從長江向南四湖應急生態(tài)補水運行分析

1、從長江向南四湖應急生態(tài)補水運行分析             摘要介紹了利用江蘇江水北調(diào)工程向南四湖應急生態(tài)補水運行過程，分析了水情調(diào)度、工程運行、水量平衡和損失、水質(zhì)等情況，指出了存在的問題，供南水北調(diào)東線工程規(guī)劃和運行參考。 關(guān)鍵詞跨流域調(diào)水 生態(tài)補水 運行 分析 1 應急生態(tài)補水背景南四湖是我國十大淡水湖之一，為北方最大的淡水湖。南四湖位于江蘇、山東交界處，淮河流域北部，承接蘇、魯、豫、皖4省32個縣（市）、3.17萬km2的來水。1958年建設(shè)的二級壩工程將南四湖分為上

2、級湖、下級湖兩部分。2002年，南四湖地區(qū)降水量普遍偏少。1月1日至12月1日，該地區(qū)平均降水量為370 mm，比常年同期少48；汛期（69月）降水量為225 mm，比常年同期少56。全年各河道均沒有發(fā)生明顯的汛情，南四湖總來水量只占多年平均總來水量的9.99。7月15日，上級湖水位降至32.00 m，基本干涸，為歷史最低水位；8月25日，下級湖水位降至29.85 m，相應蓄水量僅約為0.10億m3，接近干涸。期間，山東省實施了兩次引黃濟湖，合計入上級湖水量1.4億m3。2002年南四湖地區(qū)的旱情為百年一遇，部分地區(qū)達到二百年一遇。由于特大干旱，使南四湖地區(qū)遭受嚴重損失，32萬人發(fā)生飲水困難，

3、66.67萬hm2農(nóng)作物普遍受旱，京杭運河濟寧段130 km的主航道全線斷航。同時，干旱對南四湖的生態(tài)環(huán)境造成了很大的威脅。2 應急生態(tài)補水方案江蘇省從1961年開始建設(shè)江水北調(diào)工程。工程從長江取水，利用京杭大運河蘇北段作為輸水干河，串聯(lián)洪澤湖、駱馬湖等湖庫，多級提水北上，實現(xiàn)江、淮、沂三大水系跨流域調(diào)水?，F(xiàn)已建成江都、淮安、淮陰、泗陽、劉老澗、皂河、劉山、解臺、沿湖等9個梯級23座泵站，輸水干線長404 km。抽江能力400 m3/s，入下級湖能力為32 m3/s。為避免南四湖生態(tài)環(huán)境遭受毀滅性破壞，國家防汛抗旱總指揮部、水利部決定利用江蘇省江水北調(diào)工程，實施從長江向南四湖應急生態(tài)補水，計劃

4、入下級湖水量1.1億 m3，其中入上級湖0.5億 m3。同時，江蘇北部的徐州、宿遷旱情比較嚴重，需要調(diào)江水抗旱；且駱馬湖蓄水不足，需補水以滿足來年要求。根據(jù)江水北調(diào)工程狀況和應急補水要求，江蘇制定了“啟用主線，內(nèi)外結(jié)合，江淮并用，分段調(diào)度，八級入湖”的運行原則。即：以大運河線為調(diào)水主線，其他線路作為備用；統(tǒng)籌考慮省內(nèi)用水、省內(nèi)補水、應急補水的關(guān)系；立足長江，盡量利用淮水；調(diào)水分為長江至洪澤湖、洪澤湖至駱馬湖、駱馬湖至下級湖三個區(qū)段進行調(diào)度；不啟用沿湖站，由解臺站直送入湖。根據(jù)運行原則和水源情況，對南四湖應急生態(tài)補水期水量平衡進行了測算(表1)。由于應急補水是一次綜合調(diào)水過程，需要合理拆分各種水

5、量，以對應急補水進行考核。測算中，淮水優(yōu)先用于省內(nèi)供水和駱馬湖補水，沿線輸水損失水量全部計入應急補水，泵站單位能耗采用19972001年各泵站平均值。據(jù)此，應急補水需抽江水57 110萬 m3，利用淮水1 369萬 m3，需耗電5 214萬kW·h。江都站至皂河站需運行30 d，劉山站至下級湖需運行34 d。3 應急生態(tài)補水過程2002年12月8日，江蘇境內(nèi)8級泵站及相關(guān)水閘同時啟動，應急補水開始。12月20日，入下級湖的水量3 000萬m3，下級湖水位達到了向上級湖補水的要求，山東開始由下級湖向上級湖提水。12月24日，因淮河來水較多，淮陰站停機，洪澤湖以北的改為全部調(diào)淮水。200

6、3年1月6日，應急調(diào)水長江至駱馬湖段的調(diào)水任務完成，但繼續(xù)向駱馬湖補水。1月21日解臺站停機，到1月24日下級湖的水量達11 540萬m3，完成了應急補水江蘇段的任務。3月4日，入上級湖水量5 052萬m3，至此，向南四湖應急生態(tài)補水任務全面完成。應急補水期實測了重要斷面的水量，表2為南四湖應急生態(tài)補水期各梯級水量統(tǒng)計表。         4 應急生態(tài)補水分析4.1 水量分析經(jīng)過對應急補水期水量的平衡分析，水量總體上控制在計劃值范圍內(nèi)。突出表現(xiàn)為輸水損失較小，各市計劃用水量得到有效控制。說明補水計劃的制定比較科學并

7、留有余地，補水期的調(diào)度合理，沿線用水管理到位。計劃偏差主要出現(xiàn)在駱馬湖以北。一方面由于駱馬湖以北水系復雜，且歷史資料較少，在制定計劃時，對船閘用水、區(qū)間來水、泵站抽水能力等因素考慮不足。另一方面由于駱馬湖以北抽水能力較小，計劃制定的精度要求也就高。如補水期劉山站的平均流量為47.3 m3/s，而劉山船閘的耗水量就達4.5 m3/s；解臺船閘的耗水量更是占到解臺站抽水量的20。江都站至淮安站全長120 km。應急補水期間，江都站抽水29 220萬m3，通過淮安引江閘和淮安站出去水量25 520萬m3，河段進出水量差值為3 700萬m3。由于補水期間沿途各取水口門全部關(guān)閉并采取了堵漏措施，沿線取水

8、量近似為0，因此差值為河槽蓄水變量和水量損失兩部分之和。根據(jù)水位變幅計算河槽蓄水變量390萬m3，以2000年測定的輸水損失標準計算補水期間損失量為3 338萬m3，兩部分合計與河段進出水量差值吻合。劉山站至入下級湖河段全長86 km。應急補水期間，劉山站進入水量18 385萬m3，入下級湖出水量11 010萬m3，劉山船閘出水量約1 750萬m3，兩斷面間實際進出水量差值為5 625萬m3。補水期間，該河槽蓄水變量約351萬m3，徐州市用水約2 008萬m3，計算輸水損失量2 369萬m3，三者合計為4 728萬m3，較實際進出水量差值偏小897萬m3，主要原因是由于向南四湖補水，解臺站至下

9、級湖水位一直維持在31.10 m左右，此水位為以前從未有過的高水位，因此運河干流加上部分支流長約40多km的河段輸水損失增大。計算分析結(jié)果表明，在冬季輸水的情況下，通過加強管理，河道輸水損失（包括沿線取水口漏水）可以控制在實測輸水損失1.01.5倍之間。4.2 水質(zhì)分析補水期間，對解臺站、藺家壩船閘兩個斷面的水質(zhì)各進行了5次監(jiān)測，監(jiān)測指標包括水溫、pH值、溶解氧等10項。劉山站直接抽取駱馬湖水，經(jīng)解臺站抽水后進入徐州市郊郊區(qū)，在劉山站流量37 m3/s的情況下，4次監(jiān)測結(jié)果為類水標準，1次為類。藺家壩船閘斷面為入下級湖代表斷面，入湖流量在25 m3/s左右。5次取樣化驗，有3次為，1次為類，1

10、次為類?？刂苾蓚€斷面水質(zhì)的主要因素均為高錳酸鹽指數(shù)，其次為亞硝酸鹽氮和揮發(fā)酚。藺家壩水質(zhì)劣于解臺站水質(zhì)，是因為解臺站至藺家壩有多個納污河道，主要有荊馬河和柳新河，雖有閘門控制，但區(qū)間仍有少量污染匯入。應急補水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明，隨著東線治污力度的不斷加大，加之東線的調(diào)水量要遠大于應急補水量，東線工程的水質(zhì)是有保障的。4.3 泵站運行分析5 存在問題江蘇江水北調(diào)工程經(jīng)過40年的建設(shè)管理，積累了比較豐富的規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理經(jīng)驗。但在應急補水過程，為保證補水的順利進行和有效控制費用，而實行精細調(diào)度、水量精確計量、嚴格考核能耗、合同化管理，這在整個江水北調(diào)工程運行中還是第一次。通過應急補水，既積累了

11、一定的經(jīng)驗，也暴露出江水北調(diào)工程存在的問題。5.1 泵站設(shè)計揚程江水北調(diào)泵站的設(shè)計揚程主要以用水高峰期的水面線推算確定。在用水高峰期調(diào)水，由于各級泵站間的用水量比較大，故輸水水位坡降大，據(jù)此設(shè)計的泵站揚程相應較高。南水北調(diào)工程實施后，非用水高峰期的調(diào)水機會大大增加，此時，區(qū)段水位坡降較小；同時，由于各級抽水能力加大，而區(qū)間用水量不變乃至減少，用水高峰期的水位坡降也將減小。故東線各級泵站運行揚程將小于現(xiàn)有江水北調(diào)工程。設(shè)計揚程與運         參考文獻1 黃海田,陳衛(wèi)東,宋淳.江蘇省江水北調(diào)工程泵站抽水費用初步分

12、析J. 中國農(nóng)村水利水電, 2003(1): 5254.黃海田,仇寶云. 江水北調(diào)工程運行管理初步分析J. 排灌機械, 2002(5): 36.Analysis of Ecological Urgent Water Replenishing From the Yangtze River to Nansihu Lake Abstract: This paper describes the process of ecological urgent water replenishing from the Yangtze River to Nansihu Lake on the basis of the existing water diversion project from the Yangtze River to the northern areas in Jiangsu Province. authors also analyze the water resources coordination, project operation, balance and loss of water quantity, quality of water and so on. In the end, the problems of this wat