鑒江干流枯水期水量調(diào)度前后流量變化分析

劉家福,盧建彬

(廣東省水文局茂名水文分局，廣東 茂名 525099)

1 概述

鑒江是茂名、湛江兩市主要的生活、生產(chǎn)用水水源。為了加強鑒江流域水資源統(tǒng)一調(diào)配和管理，確保流域供水安全，促進地方經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展[1]，2010年3月，省政府頒布了《廣東省鑒江流域水資源分配方案》(以下簡稱《分水方案》)，對茂名、湛江兩市的取用水量進行了具體的分配，以及對重點控制斷面的最小下泄流量、水質(zhì)控制目標和重要調(diào)蓄工程進行了規(guī)定和要求。自2010年10月起鑒江流域枯水期水量調(diào)度開始實施，至今已經(jīng)歷了十周年，經(jīng)受了豐、平、枯來水年的考驗。本文主要從高州、化州水文站等鑒江干流流量控制站枯水期平均流量、月均流量、日均流量及達標天數(shù)，枯水徑流占全年百分比、枯水典型年等方面分析，通過對照水量調(diào)度實施前后10a的枯水期流量的變化，說明調(diào)度實施后所取得的效果。

2 流域概況

鑒江是發(fā)源于茂名市信宜東鎮(zhèn)莊垌虎豹坑，由北向南流經(jīng)信宜、高州、化州、吳川等地，至湛江坡頭區(qū)匯入南海。鑒江流域面積為9 464 km2，干流全長為231 km，多年平均年降雨量為1 965 mm(統(tǒng)計時間：1990.4—2020.3水文年)，枯水期降雨量為324 mm，約占年量的17%。鑒江流域北部和東部為高山地區(qū)，西部中部為丘陵臺地，中下游沿岸為平原。鑒江流域支流眾多，主要支流有羅江、曹江、大井河等，集雨面積大于100 km2的河流有17條[2]。鑒江干流設(shè)有高州、化州水文站(以下簡稱高州站、化州站)，其中高州站1946年設(shè)立，控制面積為2 905 km2，化州站1954年設(shè)立，控制面積為6 151 km2。1953年在支流羅江設(shè)立合江水文站，控制面積為1 905 km2。鑒江流域水系及水文站點分布詳見圖1。

1960年前后，流域內(nèi)建成良德、石骨2座大型水庫(合稱高州水庫)，以及建有尚文、高城、龍灣、寶樹、長灣河、大賢、茂化等7座中型水庫。干流自上而下建有大坡山、秧地坡、紅荔、南盛、江邊村、高嶺、積美、吳陽、鑒江供水樞紐等梯級攔河壩。

高州水庫控制面積為1 003 km2，總庫容為12.8億m3，正常蓄水位為89 m，汛限水位為85 m。經(jīng)除險加固，2016年起水庫汛限水位由原來85 m提高至87 m。高州水庫占高州站以上流域面積的35%，是實現(xiàn)鑒江《分水方案》唯一的大型骨干調(diào)蓄工程，目前汛限水位87 m，仍屬于年調(diào)節(jié)水庫。

3 枯水期水量調(diào)度前后流量變化分析

3.1 基本情況

鑒江流域枯水期水量調(diào)度對控制斷面最小控制流量要求如下：高州站10—12月的流量要達35 m3/s，1—3月的流量要達25 m3/s；合江站10—3月的流量要達15 m3/s；化州站10—3月的流量要達25 m3/s[3]?？菟谕ㄟ^高州水庫的蓄放水進行水量調(diào)節(jié)，盡可能使下游各斷面流量達到最小流量要求，以保障流域內(nèi)的用水需求。

3.2 日均流量變化

高州水庫的水量調(diào)控主要影響鑒江干流的高州、化州站，羅江合江站上游無大的調(diào)控蓄水工程。下面從枯水期平均流量、枯水期徑流占全年百分比、日均流量達標天數(shù)、達標率、最小日均流量等幾個指標對高州、化州站進行調(diào)度前后10 a的分析對照[4]。

由表1可知，高州站調(diào)度后10 a枯水期平均流量為56.2 m3/s，比前10 a增加24%；調(diào)度后10 a的達標率為96%，比調(diào)度前10 a提高20%；調(diào)度后最小日均流量為15.0 m3/s，比前10 a增加61%?？菟趶搅髁空寄陱搅髁堪俜直纫裁黠@提高，調(diào)度前10 a為30%，調(diào)度后10 a達34%。

表1 控制站調(diào)度前后特征值統(tǒng)計

化州站調(diào)度后10 a枯水期平均流量為101 m3/s，比前10 a增加23%；調(diào)度后10 a的達標率為99.9%，比調(diào)度前10 a提高1.4%；調(diào)度后最小日均流量為24.4 m3/s，比前10 a增加64%。枯水期徑流量占年徑流量百分比也明顯提高，前10 a為24%，調(diào)度后10 a達28%。

由上可知，實施調(diào)度后，高州、化州站的枯水期平均流量、枯水期徑流占全年百分比、日均流量達標天數(shù)、達標率以及最小日均流量等指標都明顯增加或提高，調(diào)度效果顯著。

3.3 月均流量變化

由表2可知，高州站調(diào)度后10 a的10月平均流量與調(diào)度前10 a同期接近，調(diào)度后10 a的11—3月平均流量比調(diào)度前10 a同期偏多9.2～18 m3/s?；菡菊{(diào)度后10 a的10月平均流量與調(diào)度前10 a平均流量接近，調(diào)度后10 a的11—3月平均流量比調(diào)度前10 a同期偏多16.5～25.8 m3/s。

表2 控制站枯水期月均流量對照 m3/s

由上可知，實施調(diào)度后，高州、化州站的枯水期月均平均流量均有所增加，特別12月至來年3月流量增加明顯，有效保障了農(nóng)業(yè)春耕用水。

3.4 枯水典型年變化

鑒江流域2019年平均降雨量為1 661 mm，比歷史特枯年份1999年1 408 mm多253 mm，其中3—5月累計偏多369 mm，6月后各月降雨非常相似和接近。2019年枯水期降雨量為227 mm，與1999年211 mm的同期值接近，2019年9月至次年3月連續(xù)7個月累計降雨量為266 mm，與1999年255 mm的同期值也很接近。由表3可知，在2019年10月至2020年3月的調(diào)度期內(nèi)，高州站流量達標天數(shù)168 d，比1999年達標天數(shù)40 d多128 d，達標率由22%提高到92%；化州站流量達標天數(shù)181 d，比1999年達標天數(shù)98 d多83 d，達標率由54%提高到99.5%。由圖2～3可知，高州、化州站1999年枯水徑流呈明顯下降趨勢，2019年枯水徑流過程非常平穩(wěn)，由此可見，實施水量調(diào)度后，通過科學(xué)調(diào)度，對鑒江干流的枯水流量提升效果明顯，有效保證鑒江流域的供水安全。

表3 控制站枯水典型年特征值對比

圖2 高州站枯水典型年流量過程線示意

圖3 化州站枯水典型年流量過程線示意

4 流域流量控制站代表性分析

秧地坡攔河壩、河西、江口門3個斷面是《分水方案》的重要控制斷面，由于該斷面處尚未設(shè)有流量控制站，在開展鑒江枯水期水量調(diào)度時分別采用高州站、合江站、化州站3個水文站斷面流量給予代替?，F(xiàn)通過上下游水量平衡原理(區(qū)間小規(guī)模的引用水、水量蒸發(fā)和攔河壩等輕微影響不作考慮)，進行還原推算秧地坡攔河壩、河西、江口門3個斷面在實施調(diào)度后各年的逐日平均流量，統(tǒng)計其流量不達標的天數(shù)，并與現(xiàn)行采用的高州站、合江站、化州站3個代替站的分析結(jié)果進行對照，分析其代表性。

秧地坡攔河壩位于高州站上游約5 km處，控制面積2 848 km2，秧地坡渠道渠首位于攔河壩左岸，最近10 a枯水期平均引水流量為3.24 m3/s。還原公式：秧地坡攔河壩流量=秧地坡渠道引水流量+高州站流量。由表4可知，還原后的秧地坡攔河壩斷面比高州站斷面的流量不達標天數(shù)由79 d減少到33 d，減少了46 d，用高州站流量代替秧地坡攔河壩斷面流量，能滿足要求。

表4 代表站還原前后不達標天數(shù)變化對比 d

江口門斷面位于高嶺攔河壩下游約10.5 km，化州站下游約19.6 km處，江口門控制面積為6 270 km2，化州站控制面積為6 151 km2，區(qū)間有高嶺攔河鑒西總干渠引水。2019年10月至2020年3月鑒西總干渠各月取水平均流量為3.36～5.56 m3/s，枯水期平均為4.33 m3/s。還原公式：江口門流量=化州站流量-鑒西總干渠引水流量(取5.56最大值參加計算)。由表4可知，還原后的江口門斷面比化州站斷面的流量不達標天數(shù)由2 d增加到20 d，增加了18 d，其中2017年、2019年不達標均增加7 d，其該年達標率仍達95.6%，用化州水文站流量代替江口門(市界)流量，基本能滿足要求。

河西斷面位于羅江出口處，控制面積為2 629 km2，合江水文站位于其上游45 km處，控制面積為1 905 km2，區(qū)間有中垌水、官橋河、石灣河等100 km2以上的支流加入，區(qū)間面積為724 km2，化州市城區(qū)生活用水在羅江出口上游2.3 km處取水，近年取水流量約為0.95 m3/s，除此之外區(qū)間無別的較大的引水提水工程。還原公式：河西流量=合江站流量+合江至河西區(qū)間來水-化州城區(qū)生活用水。合江至河西區(qū)間面積占高州、合江至化州站區(qū)間面積的54%，化州站區(qū)間流量=化州站流量+工業(yè)渠引水量+農(nóng)業(yè)渠引水量-高州站流量-合江站流量。由表4可知，還原后的河西斷面比合江站斷面的流量不達標天數(shù)由99 d減少到50 d，減少了49 d，用合江站流量代替河西斷面流量，能滿足要求。

5 結(jié)語

通過上述對鑒江干流流量控制站最近20 a的枯水期流量變化進行對比分析，無論是月均流量、日均流量、最小日均流量，以及枯水徑流占全年百分比等指標都得到明顯增加或提高，這充分說明鑒江流域的水資源統(tǒng)一管理、科學(xué)調(diào)度工作日趨完善，并取得了較好的效果。

1)為了進一步確保鑒江流域的防洪和供水安全，建議鑒江流域水量調(diào)度由目前的枯水期調(diào)度擴展至全年水量調(diào)度。

2)鑒于市界流量控制斷面的重要性，建議盡快在江口門市界斷面處建立在線流量監(jiān)控站，并在鑒西總干渠設(shè)立在線流量監(jiān)測站，以便更準確、全面地掌握市界流量數(shù)據(jù)。

3)高州水庫是鑒江流域目前唯一的大型骨干調(diào)蓄工程，在保障鑒江流域防洪和水資源調(diào)度中發(fā)揮了極其重要的作用。目前水庫汛限水位為87 m，仍屬于年調(diào)節(jié)水庫，建議盡快將高州水庫正常蓄水位恢復(fù)至89 m，以發(fā)揮更大的作用。