漳河水庫在連續多年干旱中的運用及效益

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)

漳河水庫在連續多年干旱中的運用及效益

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)

闡述漳河水庫灌區在連續3年嚴重干旱的情況下其抗旱調度運行的經驗:針對干旱特點和供水需求,科學編制調度預案,采取合同供水、嚴格計量、限制發電供水量、做好生態供水調度等措施,充分發揮水利工程抗御災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年水庫灌區社會經濟效益顯著。

連續干旱;灌溉調度;效益分析;漳河水庫;水庫調度

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、城鎮供水、發電、水產、航運、旅游、改善環境等綜合效益的大型水利工程。

漳河灌區是以漳河水庫為主體灌溉工程的大型灌區,地跨湖北省荊門、宜昌、荊州三3市,總面積5 544 km2,設計灌溉面積17.37萬hm2,灌區多年平均降雨量 918.7 mm。近20年來,隨著節水灌溉技術的全面推廣和農業種植技術的逐步提高,農業灌溉供水呈逐年下降的趨勢。據統計,1993—2012年多年平均農業灌溉供水量1.51億m3,城市工業生活供水量0.68億m3,發電供水3.66億m3,防洪減災效益2.54億元。

2 水庫抗旱調度運用情況(2011—2013年)

2.1 干旱特征

a. 連續干旱。2011—2013年,灌區遭遇到了嚴重的連續干旱,灌區內中小型水利設施蓄水嚴重不足。2011年1—8月,灌區平均降雨量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。春播時灌區內中小型水庫及塘堰蓄水嚴重不足,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了困難。2011—2013年漳河水庫來水量、灌區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%。農業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. 渠道長期高水位運行。總干渠節制閘水位超歷史最高水位0.05 m,灌區渠首流量達到了93.1 m3/s,灌溉供水時間跨越了整個水稻生長期,為1980年實行“按田配水、計量收費”政策以來罕見。

c. 水庫長時間低水位運行。據統計,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行,為建庫以來沒有過的現象。

2.2 水庫調度運行情況

在大旱之年，當地政府主要做了以下幾項工作：

a. 編制調度預案。結合中長期天氣預報和灌區蓄水設施的蓄水情況以及國民經濟各部門興利用水要求,編制年度興利調度計劃,其目的是全力保障農業灌溉、工業生產、居民生活和生態環境用水需要,確保灌區經濟社會持續、穩定、發展[1]。農業灌溉根據灌區水利工程實時蓄水和短期氣象預報,以旬為單位對灌區每條干渠逐日需要水進行預報及動態管理;城市供水按批準的用水計劃供水;環境與其他用水需求不大,一般可滿其需水要求;發電供水在滿足上述興利用水要求后,利用多余水量發電。

b. 合同供水。約定供用水雙方的權利與義務,保證供水秩序的正常進行,使有限的水資源發揮更大的效益。各干渠管理單位根據當地蓄水保水和水庫供水調度預案,分別制訂或完善各干渠的抗旱預案,確保出現不同情況均有不同預案[2]。

c. 嚴格計量管理。加強灌溉信息的收集、統計與分析,及時審核與調整各級渠道灌溉流量,強化用水流量實測工作,采取輪灌方式錯開用水高峰,提高灌溉單方水的利用效率,及時滿足灌區各部門的用水需求。

d. 限制發電供水量。發電收入是水庫管理部門自身最大的供水效益,但在水位持續偏低的情況下,為確保城鎮生活、農業灌溉及水庫下游生態用水,多次簽發水電站減少供水調度令,并適時調整電站發電方式,除保證水庫防汛抗旱基本用電外,其余機組全部關停。3年來水庫實際發電供水量6.54億m3,與多年平均相比較,減少發電供水量4.44億m3,減少自身直接經濟收入3 100萬元[3]。

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

f. 準確掌握農田受旱情況,為合理配水、適時調度提供依據。強化工程巡查力度,及時對渠道、渠系建筑物等重點部位進行不間斷監測。據統計,灌溉期間渠道共發現管涌、滑坡等險情230余處,由于發現及時處理得當,有效保障了抗旱供水的順利進行。及時向用水戶公布近期用水情況,公開灌溉用水量進度,接受灌區群眾監督,實現“陽光供水”。同時主動邀請用水單位、用水戶到實地觀看流量實測,監督計量的準確性[4]。對提出疑問的用水單位,及時測算進口實時水量,現場比對,消除疑慮。

3 水庫抗旱效益分析

3.1 調整農業灌溉面積

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

表2 水庫灌溉情況比較

從表2可以看出,2011—2013年的年均實灌溉面積比1976—1978年少27.6%,比1999年多22.5%,說明灌區種植結構正在不斷調整之中,使之更加符合灌區水資源的實際現狀。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重干旱。2011—2013年,農業年均灌溉供水量比1976—1978年減少291.7%,比1999年增加3.4%。且3個干旱代表年的農業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,灌區對水庫供水依賴程度較大。2011—2013年年均農業灌溉供水僅占水庫總供水量的37.9%,而1976—1978年年均農業灌溉供水占水庫總供水量的95.7%,1999年農業灌溉供水占水庫總供水量的29.0%。在水庫來水量和灌區降雨量變化不大的情況下,2011—2013年的水庫農業灌溉供水量減少較多,這說明節水灌溉與農業科學種植技術大規模運用到生產實踐,水庫有更多的水用于到其他興利部門,同時也說明灌區內其他水利設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,不得不動用大量機械電力設備抽死水抗旱,調度運用陷于惡性循環的被動狀況。而2011—2013年水庫水位一直在死水位之上,說明調度運用水平的不斷提高,即使遭遇到嚴重的連續3年干旱年份,水庫調度運用也沒有被破壞。

3.2 充分發揮水庫多功能運用效益

漳河水庫在干旱年份興利用水情況見表4所示。

表4 水庫興利用水統計

從表4可以看出:①在遭遇嚴重干旱的情況下,水庫供水滿足了城市生產生活和農業灌溉需要,對保障灌區社會的和諧、穩定及促進國民經濟可持續發展,其作用不可低估[4]。②水庫供水已從單一的農業灌溉供水逐步向社會經濟發展需要全方位供水[6],農業灌溉供水比重已從20世紀70年代的95.7%降低到目前的37.9%。③努力處理好水庫調度運用與社會效益之間的關系，在確保社會效益的情況下,盡力多發電。④新增了生態環境用水功能,且供水量呈逐年增加的趨勢。⑤農業灌溉供水已基本趨于穩定,灌區其他水利設施作用進一步發揮。

3.3 灌區投入、產出效益顯著

對全灌區用水資料進行分析,3個干旱代表性年份的投入、產出效益見表5。

表5 灌區投入、產出統計

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,年均糧食單產量比1976—1978年多48.99%,比1999年多12.34%。說明節水灌溉對糧食增產作用明顯。2011—2013年年均水資源生產率比1976—1978年多60%,比1999年多21.1%。說明灌區水資源投入與產出效益逐步增加。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。實際灌溉面積比例均大于65%以上,說明在遭遇嚴重旱情時,漳河水庫的關鍵作用不可低估[3]。

3.4 社會、環境效益顯著

漳河水庫灌區在遭遇2011—2013年連續特大干旱的情況下,農業生產仍然取得了豐收,糧食總產量穩步增長,并創歷史新高。城市與農村供水逐年增加,滿足了荊門市城區60萬人民的生產、生活用水需要以及緩解了30萬農村地區人畜飲水困難。對部分水質較差的河流供水,稀釋了污染指數,改善了水環境。為灌區經濟社會的可持續發展奠定了堅實的基礎[7]。

漳河水庫灌區2011—2013年連續3年嚴重干旱的實踐再次證明, 漳河水庫在灌區中有著不可替代的顯著作用。但從水庫調度運用的情況來看,還存在用水浪費、工程設施配套不完善及用水戶協會的運作不規范等問題，應引起有關部門的重視。

[1] 陳崇德,王玉才,胡平,等.漳河水庫灌區水資源利用演變分析[J].資源環境與工程,2009,23(2):144-147.(CHEN Chongde,WANG Yucai,HU Ping,et al.Analysis on water resources utilization evolution of Zhanghe Reservoir Irrigation Area[J].Resources Environment & Engineering,2009,23(2):144-147.(in Chinese))

[2] 陳崇德,左兵.漳河水庫灌區農業水資源利用綜合評價分析[J].水利與建筑工程學報,2009,7(3):36-38.(CHEN Chongde,ZUO Bing.Comprehensive evaluation and analysis on utilization of agricultural water resources Zhanghe Irrigation District[J].Journal of Water Resources and Architectural Engineering,2009,7(3):36-38.(in Chinese))

[3] 張笑天,陳崇德.漳河水庫灌區水資源脆弱性評價研究[J].華北水利水電學院學報,2010，31(2):12-14.(ZHANG Xiaotian,CHEN Chongde.Evaluation of vulnerability water resources in the Zhanghe Irrigation District[J].Journal of North China Insititute of Water Conservancy and Hydroelectric Power,2010,31(2):12-14.(in Chinese))

[4] 賈磊.提高農民參與農業技術推廣積極性分析[J].農業與技術,2013，33(2):1-2.(JIA Lei.Improve the farmers to participate in the positive analysis of agro-technical popularization[J].Agriculture and Technology,2013,33(2):1-2.(in Chinese))

[5] 陳崇德,黃永金.漳河水庫灌區水稻生產與水資源利用效率分析[J].水工程與水資源學報,2009，20(3):79-82.(CHEN Chongde,HUANG Yongjin.Analysis of rice production and water resources use efficiency in the Zhanghe Reservoir Irrigation District[J].Journal of Water Resources & Water Engineering,2009,20(3):79-82.(in Chinese))

[6] 周曄,吳鳳平,陳艷萍.抗旱應急預留水量需求估測研究[J].中國農村水利水電,2012(6):51-54.(ZHOU Ye,WU Fengping,CHEN Yanping.Research on reserved water demand and estimation for drought emergency[J].China Rural Water and Hydropower,2012(6):51-54.(in Chinese))

[7] 韓振中.大型灌區現代化建設標準與發展對策[J].中國農村水利水電,2013(7):69-71.(HAN Zhenzhong.Large irrigation area modernization standard and development countermeasures[J].China Rural Water and Hydropower,2013(7):69-71.(in Chinese))

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河海大學1項科研成果獲國家科技進步二等獎

2015年1月9日在北京舉行的2014年度國家科學技術獎勵大會上，由河海大學唐洪武教授主持，河海大學為第一完成單位的“復雜河網多目標水力調控關鍵技術與應用”科研成果獲國家科技進步二等獎。

“復雜河網多目標水力調控關鍵技術與應用”結合淮河、太湖等流域規劃、防洪除澇、水污染控制、水資源調配等實踐，歷經10 余年，開展了產、學、研聯盟協同攻關，構建了一套復雜河網工程調控與水動力耦合互饋精確模擬方法，建立了多目標水力調控決策方法和成套實用技術，解決了調控規模大、要素多、目標多、決策實時性強等難題。該項研究成果獲發明專利4項，發表論文70余篇；部分成果被國家、行業標準和設計手冊采納。研究成果成功應用于淮河、太湖、珠江等流域和上海世博園共30 多個復雜河網多目標調控中，實現了水動力時空分布再構造，滿足了水問題綜合治理需求，近3 年節省工程投資及運行管理費3 億多元，防洪、水環境等綜合效益數十億元，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鍵技術及工程應用” 科研成果曾獲2009年度國家科技進步二等獎。以上兩項獲獎成果標志著河海大學水力學及河流動力學學科在平原河流水動力學及工程治理方向形成了特色優勢地位，為流域生態文明建設、河流多目標綜合治理提供了系統的理論和技術方法保證。

(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)