第三章 水沙资源
水资源指逐年可以更新和利用的地表水和地下水。陕西省水资源量年际间变化较大,一般用多年平均值说明区域水资源量的多寡及其时间和空间分布状况。2002~2009年陕西省开展了第三次全省水资源调查评价,这项活动历时7年,是全国水资源综合规划项目的组成部分。本章以下“地表水”“地下水”及“水资源总量”各节均为陕西省第三次水资源调查评价成果,资料系列为1956~2000年。
第一节 地表水
地表水资源量通常用河川径流量表示。据1956~2000年水文资料计算,全省多年平均自产地表水资源量396.4亿立方米,其中黄河流域90.7亿立方米,长江流域305.7亿立方米;陕北31.4亿立方米,关中65.6亿立方米,陕南299.5亿立方米,详见表1-3-1。全省多年平均年入境河川径流量109.1亿立方米,其中黄河流域入境41.2亿立方米,长江流域入境67.9亿立方米;多年平均年出境河川径流量486.0亿立方米,其中黄河流域出境123.6亿立方米,长江流域出境362.4亿立方米。黄河干流流经我省的过境水量以龙门水文站1956~2000年实测多年平均值计算为272.5亿立方米。详见表1-3-1:
陕西省1956~2000年年平均地表水、地下水及水资源总量调查评价表
表1-3-1
续表
受地形和降水等自然环境影响,陕西境内河川径流在年内、年际和地区分布方面差异较大。
(一)地表水年内分配不均、年际差别大
降水年内分配不均。陕北地区平均年降水量454.3毫米,多集中于汛期6~9月,占全年降水量70%以上,6~9月汛期径流量除陕北沙漠区占比例较小外,大部分地区占全年径流量55%~66%;关中地区多年平均降水量647.6毫米,东西差异较大,主要集中于汛期6~9月,占全年降水量的57%~65%,6~9月汛期径流量占全年径流量的42%~58%;陕南地区多年平均降水量为894.7毫米,5~10月汛期降水量占全年降水量的80%以上,汛期径流量占全年径流量的76%~80%。而汛期的降水多集中于几场大暴雨,大部分径流量亦为暴雨所形成,造成局地雨涝和洪灾。在作物生长3~5月的关键季节,干旱少雨,对农业生产不利。降水、径流年际差别很大。全省最大最小年降水量的极值比在2.4~11.4之间。
(二)地表水资源地区分布不均
陕西省河流径流分布地区性差异明显,多年平均年径流深总体由南向北递减,由山区向平原递减,关中、陕南由西向东递减,呈现两个多水带,一个南北过渡带和两个低值分布区。第一个多水带在米仓山—大巴山,第二个多水带在秦岭南北坡。在这两个多水带之间有一个低值过渡带。关中平原和陕北黄土高原为两个低值区。
全省有窟野河—秃尾河、黄龙山、子午岭、终南山、秦岭西部、凤凰山—草链岭西部、褒河—酉水河中游、米仓山、任河—大巴山等九个径流高值区。窟野河—秃尾河中游高值区径流深为50~150毫米,秦岭西部为300~700毫米,大于700毫米出现在清姜河—石头河上游。终南山为400~500毫米。米仓山径流深在600~1400毫米以上,为全省之冠。全省最低值出现在定边沙漠闭流区及北洛河上游,径流深仅为15~25毫米。
受技术、经济和水生态环境保护等条件制约,地表水资源量中只有一部分是可被开发利用的,称之为“地表水资源可利用量”,它是指在可预见时期内,在统筹考虑河道内生态环境和其他用水的基础上,通过经济合理、技术可行的措施,可供河道外生活、生产、生态用水的一次性最大水量(不包括回归水的重复利用)。按河流水系和行政分区分析计算,陕西省1956~2000年多年平均年地表水可利用量为134.7亿立方米,占全省地表水资源量的34%,其中黄河流域为46.0亿立方米,占全省地表水资源量的11.6%,长江流域为88.6亿立方米,占全省地表水资源量的22.4%,详见表详见表1-3-2、1-3-3及表1-3-4:
陕西省1956~2000年各流域年平均水资源可利用量调查评价表
表1-3-2
续表
陕西省1956~2000年行政分区年平均水资源可利用量调查评价表
表1-3-3
陕西省10条主要江河1956~2000年多年平均及2014年河川径流量调查评价见表1-3-4:
陕西省主要江河2014年天然河川径流量调查评价表
表1-3-4
第二节 地下水
地下水资源是指储存于地下饱和含水层且可以逐年更新的浅层动态地下淡水资源量。陕北、关中、陕南3个不同水文地质区的地下水赋存特征不同,依据各地地下水含水层埋藏深度和实际开采现状确定其地下水计算深度,陕北风沙滩区为80~220米;关中盆地的渭河及其支流漫滩和一、二级阶地为60~220米,三级阶地以上、黄土台塬及洪积平原区为150~300米;陕南汉中盆地为60~150米。经计算,矿化度≤2克/升的浅层地下水淡水资源量,全省年均地下水资源量为130.8亿立方米,其中黄河流域68亿立方米,占全省52%;长江流域62.7亿立方米,占全省48%。详见表1-3-5;全省平原区地下水资源量52.5亿立方米,山丘区地下水资源量87.9亿立方米,二者的重复量为7.0亿立方米,全省三大平原区中的关中平原(盆地)地下水资源量35.3亿立方米,占全省地下水资源量的27%,汉中平原(盆地)地下水资源量4.4亿立方米,占全省地下水资源量的3.4%,陕北风沙滩区地下水资源量12.9亿立方米,占全省地下水资源量的10%。
受技术、经济及生态环境等条件限制,区域地下水资源量中被允许开发利用的部分,称之为地下水资源可开采量。全省多年平均地下水可开采量40.36亿立方米,其中黄河流域34.02亿立方米,长江流域6.34亿立方米;平原区34.92亿立方米,其中黄河流域31.86亿立方米,长江流域3.06亿立方米;山丘区5.44亿立方米,其中黄河流域2.16亿立方米,长江流域3.28亿立方米;陕北地区5.71亿立方米,关中地区28.28亿立方米,陕南地区6.37亿立方米。详见表1-3-5:
陕西省2015年行政分区地下水可开采量表
表1-3-5 单位:平方千米,亿立方米
注:矿化度浓度≤2克/升
地下水埋深受地形、地貌、河流切割等因素控制,同时随气候和人为因素变化。2014年陕北风沙滩区、关中盆地和汉中盆地三大平原区地下水位观测结果是:
陕北风沙滩区监测面积12905平方千米,地下水埋深均小于40米。埋深在20~40米的面积占该区总监测面积的1.11%;埋深在8~20米的面积占该区总监测面积的14.59%;埋深在4~8米的面积占该区总监测面积的22.88%;埋深在2~4米的面积占该区总监测面积的40.42%;埋深<2米的面积占该区总监测面积的21.00%。与2013年同期相比,地下水位平均下降0.15米,其中定边县、横山县、榆阳区和神木县地下水位分别下降0.33米、0.20米、0.19米和0.11米,下降幅度最大的区域位于定边县贺圈镇一带,下降1.13米。靖边县地下水位上升0.07米。
关中盆地监测面积21394平方千米,地下水埋深大于40米的面积占该盆地总监测面积的30.43%;埋深在20~40米的面积占该盆地总监测面积的20.53%;埋深在8~20米和4~8米的面积分别为23.27%和12.27%,埋深处于2~4米和<2米的面积共占13.50%。与2013年同期相比,地下水位平均上升0.22米,其中西安市、宝鸡市、渭南市、铜川市和杨凌区地下水位分别上升0.15米、0.09米、0.40米、0.14米和0.13米;咸阳市地下水位略有下降为0.04米。
汉中盆地监测面积1610平方千米,地下水埋深均小于40米。其中埋深在20~40米的面积占该盆地总监测面积的1.01%,埋深在8~20米的面积占盆地总监测面积的26.61%,埋深在4~8米的面积占盆地总监测面积的35.02%,埋深在2~4米的面积占盆地总监测面积的29.70%,埋深<2米的面积占7.66%。与2013年同期相比,地下水位平均下降0.02米,地下水位总体呈下降趋势。其中汉台区和洋县地下水位分别下降0.08米和0.11米,下降幅度最大的区域位于汉台区北关办事处叶家营村一带,下降0.88米;城固县地下水位上升0.29米,上升幅度最大的区域位于城固县上元观镇向日寺村一带,上升1.05米。
陕西省平原区具有连续监测资料的地下水降落漏斗或超采区主要分布在西安市、咸阳市、渭南市。2014年西安、咸阳市城区中心为严重超采区,咸阳市秦都区沣东漏斗及咸阳市三原县鲁桥漏斗面积均较2013年同期减小,其中减小面积最大的为西安市城区严重超采区,减小17.52平方千米,减小面积最小的为咸阳市三原县鲁桥漏斗,减小0.16平方千米;咸阳市兴平市兴化漏斗及渭南市杜桥严重超采区面积均较2013年同期增加,增加面积分别为1.22平方千米、0.56平方千米。详见2014年全省平原区地下水降落漏斗或超采区变化情况表1-3-6:
陕西省2014年平原区地下水降落漏斗或超采区变化情况表
表1-3-6
陕西地下水中有部分岩溶水可供开发利用。陕北府谷县黄河谷地、关中的渭北黄土高原和断陷盆地过渡地带,以及陕南秦巴山地的部分地区广泛分布有开发利用前景的岩溶水。
陕北地区岩溶水主要分布于府谷县的天桥岩溶水泉域,其岩溶水系统是一个边界清楚、相对完整和独立的地下水系统,跨晋、陕、内蒙古三省,东西宽90千米,南北长205千米,展布于黄河东岸及黄河谷地,总面积约11000平方千米,含水层富水性强,单井出水量为2万~4万立方米/天,具备建立大型、特大型水源地的条件,可开采量为0.7884亿立方米/年。
关中地区渭北岩溶水具有隐伏地下、水位深埋和富水性不均的特点,以赵氏河为界分为东、西两部分。东部岩溶水系统以寒武、奥陶系灰岩、白云岩为主,岩溶水水位标高349~388米。习称“380”岩溶水。按裂隙构造和富水性差异,以爱帖村逆断层—秦家河为界又划分为两个子系统,以西是铜、蒲、合子系统,面积6390平方千米;以东是韩城子系统,面积6390平方千米。渭北岩溶水总补给量4.8841亿立方米/年,其中河流渗漏补给量2.8899亿立方米/年,占总补给量的59.17%;降水入渗补给量1.5462亿立方米/年,占总补给量的31.66%;水库渗漏补给量0.4480亿立方米/年,占总补给量的9.17%。估算渭北岩溶水可开采量为1.3651亿立方米/年,其东部为0.9621亿立方米/年,西部可开采资源为0.4030亿立方米/年。
陕南秦巴山区岩溶区分布广泛,主要分布于巴山的宁强、镇巴,秦岭山区的留坝、宁陕、山阳、洛南一带,其岩溶水和基岩裂隙水总补给区面积7.9585万平方千米,具有开采价值的大泉(流量>101/秒)与地下暗河共计287处(个),多以泉水的形式排泄。估算全省岩溶水可开采资源总量为2.1535亿立方米/年,其中陕北地区0.7884亿立方米/年,关中地区1.3651亿立方米/年,详见表1-3-7、1-3-8:
关中地区2014年渭北岩溶水岩溶大泉排泄量及可开采量估算统计表
表1-3-7
陕西省2014年岩溶水可开采量估算表
表1-3-8
陕西省对承压水的勘探工作偏少。据“鄂尔多斯高原自流水盆地”专题报告,陕西省境内白垩系洛河组承压水主要分布在关中地区的长武、彬县、旬邑境内,以及陕北地区的吴旗、志丹、安塞、洛川、宜君境内。洛河组承压水顶板在关中地区较深为300~1000米,在陕北地区较浅为120~480米。水头埋深在关中地区较浅,在陕北区较深。靖边、榆林、吴旗、志丹、黄陵等地,已有部分地区开发利用洛河组砂岩地下水,井深150~500米,单井出水量都在40立方米/小时左右;长武、彬县、旬邑等地,也在河道汇水地段打成部分深井开发利用洛河组砂岩地下水,井深600~800米,单井出水量达50立方米/小时以上,个别大于250立方米/小时。
第三节 水资源总量
陕西全省多年平均水资源总量423.3亿立方米。其中黄河流域116.6亿立方米,长江流域306.7亿立方米,分别占全省水资源总量的27.5%、72.5%。陕北40.4亿立方米,关中82.3 亿立方米,陕南300.6亿立方米,分别占全省水资源总量的9.5%、19.4%、71.1%,我省水资源总量在全国排第19位,是全国水资源总量28412亿立方米的1.5%。人均、单位耕地水资源总量1162立方米和588立方米/亩,均低于全国平均水平,分别是全国平均水平2196立方米、1437立方米/亩的53%和41%,属人均高于1000立方米低于1667 立方米的水资源紧缺省份。
陕西全省多年平均年水资源可利用总量162.7亿立方米,其中黄河流域71.6亿立方米,占全省水资源可利用总量的44%,长江流域91.1亿立方米,占全省水资源可利用总量的56%。
2014年陕西省水资源总量351.64亿立方米,其中地表水资源量325.85亿立方米,地下水资源量124.12亿立方米,地下水资源与地表水资源重复计算量98.33亿立方米,详见表1-3-9:
陕西省2014年行政分区水资源总量表
表1-3-9 水量单位:亿立方米
第四节 水质评价
1996年以来,陕西省水环境监测中心在全省逐步设立了166个检测站点,对全省国家重要水功能区和14个水库水源地的水质状况进行了持续检测,同时负责在81个监测点对全省81个排污断面水质进行了多年检测。
河流水库监测依据SL219-2013《水环境监测规范》执行。检测常规项目为:水温、氢离子浓度指数值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量等24项;非常规项目为:矿化度、总硬度、电导率、悬浮物、硝酸盐氮等17项。湖泊水库、饮用水水源地监测在常规项目的基础上,增加了氯化物、叶绿素a、透明度3项,共计27项;非常项目在河流非常规项目基础上减少了氯化物1项,共计16项。饮用水源地常规项目共计32项,非常规项目共计80项。
以检测结果为依据,陕西省水环境监测中心负责组织开展了对全省水样采集及分析工作,对各年水化学资料,经省级监测中心和流域机构两级整编与审查,逐年编制刊印了水质资料实测成果,并刊入黄河、长江两大流域水文年鉴。
全省废污水排放量。2014年全省废污水排放总量11.18亿吨,其中:第二产业排放5.66亿吨,占50.6%;第三产业排放1.08亿吨,占9.6%;城镇居民生活排放4.45亿吨,占39.8%。全省排入江河的废污水总量为9.78亿吨。从地域分布看,工业废水和生活污水主要分布在西安、宝鸡、咸阳、渭南四市,工业排放3.85亿吨,居民生活排放3.43亿吨,分别占全省工业废水、生活污水排放总量的70.7%、77.2%。2014年陕西省行政分区废污水排放量见表1-3-10:
陕西省2014年行政分区废污水排放量统计表
表1-3-10 单位:亿吨
主要河流水质评价。2014年,根据陕西省水环境监测中心、黄河、长江流域水保局监测的全省主要河流154个水质断面监测资料,按照国家标准采用单指标评价法,分汛期、非汛期和全年平均三个水期评价的结果是:陕西省评价河长7077.6千米,Ⅰ~Ⅲ类水河长占总评价河长的81.15%;Ⅳ~Ⅴ类水河长占8.35%;劣Ⅴ类水河长占10.50%。主要超标项目为氨氮、化学需氧量。详见图1-3-1:
图1-3-1
2014年参加评价的水功能区148个,涉及河长7077.6千米。满足水域功能目标的81个,占评价水功能区总数的54.7%。其中满足水域功能目标的一级水功能区(不包括开发利用区)占51.8%;二级水功能区占58.5%。2014年水功能区按个数、河长达标状况见表1-3-11,图1-3-2。
陕西省2014年各类水功能区水质达标情况统计表
表1-3-11
图1-3-2 2014年陕西省水功能区全年平均各类水功能区达标比例与2013年比较图
从图1-3-2可以看出,保护区、保留区、饮用水源区、工业用水区、农业用水区达标率均比2013年有所提高,景观娱乐用水区、过渡区达标率与上年持平,缓冲区、渔业用水区、排污控制区达标率与上年比较有所降低。
重点水源地水库水质类别评价,采用单指标评价法,最差的项目赋全权,又称一票否决权,确定地表水水质类别,并以Ⅲ类地面水标准值作为水体是否超标的判定值。2014年陕西省水库水质状况见表1-3-12:
陕西省2014年水库水质状况一览表
表1-3-12
水库水质营养状况评价。评价项目:总磷、总氮、叶绿素(a)、高锰酸盐指数和透明度共5项。评价结果:参与富营养化评价的水库共10个,其中轻度富营养的2个,是王瑶水库、安康水库,其余全部为中营养。2014陕西省水库富营养化评价见图1-3-3:
图1-3-3 2014年陕西省水库富营养化评价
第五节 河流泥沙
陕西省河流大部分为多泥沙河流,且泥沙大多集中在黄河流域,“黄河斗水,泥居其七”。河流泥沙淤积河道,容易形成洪水危害,对水利工程效益影响也比较大。
河流含沙量又称固体径流。指单位体积浑水中所含泥沙的数量,计量单位为千克/立方米。陕西省河流泥沙主要受气候、流域表面和人类活动等因素影响。全省黄河、长江两大流域的自然地理条件差异明显,河流含沙量相差悬殊。20世纪50~90年代,陕西全省多年平均输沙量为7.95亿吨,主要来源于陕北地区,约占全省输沙量的85%以上。侵蚀模数差异很大,最小的小于100吨/平方千米,最大的接近30000吨/平方千米,相差300多倍。
位于陕北黄土高原丘陵沟壑区的皇甫川、窟野河、无定河中下游、清涧河、延河及洛河上游年均含沙量在200~300千克/立方米;延河以南与洛河中游的黄土高原区,河流年均含沙量多为20~50千克/立方米,陕北沙漠区河流含沙量一般为5~20千克/立方米,北部高达20~50千克/立方米;渭北黄土台塬阶地区,河流年均含沙量为5~20千克/立方米之间,关中平原及汉中盆地,地势平坦,侵蚀微弱,为1.0千克/立方米以下;秦岭北麓河流,年均含沙量一般为0.5~1.0千克/立方米,眉县南部塬区、灞河及以东的黄土塬区分别高达2~10千克/立方米;秦巴山区、武侯镇水文站以上与红寺坝水库上游2~5千克/立方米,旬阳以东及丹江区大多为2~5千克/立方米,其余地区为0.5~2千克/立方米。
河流含沙量的年内变化是汛期(6~9月)各月大,而非汛期各月小。用汛期月均含沙量与非汛期月均含沙量做比较,黄河流域一般在5~40倍,长江流域一般为5~10倍。河流含沙量的年际变化较大,最大含沙量与最小含沙量之比一般在5~40倍。
新中国建立以来,全省通过坚持不懈的水土保持治理,特别是1999年以来实施的“山川秀美”与退耕还林(草)工程建设,生态环境的好转使水土流失大幅度减少;加之农村人口不断向城市转移,乱垦乱种的情况基本杜绝,生态环境做修复的能力增强,河流泥沙也大幅度减少。黄河流域20世纪50~90年代年均入黄泥沙量13亿吨左右,但在21世纪以来黄河年均输沙量只有3亿吨左右。据黄委会专家依据窟野河入黄控制站——温家川水文站1955~2013年实测资料分析,1996~2013年窟野河年来水来沙呈显著下降趋势。主要原因是长期的水土保持工作,导致流域水沙在1979年发生突变。以1956~1979年为基准期,变化期分别是1980~1996年和1997~2004年两个时段,人类活动对径流量减少的贡献率分别是63.09%和87.27%,对输沙量减少的贡献率分别是80.1%和92.9%,人类活动的减水减沙作用显著上升且对水沙变化的影响远大于降水。陕北地区其他黄河一级支流中的秃尾河、无定河水沙变化大致与窟野河相当。黄河流域陕西地区入黄泥沙大幅度减少,对黄河下游治理做出了重大贡献。