淺析高州水庫對鑒江枯水期水量調(diào)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(fā)源于信宜東鎮(zhèn)莊垌虎豹坑，由北向南流經(jīng)信宜、高州、化州、吳川至湛江坡頭區(qū)乾塘鎮(zhèn)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(nèi)84.77億m3)，是茂名、湛江市的主要供水水源。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和工業(yè)化、城市化進(jìn)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(qiáng)鑒江流域水資源統(tǒng)一調(diào)配和管理，規(guī)范用水秩序，確保供水安全，促進(jìn)粵西地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展[1]，2010年3月，省政府頒布實(shí)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(tǒng)一部署和領(lǐng)導(dǎo)下，2010年10月鑒江流域正式啟動(dòng)鑒江流域枯水期(10月至次年3月)水量調(diào)度工作，至今已經(jīng)歷了10 a。

2 水量調(diào)度基本情況

鑒江流域枯水期水量調(diào)度，主要是以高州水庫調(diào)蓄為手段，保障生活和工業(yè)生產(chǎn)用水，并兼顧農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水需要進(jìn)行合理放水，保證高州、化州、合江等重要控制斷面達(dá)到最小流量要求。調(diào)度的基本路線是結(jié)合當(dāng)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(qū)間來水與水庫來水進(jìn)行預(yù)測，再根據(jù)供水范圍和需求規(guī)定隧洞口出庫流量，以確保下游供水安全。調(diào)度的關(guān)鍵技術(shù)是9月末高州水庫目標(biāo)水位確定，調(diào)度期水庫入庫及區(qū)間徑流的分析預(yù)測，來水預(yù)測根據(jù)實(shí)測水文資料進(jìn)行分析，采用上下游水量平衡、前期降雨與枯季徑流相關(guān)、降雨徑流相關(guān)、歷史演變、典型年分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法。鑒江流域枯水期調(diào)度時(shí)間為10月至次年3月，高州水庫9月1日起開始實(shí)行蓄水調(diào)控，以便汛末達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)水位。

3 高州水庫對鑒江流域枯水期調(diào)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(qū)通過龍頭坳渠道連通而成，庫區(qū)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(yè)、生活供水和農(nóng)業(yè)灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)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(fù)到89.0 m，目前仍為年調(diào)節(jié)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(qū)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(qū)出庫包括主渠(發(fā)電)和北干渠出庫過程。良德庫區(qū)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(qū)出庫包括隧洞口(發(fā)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(diào)度的控制性水利工程。高州水庫水系站點(diǎn)分布示意圖見圖1。

3.2 高州水庫對枯水期徑流的調(diào)節(jié)

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(qū)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(bǔ)充，但對區(qū)間徑流補(bǔ)充作用不明顯。調(diào)度期2010—2019年(水文年)高州水文站以上(扣除高州水庫庫區(qū)集雨面積)、高州水文站至化州水文站區(qū)間枯水期逐月平均來水情況(為實(shí)測徑流過程，已扣除區(qū)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(qū)間來水均沒有達(dá)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(jīng)過高州水庫出庫流量(主要為隧洞口發(fā)電流量)的補(bǔ)充，高州水文站枯水期日平均流量達(dá)標(biāo)率為95.5%，10—12月達(dá)標(biāo)率91.6%～94.0%，1月、2月達(dá)標(biāo)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(diào)節(jié)效果明顯，高州水庫在保障用水情況下，兼顧發(fā)電效益進(jìn)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(diào)度期(2010—2019年)區(qū)間枯水期逐月平均來水情況 m3/s

表2 調(diào)度期(2010—2019年)高州站枯水期各月流量達(dá)標(biāo)率

3.3 高州水庫汛限水位調(diào)整對鑒江枯水期調(diào)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(diào)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(fù)高州水庫汛限水位為87.0 m(《關(guān)于同意調(diào)整高州水庫汛期限制水位運(yùn)用計(jì)劃的批復(fù)》(茂防[2016]6號(hào)))，調(diào)整前汛限水位為85.0 m。高州水庫作為鑒江流域的關(guān)鍵調(diào)蓄水庫，其汛末庫水位對實(shí)現(xiàn)和保障流域枯水期水量調(diào)度影響重大。鑒江流域枯水期水量調(diào)度實(shí)施方案要求高州水庫從9月1日開始實(shí)行蓄水調(diào)控，以便其汛末庫水位達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)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(guān)(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(diào)整前后高州水庫汛期雨量與汛末水位關(guān)系示意

點(diǎn)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(diào)整后，高州水庫汛末及枯季末水位總體高于調(diào)整前，呈波動(dòng)上升趨勢。

圖3 高州水庫調(diào)度期汛末、枯季末水位過程線示意

統(tǒng)計(jì)高州水庫汛限水位調(diào)整前2010—2015年及調(diào)整后2016—2019年枯水期良德庫區(qū)平均水位、高州站日平均流量達(dá)標(biāo)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(diào)整至87 m后，雖然高州站日均流量達(dá)標(biāo)率無明顯提升，但良德庫區(qū)平均水位上升了1.04 m，隨著水庫水位的提高，水庫發(fā)電水頭和發(fā)電效率也隨之提高[3]；隧洞口汛期平均出庫流量(發(fā)電流量)減少19%，相當(dāng)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(diào)節(jié)功能和鑒江流域全年調(diào)度的實(shí)現(xiàn)奠定了較好的基礎(chǔ)。

表3 高州水庫汛限水位調(diào)整前后主要特征指標(biāo)對比

對比分析調(diào)度期汛限水位調(diào)整前后2個(gè)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(shí)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(xù)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(diào)節(jié)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(dá)標(biāo)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(jié)語

1)高州水庫對鑒江枯水期徑流調(diào)節(jié)作用明顯。高州水文站(扣除高州水庫庫區(qū)集雨面積)區(qū)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(fā)電放水，2010—2019年枯水期高州水文站日平均流量達(dá)標(biāo)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(diào)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(diào)整前，汛末水位的提高對鑒江枯水期水量調(diào)度尤其對枯水年份的調(diào)度效果更為顯著；良德庫區(qū)平均水位上升了1.04 m，水庫發(fā)電水頭和發(fā)電效率也隨之提高；隧洞口汛期平均出庫流量(發(fā)電流量)減少19%，相當(dāng)于每年汛期較調(diào)整前平均多蓄0.9億m3水量，為今后高州水庫多年調(diào)節(jié)功能和鑒江流域全年調(diào)度的實(shí)現(xiàn)奠定了較好的基礎(chǔ)。

3)建議采取和落實(shí)各項(xiàng)措施，重點(diǎn)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(fù)至89 m，充分發(fā)揮水庫防洪、供水、發(fā)電效益，保證鑒江流域分水方案有效實(shí)施。