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太湖流域重要河湖年度分配水量模拟评估分析

作者:未知

  摘要:为了贯彻最严格水资源管理制度,落实批复的《太湖流域水量分配方案》要求,采用太湖流域水量、水质数学模型,模拟分析了2016年重要河湖的进出水量,评估模拟进出水量与太湖流域水量分配成果的符合性。评估结果表明,重要河湖进出水量与水量分配成果略有差距,需要建立健全流域水资源管理系统,实现精细化和智能化管理,为落实最严格水资源管理制度和太湖流域水量分配方案提供基础支撑。
  关键词:水量分配;模拟评估;数学模型;太湖流域
  中图法分类号.TV213.4文献标志码:A DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.05.003
  1研究背景
  太湖流域平原河网地区水文情势复杂,水资源开发利用程度高,需从长江引水。太湖流域管理局按照水利部统一部署,组织编制了《太湖流域水量分配方案》,并于2018年5月获国家发展与改革委员会和水利部联合批复。该水量分配方案提出了多年平均降水条件下,太湖水位低于防洪控制线时的水量分配成果及流域主要工程控制运用的水资源调度意见。本文根据2016年水资源供需情况,采用流域数学模型计算该年重点河湖进出水量,并与水量分配成果进行比较,提出太湖流域水资源管理的相关建议。
  本文采用的太湖流域水量、水质数学模型系统,可以模拟平原河湖、各种控制建筑物运行的水动力响应,对河湖水量、水质进行联合分析,并与数据库、地理信息系统集成,形成适合于太湖流域河网水量水质计算的平台。该模型系统已获相关部门评审鉴定,并在流域水资源综合规划、流域水量分配方案及相关工作中得到检验。
  2重要控制点进出水量分析
  太湖流域为水资源一级区长江区中的二级区,按照行政分区和地形特点,又分为4个三级区和8个四级区,详见图1。
  2.1沿江口门引排水量
  太湖流域2016年沿江口门总引水量为60.0亿rn3,总排水量为146.6亿m3,排水量大于引水量,主要是由于2016年流域降雨偏丰、排洪水量较大所致。湖西区沿江口门年引水量最大,为21.3亿m3,占沿江口门年引水总量的35%;望虞河年排水量最大,为46.7亿m3,占年排水总量的32%,详见表1。
  2.2环湖口门进出水量
  2016年环太湖入湖总水量159.8亿m3,出湖总水量167.1亿m3。由图2可见,入湖水量近2/3来源于湖西区,其次是浙西区(28%)。出湖水量主要通道为太浦河、望虞河、阳澄淀泖区和杭嘉湖区。上游浙西区、武澄锡虞区出湖水量约8亿m3。
  2.3望虞河、太浦河进出水量
  2016年,望虞河常熟水利枢纽引水47d,引水量4.6亿m3;望虞河望亭水利枢纽引水入湖30d,入湖水量1.4亿m3,引水入湖期间人湖效率约30%(望亭水利枢纽入湖水量占常熟枢纽引江水量的比例),主要原因是常熟枢纽引水和入湖有一定时间差,且望虞河西岸未控导致分流水量较多。
  2016年太浦河出湖水量68.0亿m3,集中在7-8月。冬春季太湖水位较低,太浦闸下泄流量较小。
  3分配水量模拟及评估
  分析2016年降水时空分布与水量分配方案对应典型年的差异,采用水量水质数学模型模拟实际水资源调度下各重点河湖的进出水量,与实测成果进行对比评估。
  3.1现状工况分析
  《太湖流域水量分配方案》中提出,2015年工况流域骨干工程主要完成了走马塘拓浚延伸工程、平湖塘延伸拓浚工程及望虞河西岸控制工程(张家港枢纽未实施)3项工程。2016年实际工况与水量分配略有差别,主要是由于望虞河西岸控制工程还未建设。
  3.2 2016年实际运行情况
  (1)太湖水位过程线。2016年全流域年降水量1792mm,属丰水年,有154d太湖水位低于防洪控制线。2016年及典型年太湖水位過程线见图3。
  (2)环湖出入湖水量。2016年水资源调度期间环湖口门出入湖水量对比详见表2~3。在水位低于防洪控制线期间,环湖口门入湖水量34.83亿m3,出湖量40.74亿m3。其中江苏省出湖量15.44亿m3,占出湖量的38%;浙江省出湖量8.03亿m3,占出湖量的20%。与20%来水典型年相比,高于防洪线的排洪量较多,出入湖水量较水量分配方案偏小。
  (3)望虞河、太浦河进出水量。2016年水资源调度期间望虞河进出水量对比见表4。水位低于防洪线期间,常熟枢纽引江4.6亿m3,入湖量1.44亿m3,入湖率30%,较水量分配的成果偏低,主要原因是望虞河西岸控制工程建成后提高了入湖效率。
  根据《太湖流域水量分配方案》的要求,当太湖水位低于防洪控制水位、高于低水位控制线时,供水流量不低于50m3/fs。2016年太湖水位在此区间共有154d,主要集中在1-3月、9月和12月;太浦闸的平均下泄流量115m3/s,较水量分配方案增加较多,主要集中在4-9月。
  3.3模型模拟结果
  采用太湖流域水量水质数学模型,对2016年重点河湖进出水量进行计算,并采用水量分配方案提出的水利工程水资源调度意见进行调度。
  (1)环湖出入湖水量见图4。计算得出的2016年环太湖口门总入湖水量为156.8亿m3,总出湖水量为157.2亿m3,较实测出入湖水量略少,误差为1.9%-6.3%;湖西实测入湖水量偏高较多,浙西实测入湖水量偏低;阳澄淀泖区的出湖水量较实测值高约11.8亿m3。主要原因包括:①环湖巡测断面与统计断面存在一定的差距;②环湖口门的实际调度并未完全按照水资源调度意见执行。   (2)望虞河、太浦河进出水量。2016年降雨偏丰,常熟枢纽以排洪水为主,引江量较常年偏少。由于实际入湖率仅30%,而模型入湖率为66%(模型计算按照水量分配调度意见调度),故实测结果与水量分配调度意见的成果相差较大。2016年望虞河进出水量对比分析见表5。
  分析结果表明,太浦河的出湖水量实测值较大,而南岸(江苏段和浙江段)出入河水量实测值较小,北岸江苏段的出入河水量一致。太浦河进出水量对比见表6。实测值与模拟计算值产生差异的主要原因如下:①太浦河南岸芦墟以西未建闸控制,出入河水量仅与水位差相关。②陶庄枢纽以嘉善(魏塘)站为调度参照站。当嘉善水位低于3.3m时,闸门基本敞开;嘉善水位为3.3-3.6m時,闸门开始关闸;当嘉善水位超过3.6m,太浦河涨潮时关闸,落潮时抢排涝水入太浦河。这与《流域水量分配方案》中提出的“当太浦河水位高于两岸水位时可开闸引水;当嘉兴水位高于3.0m时,南岸可向太浦河排水”的调度原则不同,造成南岸出入河水量实测值与模拟值之间的差异。
  对太湖、望虞河和太浦河综合分析评估后发现,2016年流域重要河湖的进出水量与水量分配典型年成果和按调度意见模拟的成果存在一定差距,主要因为受工程建设以及地方工程调度的影响,实际的调度与批复的水资源调度意见存在差异。
  4结论及建议
  (1)2016年沿江口门(江苏段)总引水量为60.0亿m3,总排水量为146.6亿m3;环太湖入湖总水量159.8亿m3,出湖总水量167.1亿m3;引江入湖期间望虞河常熟枢纽引水4.6亿m3,望亭立交入湖水量为1.4亿m3;太浦河全年出湖水量68.0亿m3。
  (2)按水量分配水资源调度意见模拟结果得出,2016年重点河湖进出水量较实际略偏低,误差约6%,主要原因是实际调度与批复的调度原则存在差异。
  (3)建议进一步建立健全流域水资源管理系统,实现水文水资源信息自动监测采集和主要工程的实时监控,保障年度水量分配方案的实施。
  (4)建议进一步细化年度分配水量,提出重点河湖水资源调度期的分配水量方案,并据此提出年度调度计划。
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