鐵山水庫水資源利用矛盾解決思路探索

任 萍

（岳陽市水利局，湖南 岳陽 414000）

1 背 景

鐵山水庫建于1982 年，位于岳陽縣公田鎮(zhèn)、新墻河上游，壩址以上控制流域面積493 km2，多年平均入庫徑流量3.93 億m3，總庫容6.35 億m3，興利庫容3.83億m3，水庫設計之初是一座以農業(yè)灌溉為主的多年調節(jié)水庫。

鐵山灌區(qū)涉及岳陽縣、汩羅市、臨湘市及岳陽樓區(qū)等4 縣（市區(qū)）46 個鄉(xiāng)501 個村，設計灌溉面積85.41 萬畝，灌區(qū)以新墻河為界分南、北灌區(qū)，其中南灌區(qū)設計灌溉面積53.15 萬畝，北灌區(qū)設計灌溉面積32.26 萬畝[1～2]。灌區(qū)現(xiàn)狀有效灌溉面積66.89 萬畝。灌區(qū)灌溉水源除鐵山水庫外，還有蘭橋、岳坊、大坳等3 座中型水庫及若干小型水庫、塘壩、小型引提水工程等基礎水源工程。

鐵山水庫水質常年維持在Ⅰ～Ⅱ類水，近年來鐵山水庫除承擔灌區(qū)灌溉任務外，還承擔著向岳陽市中心城區(qū)和岳陽縣供水的任務：利用鐵山灌區(qū)北干渠45 km 及梅溪引水渠2.33 km，從鐵山水庫輸水至金鳳水庫調蓄后引水至岳陽市城區(qū)一、二水廠和岳化生活水廠，設計供水規(guī)模42 萬t/d；利用鐵山灌區(qū)南干渠、榮灣分干及新墻支渠引水至新墻水庫調蓄后引至岳陽縣水廠，設計供水規(guī)模5 萬t/d。鐵山水庫現(xiàn)狀實際城鄉(xiāng)供水量約1.4 億m3/a。

2 鐵山水庫現(xiàn)狀開發(fā)利用矛盾分析

2.1 供水安全保證能力不足

湖南為有色金屬之鄉(xiāng)，受歷史遺留污染影響，部分水源還面臨重金屬污染超標的影響，保障人民群眾喝上優(yōu)質水、放心水是“十三五”以來湖南省水安全重大戰(zhàn)略布局之一。同時岳陽市位于湘、資、沅、澧尾閭及洞庭湖入江口岸，也是湖南省唯一長江沿岸城市，從產業(yè)戰(zhàn)略布局和客觀實際出發(fā)，洞庭湖不宜作為居民飲水水源。鐵山水庫水質優(yōu)良，是岳陽市中心城區(qū)和岳陽縣約200 萬城鄉(xiāng)居民的飲水水源，在犧牲鐵山灌區(qū)灌溉用水、擠占河道內生態(tài)環(huán)境用水的前提下，城鄉(xiāng)供水目前處于“緊平衡”狀態(tài)，勉強能維持目前的供水需求[3～4]。近年來岳陽被確定為國家區(qū)域性中心城市和湖南省域副中心城市，經濟社會進入高速發(fā)展新階段，供水安全是區(qū)域高質量發(fā)展的基礎保障。預測至2035 年，岳陽市中心城區(qū)及岳陽縣人口將達245 萬人，城鄉(xiāng)供水需求進一步增加，加之現(xiàn)狀鐵山水庫至岳陽中心城區(qū)、鐵山水庫至岳陽縣原水輸水采用明渠輸水，輸水損失高達35%[5]，2035 年城鄉(xiāng)供水缺水約1.44 億m3，嚴重制約岳陽市大城市建設和高質量發(fā)展。

2.2 城鄉(xiāng)供水擠占農業(yè)灌溉用水，灌溉缺水矛盾突出

2020 年中共中央1 號文件《關于抓好“三農”領域重點工作 確保如期實現(xiàn)全面小康的意見》提出“確保糧食安全始終是治國理政的頭等大事”[6]。鐵山水庫設計時僅有灌溉任務，近年來城鄉(xiāng)供水大量擠占農業(yè)灌溉用水，現(xiàn)狀有效灌溉面積僅66.89 萬畝且達不到設計灌溉保證率，仍有18.52 萬畝灌面無水可灌。在不實施灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造、下泄必要生態(tài)流量的基礎上，灌區(qū)多年平均灌溉缺水2.21 億m3，P=85%典型年灌溉缺水3.64 億m3，灌溉缺水矛盾突出，農業(yè)生產和糧食安全保障能力不足。

2.3 城鄉(xiāng)供水、農業(yè)灌溉用水擠占河道內生態(tài)環(huán)境用水

與國外相比，我國河流生態(tài)基流問題更加突出，生態(tài)用水問題突出的流域河流甚至出現(xiàn)斷流等現(xiàn)象，很大程度上影響了河流生態(tài)系統(tǒng)健康[7]。鐵山水庫設計之初和實際運行過程中沒有考慮下泄必要的河道內生態(tài)環(huán)境用水，近年來水庫又承擔越來越多的城鄉(xiāng)供水任務，進一步加劇了鐵山水庫水資源緊張的局面，生態(tài)流量下泄更是難以保障。鐵山水庫是調節(jié)性能較強的多年調節(jié)水庫，水庫常年處于未蓄滿狀態(tài)，建成運行以來鮮有棄水發(fā)生，壩址下游減水脫水河段的水生態(tài)環(huán)境受到較大影響。生態(tài)基流是水電工程建設項目環(huán)境影響評價時需要重點關注的指標，對維持河流基本的生態(tài)結構和功能，保護水生生物健康具有重要意義[8]。近年來隨著生態(tài)環(huán)境保護力度的逐步提升，水利水電工程生態(tài)流量下泄要求及監(jiān)管越來越嚴格[9～10]，根據(jù)《洞庭湖環(huán)湖區(qū)水量分配方案》，鐵山水庫應下泄不小于1.24 m3/s 的生態(tài)流量。在下泄必要生態(tài)流量的基礎上，鐵山水庫水資源供需矛盾將進一步突出[11～12]。

3 鐵山水庫水資源供需矛盾解決思路探索

3.1 基本原則

1）以人為本、服務民生。堅持以人民為中心，滿足人民群眾喝好水、放心水的迫切需求，保障農業(yè)生產和糧食生產安全。

2）節(jié)水優(yōu)先，高效利用。節(jié)水是解決水資源短缺矛盾的優(yōu)先舉措，在技術可行、經濟合理的前提下，盡可能提高水資源利用效率[13～14]。

3）生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展。牢固樹立綠水青山就是金山銀山的理念，水資源開發(fā)利用應充分保障河流基本生態(tài)環(huán)境用水[15]。

4）優(yōu)水優(yōu)用，合理配置。水質較好的鐵山水庫水優(yōu)先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水，充分保障基本生態(tài)用水，余水保障農業(yè)灌溉用水。農業(yè)灌溉缺水考慮尋找其他替代水源解決。

3.2 水資源供需平衡分析

1）現(xiàn)狀工程條件下水資源供需平衡分析。至2035 年，鐵山灌區(qū)達到設計灌溉面積85.41 萬畝。經分析，P=50%來水條件和P=85%設計保證率下灌區(qū)灌溉凈需水量分別為3.35 億m3、4.06 億m3，在不實施灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造的條件下灌溉毛需水量分別為6.34 億m3、7.69 億m3。至2035 年岳陽市中心城區(qū)及岳陽縣人口將增加至245 萬人，若鐵山至中心城區(qū)、鐵山至岳陽縣仍采用明渠輸水，則鐵山水庫供水區(qū)城鄉(xiāng)供水年需水量3.41 億m3。需水分析成果見表1。

表1 鐵山水庫供水區(qū)需水分析成果表 萬m3

供水區(qū)城鄉(xiāng)供水水源為鐵山水庫，灌溉水源主要為鐵山水庫、岳坊等中型水庫及若干小型水庫、山塘和河壩引水工程。在有限下泄生態(tài)流量的基礎上，經長系列徑流調節(jié)計算，供水區(qū)現(xiàn)狀工程可供水量見表2，水資源一次供需平衡分析成果見表3。由分析結果可知，在不新建水源工程、不采取節(jié)水措施的前提下，水資源供需矛盾突出，P=85%設計灌溉保證率下，灌區(qū)缺水3.64 億m3；P=95%供水保證率下，城鄉(xiāng)生活供水缺水量1.44 億m3。

表2 供水區(qū)現(xiàn)狀工程可供水量表 萬m3

表3 供水區(qū)水資源一次供需平衡分析表 萬m3

2）水資源供需矛盾解決思路探索。為解決鐵山水庫水資源開發(fā)利用矛盾，保障岳陽市中心城區(qū)和岳陽縣城鄉(xiāng)245 萬人飲水安全和85 萬畝耕地的灌溉水量，實施岳陽市中部水資源配置工程，優(yōu)化水資源配置，提高區(qū)域水資源配置能力。

①節(jié)水是解決水資源短缺問題的最有效舉措。實施鐵山灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造，灌溉水有效利用系數(shù)從現(xiàn)狀的0.528 提高至0.668，P=50%、P=85%來水條件下灌溉節(jié)水量分別為1.33 億m3和1.61 億m3。實施鐵山水庫至岳陽中心城區(qū)、鐵山水庫至岳陽縣原水輸水明渠改管道工程，輸水損失有35%降低至5%以內，城鄉(xiāng)供水需水可節(jié)約水量1.08 億m3。

②充分挖掘已建工程供水潛力。岳陽臨湘市團灣水庫水質為Ⅱ類水，水庫設計時有向岳陽市城區(qū)供水的任務，而實際運行中僅用于發(fā)電，優(yōu)水未得到優(yōu)用。由于團灣水庫壩址多年平均徑流量約6 800 萬m3，而水庫興利庫容僅3 893 萬m3，水庫易產生棄水，而鐵山水庫為調節(jié)性能較強的多年調節(jié)水庫，鮮有棄水發(fā)生。新建團灣水庫至岳陽中心城區(qū)供水管道，同時與鐵山水庫開展聯(lián)合調度，通過優(yōu)先由團灣水庫供水，研究團灣水庫洪水資源化利用方案，在水資源開發(fā)利用允許上限范圍內充分挖掘團灣水庫供水潛力。經分析，團灣水庫多年平均可新增向岳陽中心城區(qū)供水3 650 萬m3/a。

③優(yōu)水優(yōu)用，保障城鄉(xiāng)供水，補足灌溉水源。在充分節(jié)水、挖掘團灣水庫供水潛力的基礎上，按照“優(yōu)水優(yōu)用”的原則，鐵山水庫在滿足壩址下游河道內基本生態(tài)環(huán)境用水的前提下優(yōu)先保證城鄉(xiāng)生活用水需求，鐵山灌區(qū)灌溉缺水考慮新建灌溉水源工程解決。根據(jù)鐵山灌區(qū)灌溉渠系布置以及灌區(qū)周邊水土資源條件，考慮建設坪費湖引調水工程，引坪費湖水解決鐵山灌區(qū)榮灣分干、岳汨分干37 萬畝耕地的灌溉用水，置換出來的鐵山灌區(qū)水量全力保障岳陽中心城區(qū)和岳陽縣城鄉(xiāng)供水?？菟谄嘿M湖水量不足時，通過洞庭湖補水泵站和已建撇洪渠向坪費湖補水，補足灌溉水量。經分析，P=50%、P=85%來水條件下坪費湖引調水工程可分別新增灌溉水量8 829 萬m3、20 235 萬m3，滿足灌區(qū)灌溉用水要求。

實施岳陽市中部水資源配置工程后，P=50%、P=85%、P=95%來水條件下可分別節(jié)約用水2.41 億m3、2.69 億m3、2.86 億m3，新增供水量1.25 億m3、2.39 億m3、1.49 億m3，可使供水區(qū)城鄉(xiāng)供水和灌溉用水達到保證率要求，提高城鄉(xiāng)居民飲水品質，保障供水安全、灌區(qū)農業(yè)生產和糧食安全。實施岳陽市中部水資源配置工程條件下的供水區(qū)水資源二次供需平衡分析見表4。岳陽市中部水資源配置工程示意圖見圖1。

表4 供水區(qū)水資源二次供需平衡分析表 萬m3

圖1 岳陽市中部水資源配置工程平面布置示意圖

4 結 語

岳陽市中部水資源配置工程實施后，鐵山水庫優(yōu)水得到優(yōu)用，城鄉(xiāng)供水和灌區(qū)灌溉水源得到有效保障，多年平均可節(jié)約水資源2.4 億m3，新增供水量1.25 億m3，可有效保障245 萬人的飲水安全和85.41 萬畝耕地的灌溉用水安全，為岳陽市大城市建設、高質量發(fā)展提供堅實的水資源保障。同時，鐵山水庫退還被擠占的生態(tài)環(huán)境用水、優(yōu)水優(yōu)用、水源置換的思路，對解決其他區(qū)域的類似問題具有較強的借鑒意義。