任 萍

（岳陽市水利局，湖南 岳陽 414000）

1 背 景

鐵山水庫建于1982 年，位于岳陽縣公田鎮(zhèn)、新墻河上游，壩址以上控制流域面積493 km2，多年平均入庫徑流量3.93 億m3，總庫容6.35 億m3，興利庫容3.83億m3，水庫設(shè)計之初是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主的多年調(diào)節(jié)水庫。

鐵山灌區(qū)涉及岳陽縣、汩羅市、臨湘市及岳陽樓區(qū)等4 縣（市區(qū)）46 個鄉(xiāng)501 個村，設(shè)計灌溉面積85.41 萬畝，灌區(qū)以新墻河為界分南、北灌區(qū)，其中南灌區(qū)設(shè)計灌溉面積53.15 萬畝，北灌區(qū)設(shè)計灌溉面積32.26 萬畝[1～2]。灌區(qū)現(xiàn)狀有效灌溉面積66.89 萬畝。灌區(qū)灌溉水源除鐵山水庫外，還有蘭橋、岳坊、大坳等3 座中型水庫及若干小型水庫、塘壩、小型引提水工程等基礎(chǔ)水源工程。

鐵山水庫水質(zhì)常年維持在Ⅰ～Ⅱ類水，近年來鐵山水庫除承擔(dān)灌區(qū)灌溉任務(wù)外，還承擔(dān)著向岳陽市中心城區(qū)和岳陽縣供水的任務(wù)：利用鐵山灌區(qū)北干渠45 km 及梅溪引水渠2.33 km，從鐵山水庫輸水至金鳳水庫調(diào)蓄后引水至岳陽市城區(qū)一、二水廠和岳化生活水廠，設(shè)計供水規(guī)模42 萬t/d；利用鐵山灌區(qū)南干渠、榮灣分干及新墻支渠引水至新墻水庫調(diào)蓄后引至岳陽縣水廠，設(shè)計供水規(guī)模5 萬t/d。鐵山水庫現(xiàn)狀實際城鄉(xiāng)供水量約1.4 億m3/a。

2 鐵山水庫現(xiàn)狀開發(fā)利用矛盾分析

2.1 供水安全保證能力不足

湖南為有色金屬之鄉(xiāng)，受歷史遺留污染影響，部分水源還面臨重金屬污染超標(biāo)的影響，保障人民群眾喝上優(yōu)質(zhì)水、放心水是“十三五”以來湖南省水安全重大戰(zhàn)略布局之一。同時岳陽市位于湘、資、沅、澧尾閭及洞庭湖入江口岸，也是湖南省唯一長江沿岸城市，從產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局和客觀實際出發(fā)，洞庭湖不宜作為居民飲水水源。鐵山水庫水質(zhì)優(yōu)良，是岳陽市中心城區(qū)和岳陽縣約200 萬城鄉(xiāng)居民的飲水水源，在犧牲鐵山灌區(qū)灌溉用水、擠占河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水的前提下，城鄉(xiāng)供水目前處于“緊平衡”狀態(tài)，勉強能維持目前的供水需求[3～4]。近年來岳陽被確定為國家區(qū)域性中心城市和湖南省域副中心城市，經(jīng)濟社會進(jìn)入高速發(fā)展新階段，供水安全是區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)保障。預(yù)測至2035 年，岳陽市中心城區(qū)及岳陽縣人口將達(dá)245 萬人，城鄉(xiāng)供水需求進(jìn)一步增加，加之現(xiàn)狀鐵山水庫至岳陽中心城區(qū)、鐵山水庫至岳陽縣原水輸水采用明渠輸水，輸水損失高達(dá)35%[5]，2035 年城鄉(xiāng)供水缺水約1.44 億m3，嚴(yán)重制約岳陽市大城市建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展。

2.2 城鄉(xiāng)供水?dāng)D占農(nóng)業(yè)灌溉用水，灌溉缺水矛盾突出

2020 年中共中央1 號文件《關(guān)于抓好“三農(nóng)”領(lǐng)域重點工作 確保如期實現(xiàn)全面小康的意見》提出“確保糧食安全始終是治國理政的頭等大事”[6]。鐵山水庫設(shè)計時僅有灌溉任務(wù)，近年來城鄉(xiāng)供水大量擠占農(nóng)業(yè)灌溉用水，現(xiàn)狀有效灌溉面積僅66.89 萬畝且達(dá)不到設(shè)計灌溉保證率，仍有18.52 萬畝灌面無水可灌。在不實施灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造、下泄必要生態(tài)流量的基礎(chǔ)上，灌區(qū)多年平均灌溉缺水2.21 億m3，P=85%典型年灌溉缺水3.64 億m3，灌溉缺水矛盾突出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全保障能力不足。

2.3 城鄉(xiāng)供水、農(nóng)業(yè)灌溉用水?dāng)D占河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水

與國外相比，我國河流生態(tài)基流問題更加突出，生態(tài)用水問題突出的流域河流甚至出現(xiàn)斷流等現(xiàn)象，很大程度上影響了河流生態(tài)系統(tǒng)健康[7]。鐵山水庫設(shè)計之初和實際運行過程中沒有考慮下泄必要的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水，近年來水庫又承擔(dān)越來越多的城鄉(xiāng)供水任務(wù)，進(jìn)一步加劇了鐵山水庫水資源緊張的局面，生態(tài)流量下泄更是難以保障。鐵山水庫是調(diào)節(jié)性能較強的多年調(diào)節(jié)水庫，水庫常年處于未蓄滿狀態(tài)，建成運行以來鮮有棄水發(fā)生，壩址下游減水脫水河段的水生態(tài)環(huán)境受到較大影響。生態(tài)基流是水電工程建設(shè)項目環(huán)境影響評價時需要重點關(guān)注的指標(biāo)，對維持河流基本的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，保護水生生物健康具有重要意義[8]。近年來隨著生態(tài)環(huán)境保護力度的逐步提升，水利水電工程生態(tài)流量下泄要求及監(jiān)管越來越嚴(yán)格[9～10]，根據(jù)《洞庭湖環(huán)湖區(qū)水量分配方案》，鐵山水庫應(yīng)下泄不小于1.24 m3/s 的生態(tài)流量。在下泄必要生態(tài)流量的基礎(chǔ)上，鐵山水庫水資源供需矛盾將進(jìn)一步突出[11～12]。

3 鐵山水庫水資源供需矛盾解決思路探索

3.1 基本原則

1）以人為本、服務(wù)民生。堅持以人民為中心，滿足人民群眾喝好水、放心水的迫切需求，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食生產(chǎn)安全。

2）節(jié)水優(yōu)先，高效利用。節(jié)水是解決水資源短缺矛盾的優(yōu)先舉措，在技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的前提下，盡可能提高水資源利用效率[13～14]。

3）生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展。牢固樹立綠水青山就是金山銀山的理念，水資源開發(fā)利用應(yīng)充分保障河流基本生態(tài)環(huán)境用水[15]。

4）優(yōu)水優(yōu)用，合理配置。水質(zhì)較好的鐵山水庫水優(yōu)先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，充分保障基本生態(tài)用水，余水保障農(nóng)業(yè)灌溉用水。農(nóng)業(yè)灌溉缺水考慮尋找其他替代水源解決。

3.2 水資源供需平衡分析

1）現(xiàn)狀工程條件下水資源供需平衡分析。至2035 年，鐵山灌區(qū)達(dá)到設(shè)計灌溉面積85.41 萬畝。經(jīng)分析，P=50%來水條件和P=85%設(shè)計保證率下灌區(qū)灌溉凈需水量分別為3.35 億m3、4.06 億m3，在不實施灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造的條件下灌溉毛需水量分別為6.34 億m3、7.69 億m3。至2035 年岳陽市中心城區(qū)及岳陽縣人口將增加至245 萬人，若鐵山至中心城區(qū)、鐵山至岳陽縣仍采用明渠輸水，則鐵山水庫供水區(qū)城鄉(xiāng)供水年需水量3.41 億m3。需水分析成果見表1。

表1 鐵山水庫供水區(qū)需水分析成果表 萬m3

供水區(qū)城鄉(xiāng)供水水源為鐵山水庫，灌溉水源主要為鐵山水庫、岳坊等中型水庫及若干小型水庫、山塘和河壩引水工程。在有限下泄生態(tài)流量的基礎(chǔ)上，經(jīng)長系列徑流調(diào)節(jié)計算，供水區(qū)現(xiàn)狀工程可供水量見表2，水資源一次供需平衡分析成果見表3。由分析結(jié)果可知，在不新建水源工程、不采取節(jié)水措施的前提下，水資源供需矛盾突出，P=85%設(shè)計灌溉保證率下，灌區(qū)缺水3.64 億m3；P=95%供水保證率下，城鄉(xiāng)生活供水缺水量1.44 億m3。

表2 供水區(qū)現(xiàn)狀工程可供水量表 萬m3

表3 供水區(qū)水資源一次供需平衡分析表 萬m3

2）水資源供需矛盾解決思路探索。為解決鐵山水庫水資源開發(fā)利用矛盾，保障岳陽市中心城區(qū)和岳陽縣城鄉(xiāng)245 萬人飲水安全和85 萬畝耕地的灌溉水量，實施岳陽市中部水資源配置工程，優(yōu)化水資源配置，提高區(qū)域水資源配置能力。

①節(jié)水是解決水資源短缺問題的最有效舉措。實施鐵山灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造，灌溉水有效利用系數(shù)從現(xiàn)狀的0.528 提高至0.668，P=50%、P=85%來水條件下灌溉節(jié)水量分別為1.33 億m3和1.61 億m3。實施鐵山水庫至岳陽中心城區(qū)、鐵山水庫至岳陽縣原水輸水明渠改管道工程，輸水損失有35%降低至5%以內(nèi)，城鄉(xiāng)供水需水可節(jié)約水量1.08 億m3。

②充分挖掘已建工程供水潛力。岳陽臨湘市團灣水庫水質(zhì)為Ⅱ類水，水庫設(shè)計時有向岳陽市城區(qū)供水的任務(wù)，而實際運行中僅用于發(fā)電，優(yōu)水未得到優(yōu)用。由于團灣水庫壩址多年平均徑流量約6 800 萬m3，而水庫興利庫容僅3 893 萬m3，水庫易產(chǎn)生棄水，而鐵山水庫為調(diào)節(jié)性能較強的多年調(diào)節(jié)水庫，鮮有棄水發(fā)生。新建團灣水庫至岳陽中心城區(qū)供水管道，同時與鐵山水庫開展聯(lián)合調(diào)度，通過優(yōu)先由團灣水庫供水，研究團灣水庫洪水資源化利用方案，在水資源開發(fā)利用允許上限范圍內(nèi)充分挖掘團灣水庫供水潛力。經(jīng)分析，團灣水庫多年平均可新增向岳陽中心城區(qū)供水3 650 萬m3/a。

③優(yōu)水優(yōu)用，保障城鄉(xiāng)供水，補足灌溉水源。在充分節(jié)水、挖掘團灣水庫供水潛力的基礎(chǔ)上，按照“優(yōu)水優(yōu)用”的原則，鐵山水庫在滿足壩址下游河道內(nèi)基本生態(tài)環(huán)境用水的前提下優(yōu)先保證城鄉(xiāng)生活用水需求，鐵山灌區(qū)灌溉缺水考慮新建灌溉水源工程解決。根據(jù)鐵山灌區(qū)灌溉渠系布置以及灌區(qū)周邊水土資源條件，考慮建設(shè)坪費湖引調(diào)水工程，引坪費湖水解決鐵山灌區(qū)榮灣分干、岳汨分干37 萬畝耕地的灌溉用水，置換出來的鐵山灌區(qū)水量全力保障岳陽中心城區(qū)和岳陽縣城鄉(xiāng)供水?？菟谄嘿M湖水量不足時，通過洞庭湖補水泵站和已建撇洪渠向坪費湖補水，補足灌溉水量。經(jīng)分析，P=50%、P=85%來水條件下坪費湖引調(diào)水工程可分別新增灌溉水量8 829 萬m3、20 235 萬m3，滿足灌區(qū)灌溉用水要求。

實施岳陽市中部水資源配置工程后，P=50%、P=85%、P=95%來水條件下可分別節(jié)約用水2.41 億m3、2.69 億m3、2.86 億m3，新增供水量1.25 億m3、2.39 億m3、1.49 億m3，可使供水區(qū)城鄉(xiāng)供水和灌溉用水達(dá)到保證率要求，提高城鄉(xiāng)居民飲水品質(zhì)，保障供水安全、灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全。實施岳陽市中部水資源配置工程條件下的供水區(qū)水資源二次供需平衡分析見表4。岳陽市中部水資源配置工程示意圖見圖1。

表4 供水區(qū)水資源二次供需平衡分析表 萬m3

圖1 岳陽市中部水資源配置工程平面布置示意圖

4 結(jié) 語

岳陽市中部水資源配置工程實施后，鐵山水庫優(yōu)水得到優(yōu)用，城鄉(xiāng)供水和灌區(qū)灌溉水源得到有效保障，多年平均可節(jié)約水資源2.4 億m3，新增供水量1.25 億m3，可有效保障245 萬人的飲水安全和85.41 萬畝耕地的灌溉用水安全，為岳陽市大城市建設(shè)、高質(zhì)量發(fā)展提供堅實的水資源保障。同時，鐵山水庫退還被擠占的生態(tài)環(huán)境用水、優(yōu)水優(yōu)用、水源置換的思路，對解決其他區(qū)域的類似問題具有較強的借鑒意義。