漳河水庫(kù)近20年調(diào)度運(yùn)用分析

馮天權(quán) 陳祖梅 鄭 國(guó)

(湖北省漳河工程管理局，湖北 荊門(mén) 448156)

1 概 述

漳河水庫(kù)位于湖北省江漢平原西北部，總庫(kù)容21.13億m3，其中興利庫(kù)容9.24億m3，調(diào)洪庫(kù)容4.21億m3，設(shè)計(jì)灌溉面積17.37萬(wàn)hm2，多年平均來(lái)水量7.97億m3，是一座以灌溉為主，兼具防洪、城鎮(zhèn)供水、發(fā)電、水產(chǎn)、航運(yùn)、旅游、改善環(huán)境等綜合效益的大型水利工程。近20年來(lái)(2001—2020年)，漳河水庫(kù)流域來(lái)水量偏少，而興利部門(mén)需水要求則在不斷增長(zhǎng)，且漳河水庫(kù)灌區(qū)出現(xiàn)了歷史上有記錄資料以來(lái)罕見(jiàn)的連續(xù)4年嚴(yán)重干旱。在可供水量有限的情況下，水庫(kù)調(diào)度人員科學(xué)編制調(diào)度預(yù)案，按批準(zhǔn)的計(jì)劃供水、嚴(yán)格計(jì)量，確保農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)供水、生態(tài)補(bǔ)水等用水需求，限制發(fā)電供水量，充分發(fā)揮了大型水利工程的骨干調(diào)節(jié)作用，體現(xiàn)了水利工程抗御災(zāi)害和綜合興利的顯著社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2 漳河水庫(kù)近20年來(lái)的調(diào)度運(yùn)用分析

2.1 水庫(kù)流域、灌區(qū)降水量與水庫(kù)來(lái)水量、蓄水量變化統(tǒng)計(jì)

根據(jù)漳河水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用統(tǒng)計(jì)資料，漳河水庫(kù)流域多年(1963—2020年)平均降水量、來(lái)水量分別為973mm、7.97億m3，近20年 (2001—2020年)平均降水量為903mm。水庫(kù)灌區(qū)為跨流域引水，多年(1963—2020年)平均降水量為906mm，近20年(2001—2020年)平均降水量、來(lái)水量分別為901mm、7.64億m3(見(jiàn)表1)。

表1 漳河水庫(kù)流域、灌區(qū)降水量與水庫(kù)來(lái)水量、蓄水量變化統(tǒng)計(jì)

2.1.1 水庫(kù)流域降水量

由表1可以看出，與水庫(kù)流域多年平均值比較，2001—2020年水庫(kù)流域平均降水量903mm，比多年平均偏少7.20%。近20年來(lái)，降水量比多年平均偏少年份為15年，偏多年份為5年，其中2001—2006年，連續(xù)6年降水量偏少2.67%～27.44%；2009—2015年，連續(xù)7年降水量偏少9.15%～23.95%；尤以2019年最為突出，降水量偏少30.22%。近20年水庫(kù)流域降水量不但處于偏少的狀態(tài)，且呈多年連續(xù)偏少狀態(tài)。

2.1.2 水庫(kù)灌區(qū)降水量

由表1可以看出，2001—2020年水庫(kù)灌區(qū)平均降水量為901mm，與同期水庫(kù)流域降水量相比，偏少僅0.22%，相差不大；與水庫(kù)流域多年平均降水量相比，偏少7.4%。說(shuō)明近20年來(lái)，水庫(kù)灌區(qū)與流域降水量相差不大。與灌區(qū)多年平均值相比，偏少僅0.55%，說(shuō)明近20年來(lái)，灌區(qū)降水量處于正常狀態(tài)。近20年來(lái)灌區(qū)降水比較均勻，連續(xù)出現(xiàn)偏少的年份僅2年(2次)，即2005—2006年，分別偏少25.39%、7.73%，以及2011—2012年，分別偏少23.07%、17.44%；連續(xù)出現(xiàn)偏多的年份有4年，即2015—2018年，偏多3.31%～27.04%；尤以2020年最為突出，偏多43.16%。

2.1.3 水庫(kù)流域來(lái)水量

由表1可知，2001—2020年水庫(kù)流域平均來(lái)水量為7.64億m3，比多年平均偏少4.14%。近20年來(lái)，來(lái)水量比多年平均值偏少年份為12年，偏多年份為8年，與降水量變化一樣，來(lái)水量也存在連續(xù)多年偏少的現(xiàn)象，如2003—2006年，連續(xù)4年偏少5.65%～9.79%；2011—2015年，連續(xù)5年偏少18.70%～39.65%(其中2011—2014年，連續(xù)4年偏少在34.63%以上)；尤以2019年最為突出，來(lái)水量偏少63.49%。與降水量不同的是，近20年來(lái)水庫(kù)流域出現(xiàn)了連續(xù)4年大于平均值的現(xiàn)象，如2007—2010年，連續(xù)4年偏多0.13%～92.22%，尤以2007年最為突出，來(lái)水量偏多92.22%。來(lái)水量的連續(xù)性豐、枯變化，使得水、旱災(zāi)害較為頻繁。

2.1.4 水庫(kù)蓄水量變化

由表1可知，水庫(kù)蓄水量變化較大。近20年來(lái)，年度蓄水量量變化在-3.930億～4.725億m3之間，年初、年末蓄水量變化在9.482億～16.430億m3之間。由此可見(jiàn)，各年中蓄水量變化更大，說(shuō)明水庫(kù)興利調(diào)度運(yùn)用效果明顯。2011—2014年，漳河水庫(kù)連續(xù)4年蓄水量呈減少的趨勢(shì)，尤其是2014年，庫(kù)水位降至20年來(lái)最低值，僅為112.09m(2014年8月22日)，低于死水位0.91m(死水位為113.00m)。即使在水庫(kù)水位處于較低的狀態(tài)下，當(dāng)年仍向各用水部門(mén)供水3.94億m3，說(shuō)明水庫(kù)多年調(diào)節(jié)發(fā)揮了作用。

2.2 水庫(kù)供水調(diào)度

對(duì)水庫(kù)供水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，近20年來(lái)漳河水庫(kù)供水統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表2。為便于比較，將主要部門(mén)用水量按連續(xù)5年計(jì)算平均值進(jìn)行繪圖，見(jiàn)圖1。

表2 近20年漳河水庫(kù)供水統(tǒng)計(jì)情況 單位：億m3

圖1 漳河水庫(kù)連續(xù)5年平均值供水量變化情況

從表2、圖1可以看出：

a.農(nóng)業(yè)灌溉用水量變化較大，主要與氣象因素有關(guān)，如2001年灌區(qū)降水量為602mm，比多年平均少33.55%，當(dāng)年灌溉用水為3.2億m3，是多年平均值的2.9倍；2002年灌區(qū)降水量為1081mm，比多年平均值多19.32%，當(dāng)年灌溉用水僅為0.14億m3，是多年平均值的12.73%。另外，農(nóng)業(yè)灌溉與發(fā)電用水量基本呈對(duì)立狀況，即農(nóng)業(yè)灌溉用水量較少，則發(fā)電用水量較多；反之，農(nóng)業(yè)灌溉用水量較多，則發(fā)電用水量大幅度減少。當(dāng)農(nóng)業(yè)灌溉與發(fā)電用水量接近時(shí)，則是較大干旱年份，甚至是連續(xù)干旱年份。

b.城鎮(zhèn)供水呈現(xiàn)平穩(wěn)并持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，主要與灌區(qū)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口持續(xù)增加有關(guān)。

c.發(fā)電用水起伏波動(dòng)較大，主要與氣象、水庫(kù)來(lái)水量等因素有關(guān)。如2007年、2008年水庫(kù)流域來(lái)水量分別為15.32億m3與12.68億m3，分別比多年平均多92.22%與59.10%；而2007年與2008年農(nóng)業(yè)灌溉用水分別為0.38億m3與0.62億m3，分別比多年平均少65.45%與43.64%，因而有較多的水量用于發(fā)電，2007年與2008年發(fā)電用水分別為4.42億m3與6.01億m3，兩年發(fā)電用水量占同期來(lái)水量的37.25%，2008年則是近20年來(lái)發(fā)電用水量最多的年份，是多年平均值的1.7倍。

d.泄洪主要是受特殊氣象條件的影響，近20年來(lái)，僅2年時(shí)間里出現(xiàn)了較大泄洪，即2007年與2008年，因上游來(lái)水量較大，水庫(kù)蓄水位超過(guò)汛限水位而泄洪，泄洪水量為8.3億m3，其他年份的泄洪主要是利用溢洪道為下游河道生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)灌溉、居民生活等補(bǔ)充水源。一般情況下，出現(xiàn)泄洪后的當(dāng)年及第二年，發(fā)電供水量較大。

e.生態(tài)補(bǔ)水也有一定的波動(dòng)，但波動(dòng)幅度較小，總體呈逐年增加的趨勢(shì)。生態(tài)補(bǔ)水是為改善灌區(qū)中小型河流的生態(tài)環(huán)境需求而補(bǔ)充水源，在灌區(qū)部分中小型河流上建有數(shù)座水力發(fā)電站，在改善河流生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，也為這些水電站補(bǔ)充了一定的水源，因而生態(tài)補(bǔ)水為一水多用。

f.蒸發(fā)滲漏為水庫(kù)水面蒸發(fā)、庫(kù)岸滲漏等損失，主要與水庫(kù)蓄水量、氣象等因素有關(guān)，多年來(lái)變化值一般不大。

g.近20年來(lái)，水庫(kù)多年平均來(lái)水量為7.64億m3，其中蒸發(fā)滲漏損失比重為16.10%，可利用水量比重為83.90%。各興利用水比重見(jiàn)表3，由表3可以看出，在水庫(kù)多年平均來(lái)水量中，農(nóng)業(yè)灌溉比重為14.40%，城鎮(zhèn)供水比重為13.48%，發(fā)電用水比重為46.20%，泄洪比重為5.63%，生態(tài)補(bǔ)水比重為4.19%，蒸發(fā)滲漏比重為16.10%。在興利用水中，農(nóng)業(yè)灌溉比重為17.16%，城鎮(zhèn)供水比重為16.07%，發(fā)電用水比重為55.07%，泄洪比重為6.71%，生態(tài)補(bǔ)水比重為4.99%。由此可以看出，發(fā)電用水是興利用水的大戶，其次是農(nóng)業(yè)灌溉與城鎮(zhèn)供水。

表3 近20年漳河水庫(kù)興利用水比重

3 水庫(kù)興利調(diào)度運(yùn)用管理與效益分析

3.1 水庫(kù)興利調(diào)度運(yùn)用管理

3.1.1 扎實(shí)做好防汛、灌溉前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作

?健全完善以行政首長(zhǎng)負(fù)責(zé)制為核心的各項(xiàng)責(zé)任制，明確職責(zé)、責(zé)任；?結(jié)合新時(shí)期防汛抗旱工作要求及漳河水利工程運(yùn)行情況，完善各類(lèi)調(diào)度方案、應(yīng)急預(yù)案修編，并報(bào)上級(jí)有關(guān)部門(mén)批復(fù)[2]；?落實(shí)應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍，開(kāi)展防汛灌溉前的各項(xiàng)檢查工作，組織防汛應(yīng)急演練，補(bǔ)充部分防汛抗旱物資，確保水旱災(zāi)害防御工作有力、有序、有效開(kāi)展[3]；?水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用以確保供水區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)、穩(wěn)定、發(fā)展為首要目的。

3.1.2 科技保障，精細(xì)調(diào)度

a.科學(xué)防洪調(diào)度，確保工程安全。?嚴(yán)肅值班值守紀(jì)律；?加強(qiáng)水情、工情、氣象、灌溉調(diào)度等實(shí)時(shí)信息的收集、分析，并及時(shí)報(bào)送有關(guān)部門(mén)；?加大工程巡查力度，通過(guò)漳河灌區(qū)APP，現(xiàn)場(chǎng)掃描特定水工建筑物識(shí)別碼，在線填報(bào)工情巡查信息及上傳巡查照片，做到“巡查留痕，管理有跡”；?開(kāi)展短期洪水預(yù)報(bào)，如2020年針對(duì)水庫(kù)流域發(fā)生的10場(chǎng)強(qiáng)降雨過(guò)程，利用防洪調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，結(jié)合多年預(yù)報(bào)調(diào)度經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)開(kāi)展短期洪水預(yù)報(bào)并進(jìn)行會(huì)商研判，發(fā)布水雨汛情簡(jiǎn)報(bào)16期，最高水位預(yù)報(bào)值與實(shí)際值僅相差0.01m，精準(zhǔn)預(yù)報(bào)為調(diào)度決策提供了可靠的依據(jù)[4]。

b.保障灌溉，優(yōu)質(zhì)服務(wù)灌區(qū)群眾。?注重旱情調(diào)研，各級(jí)調(diào)度人員深入田間地頭，摸清農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)及生長(zhǎng)狀況、土地缺墑情況、當(dāng)?shù)刂行⌒退畮?kù)及塘堰蓄水情況、農(nóng)戶用水需求及灌溉水源調(diào)配情況；?算好水賬保障灌溉用水，供水的主次關(guān)系必須明確，并不能任意改變；?精心調(diào)配水源，按照逐級(jí)申報(bào)審批模式，采取預(yù)調(diào)輪灌等方式統(tǒng)籌兼顧渠系工程上下游、左右岸的關(guān)系；?充分利用信息化手段管水，利用衛(wèi)星紅外遙感監(jiān)測(cè)灌區(qū)溫度、濕度及種植結(jié)構(gòu)，結(jié)合農(nóng)作物生長(zhǎng)周期及氣象部門(mén)天氣預(yù)報(bào)，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)未來(lái)7天灌溉預(yù)報(bào)；?注重用水計(jì)量，采用ADCP、流速儀、超聲波時(shí)差法等設(shè)備設(shè)施測(cè)流，做到“每日8時(shí)定時(shí)測(cè)，閘門(mén)變動(dòng)加密測(cè)，監(jiān)測(cè)專(zhuān)班來(lái)回測(cè)”，為灌溉水量精準(zhǔn)調(diào)配夯實(shí)基礎(chǔ)；?強(qiáng)化工程巡查，灌溉期間，加大巡渠查險(xiǎn)，對(duì)險(xiǎn)工險(xiǎn)段、渠系建筑物等重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)排解用水矛盾，確保用水秩序有條不紊；?適時(shí)開(kāi)展漳河灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)測(cè)算工作[5]。

3.2 水庫(kù)興利調(diào)度運(yùn)用效益分析

a.水庫(kù)多年調(diào)節(jié)的功能效益顯著。從表1、表2可以看出，2001年水庫(kù)來(lái)水量為5.85億m3，當(dāng)年水庫(kù)實(shí)際供水量為8.44億m3，多年調(diào)節(jié)庫(kù)容2.59億m3，供水量是來(lái)水量的1.44倍；2010—2011年，水庫(kù)總來(lái)水量為10.15億m3，而實(shí)際供水量為12.34億m3，多年調(diào)節(jié)庫(kù)容2.19億m3，供水量是來(lái)水量的1.22倍；2017—2018年，水庫(kù)來(lái)水量為9.60億m3，而實(shí)際供水量為12.23億m3，多年調(diào)節(jié)庫(kù)容2.63億m3，供水量是來(lái)水量的1.27倍。由此可看出，水庫(kù)多年調(diào)節(jié)效益顯著。

b.調(diào)度運(yùn)用主次關(guān)系明確。在漳河水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用中，優(yōu)先滿足農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水與生態(tài)環(huán)境用水要求，同時(shí)考慮滿足水庫(kù)調(diào)節(jié)要求后，將多余的水量進(jìn)行發(fā)電供水[6]。在漳河水庫(kù)8項(xiàng)綜合利用功能中，僅發(fā)電是經(jīng)濟(jì)效益，其他均是社會(huì)效益。水庫(kù)管理單位以小局利益服從大局利益，如2011—2014年，連續(xù)4年水庫(kù)來(lái)水量偏少，水庫(kù)農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水與生態(tài)環(huán)境用水共13.09億m3，年均3.27億m3，是近20年平均值(2.45億m3)的1.33倍，而發(fā)電供水僅為7.78億m3，年均1.945億m3，僅為近20年平均值(3.53億m3)的55.01%。按2020年上級(jí)有關(guān)部門(mén)下達(dá)的漳河水庫(kù)取水計(jì)劃估算，近20年來(lái)，為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部門(mén)用水需求，減少發(fā)電供水量12.71億m3，減少直接經(jīng)濟(jì)收入1.0億元左右。

c.興利部門(mén)有序用水，促進(jìn)了水庫(kù)區(qū)域社會(huì)穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。近20年來(lái)，水庫(kù)供水按上級(jí)部門(mén)批準(zhǔn)的年度用(取)水計(jì)劃執(zhí)行，其中農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)供水均控制在批準(zhǔn)計(jì)劃內(nèi)，發(fā)電用水、生態(tài)補(bǔ)水則根據(jù)當(dāng)年的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，均超過(guò)了批準(zhǔn)計(jì)劃，但基本都控制在年度計(jì)劃的總額內(nèi)[7]。2011—2014年灌區(qū)遭遇了嚴(yán)重的4年連續(xù)干旱，使得灌區(qū)內(nèi)中小型水利設(shè)施蓄水嚴(yán)重不足，部分水庫(kù)及塘堰幾近干涸，不但部分稻田無(wú)水泡田、插秧，甚至連人畜飲水也出現(xiàn)了困難。為確保水庫(kù)灌區(qū)社會(huì)穩(wěn)定，漳河水庫(kù)灌區(qū)渠道高水位運(yùn)行，且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，據(jù)統(tǒng)計(jì)，渠首流量達(dá)到了93.1m3/s，總干渠節(jié)制閘水位超歷史最高水位0.05m，灌溉供水時(shí)間跨越了整個(gè)水稻生長(zhǎng)期，為1980年實(shí)行“按田配水、計(jì)量收費(fèi)”政策以來(lái)所罕見(jiàn)[8]。

d.經(jīng)濟(jì)社會(huì)各部門(mén)與漳河水庫(kù)關(guān)系密切。需水量增多趨勢(shì)明顯，除農(nóng)業(yè)灌溉受氣象因素影響變化較大外，其他興利用水均呈穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、進(jìn)步與漳河水庫(kù)供水量關(guān)系越來(lái)越密切[9]。

e.社會(huì)效益顯著。?近20年來(lái)，漳河水庫(kù)供水滿足了農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)供水、生態(tài)補(bǔ)水等需水要求，促進(jìn)了區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與持續(xù)進(jìn)步[10]，區(qū)域內(nèi)GDP年均以10.2%的速度遞增；?有效灌溉面積達(dá)15.57萬(wàn)hm2，占設(shè)計(jì)灌溉面積的89.6%，灌溉水有效利用系數(shù)高于本省同類(lèi)型灌區(qū)灌溉水有效利用系數(shù)平均值7%，近20年來(lái)水稻平均單產(chǎn)量比前20年(1980—2020年)增長(zhǎng)了19.28%，說(shuō)明漳河水庫(kù)灌區(qū)與周邊同類(lèi)型灌區(qū)和灌區(qū)以往情況相比，灌溉效益呈逐步增長(zhǎng)趨勢(shì)；?2007年、2008年，水庫(kù)流域出現(xiàn)了9次較大洪水，最大入庫(kù)洪峰流量為3050m3/s(下游河道安全流量為1200m3/s)，水庫(kù)最高水位達(dá)123.41m，超汛限水位1.41m，2008年超汛限水位歷時(shí)67天；水庫(kù)采取預(yù)泄、錯(cuò)峰等調(diào)度方式，在安全攔蓄主峰后，再以547m3/s最大流量下泄，共泄水8.30億m3，避免了泄洪影響范圍內(nèi)16.5萬(wàn)人、耕地1.44萬(wàn)hm2農(nóng)田遭受洪水損失，據(jù)計(jì)算，其防洪減災(zāi)效益達(dá)17.3億元。

4 結(jié) 語(yǔ)

近20年來(lái)，漳河水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用取得的效益顯著，但從調(diào)度運(yùn)用的情況來(lái)看，樞紐工程主要存在著工程老化損壞嚴(yán)重，部分建筑物不能按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行問(wèn)題，致使汛限水位偏低，水庫(kù)帶“病”運(yùn)行。在灌區(qū)，仍存在用水浪費(fèi)、工程設(shè)施配套不完善等問(wèn)題，同時(shí)，管理中新技術(shù)的研究與應(yīng)用不適應(yīng)發(fā)展的需要，應(yīng)引起有關(guān)部門(mén)的重視。