漳河水库近20年调度运用分析

2022-05-11冯天权陈祖梅

水资源开发与管理 2022年4期

冯天权陈祖梅郑国

(湖北省漳河工程管理局，湖北荆门 448156)

1 概述

漳河水库位于湖北省江汉平原西北部，总库容21.13亿m3，其中兴利库容9.24亿m3，调洪库容4.21亿m3，设计灌溉面积17.37万hm2，多年平均来水量7.97亿m3，是一座以灌溉为主，兼具防洪、城镇供水、发电、水产、航运、旅游、改善环境等综合效益的大型水利工程。近20年来(2001—2020年)，漳河水库流域来水量偏少，而兴利部门需水要求则在不断增长，且漳河水库灌区出现了历史上有记录资料以来罕见的连续4年严重干旱。在可供水量有限的情况下，水库调度人员科学编制调度预案，按批准的计划供水、严格计量，确保农业灌溉、城镇供水、生态补水等用水需求，限制发电供水量，充分发挥了大型水利工程的骨干调节作用，体现了水利工程抗御灾害和综合兴利的显著社会经济效益[1]。

2 漳河水库近20年来的调度运用分析

2.1 水库流域、灌区降水量与水库来水量、蓄水量变化统计

根据漳河水库调度运用统计资料，漳河水库流域多年(1963—2020年)平均降水量、来水量分别为973mm、7.97亿m3，近20年 (2001—2020年)平均降水量为903mm。水库灌区为跨流域引水，多年(1963—2020年)平均降水量为906mm，近20年(2001—2020年)平均降水量、来水量分别为901mm、7.64亿m3(见表1)。

表1 漳河水库流域、灌区降水量与水库来水量、蓄水量变化统计

2.1.1 水库流域降水量

由表1可以看出，与水库流域多年平均值比较，2001—2020年水库流域平均降水量903mm，比多年平均偏少7.20%。近20年来，降水量比多年平均偏少年份为15年，偏多年份为5年，其中2001—2006年，连续6年降水量偏少2.67%～27.44%；2009—2015年，连续7年降水量偏少9.15%～23.95%；尤以2019年最为突出，降水量偏少30.22%。近20年水库流域降水量不但处于偏少的状态，且呈多年连续偏少状态。

2.1.2 水库灌区降水量

由表1可以看出，2001—2020年水库灌区平均降水量为901mm，与同期水库流域降水量相比，偏少仅0.22%，相差不大；与水库流域多年平均降水量相比，偏少7.4%。说明近20年来，水库灌区与流域降水量相差不大。与灌区多年平均值相比，偏少仅0.55%，说明近20年来，灌区降水量处于正常状态。近20年来灌区降水比较均匀，连续出现偏少的年份仅2年(2次)，即2005—2006年，分别偏少25.39%、7.73%，以及2011—2012年，分别偏少23.07%、17.44%；连续出现偏多的年份有4年，即2015—2018年，偏多3.31%～27.04%；尤以2020年最为突出，偏多43.16%。

2.1.3 水库流域来水量

由表1可知，2001—2020年水库流域平均来水量为7.64亿m3，比多年平均偏少4.14%。近20年来，来水量比多年平均值偏少年份为12年，偏多年份为8年，与降水量变化一样，来水量也存在连续多年偏少的现象，如2003—2006年，连续4年偏少5.65%～9.79%；2011—2015年，连续5年偏少18.70%～39.65%(其中2011—2014年，连续4年偏少在34.63%以上)；尤以2019年最为突出，来水量偏少63.49%。与降水量不同的是，近20年来水库流域出现了连续4年大于平均值的现象，如2007—2010年，连续4年偏多0.13%～92.22%，尤以2007年最为突出，来水量偏多92.22%。来水量的连续性丰、枯变化，使得水、旱灾害较为频繁。

2.1.4 水库蓄水量变化

由表1可知，水库蓄水量变化较大。近20年来，年度蓄水量量变化在-3.930亿～4.725亿m3之间，年初、年末蓄水量变化在9.482亿～16.430亿m3之间。由此可见，各年中蓄水量变化更大，说明水库兴利调度运用效果明显。2011—2014年，漳河水库连续4年蓄水量呈减少的趋势，尤其是2014年，库水位降至20年来最低值，仅为112.09m(2014年8月22日)，低于死水位0.91m(死水位为113.00m)。即使在水库水位处于较低的状态下，当年仍向各用水部门供水3.94亿m3，说明水库多年调节发挥了作用。

2.2 水库供水调度

对水库供水资料进行统计，近20年来漳河水库供水统计情况见表2。为便于比较，将主要部门用水量按连续5年计算平均值进行绘图，见图1。

表2 近20年漳河水库供水统计情况单位：亿m3

图1 漳河水库连续5年平均值供水量变化情况

从表2、图1可以看出：

a.农业灌溉用水量变化较大，主要与气象因素有关，如2001年灌区降水量为602mm，比多年平均少33.55%，当年灌溉用水为3.2亿m3，是多年平均值的2.9倍；2002年灌区降水量为1081mm，比多年平均值多19.32%，当年灌溉用水仅为0.14亿m3，是多年平均值的12.73%。另外，农业灌溉与发电用水量基本呈对立状况，即农业灌溉用水量较少，则发电用水量较多；反之，农业灌溉用水量较多，则发电用水量大幅度减少。当农业灌溉与发电用水量接近时，则是较大干旱年份，甚至是连续干旱年份。

b.城镇供水呈现平稳并持续增长的趋势，主要与灌区内社会经济的发展和城市人口持续增加有关。

c.发电用水起伏波动较大，主要与气象、水库来水量等因素有关。如2007年、2008年水库流域来水量分别为15.32亿m3与12.68亿m3，分别比多年平均多92.22%与59.10%；而2007年与2008年农业灌溉用水分别为0.38亿m3与0.62亿m3，分别比多年平均少65.45%与43.64%，因而有较多的水量用于发电，2007年与2008年发电用水分别为4.42亿m3与6.01亿m3，两年发电用水量占同期来水量的37.25%，2008年则是近20年来发电用水量最多的年份，是多年平均值的1.7倍。

d.泄洪主要是受特殊气象条件的影响，近20年来，仅2年时间里出现了较大泄洪，即2007年与2008年，因上游来水量较大，水库蓄水位超过汛限水位而泄洪，泄洪水量为8.3亿m3，其他年份的泄洪主要是利用溢洪道为下游河道生态环境、农业灌溉、居民生活等补充水源。一般情况下，出现泄洪后的当年及第二年，发电供水量较大。

e.生态补水也有一定的波动，但波动幅度较小，总体呈逐年增加的趋势。生态补水是为改善灌区中小型河流的生态环境需求而补充水源，在灌区部分中小型河流上建有数座水力发电站，在改善河流生态环境的同时，也为这些水电站补充了一定的水源，因而生态补水为一水多用。

f.蒸发渗漏为水库水面蒸发、库岸渗漏等损失，主要与水库蓄水量、气象等因素有关，多年来变化值一般不大。

g.近20年来，水库多年平均来水量为7.64亿m3，其中蒸发渗漏损失比重为16.10%，可利用水量比重为83.90%。各兴利用水比重见表3，由表3可以看出，在水库多年平均来水量中，农业灌溉比重为14.40%，城镇供水比重为13.48%，发电用水比重为46.20%，泄洪比重为5.63%，生态补水比重为4.19%，蒸发渗漏比重为16.10%。在兴利用水中，农业灌溉比重为17.16%，城镇供水比重为16.07%，发电用水比重为55.07%，泄洪比重为6.71%，生态补水比重为4.99%。由此可以看出，发电用水是兴利用水的大户，其次是农业灌溉与城镇供水。

表3 近20年漳河水库兴利用水比重

3 水库兴利调度运用管理与效益分析

3.1 水库兴利调度运用管理

3.1.1 扎实做好防汛、灌溉前的各项准备工作

ⓐ健全完善以行政首长负责制为核心的各项责任制，明确职责、责任；ⓑ结合新时期防汛抗旱工作要求及漳河水利工程运行情况，完善各类调度方案、应急预案修编，并报上级有关部门批复[2]；ⓒ落实应急抢险队伍，开展防汛灌溉前的各项检查工作，组织防汛应急演练，补充部分防汛抗旱物资，确保水旱灾害防御工作有力、有序、有效开展[3]；ⓓ水库调度运用以确保供水区域内经济社会持续、稳定、发展为首要目的。

3.1.2 科技保障，精细调度

a.科学防洪调度，确保工程安全。ⓐ严肃值班值守纪律；ⓑ加强水情、工情、气象、灌溉调度等实时信息的收集、分析，并及时报送有关部门；ⓒ加大工程巡查力度，通过漳河灌区APP，现场扫描特定水工建筑物识别码，在线填报工情巡查信息及上传巡查照片，做到“巡查留痕，管理有迹”；ⓓ开展短期洪水预报，如2020年针对水库流域发生的10场强降雨过程，利用防洪调度自动化系统，结合多年预报调度经验，及时开展短期洪水预报并进行会商研判，发布水雨汛情简报16期，最高水位预报值与实际值仅相差0.01m，精准预报为调度决策提供了可靠的依据[4]。

b.保障灌溉，优质服务灌区群众。ⓐ注重旱情调研，各级调度人员深入田间地头，摸清农作物种植结构及生长状况、土地缺墒情况、当地中小型水库及塘堰蓄水情况、农户用水需求及灌溉水源调配情况；ⓑ算好水账保障灌溉用水，供水的主次关系必须明确，并不能任意改变；ⓒ精心调配水源，按照逐级申报审批模式，采取预调轮灌等方式统筹兼顾渠系工程上下游、左右岸的关系；ⓓ充分利用信息化手段管水，利用卫星红外遥感监测灌区温度、湿度及种植结构，结合农作物生长周期及气象部门天气预报，实时预报未来7天灌溉预报；ⓔ注重用水计量，采用ADCP、流速仪、超声波时差法等设备设施测流，做到“每日8时定时测，闸门变动加密测，监测专班来回测”，为灌溉水量精准调配夯实基础；ⓕ强化工程巡查，灌溉期间，加大巡渠查险，对险工险段、渠系建筑物等重点部位进行监测，并及时排解用水矛盾，确保用水秩序有条不紊；ⓖ适时开展漳河灌区灌溉水利用系数测算工作[5]。

3.2 水库兴利调度运用效益分析

a.水库多年调节的功能效益显著。从表1、表2可以看出，2001年水库来水量为5.85亿m3，当年水库实际供水量为8.44亿m3，多年调节库容2.59亿m3，供水量是来水量的1.44倍；2010—2011年，水库总来水量为10.15亿m3，而实际供水量为12.34亿m3，多年调节库容2.19亿m3，供水量是来水量的1.22倍；2017—2018年，水库来水量为9.60亿m3，而实际供水量为12.23亿m3，多年调节库容2.63亿m3，供水量是来水量的1.27倍。由此可看出，水库多年调节效益显著。

b.调度运用主次关系明确。在漳河水库调度运用中，优先满足农业灌溉、城市供水与生态环境用水要求，同时考虑满足水库调节要求后，将多余的水量进行发电供水[6]。在漳河水库8项综合利用功能中，仅发电是经济效益，其他均是社会效益。水库管理单位以小局利益服从大局利益，如2011—2014年，连续4年水库来水量偏少，水库农业灌溉、城市供水与生态环境用水共13.09亿m3，年均3.27亿m3，是近20年平均值(2.45亿m3)的1.33倍，而发电供水仅为7.78亿m3，年均1.945亿m3，仅为近20年平均值(3.53亿m3)的55.01%。按2020年上级有关部门下达的漳河水库取水计划估算，近20年来，为满足社会经济各部门用水需求，减少发电供水量12.71亿m3，减少直接经济收入1.0亿元左右。

c.兴利部门有序用水，促进了水库区域社会稳定和可持续发展。近20年来，水库供水按上级部门批准的年度用(取)水计划执行，其中农业灌溉、城镇供水均控制在批准计划内，发电用水、生态补水则根据当年的实际情况进行调整，均超过了批准计划，但基本都控制在年度计划的总额内[7]。2011—2014年灌区遭遇了严重的4年连续干旱，使得灌区内中小型水利设施蓄水严重不足，部分水库及塘堰几近干涸，不但部分稻田无水泡田、插秧，甚至连人畜饮水也出现了困难。为确保水库灌区社会稳定，漳河水库灌区渠道高水位运行，且长时间运行，据统计，渠首流量达到了93.1m3/s，总干渠节制闸水位超历史最高水位0.05m，灌溉供水时间跨越了整个水稻生长期，为1980年实行“按田配水、计量收费”政策以来所罕见[8]。

d.经济社会各部门与漳河水库关系密切。需水量增多趋势明显，除农业灌溉受气象因素影响变化较大外，其他兴利用水均呈稳定增长的趋势，说明区域内经济社会的发展、进步与漳河水库供水量关系越来越密切[9]。

e.社会效益显著。ⓐ近20年来，漳河水库供水满足了农业灌溉、城镇供水、生态补水等需水要求，促进了区域内社会经济的发展与持续进步[10]，区域内GDP年均以10.2%的速度递增；ⓑ有效灌溉面积达15.57万hm2，占设计灌溉面积的89.6%，灌溉水有效利用系数高于本省同类型灌区灌溉水有效利用系数平均值7%，近20年来水稻平均单产量比前20年(1980—2020年)增长了19.28%，说明漳河水库灌区与周边同类型灌区和灌区以往情况相比，灌溉效益呈逐步增长趋势；ⓒ2007年、2008年，水库流域出现了9次较大洪水，最大入库洪峰流量为3050m3/s(下游河道安全流量为1200m3/s)，水库最高水位达123.41m，超汛限水位1.41m，2008年超汛限水位历时67天；水库采取预泄、错峰等调度方式，在安全拦蓄主峰后，再以547m3/s最大流量下泄，共泄水8.30亿m3，避免了泄洪影响范围内16.5万人、耕地1.44万hm2农田遭受洪水损失，据计算，其防洪减灾效益达17.3亿元。