淺析高州水庫對鑒江枯水期水量調度的作用和影響

陳艷芳，吳 偉

(廣東省水文局茂名水文分局，廣東 茂名 525099)

1 概述

鑒江發源于信宜東鎮莊垌虎豹坑，由北向南流經信宜、高州、化州、吳川至湛江坡頭區乾塘鎮沙城村注入南海。流域總面積為6 914 km2(扣除袂花江)，干流全長為231 km，總落差為406 m，平均坡降為0.398‰。全流域多年平均(1960—2019年，下同)降水量為 1 927 mm，多年平均年徑流量為89.4億m3(其中廣東境內84.77億m3)，是茂名、湛江市的主要供水水源。隨著經濟社會的快速發展和工業化、城市化進程不斷加快，茂名、湛江市用水需求迅速增大，水資源供需矛盾日益加劇，為加強鑒江流域水資源統一調配和管理，規范用水秩序，確保供水安全，促進粵西地區經濟社會可持續發展[1]，2010年3月，省政府頒布實施了《廣東省鑒江流域水資源分配方案》(以下簡稱《分水方案》)，按《分水方案》要求，在省水利廳統一部署和領導下，2010年10月鑒江流域正式啟動鑒江流域枯水期(10月至次年3月)水量調度工作，至今已經歷了10 a。

2 水量調度基本情況

鑒江流域枯水期水量調度，主要是以高州水庫調蓄為手段，保障生活和工業生產用水，并兼顧農業和生態用水需要進行合理放水，保證高州、化州、合江等重要控制斷面達到最小流量要求。調度的基本路線是結合當年1—8月鑒江流域水雨情和高州水庫蓄水情況，對流域今冬明春降水、區間來水與水庫來水進行預測，再根據供水范圍和需求規定隧洞口出庫流量，以確保下游供水安全。調度的關鍵技術是9月末高州水庫目標水位確定，調度期水庫入庫及區間徑流的分析預測，來水預測根據實測水文資料進行分析，采用上下游水量平衡、前期降雨與枯季徑流相關、降雨徑流相關、歷史演變、典型年分析、數理統計等方法。鑒江流域枯水期調度時間為10月至次年3月，高州水庫9月1日起開始實行蓄水調控，以便汛末達到預期的目標水位。

3 高州水庫對鑒江流域枯水期調度的影響

3.1 高州水庫概況

高州水庫位于高州市東北部，由石骨、良德庫區通過龍頭坳渠道連通而成，庫區集雨面積為1 003 km2，總庫容為12.8億m3，興利庫容為9.8億m3，正常蓄水位為87 m，是以工業、生活供水和農業灌溉為主，結合防洪、發電、航運、養殖等綜合利用的大(Ⅰ)型水庫。由于歷史遺留的移民問題，高州水庫正常蓄水位未能恢復到89.0 m，目前仍為年調節水庫。高州水庫多年平均(1960—2019年)降雨量為2 028 mm，非汛期降雨占全年的17.2%；多年平均(1967—2019年)入庫流量為37.1 m3/s，枯水期平均入庫流量為22.6 m3/s；多年平均(1965—2019年)出庫流量為35.8 m3/s，枯水期平均出庫流量為29.5 m3/s。

石骨庫區位于曹江中游，總庫容為5.3億m3，控制集雨面積為509 km2，下游距高州水文站約30 km，石骨庫區出庫包括主渠(發電)和北干渠出庫過程。良德庫區位于大井河下游，控制集雨面積為494 km2，總庫容為7.5億m3，下游距高州水文站約35 km，良德庫區出庫包括隧洞口(發電)和東岸渠出庫過程。高州水庫集雨面積占鑒江中游控制站高州水文站流域面積的34.5%，是鑒江枯水期水量調度的控制性水利工程。高州水庫水系站點分布示意圖見圖1。

3.2 高州水庫對枯水期徑流的調節

鑒江枯水期河道徑流量主要由高州水庫出庫流量和河道區間徑流兩部分組成，鑒江流域多年平均降雨量1 927 mm，枯水期10月至次年3月降雨只占全年總降雨量的16.7%。枯水期的降雨對高州水庫蓄水量有一定的補充，但對區間徑流補充作用不明顯。調度期2010—2019年(水文年)高州水文站以上(扣除高州水庫庫區集雨面積)、高州水文站至化州水文站區間枯水期逐月平均來水情況(為實測徑流過程，已扣除區間用水)見表1，可以看出，高州水文站(不包括高州水庫出庫水量)11月、12月、2月及3月區間來水均沒有達到《分水方案》中“高州水文站10—12月最小控制流量35 m3/s，1—3月最小控制流量25 m3/s”的要求。經過高州水庫出庫流量(主要為隧洞口發電流量)的補充，高州水文站枯水期日平均流量達標率為95.5%，10—12月達標率91.6%～94.0%，1月、2月達標率99%以上，3月份為97.1%(見表2)，可見高州水庫對鑒江干流枯季徑流調節效果明顯，高州水庫在保障用水情況下，兼顧發電效益進行合理放水，鑒江干流高州、化州等重要控制斷面在枯水期均能較好地滿足最小控制流量要求，保證了下游供水安全。

表1 調度期(2010—2019年)區間枯水期逐月平均來水情況 m3/s

表2 調度期(2010—2019年)高州站枯水期各月流量達標率

3.3 高州水庫汛限水位調整對鑒江枯水期調度的影響

高州水庫是鑒江最大的可控水源，對鑒江流域水資源調配作用舉足輕重。茂名市人民政府三防指揮部2016年4月批復高州水庫汛限水位為87.0 m(《關于同意調整高州水庫汛期限制水位運用計劃的批復》(茂防[2016]6號))，調整前汛限水位為85.0 m。高州水庫作為鑒江流域的關鍵調蓄水庫，其汛末庫水位對實現和保障流域枯水期水量調度影響重大。鑒江流域枯水期水量調度實施方案要求高州水庫從9月1日開始實行蓄水調控，以便其汛末庫水位達到預期的目標水位[2]。高州水庫汛末水位除了受汛期來水影響，還與汛限水位密切相關(見圖2)。由圖2可以看出，2016年高州水庫汛限水位由85 m提高至87 m后，相似來水條件下汛末水位明顯上升。

圖2 汛限水位調整前后高州水庫汛期雨量與汛末水位關系示意

點繪高州水庫近10 a汛末及枯季末水位過程線(見圖3)，可以看出，2016年汛限水位調整后，高州水庫汛末及枯季末水位總體高于調整前，呈波動上升趨勢。

圖3 高州水庫調度期汛末、枯季末水位過程線示意

統計高州水庫汛限水位調整前2010—2015年及調整后2016—2019年枯水期良德庫區平均水位、高州站日平均流量達標率及隧洞口4—9月平均出庫流量(見表3)，可以看出，汛限水位由85 m調整至87 m后，雖然高州站日均流量達標率無明顯提升，但良德庫區平均水位上升了1.04 m，隨著水庫水位的提高，水庫發電水頭和發電效率也隨之提高[3]；隧洞口汛期平均出庫流量(發電流量)減少19%，相當于每年汛期較之前平均多蓄0.9億m3水量，為今后水庫多年調節功能和鑒江流域全年調度的實現奠定了較好的基礎。

表3 高州水庫汛限水位調整前后主要特征指標對比

對比分析調度期汛限水位調整前后2個較為典型的枯水年2011年(水文年)及2019年(水文年)，2019年4月至2020年3月，鑒江流域平均降雨為1 661 mm，比多年平均偏少13.8%，比2011年偏少2.5%；枯水期降雨僅為227 mm，比多年同期偏少29.1%，比2011年同期偏少29.7%，且時空分布較2011年更為不利，2019年9月中旬至2020年1月底，鑒江流域連續130多天無有效降雨，江河來水較多年同期偏少40%左右。2019年高州水庫汛末水位86.15 m，可供水量較充足，而2011年汛末水位僅為83.25 m，可供水量比2019年少1.5億m3。2019年與2011年枯水期特征值對比(見表4)，2019年在降雨和來水年景更差的情況下，由于高州水庫可供水量相對充足，枯季對鑒江中下游徑流調節效果比2011年更顯著，2019年高州水文站枯季平均流量比2011年提高8.4%、最小日平均流量提高10.8%，日平均流量達標率提高2.7%。

表4 2019年枯水期與2011年枯水期特征值對比

4 結語

1)高州水庫對鑒江枯水期徑流調節作用明顯。高州水文站(扣除高州水庫庫區集雨面積)區間枯水期來水難以滿足下游用水需求，通過高州水庫合理發電放水，2010—2019年枯水期高州水文站日平均流量達標率為95%以上，保證了下游供水安全。

2)2016年高州水庫汛限水位由85 m調整至87 m后，在相似來水條件下，高州水庫汛末及枯季末水位總體高于調整前，汛末水位的提高對鑒江枯水期水量調度尤其對枯水年份的調度效果更為顯著；良德庫區平均水位上升了1.04 m，水庫發電水頭和發電效率也隨之提高；隧洞口汛期平均出庫流量(發電流量)減少19%，相當于每年汛期較調整前平均多蓄0.9億m3水量，為今后高州水庫多年調節功能和鑒江流域全年調度的實現奠定了較好的基礎。

3)建議采取和落實各項措施，重點解決歷史遺留的移民問題，確保高州水庫正常蓄水位盡快恢復至89 m，充分發揮水庫防洪、供水、發電效益，保證鑒江流域分水方案有效實施。