太湖水庫主要功能轉(zhuǎn)換后的工程效益評價

阮匡旺，陳曉東，顏海鷹

(1.浙江省溫嶺市水利局，浙江 溫嶺 317500;2.浙江水利水電學(xué)院 水利與環(huán)境工程學(xué)院,浙江 杭州 310018)

1 工程概況

1.1 項目背景

溫嶺市太湖水庫工程位于大溪鎮(zhèn)境內(nèi)，于1962年建成，原以灌溉為主兼防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的水利工程，設(shè)計灌溉面積3 000 ha.1964年建成壩后式電站，裝機(jī)容量2×200 kW，設(shè)計年發(fā)電量70萬kw.h.隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，城市化、工業(yè)化快速推進(jìn)，土地使用性質(zhì)不斷轉(zhuǎn)型，現(xiàn)實際灌溉面積已降至413 ha.而農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，實際的灌溉用水量降低.同時，河網(wǎng)水環(huán)境變劣，生活和二三產(chǎn)業(yè)用水水質(zhì)要求提高和需求增大，1994年開始為所在地的大溪水廠提供水源.2007年對電站機(jī)組進(jìn)行改造，一臺裝機(jī)容量改為250 kW，另一臺報廢.

1.2 主要氣象、水利要素

溫嶺地處浙江東南沿海，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，受海洋性氣候影響明顯，總的特點是氣候溫和，四季分明，雨量充沛，光照適宜，早春回溫遲，秋季降溫慢.年平均降雨量1 609 mm、平均氣溫17.3 ℃，無霜期252天.災(zāi)害性天氣主要為干旱和洪澇.夏秋受副熱帶高壓控制而晴熱無雨易造成干旱，洪澇則主要由梅雨和臺風(fēng)雨造成.太湖水庫大壩壩址以上控制集雨面積25.1 km2；總庫容2 446萬m3，正常庫容1 769萬m3；多年平均降雨量1 678.9 mm，最大值2 427.6 mm(1990年)、最小值987.1 mm(1967年).

1.3 溫嶺市可飲用水資源現(xiàn)狀

目前，溫嶺全市域可供飲用水源的僅為153座水庫及山塘，總蓄水能為7 666萬m3，興利庫容5 588萬m3.近年來的平原河網(wǎng)水質(zhì)多為Ⅴ類或劣Ⅴ類，近期難以用作飲用水源.對擁有121萬人口的溫嶺市來說，可飲用水資源匱乏.目前，從境域外的長潭水庫引水工程供水已占市域供水能力的一半.

2 工程水資源有效利用的綜合評價

2.1 來水量分析

因缺乏實測的流量資料，故利用降雨資料推求設(shè)計徑流，流域面雨量選用大溪、太湖水庫兩站為代表.利用太湖水庫1985-2007年共23年降雨資料反推逐月入庫水量資料，建立降雨——徑流關(guān)系.然后，利用其關(guān)系，插補(bǔ)展延1957-1984年、2008-2011年的徑流系列，求得太湖水庫1961-2011年共51年徑流資料(見圖1).

圖1 太湖水庫歷年徑流深柱狀圖

太湖水庫多年平均流量0.85 m3/s，多年平均徑流量2 678萬m3，多年平均徑流深1 066.9 mm，年徑流系數(shù)0.63.其中枯水年平均流量0.3 m3/s，年平均徑流量948.2萬m3，年平均徑流深377.8 mm.平水年平均流量0.83 m3/s，年平均徑流量2 602.1萬m3，年平均徑流深1 036.7 mm.豐水年平均流量1.3 m3/s，年平均徑流量4 112.5萬m3，年平均徑流深1 638.4 mm.

太湖水庫年徑流在年內(nèi)的分配呈現(xiàn)雙峰的特征，第一個峰多發(fā)生在6～7月，主要由梅雨洪水形成，第二個峰多發(fā)生在8～9月，主要由臺風(fēng)洪水形成(見圖2).

圖2 太湖水庫徑流深年內(nèi)分配圖

2.2 需水量分析

2013年，大溪鎮(zhèn)戶籍人口為12.8萬人，外來人口7.6萬人，其中城區(qū)人口10萬人(含外來人口)、農(nóng)村人口10.4萬人.根據(jù)調(diào)查，2011年人均綜合用水量城區(qū)220 L/人·d，農(nóng)村140 L/人·d，管網(wǎng)漏水按20%估算，在不考慮人口及人均用水量增長因素下，則平均日需水量為4.4萬m3，年需水量為1 606萬m3.根據(jù)溫嶺市大溪水廠遷擴(kuò)建工程水資源論證報告載，2020年大溪水廠供水人口規(guī)模為24.87萬人，供水量為10萬m3/d.太湖水庫的來水量不能滿足要求，需要新建大溪岙水庫及長潭引水補(bǔ)給滿足.

2.3 工程水資源利用現(xiàn)狀[1]

管網(wǎng)供水：目前大溪水廠設(shè)計日供水規(guī)模3萬m3、供水人口14萬人.2011年最高日供水3.3萬m3，平均日供水2.19萬m3，供水人口12萬人，據(jù)統(tǒng)計，近5年水庫供給水廠年水量約800萬～950萬m3.

發(fā)電用水：為確保水廠及農(nóng)業(yè)灌溉用水，目前水庫電站僅在汛期水庫汛限水位以上進(jìn)行發(fā)電.2006年至今，僅在2007年和2011年進(jìn)行了發(fā)電，共發(fā)電約100萬kW·h，實測發(fā)電耗水約23 m3/kW·h.

農(nóng)業(yè)灌溉：目前太湖水庫實際灌溉面積413 ha，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整后水稻以種一季為主，常年用水量下降.由實測降雨、蒸發(fā)資料按作物灌溉制度推求設(shè)計灌溉定額，由設(shè)計灌溉定額推求灌溉凈需水量，灌溉需水量考慮渠系水利用系數(shù).農(nóng)作物水稻的灌溉定額采用田間騰發(fā)系數(shù)α法.土壤特性：砂性土占20%，粘性土占80%；砂性土日滲漏量為3 mm，粘性土日滲漏量為1 mm.灌區(qū)多年平均灌溉凈定額為384.1 m3.灌區(qū)多年平均灌溉凈需水量為238萬m3，灌區(qū)防滲渠道的全面建成，渠系水利用系數(shù)取用0.65，毛需水量為366萬m3.

常年棄水：根據(jù)近十年的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，太湖水庫豐水期平均年棄水量約1 300萬m3.棄水統(tǒng)計數(shù)據(jù)基本符合水量平衡計算.

3 有效利用工程水資源的合理性與效益分析

3.1 水庫工程水資源質(zhì)量分析

根據(jù)《溫嶺市水資源綜合規(guī)劃報告》及2014年溫嶺市水功能區(qū)水環(huán)境功能區(qū)修編方案，太湖水庫取水口側(cè)水域?qū)?yīng)集雨區(qū)范圍內(nèi)陸域為溫嶺市飲用水水源Ⅰ級保護(hù)區(qū)，目標(biāo)水質(zhì)為Ⅱ類水..現(xiàn)狀水質(zhì)氨氮、總磷、銅指標(biāo)偶爾為Ⅱ類、總氮指標(biāo)經(jīng)常為Ⅲ類，其余指標(biāo)均優(yōu)于Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).只要嚴(yán)格執(zhí)行《溫嶺市水資源綜合規(guī)劃報告》水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)要求，水質(zhì)就能得到保證.

大溪水廠取水口為太湖水庫原發(fā)電輸水隧洞，采用DN600鋼管從發(fā)電輸水隧洞接出原水，通過重力自流輸至凈水廠區(qū)，取水口至廠區(qū)間無其他污染，能保證水質(zhì).

3.2 水庫主要功能轉(zhuǎn)換的合理性分析

隨著社會發(fā)展的需要，太湖水庫從1994年開始為大溪水廠供水，將部份水資源轉(zhuǎn)換成生活和二三產(chǎn)業(yè)用水.20多年來，農(nóng)業(yè)用水需求銳減；生活和二三產(chǎn)業(yè)用水量從平均每日0.3萬m3提高到2007年的平均每日1.4萬m3，2011年再提高到平均每日2.19萬m3，供水人口12萬人.以上事實證明，水庫主要功能的轉(zhuǎn)換，符合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求，是合理的[2-3].

3.3 有效利用工程水資源的效益分析[4-6]

目前，太湖水庫50%的水源已經(jīng)得到充分利用，未能充分利用的水源主要是豐水期的棄水.利用好這些水資源，整個工程將產(chǎn)生十分可貴的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益.

經(jīng)濟(jì)效益：在農(nóng)業(yè)灌溉用水量下降后，如功能未得到轉(zhuǎn)換，最大利用效益是發(fā)電.按改裝后的裝機(jī)容量和每度電耗水量23 m3計算，入網(wǎng)電價為0.485元，原水價值僅0.02元/m3，為供給水廠水價(0.3元/m3)的7%.功能轉(zhuǎn)換后，按大溪水廠現(xiàn)狀供水能力，已年增效益252萬元.隨著大溪水廠遷擴(kuò)建工程的實施，水庫棄水資源將得到有效利用，預(yù)期年增效益可達(dá)390萬元.此外，灌區(qū)農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，渠系水利用系數(shù)從0.60提高到0.65，可節(jié)約水量約30萬m3用于供水，可年增效益9萬元.以上水源的充分利用，同時可以減少大溪水廠長潭引水用量，降低供水成本(長潭水供給溫嶺的凈水價為2.33元).

社會效益：大溪鎮(zhèn)是聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展試點鎮(zhèn)，又是省級中心鎮(zhèn)，2013年2 000萬元及以上規(guī)模工業(yè)產(chǎn)值116億元.該鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口規(guī)模大，用水需求發(fā)生了質(zhì)的變化，生活和二三產(chǎn)業(yè)用水急增.從2007年到2011年需水變化和水廠遷擴(kuò)建計劃可看出，缺水問題十分突出.現(xiàn)狀的資源利用和即將對棄水的充分利用，既可以減少棄水浪費，又可增加供水，社會效益十分顯著.

生態(tài)效益：通過水庫水源保護(hù)區(qū)的劃定，居民生活燃料轉(zhuǎn)換，集水區(qū)森林覆蓋率逐步增加，植被、土壤涵養(yǎng)水源能力逐步提高，水面率基本保持平衡，調(diào)蓄功能增加，庫區(qū)生態(tài)環(huán)境逐步走向良性.下游灌區(qū)河網(wǎng)與溫黃平原金清水系分界處建有控制閘及橡膠壩，在經(jīng)常的農(nóng)業(yè)灌溉用水供給、豐水期的小量棄水及枯水期庫水的適量補(bǔ)給情況下，可使河道正常蓄水，灌區(qū)河網(wǎng)生產(chǎn)生態(tài)用水得到保證.

4 結(jié)論與思考

從太湖水庫主要功能的轉(zhuǎn)換來看，是完全附合經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的，同時也實現(xiàn)了工程水資源綜合效益的再大化.

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水環(huán)境破壞日益嚴(yán)重，人民群眾對生產(chǎn)生活用水質(zhì)量的要求又在提高，這對用水保障提出了新的課題.而早期建造的水庫工程，各地應(yīng)根據(jù)實際情況，適應(yīng)社會發(fā)展需求，實現(xiàn)主要功能轉(zhuǎn)換，有效保護(hù)水資源及水環(huán)境，優(yōu)化水資源開發(fā)利用，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，實現(xiàn)三個效益的綜合發(fā)揮等，也是今后水利工程特別是水庫工程管理的發(fā)展方向.這些都是值得思考的問題.

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