長江泰州段引排水量時空分布特征分析

王勝艷 王品勇 馬林敏慧芝

( 江蘇省水文水資源勘測局泰州分局,江蘇 泰州 225300)

1 研究背景

長江泰州段西起泰州新揚灣港,東至靖江的長江農場,河道彎曲、汊道眾多、順直多變,干流總長約96km,沿江建有各類通江涵閘(站)近300座,其中高港節制閘(含抽水站底層流道)跨流域向里下河地區腹部、蘇北沿海送水;高港抽水站具有雙向抽水能力;送水閘、口岸閘、馬甸港閘、過船港閘、天星港閘、焦土港閘、上六圩港閘、十圩港閘、夏仕港閘等中型閘位于長江泰州段重要的沿江支流上,承擔著區域防汛、灌溉、排澇等重任;夾港閘、聯興港閘等小型閘僅具備沿江圩區局部引排功能。豐沛的長江水量是泰州市水資源的重要來源,隨著經濟的發展,生產、生活用水結構的變化,為滿足水資源配置和改善水環境的需求,調引長江水已成為泰州市水資源極其重要的組成部分。

2 沿江口門調查統計

選取長江泰州段沿江主要口門為統計對象,其引排水量占區域水量的90%以上。統計口徑為:江蘇省骨干河道名錄中承擔著區域防汛、灌溉、排澇重任的沿江支流;沿江中型水閘泵站及承擔沿江圩區局部引排功能的重要小型閘;水利樞紐的泵站、節制閘等,泵站、節制閘作為獨立口門。水量控制以水文站駐測與巡測相結合。

泰州市沿江主要口門(17個)分別為高港水利樞紐(包括高港節制閘、高港抽水站、高港抽水站底層流道3個口門)、送水閘、口岸閘、馬甸樞紐(包括馬甸港閘、馬甸抽水站2個口門)、過船港閘、天星港閘、焦土港閘、夾港閘、上六圩港閘、下六圩港閘、下六圩泵站、十圩港閘、羅家橋港閘及夏仕港閘。其中高港水利樞紐、馬甸樞紐、送水閘、過船港閘及夏仕港閘定期開展校測、率定工作,引排水量為實測值;其余閘站開展巡測,采用一潮推流法、指數函數法、堰閘流量系數法等[1-2]計算水量。

3 引排水量時空分布特征分析

3.1 歷年引排水量對比分析

20世紀60年代和70年代初引排江水量較少,年平均引水量、排水量分別為7.20億m3、2.27億m3;70年代初,沿江開始并港建閘,因此70年代中后期至90年代引排水量增多,年平均引排水量上升至15.47億m3、7.41億m3;進入21世紀,水利基礎設施進一步得到建設和發展,尤其是隨著1999年底高港水利樞紐的建成,引排水量顯著增大,年平均引排水量達到48.47億m3、13.16億m3。長江泰州段引排水量年際變化較大,見圖1,總體上呈現逐步增大的趨勢,一是源于經濟社會的發展,生產、生態、航運等各方面需水量的不斷增加;二是源于水利基礎設施特別是高港水利樞紐的建設和發展。

圖1 長江泰州段沿江口門歷年引排水量比較情況

近年來,水利基礎設施建設已基本完成,但由于年降水量波動以及口門調度方案的逐步規范和優化,引排水量總體呈波動趨勢,年引排水量總體上受當年降水量的影響較大,表現為年降水量越大,引水量越小,排水量越大;年降水量越小,引水量越大,排水量越小[3]。

3.2 引排水量年內分配分析

對2000—2022年沿江口門引排水數據進行統計分析,結果見圖2。由圖2可知,長江泰州段逐月平均引水量中,6月最大,為7.46億m3,占全年的15.4%;2月最小,為1.90億m3,占全年的3.9%;汛期(5—9月)引水量為26.30億m3,占全年的54.3%。逐月平均排水量中,7月最大,為4.23億m3,占全年的32.1%;1月、2月很小,分別為0.27億m3、0.26億m3,分別占全年的2.1%、2.0%;汛期(5—9月)排水量為9.87億m3,占全年的75.0%。

圖2 長江泰州段沿江口門2000—2022年逐月平均引排水量

總體而言,引排水量年內分配不均,不同時段引排水量主要由區域降水和季節性農灌用水等因素決定[4],每年區域降水較多的6月下旬、7月、8月總體引水量較小,排水量較多;農灌用水量較多的4月、5月及6月上中旬引水量較多,排水量較少;因引水受長江潮位影響較大[5],每年的1—3月、9—12月長江潮位偏低,為保證正常的航運、水生態環境等方面的用水需求,引水天數較多,月引水量基本保持在2億～4億m3,同時適時排澇。

3.3 高港水利樞紐對引排水量的影響分析

調水工程是使水資源在空間上重新進行配置的工程措施[6-7],是實現水資源優化配置和開發利用的重要手段[8-9]。長江泰州段位于引江河口門的高港水利樞紐建成于1999年9月,是一座以引水為主,集灌溉、排澇、航運、生態、旅游等綜合利用于一體的大型水利樞紐工程。

泰州市分屬通南沿江區(揚)和里下河腹部區2個四級區。高港水利樞紐建成前長江泰州段沿江口門主要為通南沿江區(揚)自引排長江水。建成后,高港水利樞紐底層流道與節制閘同時開啟時,設計引水流量可達600m3/s,自引長江水進入里下河腹部區[10],保證區域生產、灌溉、航運及生態環境等用水;高港抽水站設計流量300m3/s,以抽排里下河腹部區澇水入江為主,特殊情況下,可抽引長江水100m3/s以解決通南沿江區(揚)的灌溉問題,也可反向抽排澇水以解決區域排澇能力不足的問題,排澇規模按80m3/s設計。

高港水利樞紐的建成對引排水量影響較大,各口門1959—1999年平均年引江水量為12.44億m3,2000—2022年平均年引江水量增至48.47億m3,增加了36.03億m3,增長了近3倍;1959—1999年平均年排水量為5.53億m3,2000—2022年平均年排水量增至13.16億m3,增大了7.63億m3,增長了2倍多。

同時,高港水利樞紐的建成對引排水量的空間布局也產生了影響,建成前沿江口門為通南沿江區(揚)引排長江水,里下河腹部區缺水壓力較大,水資源分布不均;建成后跨流域引長江水至里下河腹部區,2000—2022年里下河腹部區多年平均引江水量為29.77億m3,占長江泰州段沿江口門總引水量的61.4%;多年平均排水量為2.75億m3,占總量的20.9%,其余口門以自引為主、抽引為輔,以保證通南沿江區(揚)用水需求。

長江泰州段沿江口門2000—2022年引排水量空間分配見圖3和圖4。

圖3 長江泰州段沿江口門2000—2022年引水量空間分配

圖4 長江泰州段沿江口門2000—2022年排水量空間分配

4 結 語

受經濟社會發展和水利基礎設施建設的影響,長江泰州段引排江水量年際變化較大,總體上呈現逐漸增大的趨勢,但近年來呈現波動趨勢;受區域降水、季節性農灌用水和長江潮位等因素影響,引排水量年內分配不均;高港水利樞紐的建成對區域水資源的分配影響較大。研究成果可為長江大保護、優化口門調度方案、區域水資源開發利用及計劃用水等管理工作提供參考數據。下一步可將引排水量與社會經濟指標、區域用水量及入江河道水質等相結合進行分析,進一步提高成果的科學性與指導性。