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2.3 水资源调度实践

2.3.1 防洪调度实践

太湖流域现状防洪调度主要以2011年经国家防总正式批准并发布执行的《太湖流域洪水与水量调度方案》为依据。随着治太骨干工程的逐步实施,流域防洪工程体系逐步完善,通过实施洪水调度方案和超标准洪水应急处理预案,降低了太湖最高水位,缩短了太湖高水位持续时间,在2016年应对流域大洪水中尤为显著。

1.2016年水雨情

受超强厄尔尼诺事件影响,2016年太湖流域连续发生春汛、梅汛、秋汛,降雨量之大、太湖水位之高、汛情持续时间之长为历史罕见。

2016年,太湖流域降雨量1792.4mm,较常年偏多47.1%,创历史新高,汛期(5—9月)降雨量1088.0mm,较常年偏多50.1%。太湖流域6月19日入梅,7月20日出梅,梅雨量412.0mm,较常年偏多70.5%;降雨主要集中在北部及太湖区,均为常年的2倍以上。

太湖高水位入汛入梅的同时,沿江遭遇高潮位。2016年5月1日太湖水位为3.51m,为历史同期最高入汛水位;至入梅日,太湖水位上涨至3.77m,为历史第2高入梅水位。春夏期间,长江来水偏多,外江潮位持续偏高。入梅后,受强降雨影响,太湖水位迅速上涨。7月3日,太湖水位达到并超过4.65m,太湖流域发生超标准水位洪水;7月6日,太湖水位涨至4.80m,流域发生特大洪水;7月8日,太湖出现最高水位4.87m,仅次于1999年历史最高水位。全年太湖水位超警戒水位90天,汛期持续超警戒水位46天、超保证水位16天。地区河网水位全面超过警戒水位,苏南地区有15站超历史水位。

2.2016年洪水调度方案

2016年太湖流域发生大洪水,太湖水位上涨至4.65m之前,水利工程依据《太湖流域洪水与水量调度方案》。2016年7月3日太湖水位涨至4.65m,太湖发生超标准洪水,根据《太湖超标准洪水应急处理预案》进行调度,采取加大望虞河、太浦河两河外排力度,沿长江、沿杭州湾全力排水,太湖及河网适当超蓄,适时适度分泄洪水,农业圩区限排、城镇圩区减排等措施。

3.2016年洪水调度措施

2016年大洪水期间,通过合理调度水利工程,充分发挥了工程的防洪减灾效益,太湖流域经济社会发展和人民群众生产生活基本未受大的影响,实现了大汛无大灾。

(1)腾出太湖调蓄库容。2015年12月初起太浦闸加大泄量,提前预泄。2015年12月至2016年3月累计通过太浦闸泄水10.84亿m 3 ,太湖水位由2015年12月13日的3.51m降至 2016 年 4 月 1 日的 3.09m,为近年同期最低,实现了调度方案要求降至3.10m的目标,为充分发挥太湖调蓄作用、减轻太湖洪水威胁创造了有利条件。

(2)加大流域洪水外排。采取超常规调度,比调度方案规定的条件提前38天启用望虞河常熟水利枢纽泵站全力排水,多排洪水1.5亿m 3 ,调度太浦闸全力泄洪;同时加大沿长江、杭州湾排水力度,提前启用排水泵站,全力降低河湖水位。

(3)减轻区域防洪压力。全面统筹流域与区域、防洪与排涝,在区域遭遇暴雨、汛情严重时,实施错峰调度。在太湖流域北部遭遇强降雨、京杭运河及望虞河水位创历史新高之际,3次开启蠡河船闸向望虞河排水,对加快京杭运河和望虞河西岸地区涝水外排、缓解流域北部汛情发挥了重要作用;在杭嘉湖地区出现高水位时,控制太浦闸下泄流量,甚至关闭太浦闸,为及时排泄区域涝水、缓解区域紧张汛情创造条件。

(4)妥善应对超标准洪水。在《太湖超标准洪水应急处理预案》基础上,积极与地方水利部门沟通协调东苕溪东导流口门、东太湖88m口门、望虞河东岸口门等工程分泄超标准洪水的可行性,提出了科学、合理、可操作的《太湖流域2016年超标准洪水应对方案》。7月7日国家防总批复该方案后,部署望虞河、太浦河、沿长江、沿杭州湾水利工程继续全力排水的同时,开启东太湖、东导流、淀浦河、蕴藻浜及望虞河、太浦河两岸有关水闸参与分流排水,黄浦江部分河道开闸纳潮。

4.2016年洪水调度效果

据统计,4月1日至7月27日,望虞河、太浦河累计排泄太湖洪水53.76亿m 3 ,相当于降低太湖水位2.30m,其中望亭水利枢纽排水19.77亿m 3 ,太浦闸排水33.99亿m 3 。沿长江闸泵(含常熟水利枢纽)、浙江省杭嘉湖南排工程分别排水64.58亿m 3 、20.92亿m 3 。梅雨期间,环太湖出湖水量28.9亿m 3 ,其中太浦闸出湖水量占比为56%,望亭水利枢纽出湖水量占比为29%,阳澄淀泖区环湖口门出湖水量占比为11%。7月3—18日太湖发生超标准洪水期间,望虞河、太浦河累计排泄太湖洪水16.25亿m 3 ,相当于降低太湖水位0.7m;望亭水利枢纽、太浦闸持续按照校核流量控制运行,最大日均排水流量分别达到452m 3 /s和898m 3 /s,超过了1999年两河最大泄量;常熟水利枢纽闸泵全力排水,共计排水6.21亿m 3 。江苏省其他沿长江闸泵、浙江省杭嘉湖南排工程全力排水,分别排水12.87亿m 3 、5.07亿m 3

自7月8日工程启用至7月18日,江苏省东太湖瓜泾口闸累计排泄太湖洪水1.0亿m 3 ,相当于降低太湖水位0.04m;望虞河西岸福山船闸及东岸谢桥以下口门累计分流0.57亿m 3 。浙江省东苕溪东岸德清大闸等5处口门累计分流2.4亿m 3 ,相当于降低太湖水位0.10m;太浦河南岸浙江段陶庄、大舜、丁栅累计分流1.13亿m 3 。上海市淀浦河西闸和蕴藻浜西闸累计泄洪0.85亿m 3 ,黄浦江、太浦河有关口门累计纳潮1.01亿m 3 。在两省一市防指的大力支持下,太湖超标准洪水调度措施延续执行至7月27日,对加快降低太湖水位发挥了重要作用。

2.3.2 供水与水生态环境调度实践

太湖流域供水与水生态环境调度主要依据现行的有关调度方案进行,包括2009年水利部批复执行的《太湖流域引江济太调度方案》和2011年国家防汛抗旱总指挥部批复的《太湖流域洪水与水量调度方案》;区域水资源调度方面尚未制定统一的调度方案,主要由各地区根据当地水资源、水环境状况实行相机调度。此外,针对突发污染事件,流域、区域也开展了保障供水安全、保障水生态环境安全的应对调度实践。

2.3.2.1 流域引江济太调度实践

2002年起,太湖局会同江苏省、浙江省、上海市水利部门,依托现有水利工程,利用流域性骨干河道望虞河、太浦河及流域骨干工程常熟水利枢纽、望亭水利枢纽和太浦河闸泵,实施了引江济太,历经2002—2003年引江济太调水试验、2004年扩大引江济太调水试验,自2005年起进入长效运行,引长江水进入太湖及河网地区,增加水资源量的同时,有效改善了水环境,在提升流域水资源与水环境承载能力方面发挥了重要作用。从2005年进入长效运行至今,总体可以分为三个阶段:

2005—2006年,长效运行第一阶段,调度目标是增加流域水资源、改善水环境。这一阶段的调度主要是增加流域水资源供给、加快河湖水体流动、改善河湖水环境,主要在流域用水高峰期开展应急调水。

2007—2009年,长效运行第二阶段,调度目标提升为增加水资源、改善水环境、保护水生态。2007年,通过引江济太应急调水有效应对了无锡供水危机。2008年,国务院批复《太湖流域水环境综合治理总体方案》,明确将引江济太作为综合治理的重要措施之一。由此,防止太湖蓝藻暴发、保障流域水生态及水源地供水安全成为调水的又一重要任务。每年4—9月蓝藻暴发高风险时段成为应急调水的重点时段。

2010年至今,规范化运行新阶段,调度目标进一步提升为增加水资源、保障供水安全,改善水环境、保护水生态。在多年实践基础上,根据引江济太长效运行需要,太湖局和太湖防总先后编制了《太湖流域引江济太调度方案》和《太湖流域洪水与水量调度方案》,使引江济太调度有了法定依据,引江济太进入规范化运行的新阶段。

2010年上海世界博览会期间,结合雨洪资源利用,通过太浦闸向下游地区供水18.9亿m 3 /s,日平均流量达120m 3 /s,其中增加供水14.8亿m 3 (相当于3.4个青草沙水库设计库容量),较往年同期多供8亿多m 3 /s,黄浦江松浦大桥水源地氨氮指标从Ⅴ类降低至Ⅲ类。引江济太调度为保障世博会期间供水安全、创造世博园区良好水环境做出了重要贡献。

根据上海市青草沙原水系统通水切换工作计划,在2010年12月1日至2011年1月15日严桥原水渠道检修期间,上海市杨树浦、南市、居家桥、陆家嘴等四家水厂将临时在黄浦江下游就地取水。为改善抢修期间临时取水水源地水质,应上海市请求,太湖局综合协调太湖流域两省一市用水需求,组织编制应急调水实施方案,并于11月19日组织召开引江济太应急调水工作协调会,太湖局和江苏省工程管理部门及时调整了常熟和望亭水利枢纽更新改造施工组织计划,太浦河沿线两省一市水利工程加强控制,确保太浦河清水畅泄。11月20日引江济太应急调水工作正式启动,12月30日,通水切换工作提前完成,引江济太应急调水正式结束。据统计,引江济太应急调水期间,望虞河常熟水利枢纽引水4.11亿m 3 /s,望亭水利枢纽引水入湖2.4亿m 3 /s,太浦闸向下游供水4.5亿m 3 /s,有力保障了黄浦江下游临时取水口水源地的水质稳定。

2013年1月,上海市金山朱泾镇突发水污染事件,严重威胁黄浦江上游水源地供水安全。应上海市要求,太湖局及时联系江苏、浙江两省水行政主管部门,协商紧急开启太浦河泵站,于11日12时开启太浦河泵站,按200m 3 /s向下游供水,对抑制污染物随潮水上溯、增大水体稀释能力、保障黄浦江上游水源地供水安全发挥了显著作用。至15日18时应急供水结束,太浦河泵站共运行102小时,累计向下游供水0.80亿m 3

2013年夏季流域持续晴热高温,面对异常的气象干旱,太湖局坚持统筹防洪、供水两个安全,充分考虑流域供水保障及夏季太湖蓝藻防控需要,于7月22日即启动引江济太,为近年来梅雨期后最早启动调水工作。本阶段引水一直持续到10月5日才因强台风“菲特”影响停止。期间,望虞河常熟水利枢纽日引江水量基本维持在1500万m 3 左右,最大日引水量2240万m 3 ,望亭水利枢纽日入湖水量基本维持在1200万m 3 左右,最大日入湖水量达1700万m 3 。持续大流量引水入湖有效缓解了太湖水位快速下降的态势,避免了流域旱情发生;同时,加快了湖体流动和水量交换,缓解了太湖贡湖等湖湾的蓝藻暴发,保护了太湖供水安全。

2015年9月30日,受台风“杜鹃”影响,太浦闸出现倒流。太湖局及时调度关闭太浦闸并组织对开展应急监测,发现太浦河南岸支流京杭运河平西大桥断面锑浓度异常,随后发现太浦河干流锑浓度异常。太湖局于当年国庆期间启动突发水污染事件Ⅲ级应急响应,并及时向流域两省一市环保、水利部门通报情况,向水利部水资源司报告事件处置进展。10月3日太浦闸具备开启条件后,立即实施太浦河应急调度并逐步加大下泄流量至80m 3 /s。江苏、浙江和上海地方政府相关部门启动应对措施,开展应急调查、增加监测并密切关注水质变化情况。据统计,从10月3日太浦闸开启至10月6日应急响应结束,太浦闸累计向下游供水2100万m 3 ,对增大水体稀释能力,减少太浦河南岸支流污染物汇入,加快污染物下移,缩短取水口受影响时间起到了积极的作用。

据统计,2002年至2017年年底,引江济太累计通过常熟水利枢纽调引长江水291.26亿m 3 ,年均引长江水18.20亿m 3 ;累计通过望亭水利枢纽引水入湖130.40亿m 3 ,年均引水入湖8.15亿m 3 ;累计通过太浦闸向下游地区增供水207.22亿m 3 ,年均12.95亿m 3 ,详见表2.3-1。

表2.3-1 2002年至2017年年底引江济太水量表 单位:亿m 3

实践证明,引江济太加快了太湖及河网水体流动,增加了河网水动力,改善了水流条件,促进了河湖有序流动,提高了河道自净能力,同时带动了区域水资源、水环境调度。引江济太使太湖水体置换周期从原来的309天缩短至250天,加快了太湖水体的置换速度;太湖平均水位抬升0.09m,相应增加下游河网水量供给(非汛期出湖水量增加),太湖湖区大部分时间保持在3.0~3.4m的适宜水位,增加了水环境容量;平原河网水位抬高0.3~0.4m,太湖、望虞河、太浦河与下游河网的水位差控制在0.2~0.3m,河网水体流速由调水前的0.0~0.1m/s增至0.2m/s,受益地区河网水体流速明显加快,水体自净能力增强。

根据太湖局引江济太调水效益评估系统评估,2013年引江济太调水的综合效益为74.97亿元,其中直接经济效益58.57亿元,对环境和社会的间接效益16.40亿元。各水利分区中阳澄淀泖区调水综合效益相对较大,为51.79亿元,高于其他水利分区,主要原因是引水线路主要在苏州市境内,环湖增供水和太浦闸下泄增供水亦供给阳澄淀泖区。杭嘉湖区、武澄锡虞区和浦东浦西区的调水综合效益分别为18.37亿元、2.54亿元和2.27亿元。2014年,引江济太调水对经济、社会和生态环境的综合影响为“较大正面影响”,全年引江济太调水增供水的综合效益为50.97亿元,其中直接效益39.82亿元。行政区中苏州的供水效益最大为19.89亿元;其次为嘉兴和上海,分别为14.79亿元和12.69亿元。

2.3.2.2 太浦河供水调度实践

太浦河是流域的重要泄洪通道,也是流域重要水源地之一。嘉兴市的平湖自来水厂和嘉善自来水厂直接从太浦河取水,上海市重要的水源工程——金泽水库取水水源位于太浦河。为保障饮用水源地供水安全,太浦河工程调度需统筹考虑上下游、左右岸的防洪、除涝、水资源及水环境等多方面需求,科学合理制定调度方案。2011年批复的《太湖流域洪水与水量调度方案》明确,为保障太湖下游地区供水安全,原则上太浦闸下泄流量不低于50m 3 /s,当太湖下游地区发生饮用水源地水质恶化或突发水污染事件时,可加大太浦闸供水流量,必要时启用太浦河泵站增加流量。

为确保太浦河金泽水库取水水质达标,2014年在金泽水库建设前期工作过程中进行了原型试验,结果表明:金泽断面来水受太浦闸下泄流量、区间汇水和下游潮水的多重影响,当太浦闸分别按照50m 3 /s、80m 3 /s、200m 3 /s调度时,金泽断面来水中太浦河下泄流量的比例分别为18%~27%、30%~31%、77%,太浦闸水流传递到金泽断面所需时间分别为3.9天、2.6天、1.7天。当金泽水库取水口发生突发性污染事故时,增加太浦闸下泄流量至200m 3 /s的应急调度措施可以满足金泽水库2~3天的设计运行条件。

2016年12月29日,上海市太浦河金泽水库正式投入使用,日供水规模351万m 3 。从太浦河干流取水的还有浙江省嘉兴市嘉善县、平湖市的水源地(紧邻金泽水库,位于太浦河南岸),日供水规模65万m 3 。随着太浦河水源地供水规模大幅增加和人民群众生活水平的日益提高,对保障太浦河供水安全提出了新的更高要求。金泽水库建成后,太浦闸下泄流量一般稳定在80m 3 /s以上,成功保障了下游金泽水源地供水安全。

2.3.2.3 区域调度实践

区域调度实践主要包括湖西区水量调度与水环境改善试验(2013年)、武澄锡虞区(无锡市)区域调水试验(2013年、2014年)、阳澄淀泖区水体有序流动调水试验(2017年)、杭嘉湖区嘉兴河网地区水资源联合调度试验(2015年),等等;流域内相关城市正在开展活水畅流工程,包括常州运北片主城区畅流活水工程、无锡市锡澄片骨干河网畅流活水工程、苏州市自流活水工程、嘉兴市水系连通及活水畅流工程,等等。 FuEC5AF7muTlA/ELXrMp+eiBTvbEACw0uyb+h9KcLALTmDSOdDMxDUyQB5FM/abg

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