太湖流域水量分配特点及方案编制技术方法

2014-07-25吴志平

中国水利 2014年17期

吴志平，李蓓

（水利部太湖流域管理局，200434，上海）

太湖流域地处长江三角洲南翼，北滨长江，南濒钱塘江，东临东海，西以天目山、茅山等山区分水岭为界。行政区划涉及江苏、浙江、安徽、上海三省一市，是我国经济最发达、大中城市最密集的地区之一，也是典型的平原河网地区。流域总面积3.69万km2，东部平原河网区约占流域总面积的80%。流域内河网如织，湖泊棋布，水面面积5 551 km2，水面率达15%；河道总长约12万km，河道密度达3.3 km/km2，平均水面坡降约十万分之一。太湖是流域洪水和水资源的调蓄中心，水面面积2 338 km2，多年年平均蓄水量44亿m3。太湖流域水量分配需充分考虑其平原河网区特点，研究符合实际的水量分配技术方法。

一、太湖流域水资源及其开发利用现状

1.水资源总量

流域多年平均年降雨量1 177 mm，其中约60%集中在5—9月的汛期；多年平均年水面蒸发量为822 mm；流域多年平均天然年径流量160.1亿m3，流域多年平均水资源总量为176.0亿m3；流域南北过境水量丰沛，是流域水资源量的重要补充来源，流域沿长江口门多年平均引长江水量65.1亿m3（未含黄浦江），流域沿钱塘江口门年均引钱塘江水量约4亿m3。

2.水资源开发利用情况

流域供水主要以地表水水源为主，2012年太湖流域总供水量为349.5亿m3，其中本地水源供水157.9亿m3，长江水源供水187.5亿m3，钱塘江水源供水4.1亿m3。流域平均水资源开发利用率约为82%，开发利用程度高。

3.流域水利工程建设情况

太湖流域具备较为完善的水利工程体系，其中望虞河、太浦河为流域性防洪与水资源调配工程，建成了沿长江、杭州湾、环太湖、望虞河东岸、太浦河北岸水利控制线，流域初步形成了北向长江引排、东出黄浦江供排、南排杭州湾，充分利用太湖调蓄的流域防洪、水资源调配骨干工程体系。目前流域正按照国务院批复的《太湖流域水环境综合治理总体方案》开展19项流域治理后续工程建设，将进一步提高流域防洪和水资源、水环境承载能力。

目前流域河网污染严重，流域饮用水水源地逐步向太湖、长江和太浦河一线集聚，对流域水资源调配提出了更高要求。

4.编制太湖流域水量分配方案的必要性

太湖流域人均本地水资源占有量仅为全国平均水平的1/5，本地水资源量相对经济社会用水需求明显不足，需靠从长江引水和上下游重复利用弥补，遇干旱年干旱期存在季节性缺水；流域水利工程体系较为完善，主要通过水利工程调度满足流域与区域的生活、生产和生态用水需求，流域内整体与局部、上游与下游用水利益关系复杂，协调难度较大；目前流域河网水质普遍超标，饮用水水源地安全受到威胁。流域经济社会进一步发展，对流域水资源，特别是对流域重要河湖清洁水资源的高效利用提出了更高的要求，需要制定太湖流域水量分配方案。

二、太湖流域水量分配编制的特点

太湖流域平原河网独特的水文、水资源及其开发利用特点和复杂性，决定了太湖流域的水量分配不同于树状流域，具有鲜明的特点，也面临诸多难点。

1.流域水量分配需统筹安排本地和引江水量、河道内外需水

太湖流域为典型的平原河网地区，下游感潮河道水流往复不定，外与长江、内部水系相邻区域和左右岸间水量交换频繁，水文情势复杂，全流域河网系统是不可分割的整体；加上流域水利工程多，取水户面广量大，工农业用水往往就近河道取水，取用方式不一，河道内外用水相互影响，水资源开发利用情况复杂。综合考虑流域河网的不可分割性和用水的复杂性，须在流域范围内统筹研究水量分配。

（1）流域引长江水与本地水资源需统筹考虑

长江水资源为太湖流域提供了量丰而质优的过境水量，充分利用长江水资源是解决太湖流域本地水资源不足的根本途径之一。太湖流域引取长江水量，包括沿江口门引水量和以长江为水源地的自来水厂、工矿企业自备水源取用长江水后退入流域河网的水量，这两部分水量与流域河湖本地水资源相混合，用于河道内外用水，增加了流域可用于分配的水量。太湖流域水量分配必须统筹考虑本地水资源及引江增供太湖流域水量。

（2）河道内外用水需统筹考虑

太湖流域是典型的平原河网地区，发达的河网体系构成了天然的供水系统，通过河湖的调蓄和工程的调配，在维持河湖一定水位、流量的同时，满足河道外用水需求。河道内用水水量分配是河道外用水水量分配的基础，河道外用水水量分配需通过河道内用水水量分配加以落实。太湖流域水量分配既要考虑河道外用水的分配，也必须同时考虑流域、区域河道内用水的需求，在满足经济社会对水资源需求的同时，改善水生态环境。

（3）流域与区域、区域间的水资源需求需统筹考虑

太湖流域平原河网的整体性和河道内外用水的密切联系，决定了流域水量分配必须统筹考虑流域与区域、区域与区域间的水资源需求。如望虞河引江水量需统筹太湖与望虞河两岸的用水需求，太浦河工程的调度需要统筹考虑上海市的供水安全和太湖以及太浦河两岸的水资源需求。

2.流域水量分配重点是协调重要河湖水量分配

太湖流域通过引长江水及流域各水利分区控制线的合理调度，向流域河湖配置水资源，满足流域及各分区合理的河道内外用水需求。流域内重要水源地太湖、望虞河、太浦河以及规划新实施的新孟河工程等流域骨干引供水河道，对流域水资源配置、保障流域整体供水安全和维持流域河湖生态健康稳定具有重要作用。为统筹太湖及流域引供水骨干河道相邻地区的用水需求，协调省市之间用水矛盾，必须制订流域重要河湖水量分配方案，对流域重要河湖进出水量进行合理分配，以保障流域整体及有关区域的河道内外用水安全。

3.流域水量分配实现手段是水利工程合理调度

太湖流域省区间交往河道众多、缺乏控制性径流断面等特点，决定了在太湖流域无法采用树状流域以监控省区间控制径流断面下泄水量的方式落实流域水量分配方案。太湖流域水量分配方案是通过流域控制工程和水利控制线的合理调度，对流域重要河湖的进出水量进行分配，以满足合理的河道内外用水需求。因此，在河道外控制用水总量的同时，流域水利工程的合理调度是落实和实现流域水量分配方案的重要手段之一。流域重要河湖的水量分配方案必须通过相关工程的调度控制来实现。因此，需结合流域特点，在调研和分析的基础上，以流域水资源综合规划为依据，深化流域分析和重要河湖水资源配置方案，提出流域重要控制线调度意见，使得水量分配从水资源配置的“虚体”过渡到调度实现的“实体”。为统筹流域防洪、水资源、水环境等不同调度目标，协调流域与区域、流域骨干河道引供水与两岸地区水资源调度需求，下一阶段应在提出流域水资源调度意见基础上制定流域水资源调度方案，以保障流域水量分配方案的顺利实施。

三、太湖流域水量分配方案编制的技术方法

1.水量分配的基本原则

依据流域特点，提出水量分配的原则，用以指导后续工作。以人为本，安全为先，满足经济社会发展合理用水需求，优先保障遵循规划、总量控制、流域水资源综合规划与用水总量控制指标方案的协调衔接；公平高效，持续利用，统筹考虑流域与区域的水资源条件、权利与义务，公平合理地分配流域水量；合理引江，统筹配置，流域水量分配须统筹考虑本地水资源及引取长江和钱塘江水量；尊重现状，合理调节，根据流域规划实施情况及经济社会发展用水需求，强化节约用水，实行水资源供需双向调节。

2.水量分配方案研究的主要内容

①在太湖流域水资源综合规划及开发利用现状调查评价的基础上，补充调查近10年流域经济社会发展及供用水变化情况，分析流域用水水平和用水效率。

②结合近10年流域降水丰枯的实际情况，复核水资源综合规划采用水文系列的代表性；确定水量分配方案拟采用的典型年；结合流域水资源管理实际需要和规划工程进展情况，提出水量分配方案拟采用的水平年及相应的工况。

③针对近年来流域水资源开发利用变化情况，对流域水资源综合规划提出的规划工况、供水工程、需水预测、水资源供需分析、水资源配置等成果进行分析复核。

④调研分析流域现状工程调度，在流域用水总量控制指标方案和水资源供需分析复核的基础上，结合不同水平年及工况、不同频率典型年的方案计算对比，复核水资源综合规划提出的水资源调度原则，提出流域水量分配调度意见。

⑤拟定流域河道外用水水量分配方案，提出不同水平年、多年平均及不同频率的以本地河湖地表水为水源的流域河道外各省级行政区水量分配份额。

⑥拟定不同水平年、多年平均及不同频率流域重要河湖水量分配方案，分析重要河湖水位、流量等规划控制指标的满足程度。

⑦从流域水资源开发利用程度、河道内用水满足程度、对流域和主要区域水资源配置格局的影响，以及定性分析水质改善情况等方面，对流域水量分配方案的合理性进行分析。

⑧研究提出流域水量分配方案实施的保障措施。

3.水量分配的方法与技术线路

以流域水资源综合规划配置方案为基础和主要依据，与太湖流域用水总量控制指标相衔接，根据近年来流域水资源情势变化和水资源管理需要，复核流域河道内外用水需求；采用典型年法，利用流域水资源配置模型，分析不同水平年流域规划工况及水资源调度原则，重点开展流域重要河湖水量分配调度意见分析对比，提出流域水量分配调度意见；在此基础上，通过分析计算，提出不同水平年、多年平均及不同降水频率流域各省级行政区以本地河湖地表水为水源的河道外用水分配方案及流域重要河湖水量分配方案。具体技术线路如图1。

四、太湖流域水量分配方案的几个主要问题

1.河道内需水控制指标

依据流域水资源综合规划，并根据上海市黄浦江上游水源地调整情况相应调整黄浦江松浦大桥断面最小月净泄量；流域平原河网区太湖和地区代表站最低旬平均水位复核后不作调整。

2.流域水资源配置模型及其率定验证

图1 太湖流域水量分配技术线路图

流域水资源配置模型为分布式平原河网水文水动力模型，该模型已在流域水资源综合规划及相关分析论证工作中进行了率定和验证。为进一步验证模型系统在流域水量分配方案研究中的适用性和计算成果的合理性，结合2001—2010年降雨频率分析，选择近几年较为典型的中等干旱年进行实况验证计算。计算过程中采用与实况相接近的调度方式、下垫面、降水、潮位、取排水等模型概化条件，验证结果进一步说明模型系统可适用于开展流域水量分配方案分析工作。