摘要：该文在对关中地区水资源分布特点和水资源开发利用存在问题进行分析的基础上，从社会经济环境协调发展角度，根据区内水资源条件、开发利用潜力和环境状况，全面系统地提出了关中地区水资源合理开发利用的 4 种模式，在此基础上，根据地质、地貌、水文地质条件和水资源分布特征，进一步细分为 8 种亚模式，分析研究了各种亚模式水资源赋存规律、利用现状、开发潜力和合理利用方向，从而为水资源宏观开发利用指明了方向，也为关中地区水资源配置、规划与管理提供了科学依据。

关键词：水资源；合理开发利用；模式；关中地区

中图分类号：TV213，P641

文献标识码：A

文章编号：1000－3037(2001)06－0499－06

1 水资源分布特点

　　(1) 水资源贫乏，按人口和耕地平均占有水量分别为 400.5m³ 和 330m³，是全国平均水平的 17.3% 和 15%。据现状分析，关中地区需水量为 74.27×10⁸m³，而实际供水量只有 56.54×10⁸m³，缺水率达 23.87%，属典型的资源性缺水区。

　　(2) 水资源时空分配不均，水土资源组合不平衡。渭河以南河流占全区河流的 2/3，水资源总量占区内 67.6%，而耕地面积和人口仅占 1/5；渭河以北的河流占 1/3，水资源仅占 32.4%，耕地面积和人口分别占 4/5 和 3/5。加之水资源的 65% 集中于汛期，使得水资源短缺问题更加突出。水资源时空分布不均和水土资源组合的不平衡性，是区内人与水、地与水矛盾的焦点，与社会经济发展极不协调，成为制约区内经济发展的一个重要因素。

　　(3) 地表水泥沙含量高，难以直接利用。区内河流多为多泥沙型河流，直接开发利用的难度较大。严重的水土流失不但破坏了生态平衡，而且造成河道、库、塘、渠淤积，降低了现有工程的效益，加剧了洪旱灾害。

2 水资源开发利用中存在的问题

2.1 水资源开发利用缺乏统一规划与调度，诱发了一系列环境地质问题

　　长期以来，在水资源开发中，没有充分考虑区内三水相互转化特点，缺乏地表水和地下水、上游和下游、城市用水和农业用水的统一规划，使有限的水资源不能得到充分的开发利用。例如西安市城市供水严重不足，供需矛盾十分突出，而市区上游辖县地下水尚有一定的开采潜力；灞河上游大量引水，造成灞河每年有 30～225 天断流，使傍灞河水源地补给量大大减小，引起地下水位大幅度下降；农业用水则片面提高地表水的利用率以及采用落后的灌溉方式，从而在渭北的一些灌区曾一度引起地下水位上升而致灾；一些城市由于大量开采承压水引起地面沉降和地裂缝等灾害，已危及城市建筑物的安全。

2.2 用水结构不合理，国民经济产值分布与水资源流向不一致

　　区内农业用水达到 70% 左右，而吨水产值仅有 5～18 元；工业用水占 21%，吨水产值达到 35～144 元；城镇生活用水仅占到 7% 左右，用水结构不合理。另外，在水源利用上没有根据工农业产业结构对水质的要求，实施分质供水，一些对水质要求不高的部门存在着大量耗用优质水的现象。

2.3 水污染严重，加剧了水资源的短缺

　　关中地区每年约有 7亿t 废水排放，其中工业污水达 3亿t 左右，污水处理率仅为 13% 上下。渭河干流除了林家村以上河段水质尚好外，其余河段均超过Ⅴ类标准。城市地下水中均有有害物质检出。农业上大量施用化肥、农药以及利用污水灌溉等，在污染土壤的同时，对地下水也造成污染，如对冯家山灌区 32 个水样检测表明，矿化度一般为 0.5～2g/l；硬度 180.95～675mg/l；硝酸盐含量一般为 12.55～67mg/l，最大达到 137.28mg/l；亚硝酸盐含量 0.004～0.08mg/l，水质恶化，水味苦咸，局部地带人畜已不能饮用。严重的水质污染对进一步提高水资源的开发利用水平造成严重影响，加剧了水资源的短缺。

2.4 供水工程不足，老化失修，调蓄能力差，效益下降

　　现有工程调节能力低，缺少骨干蓄水工程，致使丰水季节用水低潮时大量弃水，而枯水季节与用水高潮时水源不足而缺水，影响工农业生产。如渭北地区泾、洛、渭三大灌区 33.33×10⁴hm² 灌溉面积完全靠引水，干流上缺少蓄水工程，径流调节能力差。此外，现有一些水利工程老化失修，超期服役，水库淤积严重，有效库容减少，渠道输水能力下降，机井和抽水井普遍超期服役，近半数以上的机井不能保证正常使用。据有关资料分析，关中地区的设施灌溉面积与有效灌溉面积相差了 13.33×10⁴hm²，而有效灌溉面积较实际灌溉面积又相差了 13.33×10⁴hm²，这充分反映了区内水利设施老化失修的严重性。

3 水源合理开发利用模式

3.1 水源开发利用原则与合理开发利用模式

　　关中地区属于资源性缺水地区，水资源的利用模式是充分利用各种水源，以满足国民经济各用水部门日益增长的需水要求。无论地表水还是地下水的开发利用，在补源的限度内要本着“地表水地下水相结合，因地制宜，开源节流，合理开发，综合利用”的原则。为此，根据水资源在地域上的分布特点、开发潜力，从水源的开发利用与社会、经济、环境协调发展的角度出发，提出了关中地区当地水源优化利用的 4 种模式（图 1)，在此基础上根据地质地貌、水文地质条件和水资源分布特征，进一步细分为 8 种亚模式，以期为关中地区今后水资源宏观开发利用指明方向。

图 1 关中地区水源合理开发利用模式图
Fig.1 The modes of rational exploitation/utilization of water resources in Guanzhong region

3.2 水源合理开发利用模式的效益分析

3.2.1 秦岭山前地下水库式开发利用模式

　　秦岭北坡水系发育，习有“七十二峪”之称，山前具有大厚度的第四纪冲洪积物，冲洪积扇的前缘受岩相的影响，往往形成潜伏式地下天然截流坝，贮存空间大。源于秦岭的河流，水量较大，水源清洁，而且由山区进入平原后，流速骤减，产生大量垂直渗漏，有的渗漏殆尽，全部补给地下水。据实测，河水渗漏系数为 0.2～0.4，个别高达 0.8～1，同时尚可得到降水、侧向径流以及灌溉回归水的入渗补给，补给源充沛，从而形成了规模宏大的天然“地下水库”，富水性强，易蓄易采，蕴藏着较大的开发利用潜力。目前除涝峪冲洪积扇区地下水库已探明可开采资源 20.8×10⁴m³/d 外，大部分峪口的地下水库尚未进行勘探了解，根据水文地质条件，在山前太平峪、田峪、泔河、汤峪河、涧峪、罗夫河等冲洪积扇地区都具有建地下水库的条件，只要通过山内治理和山外必要的工程措施，以丰补欠，充分利用洪水，可在较大峪口冲洪积扇区建立集中供水水源地获取 15×10⁴～20×10⁴m³/d 的可采资源，以及在中小型冲积扇区建立 3×10⁴～10×10⁴m³/d 的集中供水水源地是可能的。将这些地下水库统一联网，并将开采量并入已建成的石头河—黑河引水管道，用于支持关中陇海铁路带城市群落的生活和生产用水。这是合理利用本区水资源，解决关中近、远期供水需求矛盾的方向之一。

　　根据水文地质条件，可在冲洪积扇的中上游单一潜水区，采用群井强采、枯采丰补、以丰补欠的调蓄方式。为实现这种调蓄方式，在工程措施上应采、补相结合。在采水工程上按 400～600m 间距布设 100m 左右深度的管井进行强采。补源措施上可在河流的上、下游分级修建高出河床 1～2m 的滞洪坝，延长河水对地下水的补给时间，增加河床中水层厚度与湿周长度，从而可达到增加地下水补给量的目的。也可利用扇体上游的一些废弃沙坑引洪水进行人工回灌。通过这些工程措施可达到充分利用洪水、增加补给量的目的。

　　通过对水文地质条件的分析，区内具有调蓄地段的面积约 1040km²，若给水度以 0.3 计，调蓄深度 5m 时，调蓄量估算为 15.6×10⁸m³。据预测 2000 年关中地区缺水 14.9×10⁸m³，如成功开展引渗、发挥地下水库的调蓄功能，将使地下水增加相当于这一数字甚至更多的补给量，从而可大大缓解供需矛盾，具有重大的社会效益；同时，地下水库具有不占耕地、不需搬迁、水质不易受污染、投资少、见效快的特点；更重要的是开发地下水库可起到调蓄水资源在时程上分配的不均匀性，充分利用水资源，还可避免大量引地表水，使水资源搬家而引起调出水区的生态环境恶化。另外采取在河流上修建滞流坝的工程措施，可使部分水体流向下游，缓解上下游用水的矛盾。由此可见，采用地下水库式开发模式可获取显著的社会经济环境综合效益。

3.2.2 渭河、黄河干流近岸开发模式

　　渭河纵贯关中地区，在关中流程长 502km。黄河从关中东界流过，在关中流程长 140km。开发渭河和黄河过境水对关中沿渭、黄地区的城乡供水和经济发展具有重要意义。然而渭河干流因受陇海铁路高程的限制，难以建库，且黄、渭河泥沙含量高，直接开发利用难度大。但在渭河及黄河滩地兴建傍河水源地却十分有利。兴建傍河供水水源地，可充分利用地层的天然过滤和净化功能，激发河流补给，保证稳定供水，可起到地表水地下水联合开发、相互调剂和水资源高效利用的目的，是多泥沙河流水资源利用的有效方式。根据有关部门勘查和已有水源地开采实践证明，在渭河和黄河近岸兴建水源地每公里产水能力 1×10⁴～2×10⁴m³/d 左右，若考虑渭河、黄河的保证程度，沿黄、渭滩地和一级阶地地区建设产水量 2×10⁴～30×10⁴m³/d 的中—大型水源地是完全可能的。以渭河为例，目前沿渭河已建成傍河水源地共计 30 处，总开采量 6.17×10⁸m³/a，预测尚有前景的傍渭河水源地共有 21 处，预测开采量 6.99×10⁸m³/a，两项合计总开采量为 13.16×10⁸m³/a，渭河在保证率 75% 时径流量为 39.42×10⁸m³/a，95% 保证率时径流量为 27.14×10⁸m³/a。若设傍渭河水源地总开采量中有 70% 来自地表水，水源地激化地表水量将为 9.21×10⁸m³/a，那么在 95% 保证率时，地表水的保证量还剩 17.93×10⁸m³/a，加之含水层的储存调节作用的发挥，傍河水源地开采量基本上是有保证的，且不会对下游河道生态环境产生很大影响。

3.2.3 渭北黄土台塬及渭河冲积平原井渠结合模式

　　井渠结合模式主要指泾河以西黄土台塬区和泾河以东冲积平原区。

　　泾河以西，自 20 世纪 70 年代以来先后建成宝鸡峡和冯家山两大灌区，主要以引地表水灌溉为主，地下水开采很少，由于灌溉回归量剧增，地下水位普遍上升 3～10m，许多地方地面渍水，引起一些房屋倒塌，有的村庄被迫迁移，农田弃耕，水质恶化等环境负效应。因此，在这些地区应以井渠结合开发模式为主，通过大量调查研究分析认为，对于地下水位埋深 5～10m 的地区，实行井渠双灌模式，根据优化模型分析计算，地下水与地表水合理配水比例以 3∶7 为宜；地下水位埋深 10～20m 的地区，应以防为主，实行井渠结合灌溉模式；地下水位埋深大于 20m 的地方，仍可以渠灌为主，但要实行“按亩配水”，严禁大水漫灌，并加强观测监督。

　　泾河以东的冲积平原地带为泾惠、洛惠、交口抽渭三大灌区，灌溉面积达 22.62×10⁴hm²。该区地下水位埋深较浅，因大量引地表水灌溉和灌溉技术落后，致使地下水位逐渐上升，遇降雨量大的年份，上升幅度更大。随着地下水位升高，土壤次生盐渍化、沼泽化面积不断扩大。1983 年区内降雨量大，高出多年平均降雨量 20%～30%，结果出现明水、沼泽面积达 1.47×10⁴hm²，交口抽渭和洛惠渠区次生盐渍化达 1.53×10⁴hm²，地下水位埋深 0～2m 的面积达 9.33×10⁴hm²。这些地区适宜建立井渠结合模式，应用均衡法确定渭河冲积平原区地下水配水比例为 50%～54%。

　　灌区实行井渠结合模式，可以起到井渠互补，余缺相剂和采补结合的作用以及提高灌溉保证程度和水的利用率，有利于调控地下水位，改善农业生态环境，另外可将农业节余的地表水供给城市，缓解城市供需矛盾，这是充分利用当地水资源，解决关中供水需求矛盾的又一重要方向。

3.2.4 北部山区岩溶水开发模式

　　关中北部山区分布有岩溶水，含水层为奥陶系和寒武系灰岩，其中以中奥陶统灰岩含水层水量最丰富。以覆盖型岩溶为主，具有明显的北方岩溶特征。因东西部岩溶在构造、岩溶发育程度、水文网分布等诸方面存在着差异，导致东、西部岩溶地下水在分布特征、运动及赋存规律等方面存在着较大差异。

　　渭北东部岩溶水包括铜—蒲—合岩溶子系统和韩城岩溶水子系统，两个子系统以东部爱帖村逆断层—秦家河逆断层为界，两侧水力联系微弱，岩溶水的水质、水位动态皆存在明显差异。岩溶比较发育，各种形态各异、大小不等的裂隙、溶隙以及断裂通道交织在一起，形成网络，是区内岩溶水的主要导水通道和储水空间，形成网状—似层状的流动特征，具有多区补给、多途径流、多级排泄的特点。在近 7000km² 的范围内岩溶水水位标高相差仅 10m 左右，与 380m 接近，因此称为“380”岩溶水。铜—蒲—合岩溶子系统，断裂与断块是该子系统的主控条件，NE、NEE 向及 NW 向呈入字型和歹字型高角度正断裂异常发育，呈“堑中有垒”、“垒中有堑”的断块型蓄水构造，断层开启程度好，破碎带宽度大，是岩溶水富集的场所和强径流带，富水性强，单井涌水量通常都在 3000m³/d 以上，高者可达 2.9×10⁴m³/d，从而在平面上构成 NE、NEE 向分布，富水程度不同的含水带，均可形成岩溶水大型—特大型水源地。韩城岩溶水子系统，受构造的控制尤为突出，该系统岩溶层产状为走向 NE 及 NEE，呈倾向 NW 的单斜构造，近韩城大断裂处岩层局部直立、倒转部分为急倾斜，这对降水入渗十分有利。在大断裂两侧，尚有多条与其近似平行的逆断层发育在岩溶层由急倾转缓的转折部位，一系列与主干构造一致的纵张和相交切的横张裂隙十分发育。除黄河外，尚有多条流经岩溶含水层裸露区的大小河流，有利于大气降水的直接渗入和河水的渗漏补给，是韩城岩溶水系统主要的补给源。在这些有利的地质、水文地质条件下，形成了韩城大断裂两盘呈带状展布的强径流带和富水地段。

　　渭北西部岩溶水研究程度较低，该区岩溶地层为一套海陆交互相沉积，主要岩性为灰岩、白云岩、泥岩、页岩、砂岩等互层，形成了易溶岩与非溶岩相间分布的特点，岩溶形态以溶隙为主，溶孔次之，溶洞仅零星分布于裸露区。岩溶地下水的富集和运动受构造控制，岩溶泉主要在深大断裂与主要水系交汇部位产出。地下水主要沿北东、北西向断裂向南流动，流至山前后受到一系列阶梯状断裂的影响，岩溶体与新生界地层对接，形成区域性的阻水构造，使岩溶水沿山前断裂泄集，形成多个相对孤立的岩溶水富集区。如处于这类构造部位的筛珠洞泉流量达 2m³/s，龙岩寺泉流量 0.5m³/s，周公庙岩溶生产井最大自流量 240m³/h，刚完工不久的乾县岩溶勘探井深 800m，水位降深 20m，涌水量 5000m³/d；富平县岩溶勘探井深 780m，降深 12m，涌水量达 3.1×10⁴m³/d。

　　据初步分析，东部岩溶水天然补给量为 75.15×10⁴m³/d，可测排泄量 61.31×10⁴m³/d；渭北西部岩溶水，限于研究程度低，以往资料补给量为 34.80×10⁴m³/d，可测排泄量 18.63×10⁴m³/d。应用开采试验法等方法评价，渭北东部岩溶水开采资源量为 61.40×10⁴m³/d，其中铜—蒲—合子系统可采资源为 56.76×10⁴m³/d，韩城子系统可采资源为 4.64×10⁴m³/d。目前，该区岩溶水的开发利用仅限于东部的韩城电厂、部分工矿企业、大荔、蒲城两县饮改水工程和局部饮用及农灌。据调查，渭北东部岩溶水总开采量仅为 17.37×10⁴m³/d，占渭北东部岩溶水总补给量的 23.11%。其中铜—蒲—合子系统开采量为 12.73×10⁴m³/d，韩城子系统开采量为 4.64×10⁴m³/d。渭北西部岩溶水的利用仅在一些岩溶大泉附近引水解决人畜饮用和小范围农田灌溉及少数生产井开采，利用量不超过 5000m³/d。综上所述，渭北岩溶水开发潜力较大，其中，渭北东部尚有 44.03×10⁴m³/d 的开发潜力；渭北西部基本上未开采，粗略估算尚有 26.78×10⁴m³/d 的开采潜力。对这部分岩溶水开发通过在水量丰富的碳酸岩浅埋区的岩溶水排泄带凿井，建立集中供水水源地，或以引泉方式加以利用，所采（引）之水用于支持渭北能源基地和经济开发区生产和生活用水，也可依靠地形自然落差通过管道以自流方式输送给渭北各县城城市用水；富水性中等的中埋区和南部深埋区在构造上有利地段，可进行面上的零星开采；东部靠近黄河地区，岩溶水与黄河水有密切的水力联系，可以激化开采的方式，扩大开采量；对矿区岩溶水应采取排供相结合的开采方式，除害兴利，进行综合开发利用。

3.2.5 深层地下水开发利用模式

　　深层地下水指埋藏 300m 以下的地下水，关中盆地由于有巨厚的三门组及上新统松散层存在，为深层地下水的存在提供了赋存空间。目前除了广泛开采 300m 以浅冷水及大于 1500m 以深的热水外，其间 500～1500m 的深层水基本尚未开发，粗略计算储存量在 20×10⁸m³ 左右，水质良好，局部地带达到矿泉水标准。考虑到关中水资源在地域上余缺不均，在极端缺水的情况下，适量开发深层地下水对解决局部缺水有重要意义。但对深层地下水的开发，一要科学合理，谨慎从事；二要采取分散开采方式；三要限量开发，严格控制，不宜列入供需平衡；四要避免在城区开采。

3.2.6 地表水蓄引提模式

　　关中地区自 20 世纪 30 年代以来先后修建了泾惠渠、宝鸡峡灌区、交口抽渭、冯家山、石头河、羊毛湾等水利工程。这些水利工程的兴建，在防治水害、抵御干旱、促进关中农业的发展起了重要作用。但是，随着经济发展，地表水源的开发又存在着不相适应的地方，制约了工农业的发展。根据关中在地表水源开发中存在的问题以及地形、水源分布的特点，地表水源的开发应遵循“挖潜改造，以蓄为主，蓄、引、提相结合，高水高用，西水东用，南水北调，黄河水西调”的原则；在水源利用上既要着眼于农业，又要保证城市和工业用水，统一调度，合理配置，逐步实现网络化调水系统。

　　根据上述原则，在地表水源开发上首先要做好灌区改造，推广喷灌、滴灌技术，提高水资源的利用率和灌溉效益。当前应抓好九大灌区联网改造，九大灌区现有面积 59.33×10⁴hm²，有效面积 53.99×10⁴hm²，改造工程完工后可增加配套面积 4.07×10⁴hm²，改善灌溉面积 20.66×10⁴hm²，增加调蓄水量 4.653×10⁸m³，节水 7750×10⁴m³，其社会经济效益明显。其次兴建蓄引提工程，增加可供水量，蓄引提工程兴建要因地制宜，有利于环境改善。渭河以南、新河以西地区，水资源相对比较丰富，除了满足区内工农业及人畜用水外，尚有余水外调。因此，除了利用石头河水库及正在兴建的黑河水库向西安供水外，还可向北过渭河向咸阳、兴平等城市供水；渭河以南、新河以东区，区内供需矛盾突出，地表水源开发应以配套挖潜已有工程，积极兴建蓄水工程为主；渭河以北、泾河以西区，现已形成了以宝鸡峡引渭、冯家山水库、羊毛湾水库为骨干的农灌地表水供水系统，但区内供需矛盾仍然突出，主要表现为蓄引水工程供水标准过低，羊毛湾水库供水不足，而冯家山水库则有大量弃水等。为此，区内地表水源开发模式是提高现有蓄水工程供水标准，兴建中小型蓄水工程，增加蓄水量，实行区内外调水。渭河以北、泾河以东地区是关中缺水较为严重的地区，现有泾惠渠、交口抽渭、洛惠渠、挑曲坡水库、石堡川水库等农田灌溉供水工程，但供水不足。本区地表水源开发的重点应放在开发黄河过境水和洛河与泾河水源上，应积极争取和尽早建设洛河南沟门水库、泾河东庄水库、禹门口抽黄工程、黄河古贤引黄工程；泾河张家山以上区，为关中著名的北五县干旱区，区内高原沟壑，田高水低，降雨稀少，主要河流为泾河过境河流，较大支流为发源于甘肃的黑河、达溪河，其余如红崖河、马栏河以及四郎河等均为不大的支流。但区内缺少骨干供水工程，可在其支流适宜地段修建中小型水库。

3.2.7 雨水集流模式

　　渭北旱塬区，高原沟壑，干旱少雨，且降雨常时令不佳，有限的降水也因地面坡度大而流失，很多耕地实际上是跑水、跑土和跑肥的“三跑田”，人畜饮水十分困难。对这些地区除了充分利用地表水、地下水源外，开展雨水集流是一项实用、经济、见效快的水资源开发利用模式。实施雨水集流开发模式就是以小工程大群体的方式利用田边地头的集水坑、塘、窖拦蓄降水，存留至灌季，采用微灌保苗抗旱，发展节水灌溉，形成人饮节灌一体化工程，可以解决不宜修建水库和地下水资源贫乏地区的生产和生活用水问题，有利于减少地面径流和水土保持，这是当前解决渭北旱塬地区缺水的一项重要途径。据测算，在渭北旱塬区投资 7.2×108 元，可建成窑窖 360 万眼，蓄水 1.08×10⁸m³，可灌地 20×10⁴hm²，若这项工程能够实现，对缓解渭北旱塬生产和人畜饮水问题将具有重要的意义。

3.2.8 污水处理回供利用模式

　　随着城市工业和生活需水量的增加，废污水的排放量将日益增加，为了保护生态环境，必须对废污水进行处理并使之资源化，这是充分利用当地水源，减少环境污染，增加有效供水量的一项重要举措，是今后本地区的重要再生水源。据有关资料报道，城市通过节水与污水资源化至少可减少用水量 1/3～1/4。关中地区年污水排放总量达到 6.5×10⁸m³，其中工业废水排放量约 3×10⁸m³。如果将关中地区排放的废污水处理到 80%，并加以重复利用，将增加可供水量 5.2×10⁸m³，可见潜力巨大。污水处理后除工业重复利用外，还可供农田灌溉，城镇生态环境用水，有条件的地方还可利用处理的污水作为地下水的回灌水源。这样既可以控制水污染，又可以提高水资源综合利用水平，具有巨大的社会经济和生态环境效益。

4 结论

　　随着西部大开发战略的实施，关中地区在振兴陕西经济发展的区位优势愈来愈重要，对水资源的需求量也将日益增大，因此，加强区内水源优化利用模式研究，使水资源开发利用与社会经济环境协调发展，对促进区内经济持续发展具有重要意义。

参考文献

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