秦鏡水庫工程引水用水分析

顧宏梅

【摘 要】秦鏡水庫是一個(gè)利用現(xiàn)狀已有的跨流域引水工程將原來無調(diào)節(jié)的水量引入水庫中進(jìn)行調(diào)節(jié)后，再向陸川縣城區(qū)供水和對(duì)九洲江流域進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水的中型水庫工程。九洲江流域水資源量缺乏，現(xiàn)狀的引水工程已有向九洲江流域補(bǔ)水的作用。秦鏡水庫建設(shè)后，既能保證供水規(guī)模，又不影響現(xiàn)狀引水工程的有效生態(tài)補(bǔ)水量，還能增加九洲江流域的有效生態(tài)補(bǔ)水量。水庫如何引水、補(bǔ)水是文章分析和研究的核心，分析成果可為秦鏡水庫工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)度提供參考。

【關(guān)鍵詞】水資源；生態(tài)補(bǔ)水；跨流域引水

【中圖分類號(hào)】TV697.12 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）02-0108-03

1 工程概況

擬建的秦鏡水庫位于九洲江源頭，水庫壩址位于陸川縣沙坡鎮(zhèn)秦鏡村，距陸川縣城區(qū)約7.5 km，水庫距離九洲江與北流河支流六麻河分水嶺較近，壩址以上控制集雨面積為1.29 km2，正常蓄水位為179 m，總庫容為1 049萬m3，興利庫容為921萬m3，死庫容為50萬m3，水庫本庫多年平均來水量僅為150萬m3。根據(jù)《粵桂兩省區(qū)九洲江流域水污染防治規(guī)劃》，秦鏡水庫功能主要以供水和生態(tài)補(bǔ)水為主。秦鏡水庫本庫集雨面積較小，來水量少。而現(xiàn)狀文龍電站引水渠從水庫庫區(qū)內(nèi)穿過，文龍電站引水工程是一個(gè)以發(fā)電為主要功能的水利工程，電站發(fā)電廠房位于九洲江流域的陸川縣城東北部，其引水水源則位于北流河支流六麻河，屬跨水系引水式電站，由文龍水庫和榕江壩共同蓄水調(diào)度。榕江壩位于六麻河干流上的沙坡鎮(zhèn)仙山村處，引水工程通過4 km渠道將榕江壩來水引到文龍徑隧洞進(jìn)口；文龍水庫的水量經(jīng)壩后電站發(fā)電后也匯至文龍徑隧洞進(jìn)口處，經(jīng)長1 890 m文龍徑隧洞后，接10.81 km的渠道（隧洞、渡槽）引水至壓力前池，再由148 m的壓力鋼管引至文龍電站廠房發(fā)電，發(fā)電尾水流入九洲江。秦鏡水庫工程建設(shè)后，可利用穿過庫區(qū)的文龍電站引水渠放水入秦鏡水庫進(jìn)行調(diào)節(jié)后再供向陸川縣城區(qū)。秦鏡水庫和文龍電站引水工程示意圖如圖1所示。

九洲江是流經(jīng)粵桂兩省（區(qū)）的獨(dú)流入海河流，發(fā)源于廣西玉林市陸川縣沙坡鎮(zhèn)秦鏡村文龍徑分水坳，流經(jīng)陸川縣的沙坡鎮(zhèn)、陸川縣城區(qū)、大橋鎮(zhèn)、烏石鎮(zhèn)、灘面鄉(xiāng)、良田鎮(zhèn)、古城鎮(zhèn)，博白的寧潭鎮(zhèn)、文地鎮(zhèn)，最后于盤龍出境注入廣東省的鶴地水庫，經(jīng)廣東廉江安鋪流入北部灣。九洲江是流經(jīng)粵桂兩省的重要跨界河流，也是廣東湛江市和廣西玉林市沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)的重要供水水源。流域內(nèi)雖降雨豐富，但水資源時(shí)空分布不均、水利工程調(diào)蓄能力差、人均水資源量少，水資源量分布與人口密度的分布極為不協(xié)調(diào)，受人口快速增長、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快、傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展及人為活動(dòng)的日益加劇，流域內(nèi)排污量激增，導(dǎo)致九洲江流域水質(zhì)受到不同程度的污染，鶴地水庫水質(zhì)保障形勢(shì)嚴(yán)峻。秦鏡水庫的建設(shè)的目的就是要緩解九洲江流域陸川縣城區(qū)供用水緊張和補(bǔ)充九洲江河道生態(tài)用水，增加九洲江河道水生態(tài)環(huán)境容量，改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量。

2 水庫引水存在的問題和解決方案

秦鏡水庫的工程任務(wù)之一為九洲江河道生態(tài)補(bǔ)水，其引水水源主要來自現(xiàn)狀文龍引水工程，扣除下放河道生態(tài)用水和渠道滲漏損失水量，文龍引水工程多年平均引入九洲江流域的水量約3 489萬m3，該工程現(xiàn)狀已有對(duì)九洲江河道的生態(tài)補(bǔ)水功能，只是文龍引水工程調(diào)蓄能力較差，汛期引水量大，枯水期引水量小，現(xiàn)狀對(duì)九洲江流域的有效生態(tài)補(bǔ)水量不大。如果直接將文龍電站全部來水都引入秦鏡水庫中，不僅會(huì)造成水能資源的浪費(fèi)，還會(huì)影響秦鏡水庫的建設(shè)規(guī)模和建設(shè)成本，破壞九洲江流域現(xiàn)狀的有效生態(tài)補(bǔ)水量。因此，新建的秦鏡水庫不能完全把文龍電站引水工程的全部引水量均引入水庫中作調(diào)節(jié)，只能將其豐水期對(duì)九洲江流域無效補(bǔ)水的那部分來水引入水庫中進(jìn)行供水和生態(tài)補(bǔ)水。

大于九洲江陸川縣城區(qū)河段生態(tài)需水量的來水即為無效的生態(tài)補(bǔ)水。根據(jù)《廣西珠江流域重要江河湖泊水功能區(qū)納污能力核定和分階段限排總量控制方案》中2020年和2030年九洲江流域的入河污染物限排量，分別計(jì)算了陸川縣城區(qū)河段的九洲江陸川工業(yè)農(nóng)業(yè)用水區(qū)出口斷面處（大垌水閘）2020年和2030年的最小生態(tài)需水流量，分別為3.62 m3/s和2.42 m3/s。因此，近期2020年當(dāng)大垌水閘斷面處流量大于3.62 m3/s時(shí)，文龍電站引水工程多余的引水量對(duì)九洲江流域的補(bǔ)水為無效生態(tài)補(bǔ)水，此時(shí)可保持大垌水閘處的過流量為3.62 m3/s，將文龍引水工程多余流量引入秦鏡水庫中，直至水庫蓄滿后不再引水，當(dāng)大垌水閘斷面處流量小于3.62 m3/s時(shí)，秦鏡水庫不引水；遠(yuǎn)期2030年當(dāng)大垌水閘斷面處流量大于2.42 m3/s時(shí)，文龍電站引水工程多余的引水量對(duì)九洲江流域的補(bǔ)水為無效生態(tài)補(bǔ)水，此時(shí)可保持大垌水閘處的過流量為2.42 m3/s，將文龍引水工程多余流量引入秦鏡水庫中，直至水庫蓄滿后不再引水，當(dāng)大垌水閘斷面處流量小于2.42 m3/s時(shí)，秦鏡水庫不引水；秦鏡水庫不引水時(shí)，來水仍可以沿現(xiàn)狀渠道流至文龍電站進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電尾水流入九洲江河道中。根據(jù)以上原則，經(jīng)計(jì)算分析，文龍電站引水工程中，2020年能被引入秦鏡水庫的水量約2 085萬m3，2030年能被引入秦鏡水庫的水量約2 623萬m3。

3 水庫生態(tài)補(bǔ)水存在的問題和解決方案

秦鏡水庫所引用的水量為汛期文龍電站對(duì)九洲江流域的無效生態(tài)補(bǔ)水量，因此入秦鏡水庫的水量年內(nèi)分配更不均勻，引水量主要集中在汛期的幾個(gè)月，考慮到九洲江流域水資源量緊缺，陸川縣城區(qū)供水缺口較大，供水保證率要求為95%，經(jīng)試算分析，秦鏡水庫豐水期（4～9月）供水規(guī)模為5萬m3/d，而枯水期（10～次年3月）供水規(guī)模為2萬m3/d，年平均供水量為853萬m3/年，余水作為生態(tài)補(bǔ)水量。

陸川縣城區(qū)河段2020年和2030年的生態(tài)需水流量分別為3.62 m3/s和2.42 m3/s，經(jīng)計(jì)算分析在P=50%年份，陸川縣大垌水閘處2020年和2030年的生態(tài)需水量分別為3 708萬m3和1 416萬m3，遭遇枯水年份則生態(tài)需水量更大。而秦鏡水庫庫容有限，雖然2020年能被引入秦鏡水庫的水量約2 085萬m3，2030年能被引入秦鏡水庫的水量約2 623萬m3，但這些水量未必能完全被水庫充分利用，汛期當(dāng)水庫蓄滿之后，為了充分利用水能資源，這部分無效的生態(tài)補(bǔ)水量也只能通過文龍電站發(fā)電后流入九洲江。秦鏡水庫供水任務(wù)重，供水保證率高，九洲江陸川縣城區(qū)河段所需的生態(tài)補(bǔ)水量大，秦鏡水庫無法滿足其所需的全部生態(tài)需水量，只能根據(jù)水庫能力盡量補(bǔ)充，以供定需。然而，到底在什么情況下秦鏡水庫應(yīng)該給下游下放生態(tài)用水？生態(tài)用水量下放多少合適？是需要反復(fù)計(jì)算的難題，需要找到一個(gè)平衡點(diǎn)，明確當(dāng)陸川縣城區(qū)河段流量小于某個(gè)流量時(shí)就放水補(bǔ)充河道生態(tài)用水，這個(gè)流量定得太大會(huì)影響水庫的供水保證率，并且使秦鏡水庫在某一個(gè)月補(bǔ)水后，再無補(bǔ)水能力補(bǔ)充其余月份的生態(tài)用水，對(duì)增加九洲江流域水生態(tài)環(huán)境容量的幫助不大；但這個(gè)流量定得太小又不能實(shí)現(xiàn)提高水資源利用率、有效補(bǔ)充九洲江河道生態(tài)用水量的目的，造成水資源的浪費(fèi)。同時(shí)，為了保障水庫供水任務(wù)不受影響，不能在水庫有水、下游缺水的時(shí)段一直補(bǔ)水，而是當(dāng)水庫的庫容降低到一定程度后，應(yīng)停止對(duì)九洲江流域的生態(tài)補(bǔ)水，預(yù)留一定庫容的水量來保障水庫供水任務(wù)不受影響，避免遭遇連續(xù)枯水時(shí)段，水庫來水不足，導(dǎo)致供水不能滿足用水要求。筆者根據(jù)多年的大垌水閘處逐日天然徑流量和文龍電站逐日引水量計(jì)算成果，推求了不同流量的生態(tài)補(bǔ)水需求量，假設(shè)了幾個(gè)不同的補(bǔ)水流量和水庫停止補(bǔ)水的庫容方案組合后進(jìn)行水量平衡分析試算，發(fā)現(xiàn)較優(yōu)的補(bǔ)水方案：近期2020年當(dāng)九洲江大垌水閘處流量小于1.8 m3/s時(shí)，秦鏡水庫就放水補(bǔ)充九洲江河道生態(tài)用水量，補(bǔ)水量為使大垌水閘處流量達(dá)1.8 m3/s，直至秦鏡水庫庫容小于250萬m3時(shí)停止補(bǔ)充河道生態(tài)用水量，當(dāng)大垌水閘處流量在1.8～3.62 m3/s時(shí)，秦鏡水庫既不引水也不補(bǔ)水；遠(yuǎn)期規(guī)劃2030年當(dāng)九洲江大垌水閘處流量小于2.0 m3/s時(shí)，秦鏡水庫就放水補(bǔ)充九洲江河道生態(tài)用水量，補(bǔ)水量為使大垌水閘處流量達(dá)到2.0 m3/s，直至秦鏡水庫庫容小于250萬m3時(shí)停止補(bǔ)充河道生態(tài)用水量，當(dāng)大垌水閘處流量在2.0～2.42 m3/s時(shí)，秦鏡水庫既不引水也不補(bǔ)水。水量平衡計(jì)算結(jié)果顯示：近期2020年秦鏡水庫多年平均供水量為853萬m3/年，供水保證率達(dá)到95%，多年平均對(duì)九洲江河道的生態(tài)補(bǔ)水量為368萬m3/年；遠(yuǎn)期2030年秦鏡水庫多年平均供水量為853萬m3/年，供水保證率達(dá)到100%，多年平均對(duì)九洲江河道的生態(tài)補(bǔ)水量為558萬m3/年。

4 水庫工程運(yùn)行的幾點(diǎn)建議

（1）秦鏡水庫工程是一個(gè)特殊的跨流域引水水庫工程，其地理位置優(yōu)越，水庫所在的九洲江流域水資源缺乏嚴(yán)重，充分利用現(xiàn)有水資源，提高區(qū)域水資源利用效率是緩解區(qū)域缺水的重要舉措。建議水庫建成后應(yīng)與文龍電站引水工程聯(lián)合制定優(yōu)良的運(yùn)行調(diào)度規(guī)則，并在引水渠道、分水渠、水庫放水隧洞、大垌水閘處均設(shè)立流量觀測(cè)站，以保障引水、用水、補(bǔ)水的合理性，增加對(duì)九洲江的供水和有效生態(tài)補(bǔ)水量。

（2）建議秦鏡水庫建設(shè)后文龍電站仍保留繼續(xù)發(fā)電。秦鏡水庫建設(shè)后雖然引用了文龍引水工程的部分來水進(jìn)行供水和轉(zhuǎn)化為有效的生態(tài)補(bǔ)水量，但仍有一大部分水量需要維持現(xiàn)狀的補(bǔ)水狀態(tài)放入九洲江，秦鏡水庫和文龍電站放水都可以，但通過文龍電站放水能充分利用水能資源，在運(yùn)行管理得當(dāng)?shù)那闆r下，多年平均發(fā)電量還可以達(dá)到300萬kW·h，實(shí)現(xiàn)了水資源的高效利用和經(jīng)濟(jì)創(chuàng)收。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]玉林市人民政府.玉林市水生態(tài)文明城市建設(shè)試點(diǎn)實(shí)施方案[Z].2015.

[4]廣東省人民政府，廣西壯族自治區(qū)人民政府.粵桂兩省區(qū)九洲江流域水污染防治規(guī)劃[Z].2016.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]