石臼湖水利枢纽工程建设研究

张继勇

（马鞍山市水利规划办公室，安徽 马鞍山243000）

一、石臼湖概况

石臼湖位于长江右岸水阳江入江河道尾闾，分属马鞍山市博望区、当涂县和南京市高淳区、溧水区，属跨省湖泊。石臼湖外形酷似过去农村舂米的石臼，这也是其得名“石臼湖”的由来。石臼湖纳皖南山区水阳江、青弋江上游以及湖区新桥河、天生桥河等周边地区来水，经三汊河和塘沟河这两个出口进入运粮河、姑溪河，最后从当涂县金柱关汇入长江。[1]每年长江汛期高水位时，江水则倒灌入湖，使石臼湖对水阳江洪水有一定的调蓄作用。目前湖泊处于自然状态，是一个过水性、吞吐型、季节性的湖泊。

石臼湖东西长约19km，南北平均宽度约11km，最宽处约13.4km，湖岸线总长约75.1km。湖区地貌由水道、洲滩、岛屿、汊港组成，当水位12.0m（冻结吴淞）时，石臼湖水面面积约为214.7km2，容积约16.6亿m3。

二、建设石臼湖枢纽设想的提出

长江中下游湖泊星罗棋布，绝大多数已建闸控制。目前仅有3座未建闸控制，即鄱阳湖、洞庭湖和石臼湖。近年来，受三峡水库等长江上游控制性工程运用等人类活动以及天然来水减少等因素影响，石臼湖出现枯水位时间提前、持续时间延长、水位偏低等现象，造成湖区取水量减少，供水工程运行成本增加，沉水植物存量减少甚至大量死亡。[2]如2011年部分枯水时段，湖区周边靠着湖泊却难以取水，严重影响经济社会发展和生态环境保护。

建设石臼湖枢纽、调节湖内水资源，是南京和马鞍山两市共同的愿望。2011年，南京和马鞍山两市政府将石臼湖枢纽工程前期工作列入宁马一体化合作项目。[3]随后，两市共同开展石臼湖水利枢纽工程的可行性研究工作。

三、主要工程布置

石臼湖水利枢纽由塘沟河闸和三汊河闸组成。可行性研究阶段对枢纽工程的规模、位置进行了详细分析。起初，考虑石臼湖汛期蓄洪和调峰，可削减上游水阳江干流洪峰高度。因此枢纽按调洪计算结果布置，工程规模浩大。经充分研究，提出了“控枯不控洪”的方案，放弃枢纽调洪作用，汛期时打开闸门，开敞湖区；枯水期按自然消落过程，通过适当关闭闸门调控湖水位，维持一定的湖水位。初步确定的主要工程布置是：

塘沟河闸控制石臼湖主要进流通道，位于湖区西南角，枢纽轴线总长325m，西距塘沟河末端约0.65km，主体建筑物由溢流堰、泄水闸、鱼道和船闸组成。[4]泄水闸采用开敞式平底闸，闸孔总净宽为30m，共3孔，单孔宽10m；工作门采用弧形闸门。船闸按与规划Ⅳ级航道标准配套设计，由上下游引航道、上闸首、闸室、下闸首及导航、隔流、靠船建筑物等组成。船闸主体段由上、下闸首和闸室组成，总长250m，航槽净宽23m，结构采用整体式U形结构。上、下闸首工作门采用人字闸门。

三汊河闸控制石臼湖出流通道，位于湖区西北角，枢纽轴线总长1 425m，西距三汊河分汊口约3.0km，主体建筑物由溢流堰、泄水闸、鱼道组成。[4]泄水闸结构与塘沟河闸基本相同。

四、建设石臼湖枢纽的作用和意义

建设石臼湖水利枢纽，对开发利用水资源、发展地区航运和水生态水环境的保护、改善，具有极其重要的作用。

（一）水资源利用

建设石臼湖进出口控制工程，是解决石臼湖地区供水灌溉问题的关键工程，也是建设区域高效水资源配置体系的重要工程，对于支撑和促进地区经济社会持续健康发展有着十分重要的作用。

石臼湖沿湖区人口33.73万人，耕地20.8万亩，[5]沿湖人民生产生活用水主要依靠石臼湖水资源。石臼湖周边地区的6座自来水厂和企业生产用水以石臼湖为水源地；沿湖现有的110座涵闸斗门中有80座承担从石臼湖引水灌溉的作用；沿湖现有57座小型提水站和2座大型提水站，总提水规模92m3/s。[2]这些取水工程的取水能力受石臼湖的水位影响，当石臼湖水位低于6m时，取用水困难。近年来，石臼湖枯水时段水位偏低，沿湖农业灌溉和城乡供水季节性取水困难，严重影响湖区人们生活、生产。如2011年1～5月，石臼湖干枯现底，无水可取，沿湖地区人畜饮用水困难，湖区17.7万亩水产养殖缺水，13.2万亩耕地受灾。石臼湖低水位导致的效率低下、取不到足够水资源的问题已明显制约了湖区粮食增产、农民增收和农业发展，成为湖区经济社会发展的瓶颈。

石臼湖本地区水资源总量只有4.03亿m3，人均水资源占约770m3，不足全国人均水资源量的1/2，其中地表水资源量约3.43亿m3，人均可利用的水资源数量则更少。石臼湖流域存在巨大的水资源缺口，水资源缺乏将是制约本地区经济社会可持续发展的重要因素。石臼湖不但直接向沿湖地区提供宝贵的水资源，也是石臼湖流域地区重要的水源地，在石臼湖地区水资源配置体系中有着十分重要的地位和作用。建设石臼湖进出口控制工程，真正实现石臼湖水资源的高效利用，可以为地区经济社会的持续健康发展提供可靠的水资源供给和保障。随着城市人口增加、经济的发展，城市对水资源的需求量越来越大，依赖程度也越来越重要。切实做好本地城市备用水源地和应急水源地的建设，解决好城镇人民生产生活必须的水资源，是地区政府面临的重要职责。目前本地城镇供水保障存在巨大隐患，缺乏必要的应急备用水源。马鞍山市博望区就建在石臼湖边，规划20万人口，将石臼湖作为水源，日取水量8万吨。南京市将石臼湖作为其应急备用的水源地，当遇连续干旱年或者特别干旱年份，长江以及其他应急水源地都不能发挥作用时，石臼湖承担向南京近城区补水的任务。石臼湖同时也是溧水区和高淳区的城区应急水源地。目前，博望区、溧水区、高淳区均是单一水源供水，缺乏应急备用水源。因此，实现石臼湖的控制运行，是实现南京和马鞍山市城区备用和应急水资源地的重要工程，对于解决城市应急供水，支撑区域经济社会的发展十分必要。

（二）航运

建设石臼湖控制工程、抬高石臼湖枯期水位，是建设地区航运体系的重要措施，是进一步发展地区航运事业的迫切需要。

建设石臼湖航道是完善长江三角洲高等级航道网的需要。长江水系规划高等级航道布局方案为“一横一网十线”，[6]其中“一网”即为长江三角洲高等级航道网：以长江干线和京杭运河为核心，三级航道为主体，四级航道为补充，由23条航道组成“两纵六横”高等级航道网。石臼湖是衔接芜申运河、秦淮河与长江干线的重要航道，具有十分重要的航运地位。目前，芜申运河已开工建设，秦淮河Ⅳ级航道整治工程也已开始实施。因此，在加快内河水运发展的国家战略下，石臼湖航道等级提升问题也迫在眉睫。

开发石臼湖航运是腹地经济快速发展的必然需求。石臼湖航运腹地位于我国经济最发达、外向型经济最活跃、经济增长速度最快的长三角地区，经济发展呈现原材料和市场“两头在外”的特点。随着社会经济发展及产业转移的布局，腹地内物流交通需求将进一步增加，交通运输成为整个腹地经济发展的重要保障，而水运在大宗货物和低值品运输上占有较大的份额。开发石臼湖区航运是区域经济发展的需要，也是城市建设和地方经济建设重要基础设施保障。

湖口建闸是彻底改善石臼湖区航运的重要措施。石臼湖区现航道基本处于天然状态，洪水期通航条件相对较好，而枯水期常因水深不足而断航。受周边河网及长江来水的双重影响，仅依靠航道整治工程很难完全解决枯水期航道水深不足的问题。只有修建可调控湖区水位的枢纽工程，才能解决石臼湖的航道问题，促进石臼湖区乃至长江三角洲地区的航运发展。

（三）生态与环境

建设石臼湖枢纽工程，将进一步促进石臼湖水生态及环境的保护、改善，是支撑地区生态文明建设的重要举措。

建设石臼湖枢纽有利于减少枯水期石臼湖持续低水位对湿地的损害。近年来，石臼湖低枯水位出现时间提前、枯水时段延长，造成枯水季节生态缺水严重，致使湿地面积萎缩，植被干枯，洲滩沙化，湿地生态系统退化，导致其涵养水源、调节气候、降解污染、提供候鸟栖息地等生态服务功能正逐渐衰退，湿地生物资源减少甚至枯竭。随着三峡水库等长江上游干支流控制性水利枢纽的建设运行，石臼湖枯水位降低和枯水期延长这一水文情势将成为常态，影响到江湖、河湖生态系统的完整性与稳定性、江湖蓄泄能力、水生生物多样性、湿地功能等，降低石臼湖的生态承载能力。石臼湖洲滩出露面积和时间发生变化，对石臼湖湿地功能产生影响，也将对栖息于石臼湖的越冬候鸟产生影响：水鸟食物减少、候鸟主要栖息洼地水面有所减少、湿地植被结构发生改变、人类对候鸟栖息地的干扰加剧。[7]而枢纽工程建成后，可通过工程调节湖区枯水位，使湖区在枯水期能维持在一个合适的水位或还原适合湿地的水位降落过程，尽可能实现湿地动态特征对水位消落的需求，延迟石臼湖区湖泊洼地水位提前下降带来的对湿地提前出露的影响，有利于维持枯水期湿地生态系统的正常状态，有利于减少低水位延长对湖区湿地生态系统的损害。

建设石臼湖枢纽有利于湖泊湿地景观的恢复与保护。历史上，石臼湖曾经是古丹阳湖的一部分，[1]水面宽阔。在湖泊自然演化过程中，人类对湖泊滩地的开发利用活动加剧了湖面萎缩。湖面萎缩不仅对湖泊湿地生态功能的发挥带来不利影响，也破坏了湖泊湿地的景观。枢纽工程建成后，通过调节水位将扭转湖面萎缩的趋势，有利于湖泊湿地景观的恢复与保护，促进石臼湖风景名胜区的建设，实现人与自然的和谐统一。

建设石臼湖枢纽可为鱼类生存提供更为广阔的空间。枢纽工程修建后，可以将枯水季节湖区水域面积控制在190km2以上，避免极端低水位的出现，有利于渔业资源的恢复和保护。枯水期水域面积的扩大的水深的增加，将增加湖区鱼类的生活空间，降低被捕捞的概率，有利于鱼类越冬。

建设石臼湖枢纽有利于防治湖区血吸虫病流行。目前，石臼湖滨湖地区仍有钉螺面积41km2，主要分布在当涂县境内的湖阳乡。由于血吸虫病的传播途径未被阻断，每年均有急性感染、新感染发生，严重威胁湖区居民的健康和生产发展。[8]枢纽工程建成后，可按照蓄水灭螺的要求进行一次血防调度，使蓄水线以下成为无螺区，再辅以其他灭螺措施，基本能达到杀灭钉螺的效果，可有效解决湖区血吸虫病防治问题。

五、围绕石臼湖闸的建设，开发利用石臼湖资源

（一）石臼湖闸调度运行方案

按照“控枯不控洪”，同时维持最低湖水位6.0m的设想，石臼湖闸建成后的初步调度运行方案是：

5月1日至8月31日（主汛期）：两闸敞开，江湖连通。

9月1日至9月30日：若石臼湖外江水位高于8.0 m，则两闸敞开；若外江水位低于8.0m，则关闭三汊河闸，运用塘沟闸控制石臼湖水位为8.0m。

10月1日至次年3月10日：通过石臼湖两闸的运用，均匀消落和控制石臼湖水位。其中从10月初到12月初的两个月，控制水位从8.0m缓缓降到6.0m；其后至次年3月10日，湖水位按不高于6.0m作小幅波动。在此期间，若外江水位高于石臼湖的控制水位，则两闸敞开。

3月11日至4月30日：若外江水位低于6.0m，维持湖水位在6.0m附近波动；若外江水位达到或高于6.0m，则两闸敞开。

枢纽工程运行一段时间后，选取合适年份，控制石臼湖水位连续8个月不低于7.0m，进行一次水淹灭螺调度。[9]

（二）多管齐下加强湖区管控

按上述方案实行湖区水位的调度，基本稳定了石臼湖的最低枯水位，缩短湖区最枯水位的持续时间，为进一步开发、利用和保护石臼湖奠定了良好的基础条件。结合石臼湖闸的规划建设和投入使用，为进一步开发、利用和保护石臼湖水资源、水运资源、生态资源、旅游资源等，需要南京和马鞍山两市联动、多管齐下，提前谋划规划，采取多项措施进一步加强湖区管控。

一要清理和规范围网养殖，优化湖区水质。近年来，石臼湖及圩区水产养殖业爆发式增长，湖泊水域被分割成为众多大小不等的人工养殖水体。密布的竹排和丝网严重威胁水鸟安全；围网养殖投入的大量饲料，恶化了湖区水质。特别是当涂县湖阳乡境内湖面，围网湖面达40%以上。过度的养殖活动大大超过石臼湖湿地的承载力。因此，南京和马鞍山两市必须紧密协作，核定湖区围网养殖的承载能力，制定围网清理方案，规范湖区围网养殖行为。

二要清理沿湖排污口和纳污河道，限制污水入湖。目前，石臼湖湖区尚无直接入湖排污口，工业废水、生活污水通过入湖河流进入石臼湖。入湖河流污染源主要来自工业废水、生活污水、畜禽养殖污水、农业面源等，污染物随河流进入湖体，对湖区水质产生较大影响。今后，随着湖区周边的进一步发展，特别是博望区刚刚起步建设，不可避免的要新增大量污染源。因此，一是要全面推进环境整治、基础设施建设和公共服务配套，着重推进垃圾收集点、污水处理设施、公厕等基础设施建设，控制现有面源污水入湖。二是要未雨绸缪，严格限制沿湖地区引进污染企业，选择合适地点建设污水处理厂，收集污水进行集中处理，处理后通过管道或渠道排入石臼湖下游的姑溪河、运粮河等河道，不得排入湖区。

三要依托美好乡村建设，改善湖区周边村容村貌，吸引沿岸居民向中心村集聚，流转沿岸土地，便于开发湖区沿岸景观带。

四要制定湖区航运规划，开发和利用湖区水运资源。目前，南京市境内湖区被列入秦淮河航道，而马鞍山市境内湖区并不是通航河道。将来枢纽工程建成后，应充分利用湖区衔接芜申运河、连通长三角的特点，发挥水运载量大、成本低的优势，结合沿湖地区经济布点的相关规划，建设沿湖码头，开发湖区航运。

五要加强湖区周边交通建设，改善基础设施条件。目前，南京市正在实施跨石臼湖的宁高第二通道，博望区政府全力推进石臼湖路和滨湖大道改造工作。下一步宁马两市应进一步加强协作，结合湖区周边资源的统一开发，编制湖区周边交通路网规划，修建结合交通、旅游、休闲为一体的环湖大道，将沿湖丰富的旅游和生态资源紧密地结合起来。

六要编制石臼湖风景区总体规划，推动旅游产业发展。石臼湖湿地位于人口密集的长三角地区，生态资源和旅游资源独特，具备开发旅游休闲的优良条件。下一步，应结合湖区周边博望横山景区、湖阳古镇、溧水天生桥景区等旅游资源，着重推动以石臼湖湿地为中心的生态和休闲旅游，引导和鼓励群众发展农家乐旅游。

[1]安徽省水利志编辑室.安徽河湖概览[M].武汉：长江出版社，2010.

[2]长江勘测规划设计有限责任公司.水阳江三汊河闸、塘沟河闸工程建设必要性专题报告[R].长江勘测规划设计有限责任公司，2013.7.

[3]南京市政府，马鞍山市政府.2011年度宁马一体化合作协议[Z].马鞍山市政府，2011.

[4]长江勘测规划设计有限责任公司.水阳江三汊河闸、塘沟河闸工程（低闸方案）可行性研究报告（送审稿）[R].长江勘测规划设计有限责任公司，2013.10.

[5]马鞍山市统计局.马鞍山统计年鉴（2011）[M].马鞍山市统计局，2012.

[6]交通部.全国内河航道与港口布局规划[R].交通运输部，2007.

[7]安徽大学资源与环境工程学院，安徽大学生物多样性与湿地生态研究所，安徽省生物物种资源信息中心.三汊河闸、塘沟河闸对石臼湖湿地和鸟类的影响及保护对策研究报告[R].马鞍山市水利局，2013.

[8]安徽省血防办.安徽省血防文件汇编[Z].安徽省血防办，2013.

[9]长江勘测规划设计有限责任公司.石臼湖调度专题报告[R]，长江勘测规划设计有限责任公司，2013.