調(diào)蓄水庫在舟山市大陸引水工程中的作用與規(guī)模探討

魏 婧，鄭雄偉，馬海波，陳躍青

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310002）

調(diào)蓄水庫在舟山市大陸引水工程中的作用與規(guī)模探討

魏 婧，鄭雄偉，馬海波，陳躍青

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310002）

浙江舟山群島新區(qū)的建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義，而水資源供給不足是影響未來群島新區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的主要問題之一。大陸引水工程為舟山群島的建設(shè)和發(fā)展提供了可靠的水資源保障。根據(jù)舟山大陸引水工程的引水條件和本地水資源狀況，分析設(shè)置調(diào)蓄水庫的必要性，并通過大陸引水與本地水資源聯(lián)合調(diào)度計算，從調(diào)蓄庫容對供水保證率影響、應(yīng)急備用作用、本地水資源合理利用等方面進行定性和定量分析，認為大沙調(diào)蓄水庫調(diào)蓄庫容定為800萬m3是合適的。

舟山群島新區(qū)；調(diào)蓄水庫；舟山大陸引水；聯(lián)合調(diào)度；調(diào)水工程

舟山市位于浙江省東部的舟山群島，地處我國東南沿海的長江口南側(cè)、杭州灣外緣的東海洋面上，是我國南北沿海航線與長江水道交匯樞紐，東南沿海的重要門戶，戰(zhàn)略地位十分重要。2011年6月30日，國務(wù)院正式批準設(shè)立浙江舟山群島新區(qū)，舟山成為我國首個以海洋經(jīng)濟為主題的國家級新區(qū)。隨著群島新區(qū)建設(shè)和海防建設(shè)對水資源需求的不斷增加，淡水資源匱乏已成為嚴重制約舟山群島可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。舟山群島呈低山丘陵地貌，匯流分散，淡水資源主要為河川徑流及少量的降水補給的淺層地下水，水資源總量為6.92億m3，人均水資源量618 m3，不到全國人均水平的1/3，屬資源性缺水地區(qū)[1]。

1 引調(diào)水工程中的調(diào)蓄水庫設(shè)置研究

為充分發(fā)揮工程效益，應(yīng)對跨流域調(diào)水水源地的豐枯不均問題，提高供水保證率，長距離調(diào)水工程需要建設(shè)調(diào)蓄水庫。劉長余[2]等以南水北調(diào)膠東輸水干線為實例，通過定性及定量分析，從輸水時間、沿線分水口分水量、工程調(diào)度運用、提高供水保證率、節(jié)省投資等方面，論證了建設(shè)東湖和雙王城2座調(diào)蓄水庫的必要性。李保國[3]等根據(jù)南水北調(diào)中線分配給天津的分水過程、引灤天津市分水過程，通過引灤與引江聯(lián)合調(diào)節(jié)計算，分析確定合理的引江調(diào)蓄水庫規(guī)模。趙世新[4]對南水北調(diào)典型調(diào)蓄工程南四湖、北大港水庫、王慶坨水庫的水力調(diào)配問題進行了比較研究，提出了影響調(diào)蓄工程水量水質(zhì)的主要因素是進出湖（庫）水體水質(zhì)特性及納污能力、水力特性及流場分布、水體（包含水量和水質(zhì)）更新周期等。

2 舟山市大陸引水工程設(shè)置調(diào)蓄水庫的必要性

為擺脫海島用水的窘境，按照水資源科學(xué)、合理配置原則，浙江省提出從大陸引水至舟山群島的戰(zhàn)略布置，將浙東引水工程延伸至舟山，取水口位于姚江李溪渡，規(guī)劃引水流量5.0 m3/ s，年引水量1.07億m3。根據(jù)舟山社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源的需求，同時考慮到跨海引水工程技術(shù)和管徑的限制，工程分3期實施。一期工程于2003年建成通水，引水規(guī)模為1.0 m3/ s，年平均引水量2 160萬m3；二期工程于2015年實現(xiàn)試通水，引水規(guī)模為2.8 m3/s，年平均引水量6 000萬m3，并建設(shè)黃金灣調(diào)蓄水庫；擬建的舟山市大陸引水三期工程引水規(guī)模為1.2 m3/ s，年平均引水量2 590萬m3，同時擬建大沙調(diào)蓄水庫。

舟山市大陸引水工程受海底管道環(huán)境及姚江豐枯變化等影響，不確定因素多，科學(xué)調(diào)配大陸引水與本地水是今后舟山水資源保障的關(guān)鍵，因此，建設(shè)必要的調(diào)蓄水庫是水資源合理調(diào)度的前提。大陸引水二期雖然建有黃金灣調(diào)蓄水庫，但調(diào)蓄庫容僅700萬m3，調(diào)蓄能力偏弱，在2030年水平年工況下，雖然考慮了大陸引水和本地水的補償作用，供水保證率也無法滿足城市供水保證率95%的要求，在連續(xù)干旱年份易出現(xiàn)供水破壞的情況。因此，有必要在建設(shè)舟山大陸引水三期工程時新建調(diào)蓄水庫與二期的黃金灣水庫一起調(diào)節(jié)大陸引水的不均勻性，提高城市供水保證率。另外，調(diào)蓄水庫還有應(yīng)急備用、提高本地水資源利用率的作用[5]。

3 調(diào)蓄庫容分析

黃金灣調(diào)蓄水庫已建成蓄水，因此主要分析論證擬建的大沙調(diào)蓄水庫庫容。

3.1 大陸引水與本地水聯(lián)合調(diào)度原則

大陸引水進入黃金灣調(diào)蓄水庫及大沙調(diào)蓄水庫，并與本島其他聯(lián)網(wǎng)水庫的本地來水進行聯(lián)合供水調(diào)度，調(diào)度原則如下：

（1）可引水條件：根據(jù)姚江水位的實際情況、周邊取水要求及通航要求等綜合考慮，舟山市與寧波市簽訂了取水協(xié)議，協(xié)議確定的取水最低水位為0.73 m，即當(dāng)姚江水位低于0.73 m時，停止從姚江取水。調(diào)蓄水庫產(chǎn)生棄水時，停止從姚江引水。

（2）本地水庫一般作為調(diào)峰補償，枯水期（10月至次年5月）本地聯(lián)網(wǎng)水庫庫容低于90%的調(diào)蓄庫容時，優(yōu)先使用大陸引水水量，高于90%的調(diào)蓄庫容時，優(yōu)先使用本地水庫水，大陸引水入調(diào)蓄水庫存蓄；由于本地水庫水水質(zhì)較優(yōu)，為合理利用本地水資源，豐水期（6 — 9月）本地聯(lián)網(wǎng)水庫庫容低于40%的調(diào)蓄庫容時，優(yōu)先使用大陸引水水量，高于40%的調(diào)蓄庫容時，優(yōu)先使用本地水庫水，大陸引水入調(diào)蓄水庫存蓄[6]。

（3）考慮大陸引水工程距離較長，并有較長距離的跨海段管道，為確保供水的安全性，考慮每年每根管子1個月的停引檢修期。按照水上作業(yè)的習(xí)慣以及姚江水位的高低，盡量選擇停水影響較小的月份。

3.2 聯(lián)合調(diào)度計算基本參數(shù)

（1）選用水文長系列（1961 — 2009年）49 a作為計算序列，以日為計算時段。

（2）城鎮(zhèn)供水月不均勻系數(shù)：根據(jù)舟山市歷年城鎮(zhèn)用水年內(nèi)變化趨勢，統(tǒng)計分析舟山市城鎮(zhèn)供水月不均勻系數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 舟山市城鎮(zhèn)供水各月不均勻系數(shù)表

表2 姚江各級水位出現(xiàn)頻率統(tǒng)計表（1961 — 2009年逐日統(tǒng)計）

（3）取水口水位過程：以姚江取水口處的49 a逐日水位過程（1961 — 2009年）作為統(tǒng)計序列，各級水位出現(xiàn)頻率統(tǒng)計見表2。

3.3 調(diào)蓄庫容計算分析

3.3.1 供水保證率影響分析

根據(jù)需水預(yù)測，2030水平年供水區(qū)需水量共計21 614萬m3。對本地水與大陸引水聯(lián)合調(diào)度進行供需平衡計算。供水區(qū)缺水情況見表3。由表3可知，共有8個水文年缺水，年供水保證率為84.00%，月保證率為93.00%?？芍谡銝|引水工程水量分配三期流量1.2 m3/s情況下，不能滿足供水保證率要求?？紤]到舟山大陸引水總規(guī)模5.0 m3/s的限制，不宜進一步增加引水規(guī)模，因此考慮增加調(diào)蓄水庫以提高供水保證率，并分析不同調(diào)蓄庫容對供水保證率的影響。擬定大沙調(diào)蓄水庫調(diào)蓄庫容分別為400萬，600萬，800萬，1 000萬m3。各調(diào)蓄庫容方案舟山大陸引水供水保證率結(jié)果見表3。

表3 各方案舟山大陸引水供水保證率比較表

由表3可知：

（1）大沙調(diào)蓄水庫正常蓄水位800萬，1 000萬m3方案月供水保證率均能達到95.00%，供水調(diào)蓄庫容滿足保證率要求，而400萬，600萬m3方案月供水保證率僅能達到94.00%，不能滿足供水保證率要求。

（2）與不設(shè)新增調(diào)蓄水庫方案相比，大沙調(diào)蓄水庫800萬 m3時，可以解決 1964 — 1965、2006 — 2007年 2個缺水年，并且1967 — 1968年缺水量減少1 156萬m3，1979 — 1980年缺水量減少788萬m3。其余缺水年份破壞程度也有一定緩解。

（3）若繼續(xù)增加大沙調(diào)蓄庫容至1 000萬m3，由于1967 — 1970年、1978 — 1980年2個特枯段的存在，對系統(tǒng)供水保證率無法進一步提高，僅可減輕破壞程度。因此從滿足供水保證率的角度分析，調(diào)蓄庫容選800萬m3較為合適。

3.3.2 應(yīng)急備用分析

大陸引水三期工程總體布局中，針對大陸引水量占舟山市水資源供給總量比例較大的特點，在本島設(shè)置應(yīng)急備用水源是保障水資源供應(yīng)的有效途徑。目前本島南線區(qū)本地水聯(lián)網(wǎng)供水水庫群調(diào)蓄庫容共2 300萬m3，且包含1座中型水庫虹橋水庫，調(diào)蓄庫容1 015萬m3。小型水庫岑港水庫作為大陸引水的南線供水區(qū)調(diào)蓄水庫，調(diào)蓄庫容也超過600萬m3，有較好的抗風(fēng)險能力。北線區(qū)水庫調(diào)蓄庫容均在400萬m3以下，調(diào)蓄庫容總量僅1 500萬m3，而本島北線區(qū)是舟山市經(jīng)濟及產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速的片區(qū)，是整個大陸引水供水區(qū)的重要部分，同時也是普陀山引水、秀山島引水的起始點。因此在北線區(qū)建設(shè)一定規(guī)模的備用水源水庫十分迫切[7]。

根據(jù)需水預(yù)測，設(shè)計水平年2030年北線區(qū)年需水量約9 000萬m3，大沙調(diào)蓄水庫調(diào)蓄庫容800萬m3方案調(diào)蓄庫容可以滿足北線區(qū)約1個月備用要求。從滿足應(yīng)急備用考慮，調(diào)蓄庫容800萬m3方案較為合適。

3.3.3 合理利用本地水資源分析

從大沙調(diào)蓄水庫所處的位置分析可知，大沙調(diào)蓄水庫下游河網(wǎng)集雨面積約為15.18 km2，扣除水庫山塘集雨面積2.64 km2，尚有12.54 km2的集雨區(qū)有較好的翻水條件，可以用來翻水入庫，提高本地水的利用。這對本地水資源嚴重缺乏的舟山市是極為寶貴的。經(jīng)分析計算，大沙調(diào)蓄水庫調(diào)蓄庫容800萬m3，設(shè)計翻水流量取1.6 m3/s，每年供水量可達到475萬m3。單方調(diào)蓄庫容投資約80元，對水資源貧乏的海島地區(qū)，其開發(fā)成本是可以接受的。

根據(jù)以上分析，從提高供水保證率以及應(yīng)急備用，并結(jié)合提高本地水資源利用考慮，大沙調(diào)蓄水庫調(diào)蓄庫容800萬m3是合適的。

4 結(jié) 語

舟山大陸引水工程實施后，科學(xué)調(diào)配大陸引水與本地水是今后舟山水資源保障的關(guān)鍵。大陸引水受海底管道環(huán)境及姚江豐枯變化等影響，不確定因素多。本地水資源總量有限，豐枯差別大。因此，建設(shè)必要的調(diào)蓄水庫是水資源合理調(diào)度的前提，是大陸引水工程的重要組成部分。本文從調(diào)蓄庫容對供水保證率影響、應(yīng)急備用作用、本地水資源合理利用等方面進行定性和定量分析，認為大沙調(diào)蓄水庫調(diào)蓄庫容800萬m3是合適的。對其他調(diào)水工程合理確定調(diào)蓄工程規(guī)模亦有一定的參考意義。

[1] 浙江省水利水電勘測設(shè)計院.浙江省舟山市大陸引水三期工程水資源論證報告書[R].杭州：浙江省水利水電勘測設(shè)計院，2015.

[2] 劉長余，韓鳳來，張貴民.南水北調(diào)東線膠東輸水干線興建調(diào)蓄水庫的必要性[J].南水北調(diào)與水利科技，2005，3(2)：15 - 17.

[3] 李保國,薄永占,王建卉.南水北調(diào)中線天津市備用及調(diào)蓄水庫規(guī)模研究[J].海河水利，2006(4)：63 - 65.

[4] 趙世新.調(diào)蓄水庫水力調(diào)配對長距離調(diào)水工程調(diào)度的影響研究[D].天津∶天津大學(xué)，2011.

[5] 齊子超.南水北調(diào)來水條件下北京市多水源聯(lián)合調(diào)度研究[D].北京∶清華大學(xué)，2013.

[6] 陳柯明,韓義超,李波.跨流域調(diào)水工程中調(diào)蓄工程的調(diào)度研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2003(4)：64 - 67.

[7] 王海潮,蔣云鐘,魯帆,等.國外跨流域調(diào)水工程對南水北調(diào)中線運行調(diào)度的啟示[J].水利水電科技進展,2008(2)：79 - 83.

（責(zé)任編輯 黃 超）

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2016-06-12

魏 婧(1985 - )，女，工程師，碩士，主要從事水利規(guī)劃設(shè)計工作。E - mail：weijing_whu@163.com