紫坪鋪水庫對都江堰水利工程管理的影響

劉 劍

(四川省都江堰管理局供水管理處,四川 都江堰 611830)

1 都江堰水利工程

都江堰是有著兩千多年悠久歷史、至今仍在發揮巨大作用、布局合理、費省效宏、經久不衰、舉世聞名的水利工程。建堰以來,特別是新中國成立后,都江堰灌區經過大規模的維修、改造和擴建,灌溉面積由解放初期的 280萬畝(1hm2=15畝)發展到現在的 1026萬畝;糧食總產量近 58億公斤,占全省的 22%;灌區國民生產總值 1502億元,占全省的 41.6%;農業生產總值 368億元,占全省的 25.3%;工業生產總值 1645億元,占全省的 43.0%,鄉鎮企業生產值占全省的一半以上。灌區供水由過去單一的農田灌溉用水發展成為具有灌溉、工業供水、城市生活供水、防洪、發電、水產、養殖、旅游、環保等多目標的綜合性特大型供水工程。

都江堰渠首樞紐工程位于都江堰市城西玉壘關下,集雨面積 23037km2,渠首處岷江多年平均年徑流量為 149.3億 m3,年平均流量為 473m3/s。但岷江來水量年內時空分布不均,按多年平均值分析,在灌區用水高峰期(3～5月)的來水量僅占全年總量的 17.2%,從而使供需水矛盾十分突出。在汛期的 5～10月,來水量為年徑流量的75.2%～79.1%。由于岷江來水量的時空分布不均并有逐年減少的趨勢,雖然在 1974年和 1992年分別修建了外江閘和工業用水臨時攔水閘,平均多引水 13億 m3進入灌區可供利用,但在每年用水高峰期的3～6月,灌區年平均缺水仍達3.24億 m3。隨著灌區灌面的增加和農作物結構的調整、工業生產的發展和城鎮建設對生活和環境用水要求的提高,灌區用水量逐年增加,供需水矛盾更為突出,加之丘陵灌區的蓄水設施嚴重不足,每年都會出現不同程度的干旱。

2 都江堰水利工程現行用水管理原則

都江堰灌區水量調度遵循“灌區分級管理,水權集中,有計劃調配”的原則,水量調配以灌區農田灌溉為主并保證城市工業及生活用水,同時兼顧灌區生態環境及其它用水。水電站與動力站用水要服從農田灌溉需要和灌區的工農業及城市生活用水。向丘陵灌區輸水均在岷江來水較豐的豐水期進行,且集中在水稻撒籽后,一般從 6月份開始即能向丘陵灌區輸水囤蓄;平壩灌區用水時段則在保證平壩灌區用水的前提下,有計劃地向丘陵灌區輸送部分余水。

隨著都江堰灌區灌溉面積的擴大,工業及城市生活對用水也有較高的要求,近年來,灌區農村產業結構有了較大的調整,供水形勢也在發生變化,灌區的供需水矛盾愈加突出。都江堰灌區各縣(市、區)每年年初必須編報用水計劃,都江堰管理局根據對岷江上游來水的預報資料,結合灌區各縣(市、區)的用水計劃,編制出全灌區的配水計劃報省水行政主管單位同意后,由都江堰管理局和灌區各管理處執行,配水到灌區支渠口,支渠以下的水量安排由各縣(市、區)水行政主管單位負責,灌區的配水量安排均按照灌溉面積和灌溉定額執行。

3 紫坪鋪水庫工程概述

紫坪鋪水利樞紐工程是西部大開發標志性工程,是岷江流域水資源綜合開發利用的關鍵性工程,是都江堰灌區和成都市的重要水利調節工程。其水利樞紐的開發任務是以灌溉和城市供水為主,結合發電、防洪,兼顧旅游、水產等綜合利用,其功能是充分利用有限的庫容,調豐濟枯。因此,水庫的蓄水(或放水)必須滿足都江堰灌區各項綜合供水的需要。遵循合理調度,高效利用,一水多用的原則。紫坪鋪水庫的建成帶來的主要社會經濟效益:(1)灌溉:可提高都江堰灌區耕地目前的供水保證率,并可為毗河丘陵擴灌區 300多萬畝灌溉面積提供水源。(2)供水:除保證常年向成都市提供一定的環境用水外,還能基本滿足成都市日益增長的工業、環境與生活用水。(3)防洪:可將岷江上游的洪峰流量 6030m3/s削減至3769m3/s下泄,將下游河段的防洪能力由十年一遇提高到百年一遇,基本解除了金馬河洪水對川西平原的威脅。(4)供電:電站裝機容量 76萬kW,保證出力 16.8萬 kW,年發電量 34.17億 kW·h,在四川電力系統中擔任調峰、調頻和事故備用。(5)攔沙:控制了岷江上游多年平均懸沙的97%、平均推移質的 98%,大大提高了都江堰水利樞紐工程的安全運行標準。

4 紫坪鋪水庫運行對都江堰管理工作的影響

紫坪鋪水庫的建成,徹底結束了都江堰水利工程無調節的自然引水模式。紫坪鋪水庫于2005年 9月 30日建成蓄水,該水庫為當地經濟的發展提供了很大的機遇,也在一定程度上緩解了都江堰灌區在枯水期間用水的緊張狀況。通過對岷江多年來水的資料統計以及與紫坪鋪水庫2006、2007年出入庫流量進行比較后可以看出,作為比較明顯的枯水年,2006年、2007年岷江上游來水分別為 110億 m3和 115億 m3,均低于水庫蓄水前的多年平均水量 134億 m3,而都江堰渠首在 2006年和 2007年通過水庫引入水量分別為112億 m3和 113億 m3,基本和岷江上游來水持平;在水庫蓄水前,都江堰灌區枯水期間和汛期引入的水量分別占全年來水的 21%和 79%,水庫蓄水后,都江堰灌區枯水期和汛期引入的水量分別占全年來水的 26%和 74%,從而使都江堰灌區的引入水量在春灌期間得到了較大改善,整個枯水期間引入灌區的水量為 29億 m3,高于多年平均引入水量 28億 m3。在 2006年抗御百年一遇的特大旱災中,水庫多放出 2.5億 m3的水量用于抗旱,緩解了旱情,極大程度地保證了灌區糧食的生產和豐收;在 2007年汛期,岷江上游出現了兩次洪峰流量,一次為 1960m3/s,經水庫削峰后下泄流量為 483m3/s;一次為 1560m3/s(出現在主汛期),下泄流量減小到 1400m3/s,水庫的調洪能力得到了很好的發揮,大大減輕了都江堰渠首的防洪壓力。同時,由于水庫的調蓄能力,也大大改善了成都地區在枯水期間的環境用水。

但由于水庫的現行功能以及其電站所承擔的職能,水庫在運行過程中給都江堰灌區管理工作所帶來的不利影響也是顯而易見的:

首先,由于紫坪鋪水庫為一不完全年調節水庫,調節功能有限。根據對其 2005～2007年運行情況的統計,水庫的調蓄功能在此期間并沒有完全體現,特別是在歲修期間,都江堰整個灌區水利工程過流能力減小。根據“電調服從水調,水調支持電調”的原則,現行水庫的運行方式應該是以蓄水為主,以確保來年春灌用水,但由于其調節能力有限,加上其電站所承擔的調峰任務,水庫下泄流量往往大于當時渠首六干渠的過流能力,因此而導致枯水期的大量棄水。特別是 5.12地震后,由于灌區工程受損嚴重,過流能力遠不及正常年份,棄水更為嚴重。加之因地震都汶路受損中斷,為了保證新搶修的都汶路安全暢通,根據省水利廳的要求,紫坪鋪水庫在 2008年汛期末蓄水水位不超過 860m高程,即水庫庫容為 7.16億 m3,可調節庫容為 4.92億 m3。但根據水情統計資料,在 2009年 4月 25日 ～5月 1日期間,水庫下泄流量平均為 440m3/s,最高為 720m3/s,已大于汛期渠首六干渠過流量。截止 2009年 5月 1日,紫坪鋪水庫可調節庫容僅為 0.24億 m3,嚴重影響了 2009年春灌工作的全面開展和農業生產。在 2008年 10月至 2009年 2月期間,通過金馬河所排水量達 8.67億 m3(不完全統計),這在紫坪鋪水庫建成前是從未出現過的現象,是對水資源的極大浪費;

其次,由于水庫電站承擔著調峰任務,其發電負荷隨時受電網控制,特別是在水庫電站并入華中電網以后,其遠程自動開停機系統(AGC系統)的投入,更是給灌區的水情調度帶來了極為不利的影響:(1)變幅大,一日內最低來水和最高來水流量之差可達 400m3/s,變幅為 300%。(2)變動頻繁,時間短,特別是在用電高峰期,其來水的變化往往只持續幾個小時甚至更短,有記錄可查,最短變動時間僅為 5min。這種情況往往會造成在頭一個調度指令還沒有完全執行的情況下,下一個調度指令又已下達,同時也造成了都江堰渠首各級閘門的頻繁開啟,給水資源的優化調度帶來了一定的困難,影響了水資源的利用和都江堰水利工程的安全運行,還威脅到金馬河沿岸人民群眾的生命財產安全。

第三,盡管水庫對都江堰灌區的供水量是根據灌區用水、結合電網需求進行安排,日均來水符合灌區用水要求,但實際上由于其電站的調峰功能,來水變幅大,最低來水不能滿足灌區用水,最高來水又超過都江堰渠首六干渠的實際過流能力,從而使全灌區的配水計劃不容易得到全面實現,灌區行之有效的輪灌錯峰等用水制度也得不到落實 ,加深了供需之間的矛盾,也直接影響到來年全灌區配水計劃的安排。

5 消除紫坪鋪水庫給都江堰管理工作帶來的不利影響的建議

(1)由于紫坪鋪水庫工程的設計是按照有反調節工程設計的,而現在應配套的反調節工程的缺失導致紫坪鋪水利樞紐不完善,從而給灌區用水帶來一定的困難;加之工程原因,造成水庫下泄流量不能夠得到有效控制,致使水庫的調蓄功能得不到充分發揮。建議盡快將反調節水庫的建設提上議事日程。

(2)由于紫坪鋪水庫為一不完全年調節水庫,水庫的調蓄能力僅為 7.72億 m3,加之岷江上游來水時空分布不均,水庫的汛限水位限制了水庫的蓄水。建議在科學預測岷江上游來水的前提下,合理地分時段設定水庫汛限水位。

(3)盡快在金馬河段建設小型囤水工程和地方引水渠道,以利用水庫電站調峰所產生的棄水。該工程可就近將棄水輸送至上游灌區用水戶,從而減少從干渠的取水,同時亦增強了干渠至灌區末級用水的輸水力度,不僅減輕了供需矛盾,還保護了作為天然河道的金馬河。

6 結 語

都江堰水利工程和紫坪鋪水利工程是不同世紀的兩個偉大工程,它們的建設都給川西平原的發展帶來了飛躍的進步和再次騰飛的機遇,如何讓古老的都江堰和年輕的紫坪鋪得到完美的結合,發揮超越 1+1的功能,就必須做到建立長期有效的溝通、協作機制,充分發揮各自的能力,減少相互之間的不利影響,確保社會效益和經濟效益的雙豐收。