胡小梅,李 鵬,李 丹,陳祖梅

(湖北省漳河工程管理局,湖北 荊門 448156)

漳河水庫在連續(xù)多年干旱中的運(yùn)用及效益

胡小梅,李 鵬,李 丹,陳祖梅

(湖北省漳河工程管理局,湖北 荊門 448156)

闡述漳河水庫灌區(qū)在連續(xù)3年嚴(yán)重干旱的情況下其抗旱調(diào)度運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn):針對干旱特點(diǎn)和供水需求,科學(xué)編制調(diào)度預(yù)案,采取合同供水、嚴(yán)格計(jì)量、限制發(fā)電供水量、做好生態(tài)供水調(diào)度等措施,充分發(fā)揮水利工程抗御災(zāi)害和綜合興利的作用。指出與歷史上其他干旱年份相比較,2011—2013年水庫灌區(qū)社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。

連續(xù)干旱;灌溉調(diào)度;效益分析;漳河水庫;水庫調(diào)度

1 概 況

漳河水庫位于湖北省江漢平原西北部,1958年7月動工興建,于1966年4月基本建成并全面發(fā)揮效益。水庫集水面積2 212 km2,總庫容21.13億m3,其中興利庫容9.24億m3,調(diào)洪庫容4.21億m3,水庫正常高水位123.5 m,死水位113.0 m,多年平均來水量8.16億m3,是一座以灌溉為主,兼有防洪、城鎮(zhèn)供水、發(fā)電、水產(chǎn)、航運(yùn)、旅游、改善環(huán)境等綜合效益的大型水利工程。

漳河灌區(qū)是以漳河水庫為主體灌溉工程的大型灌區(qū),地跨湖北省荊門、宜昌、荊州三3市,總面積5 544 km2,設(shè)計(jì)灌溉面積17.37萬hm2,灌區(qū)多年平均降雨量 918.7 mm。近20年來,隨著節(jié)水灌溉技術(shù)的全面推廣和農(nóng)業(yè)種植技術(shù)的逐步提高,農(nóng)業(yè)灌溉供水呈逐年下降的趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì),1993—2012年多年平均農(nóng)業(yè)灌溉供水量1.51億m3,城市工業(yè)生活供水量0.68億m3,發(fā)電供水3.66億m3,防洪減災(zāi)效益2.54億元。

2 水庫抗旱調(diào)度運(yùn)用情況(2011—2013年)

2.1 干旱特征

a. 連續(xù)干旱。2011—2013年,灌區(qū)遭遇到了嚴(yán)重的連續(xù)干旱,灌區(qū)內(nèi)中小型水利設(shè)施蓄水嚴(yán)重不足。2011年1—8月,灌區(qū)平均降雨量405.7 mm,與歷年同期相比較平均降雨量偏少4成,降水總量為建庫以來同期最低,干旱頻率為50年一遇。春播時灌區(qū)內(nèi)中小型水庫及塘堰蓄水嚴(yán)重不足,部分水庫及塘堰幾近干涸,不僅中稻田無水泡田插秧,而且部分地方人畜飲水出現(xiàn)了困難。2011—2013年漳河水庫來水量、灌區(qū)降雨量與水庫供水量情況見表1所示。

表1 2011—2013年水庫灌溉基本情況

從表1可以看出,2011—2013年水庫來水量與多年平均來水量相比較,分別少36.2%、39.5%和45.5%,且來水量呈逐年減少的趨勢。同期灌區(qū)降雨量與多年平均降雨量相比較,分別少24.1%、18.6%和6.8%。農(nóng)業(yè)灌溉供水量與多年平均供水量相比較,分別增加71.5%、47%和11.9%。水庫來水量、灌區(qū)降雨量均低于多年平均值,灌溉供水量均大于多年平均值。

b. 渠道長期高水位運(yùn)行?？偢汕?jié)制閘水位超歷史最高水位0.05 m,灌區(qū)渠首流量達(dá)到了93.1 m3/s,灌溉供水時間跨越了整個水稻生長期,為1980年實(shí)行“按田配水、計(jì)量收費(fèi)”政策以來罕見。

c. 水庫長時間低水位運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì),3年來水庫最高水位120.46 m(2011年1月1日),最低水位113.82 m,平均水位116.37 m,與漳河水庫平均水位119.2 m比較,水庫長時間在低水位下運(yùn)行,為建庫以來沒有過的現(xiàn)象。

2.2 水庫調(diào)度運(yùn)行情況

在大旱之年，當(dāng)?shù)卣饕隽艘韵聨醉?xiàng)工作：

a. 編制調(diào)度預(yù)案。結(jié)合中長期天氣預(yù)報和灌區(qū)蓄水設(shè)施的蓄水情況以及國民經(jīng)濟(jì)各部門興利用水要求,編制年度興利調(diào)度計(jì)劃,其目的是全力保障農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)、居民生活和生態(tài)環(huán)境用水需要,確保灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)、穩(wěn)定、發(fā)展[1]。農(nóng)業(yè)灌溉根據(jù)灌區(qū)水利工程實(shí)時蓄水和短期氣象預(yù)報,以旬為單位對灌區(qū)每條干渠逐日需要水進(jìn)行預(yù)報及動態(tài)管理;城市供水按批準(zhǔn)的用水計(jì)劃供水;環(huán)境與其他用水需求不大,一般可滿其需水要求;發(fā)電供水在滿足上述興利用水要求后,利用多余水量發(fā)電。

b. 合同供水。約定供用水雙方的權(quán)利與義務(wù),保證供水秩序的正常進(jìn)行,使有限的水資源發(fā)揮更大的效益。各干渠管理單位根據(jù)當(dāng)?shù)匦钏Ｋ退畮旃┧{(diào)度預(yù)案,分別制訂或完善各干渠的抗旱預(yù)案,確保出現(xiàn)不同情況均有不同預(yù)案[2]。

c. 嚴(yán)格計(jì)量管理。加強(qiáng)灌溉信息的收集、統(tǒng)計(jì)與分析,及時審核與調(diào)整各級渠道灌溉流量,強(qiáng)化用水流量實(shí)測工作,采取輪灌方式錯開用水高峰,提高灌溉單方水的利用效率,及時滿足灌區(qū)各部門的用水需求。

d. 限制發(fā)電供水量。發(fā)電收入是水庫管理部門自身最大的供水效益,但在水位持續(xù)偏低的情況下,為確保城鎮(zhèn)生活、農(nóng)業(yè)灌溉及水庫下游生態(tài)用水,多次簽發(fā)水電站減少供水調(diào)度令,并適時調(diào)整電站發(fā)電方式,除保證水庫防汛抗旱基本用電外,其余機(jī)組全部關(guān)停。3年來水庫實(shí)際發(fā)電供水量6.54億m3,與多年平均相比較,減少發(fā)電供水量4.44億m3,減少自身直接經(jīng)濟(jì)收入3 100萬元[3]。

e. 做好生態(tài)供水調(diào)度。在連續(xù)干旱的情況下,灌區(qū)各地蓄水量大幅度減少,供水量大幅度增加,供需矛盾突出,使得當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境惡化和人畜飲水困難。漳河水庫在水資源嚴(yán)重緊缺的情況下,遵照省防辦調(diào)度令,多次開啟陳家沖泄洪閘為下游沮漳河沿線提供生態(tài)用水,多次通過車橋泄洪閘向新埠河流域補(bǔ)水,多次通過四干渠革集支渠向竹皮河楊樹港流域提供環(huán)境用水，等等。3年總計(jì)補(bǔ)水量達(dá)0.51億m3,改善了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和30多萬人口的飲水困難。

f. 準(zhǔn)確掌握農(nóng)田受旱情況,為合理配水、適時調(diào)度提供依據(jù)。強(qiáng)化工程巡查力度,及時對渠道、渠系建筑物等重點(diǎn)部位進(jìn)行不間斷監(jiān)測。據(jù)統(tǒng)計(jì),灌溉期間渠道共發(fā)現(xiàn)管涌、滑坡等險情230余處,由于發(fā)現(xiàn)及時處理得當(dāng),有效保障了抗旱供水的順利進(jìn)行。及時向用水戶公布近期用水情況,公開灌溉用水量進(jìn)度,接受灌區(qū)群眾監(jiān)督,實(shí)現(xiàn)“陽光供水”。同時主動邀請用水單位、用水戶到實(shí)地觀看流量實(shí)測,監(jiān)督計(jì)量的準(zhǔn)確性[4]。對提出疑問的用水單位,及時測算進(jìn)口實(shí)時水量,現(xiàn)場比對,消除疑慮。

3 水庫抗旱效益分析

3.1 調(diào)整農(nóng)業(yè)灌溉面積

灌區(qū)歷史上一般是2年或3年出現(xiàn)1次干旱或嚴(yán)重干旱的情況,連續(xù)出現(xiàn)幾年干旱的情況極為罕見。歷史上連續(xù)3年的干旱情況還有1次是發(fā)生在1976-1978年,本文同時選取近20年來最嚴(yán)重干旱的1999年,1976—1978年進(jìn)行比較分析(表2)。

表2 水庫灌溉情況比較

從表2可以看出,2011—2013年的年均實(shí)灌溉面積比1976—1978年少27.6%,比1999年多22.5%,說明灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)正在不斷調(diào)整之中,使之更加符合灌區(qū)水資源的實(shí)際現(xiàn)狀。3個干旱代表年份的水庫來水量變化不大,均低于多年平均來水量39.8%～48.4%;同期灌區(qū)降雨量變化也不大,均低于多年平均值16.5%～23.3%;說明這3個干旱代表年都遭遇到了嚴(yán)重干旱。2011—2013年,農(nóng)業(yè)年均灌溉供水量比1976—1978年減少291.7%,比1999年增加3.4%。且3個干旱代表年的農(nóng)業(yè)灌溉供水量均大于近20年來平均供水量較多,變化在31.8%～298%之間,說明在遭遇干旱的情況下,灌區(qū)對水庫供水依賴程度較大。2011—2013年年均農(nóng)業(yè)灌溉供水僅占水庫總供水量的37.9%,而1976—1978年年均農(nóng)業(yè)灌溉供水占水庫總供水量的95.7%,1999年農(nóng)業(yè)灌溉供水占水庫總供水量的29.0%。在水庫來水量和灌區(qū)降雨量變化不大的情況下,2011—2013年的水庫農(nóng)業(yè)灌溉供水量減少較多,這說明節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)科學(xué)種植技術(shù)大規(guī)模運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐,水庫有更多的水用于到其他興利部門,同時也說明灌區(qū)內(nèi)其他水利設(shè)施供水效益不斷得到提高[5]。

3個干旱代表性年份的水庫水位見表3所示。

表3 水庫水位變化情況

從表3可以看出,3個干旱代表性年份的漳河水庫庫容均減少較多,其中1976—1978年比2011—2013年減少了30.6%,1999年比2011—2013年減少了34.0%。由于在干旱年份水庫來水量不能滿足灌區(qū)用水需要,必須動用水庫的蓄水量,而2012—2013年年均動用的水庫蓄水量均少于其他2個代表年份。尤其是1976-1978年水庫水位長期低于死水位較多,為滿足灌溉需要,不得不動用大量機(jī)械電力設(shè)備抽死水抗旱,調(diào)度運(yùn)用陷于惡性循環(huán)的被動狀況。而2011—2013年水庫水位一直在死水位之上,說明調(diào)度運(yùn)用水平的不斷提高,即使遭遇到嚴(yán)重的連續(xù)3年干旱年份,水庫調(diào)度運(yùn)用也沒有被破壞。

3.2 充分發(fā)揮水庫多功能運(yùn)用效益

漳河水庫在干旱年份興利用水情況見表4所示。

表4 水庫興利用水統(tǒng)計(jì)

從表4可以看出:①在遭遇嚴(yán)重干旱的情況下,水庫供水滿足了城市生產(chǎn)生活和農(nóng)業(yè)灌溉需要,對保障灌區(qū)社會的和諧、穩(wěn)定及促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,其作用不可低估[4]。②水庫供水已從單一的農(nóng)業(yè)灌溉供水逐步向社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要全方位供水[6],農(nóng)業(yè)灌溉供水比重已從20世紀(jì)70年代的95.7%降低到目前的37.9%。③努力處理好水庫調(diào)度運(yùn)用與社會效益之間的關(guān)系，在確保社會效益的情況下,盡力多發(fā)電。④新增了生態(tài)環(huán)境用水功能,且供水量呈逐年增加的趨勢。⑤農(nóng)業(yè)灌溉供水已基本趨于穩(wěn)定,灌區(qū)其他水利設(shè)施作用進(jìn)一步發(fā)揮。

3.3 灌區(qū)投入、產(chǎn)出效益顯著

對全灌區(qū)用水資料進(jìn)行分析,3個干旱代表性年份的投入、產(chǎn)出效益見表5。

表5 灌區(qū)投入、產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)

從表5可以看出,同是干旱年份,2011—2013年灌溉面積年均用水量比1976-1978年少21.6%,比1999年少10.0%。說明灌溉面積用水量呈減少趨勢,水資源利用效率更大。2011—2013年,年均糧食單產(chǎn)量比1976—1978年多48.99%,比1999年多12.34%。說明節(jié)水灌溉對糧食增產(chǎn)作用明顯。2011—2013年年均水資源生產(chǎn)率比1976—1978年多60%,比1999年多21.1%。說明灌區(qū)水資源投入與產(chǎn)出效益逐步增加。2011—2013年年均渠系水利用率比1976—1978年多29.2%,比1999年多3.1%。說明渠道工程、管理措施不斷提高。實(shí)際灌溉面積比例均大于65%以上,說明在遭遇嚴(yán)重旱情時,漳河水庫的關(guān)鍵作用不可低估[3]。

3.4 社會、環(huán)境效益顯著

漳河水庫灌區(qū)在遭遇2011—2013年連續(xù)特大干旱的情況下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)仍然取得了豐收,糧食總產(chǎn)量穩(wěn)步增長,并創(chuàng)歷史新高。城市與農(nóng)村供水逐年增加,滿足了荊門市城區(qū)60萬人民的生產(chǎn)、生活用水需要以及緩解了30萬農(nóng)村地區(qū)人畜飲水困難。對部分水質(zhì)較差的河流供水,稀釋了污染指數(shù),改善了水環(huán)境。為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[7]。

漳河水庫灌區(qū)2011—2013年連續(xù)3年嚴(yán)重干旱的實(shí)踐再次證明, 漳河水庫在灌區(qū)中有著不可替代的顯著作用。但從水庫調(diào)度運(yùn)用的情況來看,還存在用水浪費(fèi)、工程設(shè)施配套不完善及用水戶協(xié)會的運(yùn)作不規(guī)范等問題，應(yīng)引起有關(guān)部門的重視。

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·簡訊·

河海大學(xué)1項(xiàng)科研成果獲國家科技進(jìn)步二等獎

2015年1月9日在北京舉行的2014年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，由河海大學(xué)唐洪武教授主持，河海大學(xué)為第一完成單位的“復(fù)雜河網(wǎng)多目標(biāo)水力調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”科研成果獲國家科技進(jìn)步二等獎。

“復(fù)雜河網(wǎng)多目標(biāo)水力調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”結(jié)合淮河、太湖等流域規(guī)劃、防洪除澇、水污染控制、水資源調(diào)配等實(shí)踐，歷經(jīng)10 余年，開展了產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)盟協(xié)同攻關(guān)，構(gòu)建了一套復(fù)雜河網(wǎng)工程調(diào)控與水動力耦合互饋精確模擬方法，建立了多目標(biāo)水力調(diào)控決策方法和成套實(shí)用技術(shù)，解決了調(diào)控規(guī)模大、要素多、目標(biāo)多、決策實(shí)時性強(qiáng)等難題。該項(xiàng)研究成果獲發(fā)明專利4項(xiàng)，發(fā)表論文70余篇；部分成果被國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)手冊采納。研究成果成功應(yīng)用于淮河、太湖、珠江等流域和上海世博園共30 多個復(fù)雜河網(wǎng)多目標(biāo)調(diào)控中，實(shí)現(xiàn)了水動力時空分布再構(gòu)造，滿足了水問題綜合治理需求，近3 年節(jié)省工程投資及運(yùn)行管理費(fèi)3 億多元，防洪、水環(huán)境等綜合效益數(shù)十億元，社會效益明顯。此前，唐洪武教授主持完成的“平原河流防洪安全水動力關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用” 科研成果曾獲2009年度國家科技進(jìn)步二等獎。以上兩項(xiàng)獲獎成果標(biāo)志著河海大學(xué)水力學(xué)及河流動力學(xué)學(xué)科在平原河流水動力學(xué)及工程治理方向形成了特色優(yōu)勢地位，為流域生態(tài)文明建設(shè)、河流多目標(biāo)綜合治理提供了系統(tǒng)的理論和技術(shù)方法保證。

(本刊編輯部 供稿)

Application of Zhanghe Reservoir in consecutive years of drought and its benefits

HU Xiaomei,LI Peng, LI Dan, CHEN Zumei

(ZhangheProjectAdministrationBureau,HubeiProvince,Jingmen448156,China)

Experiences of dispatching operation for the drought resistance of Zhanghe Reservoir Irrigation District in the condition of serious successive droughts of 3 years were elaborated. According to the characteristics of drought and water demands, the scheduling plan should be made scientifically, taking measures such as supplying water according to contract, measuring strictly, limiting the water supply quantity, scheduling ecological water supply, etc. giving full play to the effects of resisting disasters and comprehensive benefit of the water conservancy project. Compared with other arid years in history, the social and economic benefits of reservoir irrigation area from the year 2011 to 2013 were remarkable.

successive droughts; irrigation scheduling; benefit analysis;Zhanghe Reservoir; reservoir regulation

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.01.018

胡小梅(1980—),女,工程師,從事水利工程管理工作。E-mail:ccd0614@163.com

TV213.9

A

1004-6933(2015)01-0110-04

2014-02-25 編輯：高渭文)