准进行治理,朝阳镇境内河段底宽10 m,边坡1:2.5。

孟家沟位于朝阳镇中部,上源于孟山口,向西穿镇区而过,下游汇入运料河,长度13 km,集水面积31.5 km2。2019年,利用高标准农田项目进行过治理,排水能力满足要求。

根据《灵璧县水资源综合规划(2014-2030年)》(安徽省水利科学研究院、灵璧县水利设计院,2016年4月),朝阳镇年均径流量2 499万m3,50%保证率地表水资源量2 072万m3,75%保证率地表水资源量1 160万m3,95%保证率地表水资源量409万m3。地下水资源量多年平均2301万m3,50%保证率地下水资源量2145万m3,75%保证率地下水资源量1 885万m3,95%保证率地下水资源量1 680万m3。扣除重复计算量,朝阳镇多年平均水资源量3 982万m3,50%保证率水资源量3 635万m3,75%保证率水资源量2 678万m3,95%保证率水资源量1 817万m3,对应人均水资源量分别为536 m3、490 m3、361 m3、245 m3。朝阳镇用水主要为居民生活用水及农业生产用水,人均水资源禀赋完全可以满足当前及未来一段时期内的用水需求。

朝阳镇境内主要河沟防洪、排涝能力较好,但是,非汛期时,河沟蓄水能力不足,芦苇、水草滋生,水环境较差。尤其是朝阳镇区,位于十里长山北麓坡地,非汛期时,沟底干涸,河沟形态、生态环境均不足。针对这种情况,与县局、乡镇共同研究,拟采取境内北水南送的办法,将北部新运料河、老运料河的水量引入孟家沟,建设闸站,提水至镇区,供生产使用,也可实现经常性的换水,增加水动力、水活力,改善镇区水环境。具体措施为,在新运料河上,老运料河汇入处下游建设练滩闸,规模5孔5 m,节制两河水位,打通中心沟,将两河水量引入孟家沟,在镇区西部建设孟家沟闸站,规划翻水站2 m3/s,节制闸3孔5 m。镇区缺水时,通过泵站提水补给镇区;镇区水质较差时,提闸放水,然后利用泵站向镇区补水。朝阳镇生活用水可以从新运料河、老运料河取水,结合现有水厂及管网,实现地下水置换。

韦集镇位于灵璧南部,国土面积137 km2,常住人口5.1万人。地处北沱河、南沱河之间,三八沟从中纵向穿过。

北沱河是宿州市的内河,上源于埇桥区一号沟,向东经灵璧,至泗县草沟境内汇入唐河,河道全长75.7 km,流域面积537 km2,韦集镇境内河段属于中下游,全段河道已利用中小河流及怀洪新河洼地资金实施治理,标准为排涝5年一遇,韦集镇境内河段底宽35 m,边坡1∶2.5。

南沱河上源于宿州市埇桥区沱河进水闸,向东南经灵璧、固镇、五河、泗县于樊集入沱湖,河道长度112.7 km,流域面积1 195 km2,韦集镇境内河段属于中下游,与固镇县濠城镇以河为界。全段河道已利用世行贷款及怀洪新河洼地资金实施治理,标准为排涝5年一遇。

三八沟位于镇区东部,北南走向,长度10.1 km,流域面积27.3 km2。

对于排水,韦集镇处在坡地之上,地形北高南低,涝水可自行排出;对于防洪,南、北沱河均达到防洪要求;对于水动力、水活力,可以利用地理条件,北引南退,需要用水时,从三八沟上游引入北沱河水量,供给镇区使用,退水时,打开下游涵闸,退入南沱河。对于供水,南、北沱河过境水量丰富,可资利用,足以满足需求。

总之,县北区域的镇区生产、生活用水,近期内可依托当地骨干河道,通过小型引、调水工程,使用当地的地表水源。县南镇区,现状已基本具备使用地表水源的条件。

4.3.3 乡村

广大乡村生活用水,水源逐步置换为地表水,生产用水主要是灌溉用水,近期内仍以井灌为主。

5 结束语

灵璧县水资源布局要站在全县社会经济健康发展的高度,按照习总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水方针,通过节水、调水等措施,对当地的地表水资源充分开发利用,力争在“十四五”期间,完成大部分地区生产、生活用水置换工作,除农村机井灌溉外,其余地下水作为备用水源。对于水量调出地区,可参考国家南水北调实施经验,逐步建立生态补偿机制。通过优化县域水资源布局,实现水利行业的升级,从小康向现代化迈进。