魚形山水庫(kù)補(bǔ)水工程方案探討

張正賢 楊艷紅

（1.益陽(yáng)市梓山村水庫(kù)管理處 益陽(yáng)市 413000；2.益陽(yáng)市西流灣電排管理站 益陽(yáng)市 413000）

1 概 述

魚形山水庫(kù)位于益陽(yáng)市赫山區(qū)境內(nèi)，正常庫(kù)容為2560萬(wàn)m3，原設(shè)計(jì)功能為以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚、旅游等，設(shè)計(jì)灌溉面積0.34萬(wàn)hm2（5.10萬(wàn)畝），有效灌溉面積0.28萬(wàn)hm2（4.13萬(wàn)畝）。

隨著益陽(yáng)東部新區(qū)的發(fā)展，水庫(kù)功能將轉(zhuǎn)變?yōu)楣喔取⒕坝^、生態(tài)和應(yīng)急備用水源等，加上近年來(lái)，極端氣候造成干旱頻發(fā)，導(dǎo)致魚形山水庫(kù)的綜合供水量劇增。東部新區(qū)內(nèi)沒有大江大河，同時(shí)大型蓄水設(shè)施缺乏，屬于資源型及設(shè)施型雙重缺水地區(qū)，水資源瓶頸問題突出，根據(jù)益陽(yáng)市主城區(qū)的供水現(xiàn)狀和東部新區(qū)城鎮(zhèn)供水規(guī)劃，其水源點(diǎn)均為資江，隨著資江上游城市和工礦企業(yè)的發(fā)展，為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，應(yīng)盡快選用應(yīng)急備用水源地以備不時(shí)之需。從東部新區(qū)的地理位置及各方面情況分析，魚形山水庫(kù)是其應(yīng)急備用水源地的最佳選擇。

目前，魚形山水庫(kù)的每年10月至次年4月為水庫(kù)枯水期，最枯水位為58.78m，造成庫(kù)區(qū)消落帶高差近17m，庫(kù)尾綿延5km以上消落帶呈現(xiàn)一派黃土色，與其他植被覆蓋區(qū)域形成鮮明反差，給庫(kù)區(qū)生態(tài)造成了較大的不利影響，不符合兩型社會(huì)的環(huán)境友好型指標(biāo)和東部新區(qū)各產(chǎn)業(yè)區(qū)對(duì)魚形山水庫(kù)的生態(tài)景觀需求。

通過對(duì)魚形山水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，在規(guī)劃水平年魚形山水庫(kù)要同時(shí)滿足綜合供水需求，多年平均缺水307.6萬(wàn)m3，在保證率為85%的情況下，缺水624.5萬(wàn)m3，主要缺水時(shí)段為7～10月。采用工程措施提高魚形山水庫(kù)的綜合供水能力，改善水庫(kù)及周邊生態(tài)環(huán)境是十分必要的。

2 魚形山水庫(kù)補(bǔ)水的條件

為滿足益陽(yáng)東部新區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)魚形山水庫(kù)進(jìn)行補(bǔ)水是非常必要的，同時(shí)魚形山水庫(kù)也具備實(shí)施補(bǔ)水的良好條件。

（1）可引水量和水質(zhì)完全能夠滿足魚形山水庫(kù)補(bǔ)水需要。通過對(duì)擬定引水渠線增加的外引集雨面積進(jìn)行產(chǎn)流計(jì)算，保證率為85%的年份可引水量為221.1萬(wàn)m3，相同保證率下，志溪河硪公石水閘處的年徑流量為15017.1萬(wàn)m3，7月上旬至10月上旬年徑流量為2647.2萬(wàn)m3。工程擬定外引集雨面積植被覆蓋良好，無(wú)重金屬及工礦企業(yè)污染，居民生產(chǎn)、生活污染較小，且隨著東部新區(qū)建設(shè)的推進(jìn)，大部分村民均需外遷集中安置，其生活污染會(huì)進(jìn)一步減小。根據(jù)湖南省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心洞庭湖分中心實(shí)驗(yàn)室提供的志溪河水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，志溪河水質(zhì)為Ⅳ類水，滿足一般工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水和一般景觀用水需求。且志溪河流域絕大部分在益陽(yáng)市行政區(qū)域范圍內(nèi)，流域面積相對(duì)較小，便于水環(huán)境整治和保護(hù)。

（2）引水渠外引14.99km2集雨面積的徑流未破壞已建的蓄水工程和原來(lái)的灌溉系統(tǒng)，僅收集現(xiàn)有水利工程未攔蓄的地表徑流，不影響原有水利工程的灌溉效益；補(bǔ)水工程從志溪河硪公石水閘取水的時(shí)段為每年的7月上旬至10月上旬，保證率為85%年份的取水量為611.6萬(wàn)m3，引用水量只占志溪河硪公石水閘以上對(duì)應(yīng)年份年徑流量的4.07%；占取水時(shí)段徑流量的23.1%。且當(dāng)河道內(nèi)流量小于1.84m3/s時(shí)不提水，對(duì)下游用水基本無(wú)影響。

（3）魚形山水庫(kù)大壩已進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，樞紐工程完全能夠滿足水庫(kù)正常調(diào)節(jié)要求，隨著東部新區(qū)建設(shè)的推進(jìn)，魚形山水庫(kù)庫(kù)區(qū)淹沒線77.0m以下居民均需外遷集中安置，水庫(kù)蓄水可不再受汛限水位限制，按正常庫(kù)容蓄水，從而使水庫(kù)的實(shí)際蓄水量增大。

（4）魚形山灌區(qū)已列入國(guó)家中型灌區(qū)續(xù)建配套計(jì)劃，通過分年度實(shí)施，可使魚形山的灌溉水利用系數(shù)在設(shè)計(jì)水平年提高到0.60，在滿足農(nóng)田灌溉需求的情況下，大大節(jié)約了農(nóng)田的灌溉用水量，同時(shí)，隨著灌區(qū)內(nèi)小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程等水源改造項(xiàng)目的實(shí)施，可增加灌區(qū)基礎(chǔ)供水量，從而減小對(duì)骨干水源工程的需水量，這些都為魚形山水庫(kù)水量的綜合利用創(chuàng)造了條件。

（5）通過魚形山水庫(kù)補(bǔ)水工程的建設(shè)，擴(kuò)大了魚形山水庫(kù)的集雨面積，提高了水庫(kù)的復(fù)蓄系數(shù)，同時(shí)，在豐水季節(jié)可增加水庫(kù)向下游溪河的輸水量，有利于改善下游河道的水質(zhì)和水生態(tài)環(huán)境，提高 “兩型”衛(wèi)星城的環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)，魚形山水庫(kù)位于赫山區(qū)新河大型灌區(qū)的上游，增加外引面積后，可起到調(diào)節(jié)灌區(qū)水量作用。

（6）工程建設(shè)資金有保障。魚形山庫(kù)區(qū)及周邊區(qū)域?yàn)槭∈泄步ǖ膬尚托l(wèi)星城，城鄉(xiāng)建設(shè)用地總面積為36.47km2，其中建設(shè)用地面積為33.39km2，根據(jù)其產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃，生態(tài)宜居生活區(qū)、銀發(fā)產(chǎn)業(yè)區(qū)、特色科教文化產(chǎn)業(yè)園、低碳技術(shù)產(chǎn)品展示中心、特色商業(yè)步行街區(qū)、哥本哈根小鎮(zhèn)、生態(tài)運(yùn)動(dòng)休閑走廊七大功能區(qū)均環(huán)水庫(kù)周邊而建，進(jìn)入開發(fā)程序后，土地升值潛力大，而土地出讓金是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金的有力保障。同時(shí)，根據(jù)2014年中央一號(hào)文件精神，國(guó)家在近10年內(nèi)將加大對(duì)水利工程設(shè)施建設(shè)的投入，工程的興建可從水利抗旱方面爭(zhēng)取國(guó)家資金。

3 補(bǔ)水方案擬定和比較

3.1 補(bǔ)水工程任務(wù)

魚形山水庫(kù)補(bǔ)水工程的主要任務(wù)為：增加魚形山水庫(kù)可供水量，滿足魚形山灌區(qū)灌溉、東部新區(qū)應(yīng)急備用供水水源及生態(tài)景觀的用水需求。要完成上述任務(wù)，補(bǔ)水工程擬從兩個(gè)方面來(lái)增加魚形山水庫(kù)的可供水量：一是修建引水渠道，截引其控制集雨面積內(nèi)的徑流，并通過聯(lián)合調(diào)度沿線小型水庫(kù)的運(yùn)行，增大引水渠道的有效引水量；二是通過改造硪公石水閘，攔蓄志溪河徑流，興建黃泥洞提水泵站將水提灌入引水渠再流入魚形山水庫(kù)。

為解決魚形山水庫(kù)的水源問題，根據(jù)魚形山水庫(kù)周邊地區(qū)水資源分布情況，通過分析其附近河流的水文特性和地形情況，可以向魚形山水庫(kù)補(bǔ)水的水源點(diǎn)有資水和志溪河兩個(gè)方案。

3.2 資水補(bǔ)水方案

資水為洞庭湖水系四大河流之一，流域形狀南北長(zhǎng)、東西窄，地勢(shì)西南高、東北低。資水流域面積28142km2，河長(zhǎng)約653km。資水流域多年平均降水量為1483.3mm，多年平均徑流量252億m3，年內(nèi)分配與降雨季節(jié)變化相應(yīng)。多年平均連續(xù)最大4個(gè)月徑流量一般出現(xiàn)在4～7月，占全年總量的54%。徑流量的年際變化較大，最大年徑流量374.8億m3（1994年），最小年徑流量140億m3（1963年），多年平均徑流量為228億m3。擬建取水點(diǎn)處資水多年平均流量為724m3/s，最小流量為15.5m3/s，水量滿足要求。根據(jù)湖南省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心洞庭湖分中心實(shí)驗(yàn)室提供的資水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，水質(zhì)滿足要求。

從資水補(bǔ)水?dāng)M新建泵站提水，通過管道將水引入魚形山水庫(kù)。水源點(diǎn)位于資江青龍洲河段，河道地面高程為（19.0～23.0）m，多年平均水位為30.6m，枯水位為26.3m，出水口位于魚形山水庫(kù)溢洪道處，魚形山水庫(kù)正常蓄水位為75.6m，則補(bǔ)水凈揚(yáng)程為45.0m，加管路損失后總揚(yáng)程為116.7m。補(bǔ)水工程由提水泵站、加壓泵站、輸水管道及管路附件等組成。根據(jù)魚形山水庫(kù)的缺水量和相應(yīng)的時(shí)段，規(guī)劃水平年保證率為85%的引水量為624.5萬(wàn)m3，補(bǔ)水時(shí)間為2個(gè)月，考慮損耗增加水量后則擬建泵站的設(shè)計(jì)提水流量為1.45m3/s，工程投資1.51億元。預(yù)計(jì)運(yùn)行成本2.5元/t、年運(yùn)行成本769萬(wàn)元。

3.3 志溪河引水

志溪河是資水一級(jí)支流，流域面積626km2。志溪河流經(jīng)桃江縣，從金子灘進(jìn)入赫山區(qū)境內(nèi)，從南向北于李家洲匯入資水，多年平均年徑流量4.8億m3，多年平均流量15.2m3/s。志溪河硪公石水閘以上控制流域面積為237.0km2，干流長(zhǎng)度27.0km。多年平均年徑流量2.0億m3，多年平均流量6.3m3/s。

志溪河補(bǔ)水?dāng)M采用黃泥洞提水泵站從硪公石水閘上游取水，通過引水渠，將水引入魚形山水庫(kù)，其補(bǔ)水量由兩部分組成：一部分利用引水渠控制集雨面積降雨形成的徑流量；一部分通過黃泥洞提水泵站從志溪河提水。補(bǔ)水工程由改造加固硪公石水閘、新建黃泥洞提水泵站、新開引水渠等三大部分組成，工程投資2.07億元。引水渠控制集雨面積為27.35 km2，扣除現(xiàn)有小型水庫(kù)的集雨面積和無(wú)法匯流面積12.36km2，可新增集雨面積15.0km2。新增多年平均引水量為411.5萬(wàn)m3，一般年份無(wú)需從志溪河提水。預(yù)計(jì)工程年運(yùn)行費(fèi)用376.53萬(wàn)元。

3.4 方案比較和確定

通過對(duì)以上2個(gè)水源點(diǎn)的調(diào)查、計(jì)算、分析和對(duì)比研究可以看出：從資水引水水量充足，工程投資相對(duì)偏小，但只能通過泵站提水，工程年運(yùn)行費(fèi)用較高，采用單管供水的保證率低（采用雙管供水還需曾加造價(jià)5000萬(wàn)元），而且隨著資江上游城市和工礦企業(yè)的發(fā)展，發(fā)生突發(fā)性水污染事故的機(jī)率加大，存在水源安全問題；從志溪河和增加外引集雨面積補(bǔ)水，雖然工程投資相對(duì)較大，但大部分年份外引集雨面積的引水量就能滿足魚形山水庫(kù)的用水需求，黃泥洞提水泵站運(yùn)行的時(shí)間相對(duì)較少，補(bǔ)水工程保證率能夠滿足規(guī)范要求，志溪河硪公石水閘上游流域面積相對(duì)較小，絕大部分區(qū)域均在益陽(yáng)市行政區(qū)域范圍內(nèi)，水源保護(hù)的難度也相對(duì)較小，而且渠道建成后，對(duì)提高引水渠道沿線農(nóng)田的灌溉保證率有一定的作用。

經(jīng)過上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較得出，采用方案二，即增加外引集雨面積和從志溪河提水的方案作為魚形山水庫(kù)補(bǔ)水工程方案。

4 結(jié)論和建議

魚形山水庫(kù)位于益陽(yáng)市赫山區(qū)境內(nèi)，受益區(qū)包括赫山區(qū)、益陽(yáng)市城區(qū)和高新區(qū)，原設(shè)計(jì)主要供水目標(biāo)為農(nóng)業(yè)灌溉，隨著城市和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，本區(qū)域的供水矛盾將更加突出。在規(guī)劃水平年魚形山水庫(kù)要同時(shí)滿足綜合供水需求，多年平均缺水307.6萬(wàn)m3，在保證率為85%的情況下，缺水624.5萬(wàn)m3。采用工程措施提高魚形山水庫(kù)的綜合供水能力，改善水庫(kù)及周邊生態(tài)環(huán)境是十分必要的。

通過對(duì)自資水補(bǔ)水和自志溪河補(bǔ)水兩個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可以看出，自資水補(bǔ)水水量充足、工程投資相對(duì)偏小，但工程年運(yùn)行費(fèi)用高，而自志溪河工程投資相對(duì)較大，但大部分年份外引集雨面積的引水量就能滿足魚形山水庫(kù)的補(bǔ)水的需求，提水泵站運(yùn)行的時(shí)間相對(duì)較少，且水源保護(hù)的難度也相對(duì)較小。自志溪河補(bǔ)水方案優(yōu)于自資水補(bǔ)水方案。

魚形山水庫(kù)補(bǔ)水工程的實(shí)施，能極大地提高水庫(kù)的供水能力，有利于受益區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善，建議開展前期工作，以利工程盡快上馬、盡快發(fā)揮效益。