沁河中游河南段水资源统一管理利用研究

张龙龙

(焦作市引沁灌区管理局，河南 济源 459000)

黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略以来，黄河水利委员会联合河南省水利厅多次集中调研河南省境内黄河支流沁河的水资源开发利用情况。如何将调研成果转为发展机遇，使之成为沁河流域高质量发展的引擎；如何立足河南看流域，跳出河南看流域；如何实现沁河流域整体水资源空间均衡配置，提高水资源集约节约利用水平，是我们应该深入研究的课题。本文分析了流域用水矛盾，研究了沁河中游河南段水资源的统一管理利用问题，对推进黄河流域生态保护和高质量发展具有重要的意义。

1 沁河流域概况

沁河是黄河三门峡至花园口区间两大支流之一，发源于山西省长治市沁源县霍山南麓的二郎神沟，自北向南流经山西省的沁源、安泽、沁水、阳城、高平、晋城和河南省的济源、沁阳、武陟等市(县)，于武陟县方陵村汇入黄河。流域面积13532km2，其中山西省境内12304km2，占全流域面积的91%；河南省境内1228km2，占9%。干流全长485km，河道落差1844m，平均比降3.8‰。

2 沁河中游河南段概述

将沁河流域划分为上、中、下游三段，张峰水库以上为上游，河长224km，流域面积4990km2；张峰水库至五龙口为中游，河长171km，流域面积4255km2；五龙口至入黄口为下游，河长90km，流域面积4287km2。

沁河干流现有水文观测站5处，从上至下依次为孔家坡、飞岭、润城、五龙口和武陟[1]。根据水文观测站分布情况，并结合流域上中下游划分情况，可将省界至五龙口水文站河道细分为沁河中游河南段。沁河干流现状基本情况见图1。

图1 沁河干流基本情况简图

根据流域面积分布情况看，沁河中游以上面积占全流域面积的69%，中游河南段在整个流域水资源配置中承担着承上启下的重要作用，同时中游河南段已经成为豫西北焦作市和济源市经济社会发展的重要水源地。

3 主要水利工程情况

水资源管理利用的关键是对大型水利工程的建设管理，沁河中游河南段现状主要有3座大型水利工程，从上游至下游分别为引沁灌区、河口村水库和广利灌区。工程相对位置关系见图1。

3.1 引沁灌区

引沁灌区位于河南省西北部，第一渠首位于沁河峡谷济源市克井镇紫柏滩(晋豫交界)，设计流量为30m3/s，设计灌溉面积40万亩，属大型灌区。范围涉及济源市、焦作孟州市和洛阳市原吉利区3个市(县)15个乡镇367个行政村，人口60余万。灌区以沁河为水源，有总干渠1条，全长102km，干渠15条，加支渠16条，渠系工程长达2000km，中小型水库38座，蓄水池200余座，水电站2座。通过近50年的发展，灌区已形成“引蓄提结合、以蓄补源、长藤结瓜、综合利用”的水利工程体系，已由单一农业灌溉发展到人畜饮水、农业灌溉、工业供水、水力发电等多方位供水格局，成为支撑区域经济社会可持续发展的重要基础设施，发挥着不可替代的作用，产生了显著的经济、社会和生态效益。

3.2 河口村水库

河口村水库位于沁河最后一段峡谷出口处的河南省济源市克井乡，五龙口水文站上游9km处，水库于2017年通过竣工验收。水库控制流域面积为9223km2，占沁河流域面积的68.2%。多年平均入库径流量为4.92亿m3，总库容3.17亿m3，其中，防洪库容2.31亿m3，调节库容1.96亿m3。水库的供水对象包括济源市第三水厂、华能沁北电厂、沁阳市沁北产业集聚区、广利灌区等，此外兼顾满足水库下游五龙口断面的生态流量需求[2]。河口村水库可以有效地控制沁河洪水的发生，弥补现状防洪工程体系中存在的不足，使沁河下游的设防流量重现期由25年提高到100年，同时尽可能地拦蓄黄河下游洪峰流量和超过10000m3/s的洪量。

河口村水库开发任务以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电、改善河道基流等综合利用。在保证沁河下游河道最小生态基流维持在5m3/s以上及不减少广利灌区农业用水的情况下，可向工业和生活供水6580万m3，供水保证率为95%，同时广利灌区供水条件也可以得到明显改善，有效缓解了引沁灌区和广利灌区灌溉高峰期用水矛盾。

3.3 广利灌区

广利灌区位于河南省西北部，渠首位于济源市五龙口镇沁河出山口处，采用多渠首无坝自流引水方式进行引水，设计引水流量为28m3/s，设计灌溉面积51万亩，为大型灌区。范围涉及济源、沁阳、温县、武陟4个市(县)24个乡镇(办事处)439个行政村，人口50余万。该灌区为引沁河水灌溉的著名古老灌区，秦代初创，汉魏始盛，明清发展，泽惠当代，至今已有2200余年灌溉史。目前，灌区已发展成为集自流灌、提灌、渠井双灌、以灌代补、防洪除涝于一体的综合性大型灌区，是河南省主要粮食生产核心区。

4 水资源对区域经济社会的作用

4.1 区域经济社会概况

沁河中游河南段地处河南省豫北地区，区域范围涉及济源市、沁阳市、孟州市、温县、武陟县和原洛阳市吉利区6个市(县、区)39个乡镇806个行政村，人口110余万。2020年域内地区生产总值为2347.08亿元，主要市县区人均GDP均在相应地区排名靠前，其中，济源市在全省排第2名，沁阳市、孟州市、温县、武陟县在焦作地区分别排第2名、第3名、第6名、第7名，吉利区在洛阳地区排第1名。区域内3座大型水利工程在各自片域内对上述市(县、区)的发展起到了不可替代的作用。

4.2 对社会经济的作用

4.2.1 服务第一产业

中游河南段区域内服务第一产业对象主要为农业和养殖业。

区域内农业区属于河南省主要粮食生产核心区，域内主要以粮食作物为主，其中灌区设计灌溉面积合计91万亩，为河南省粮食丰产丰收和保障国家粮食安全作出了重要贡献。

区域内养殖业除了传统畜牧业外，特色渔业养殖最具有代表性。近年来，随着生活水平的提高，国民对健康饮食更加关注，对高蛋白低脂肪的鱼肉需求量也越来越大。因此，引沁灌区范围内养殖户利用山岭区地理环境优势，充分利用坑塘、沟系和中小水库等资源，发展渔业养殖，并积极推陈出新，借助沟域水系的优势，将“猪-沼-藕”有机结合，形成“生态养殖+沼气+绿色种植”的循环经济高效生态种养模式[3]，实现沟系年产鲜鱼1000万kg以上。同时利用环境独特、交通便利、人文景观优美的部分沟系探索了“农业+生态+旅游+康养”的共享模式，形成沟系相连，步道相通，窑洞庭院棋布，垂钓采摘健身休息于一体的旅游休闲康体养生福地，努力践行“绿水青山就是金山银山”的新发展理念，为带动当地农民脱贫致富作出了重要贡献。

4.2.2 服务第二产业

沁河中游河南段区域内服务第二产业对象主要为石油煤炭加工、有色金属冶炼、基础化学原料制造、皮革毛皮加工、电池制造、电力和热力生产等，涵盖精炼石油化工、焦炭、白银、黄金、铅、锌、铜、特种钢材、烧碱、聚氯乙烯树脂、皮革毛皮、铅酸电池和火力发电等国民经济社会发展的重要产品。区域内已服务或可服务的规模较大企业有15家，其中包括河南省百强企业7家。经过多年来输水工程的不断配套建设，对地下水限采停采要求更加严格，沁河中游河南段成为上述产业发展的重要直接水源或备用应急水源地，为产业发展以及区域社会生产生活作出了重要贡献。

4.2.3 服务第三产业

沁河中游河南段区域内服务第三产业对象主要为生活用水和供热用水。如济源市第三水厂、愚公水厂，孟州市西部岭区水库群，已经成为济源市、孟州市重要的生活用水水源；沁北电厂和国电豫源向济源城区供热已成为济源市冬季取暖的重要热源。

5 存在的用水矛盾

5.1 流域性矛盾

沁河属于季节性河流，径流时空分布不均特征明显，由于气候变化以及全社会对地下水资源开采利用的影响[1]，加之近年来山西省对上游张峰水库的开发利用程度不断提高，造成水库除生态基流外下泄流量逐年减少。同时，随着沁河中游山西省境内沿线其他水利工程的建成及投入使用，造成沁河省界以下河道径流总体呈现逐年减少现象，且时空分布不均引发的用水矛盾进一步加剧[4]。

5.2 引沁灌区与广利灌区的用水矛盾

沁河水资源的利用比较久远，但仅限于引水灌溉，所建的广利、新利、广惠等灌区(现今广利灌区的主要部分)至今仍发挥着重要作用。引沁渠首修建于省界处并位于广利灌区取水口的上游，沁河来水丰枯悬殊，上下灌区之间用水历来按6 ∶4的沁河来水分水。随着近些年灌区社会经济的发展，引沁灌区和广利灌区都已从单一农业灌溉向农业、工业和生活等供水的综合性大型灌区转变，成为豫北地区工农业发展的重要水源。随着流域性用水矛盾加剧，在灌溉高峰期，引沁与广利灌区需水量集中且缺口大，而上游来水小造成可引水流量小，往往供水期被迫拉长，间接引起用水效率低和群众争水抢水等社会问题，灌区之间用水矛盾更加突出。

5.3 区域用水新矛盾

区域用水新矛盾主要是引沁灌区、河口村水库和广利灌区之间的用水矛盾。由于沁河洪水特征多表现为洪峰高、历时短、来猛去速、含沙量小，洪峰形式为高瘦形。从洪水组成情况来看，沁河流域洪水来源多以五龙口以上来水为主，且主要来源于润城至五龙口区间。随着河口村水库的下闸蓄水，对保障沁河中下游防洪安全的作用十分显著，同时有效缓解了黄河中下游防洪压力。

河口村水库因地理位置特殊，处于流域出山口位置，作为年调节水库，是最后一个防汛安全保护屏障，防洪限制水位设置较低，每年在汛期来临前需要提前腾出大量防洪库容，造成上一水利年度调蓄的水资源无法有效利用。同时由于沁河汛期洪水量在全年天然径流中占比较大，且较大洪水非年年出现，容易出现汛期前中期发生的洪水因考虑安全问题无法充分调蓄的问题，若后期无洪水发生，易造成兴利库容无法有效补充，水资源长年短缺。

河口村水库除了要考虑防洪安全外，还要承担生态基流及工业生活等其他供水任务。汛后期沁河天然径流量较小，加之水库兴利库容未得到有效补充，而此时水库的生态基流下泄流量及工业生活供水量都较大，叠加灌溉高峰期引沁灌区和广利灌区用水矛盾，最终在区域内出现引沁灌区、河口村水库和广利灌区三家争水的新矛盾。

2019年郑州大学孟钰等发表了《基于生态逐级保证的河口村水库水量分配研究》[2]，文中结论指出：“未来河道内外用水矛盾将会持续深化，河口村水库用水户管理及区域水资源规划需进行协调，以维持快速增长的社会经济及人口用水需求，保证河流水生态系统的健康及功能。”文章也指出了三方的区域用水矛盾和发展趋势。

6 水资源统一管理利用的思考

随着流域整体水资源不断开发利用，上游河道天然径流量总体上呈现逐年递减趋势，如何在河南段水资源集约节约利用问题上找到突破点，处理好大型水利工程建设的初心和时代发展的关系问题，解决三方用水的现实矛盾；如何实现沁河入黄河生态基流长期达到国家和省政府要求的标准；如何立足流域整体实现水资源空间均衡配置，提升中游河南段水资源的集约节约利用水平，更好地服务区域经济社会发展，是我们必须思考的问题。研究沁河中游河南段水资源统一管理利用的可行性[5]，或许会成为解决上述问题的有效途径。

6.1 统一管理的水资源利用

沁河河南段的河道工程建设管理和水量指标管理已由河务部门负责，即中游河南段的管理偏向于区域的水资源统一管理利用，所以水资源利用必须立足新发展理念，首先以满足生态基流为前提，充分发挥引沁灌区、河口村水库和广利灌区三家各自的地理位置优势，探索形成“高水高用，低水低用，来水可调，一水多用”的管理利用模式，实现水资源空间均衡配置，提高水资源集约节约利用水平，为焦作市、济源市的社会经济发展提供更加有力的水资源支撑，间接为河南省“洛阳都市圈”发展战略作出贡献。

6.1.1 高水高用，低水低用

一般灌区多采用一条总干渠贯穿全境的供水方式，这种供水方式虽便于管理，但供水周期较长。沁河河南段水资源统一管理可立足河口村水库的兴利库容，利用引沁灌区渠系居高临下和广利灌区渠系在平原内广泛分布的特点，对区域内农业、养殖业、工业、地下水补源、生活用水、电力和热力用水进行空间均衡配置，实现高水高用，低水低用。

6.1.2 来水可调，一水多用

a.由于引沁、广利灌区当年建设都为无坝引水，不具备反调节能力，而上游来水往往是灌区用水高峰时较小、用水低谷时较大，考虑河口村水库已建成的现实情况，加之投资规模等其他因素，在上游修建反调节工程的可能性越来越小。为强化灌区的灌溉保证率，可以将河口村水库作为核心枢纽，将汛期和非汛期的上游来水集中调蓄在库区内。由于区域内气候容易出现冬春连旱情况，经过冬灌、春灌连续用水后，灌区内中小水库水位往往都低于汛限水位，蓄水池蓄水量少，地下水水位较低。可利用引沁灌区长藤结瓜优势和广利灌区地下水补源作用，采用从河口村水库提水或直供的方式分别向引沁灌区和广利灌区供水，提前将河口村水库汛前需要下泄的兴利库容调蓄在灌区内，充分发挥水库的兴利作用，实现来水可调。

b.沁河润城至五龙口河段长91km，落差328m，平均比降3.57‰。引沁水电站在1992年引沁广利分水任务基础上，利用该河段的天然优势，集中107m落差(占河段总落差的32%)，兴建了水力发电站，多年平均发电量为4680万kW·h。运行多年来向国家电网提供了大量优质的绿色电力资源，有力促进了当地社会经济的发展。近年来，按照水利部增设“生态小机组”的要求，电站多方筹措资金，将电站装机组合增效扩容至3×3600kW(常规机组)+1×1600kW(生态机组)，并于2019年成为水利部绿色小水电示范电站。随着关于“力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”的国家战略决策提出，伴随着国家大力发展新能源汽车政策发布，全社会对绿色能源的需求更加强烈，而水力发电更是绿色能源的重要组成部分，对实现“碳达峰、碳中和”贡献较大。沁河河南段水资源统一管理可充分利用水电站启动迅速的特点，结合引沁水电站发电机组有大有小、发电流量范围广的优势，通过电站与河口村水库相互运行配合，对下游河道下放生态流量，足额满足省政府、省水利厅要求的生态基流任务的同时，灵活发挥其原来在引沁广利分水任务中的作用。同时提水泵站可以利用电站的发电进行工作，降低用电费用，即降低提水用水成本，提高水资源集约节约利用水平，实现一水多用。

6.2 对策建议

根据沁河中游河南段水资源管理现状，结合不同学者对甘肃省疏勒河流域管理现状问题的论述[6-7]，并借鉴国内对黄河流域[8]及其他流域相关问题的研究成果[9]，梳理并分析相关问题，围绕以下三个方面研究对策。

6.2.1 实现集约节约利用的管理

ⓐ针对河口村水库汛限水位问题，可以积极与气象部门及科研院校结合，做好区域内气象预报，实行汛限水位动态管理，提高河口村水库自身的调蓄水能力；ⓑ科学设置沁河干流五龙口和武陟观测站的生态流量标准，提升断面生态流量监测水平，并与河南段乃至沁河全流域形成联调机制；ⓒ与小浪底北岸灌区形成联动机制，如广利灌区三干渠以下可充分利用小浪底北岸灌区的可调节互补水量，减轻沁河用水高峰期时的超载情况；ⓓ可利用引沁灌区总干渠落差较大的优势，大力发展有压管道输水，扩大高效节水灌溉面积，进一步节约用水；ⓔ引沁河口水电站设计水头101m，在单位流量下，机组出力比河口村水库电站高，可以对两座电站进行联合调度，并在内部实行价差补偿机制。

6.2.2 管理利用和行政区域管理相结合

可以在充分调研各方用水利益后，制定区域水资源管理利用制度，明晰水资源利用范围、管理权限和管理职责，使行政区域管理部门对区域水资源的管理利用产生信任，真正将有限水资源最优化地利用于区域经济社会发展。

6.2.3 管理利用部门和河务管理部门相互配合

河务管理部门是河南省黄河河务局的派出机构，主要对沁河河南段行使河道及堤防建设管理、水行政执法、防汛及引水指标审批的职能，可在职能范围内，指导管理利用部门对区域内水资源进行供需平衡分析，对分析结果审核后下达引水指标，并监督引水指标的使用情况。

管理利用部门是水资源管理利用的执行机构，在水资源保护“三条红线”规定下，制定沁河水资源管理办法，依据取水许可证的引水指标，利用现有工程向区域内引调水，最终实现社会对水资源的合理利用。

河务管理部门在整个过程中起着政策制定和监督作用，而管理利用部门是河务管理部门对水资源初次分配后的延伸，两个部门并无实质性管理冲突。在水资源开发利用过程中，管理利用部门可将政策执行过程中遇到的问题和经验及时反馈，促进政策优化调整，最终通过两个部门相互配合，不断提升流域水资源管理水平。

7 结 语

本文对沁河中游河南段水资源的统一管理利用问题进行了研究，水资源统一管理利用可将多方争水变成集约管理，在不发生或少发生工程投资情况下，充分挖掘现有工程潜力，通过水资源空间均衡配置，提升工程区域协调能力，增强工程供水保证率，提高水资源集约利用水平；还可以提升管理机构整合调动社会资源的能力，配套完善节水工程；同时，有利于促进沁河流域整体调度机制的形成，更为小浪底北岸灌区与同区域内河口村水库、引沁灌区及广利灌区的水资源联调提供可能，进而推进黄河流域生态保护和高质量发展。