淮河蚌埠閘上取水水源論證研究

章啟兵， 柏 菊， 胡 勇

(安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 水利水資源安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 安徽 合肥 230088)

蚌埠閘是淮河干流上1座具有防洪、供水、灌溉、航運(yùn)和發(fā)電等綜合功能的大型水利樞紐工程。淮河干流蚌埠閘以上區(qū)域水資源較豐富,水系發(fā)達(dá),河流湖泊眾多,沿淮南岸湖泊洼地有城東湖、城西湖、瓦埠湖、壽西湖、高塘湖、天河洼;沿淮北岸湖泊洼地有邱家湖、姜唐湖、焦崗湖、董峰湖、花家湖、湯漁湖、芡河洼、荊山湖;淮河南岸較大支流有史河、淠河、東淝河,史河和淠河上游有梅山、響洪甸、百蓮崖、磨子潭和佛子嶺5座具有綜合功能的大型水庫(kù);淮河北岸較大支流有洪汝河、沙潁河、渦河;人工河流有茨淮新河、懷洪新河。

蚌埠閘是引江濟(jì)淮、南水北調(diào)東線(xiàn)、淮水北調(diào)、引淮濟(jì)亳,引淮濟(jì)阜等重大水資源配置工程的重要控制節(jié)點(diǎn),蚌埠閘上水資源是沿淮區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主要供水水源[1],沿岸取水戶(hù)眾多,取水口密布,開(kāi)展蚌埠閘上取水水源論證工作意義重大,論證結(jié)論可為本區(qū)域建設(shè)項(xiàng)目的取水許可的科學(xué)審批提供技術(shù)依據(jù)。

1 取水水源論證方案

蚌埠閘上取水水源論證一般需按照便于水量平衡分析,突出重點(diǎn)、兼顧一般的原則,結(jié)合已有成果及實(shí)測(cè)資料,綜合考慮取水水源地來(lái)水情況、現(xiàn)有工程和供水情況、水資源開(kāi)發(fā)利用程度、水文站網(wǎng)布設(shè)現(xiàn)狀、建設(shè)項(xiàng)目取水和退水可能影響的范圍等因素。

地表取水水源論證應(yīng)在建設(shè)項(xiàng)目所在區(qū)域水資源狀況及其開(kāi)發(fā)利用分析的基礎(chǔ)上,分析論證范圍內(nèi)現(xiàn)狀與規(guī)劃水平年來(lái)水量、用水量、可供水量以及水資源供需平衡情況,分析評(píng)價(jià)取水水源的水質(zhì)、取水可靠性和可行性以及取水口合理性等內(nèi)容[2]。據(jù)此要求擬定水源論證方案如下。①對(duì)現(xiàn)狀年和規(guī)劃水平年淮河蚌埠閘上地表水水源的可供水量、供水保證程度進(jìn)行分析。②根據(jù)淮河蚌埠閘上地表水源的可供水量調(diào)節(jié)計(jì)算分析成果,對(duì)建設(shè)項(xiàng)目取水方案是否滿(mǎn)足項(xiàng)目所需設(shè)計(jì)水量和設(shè)計(jì)保證率進(jìn)行論證,提出取水方案的建議。③對(duì)取水水源的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)取水口位置的合理性、取水可靠性與可行性進(jìn)行分析。

2 取水水源可供水量論證方法

以論證范圍內(nèi)現(xiàn)狀用水量、規(guī)劃水平年需水量預(yù)測(cè)和工程規(guī)劃為基礎(chǔ),結(jié)合工程設(shè)計(jì)供水能力、不同水平年和不同保證率的來(lái)水與用水過(guò)程,確定調(diào)節(jié)計(jì)算方案、調(diào)節(jié)計(jì)算的邊界條件和水量平衡各要素值,采用水量平衡調(diào)節(jié)計(jì)算方法進(jìn)行取水方案的供水量和供水保證程度計(jì)算。根據(jù)水量平衡原理,調(diào)節(jié)計(jì)算公式為:

Vi=Vi-1+W1+W2-W3-W4-W5-W6-W7

其中，Vi、Vi-1分別為第i、i-1時(shí)段末蚌埠閘上蓄水量;W1為計(jì)算時(shí)段內(nèi)來(lái)水量;W2為計(jì)算時(shí)段內(nèi)退(排)入淮水量;W3為計(jì)算時(shí)段內(nèi)城鎮(zhèn)居民生活取水量;W4為計(jì)算時(shí)段內(nèi)生產(chǎn)用水量;W5為計(jì)算時(shí)段內(nèi)生態(tài)用水量;W6為計(jì)算時(shí)段內(nèi)閘上水面蒸發(fā)和河段滲漏損失量;W7為蚌埠閘控制水位時(shí)下泄水量;V0為蚌埠閘上總庫(kù)容,當(dāng)Vi>V0時(shí),Vi值取V0,則棄水量Vi-V0=Vq。

在具體調(diào)算過(guò)程中需重點(diǎn)考慮是確定調(diào)節(jié)計(jì)算的邊界條件和擬定供水保障的先后秩序。邊界條件主要指調(diào)節(jié)計(jì)算的起調(diào)水位、控制上下限水位(總庫(kù)容和死庫(kù)容)等。供水保障的先后秩序一般遵循先生活后生產(chǎn)、先城市后農(nóng)業(yè)、先重點(diǎn)后一般等調(diào)度原則。

3 取水水源論證實(shí)例

某項(xiàng)目地表取水水源論證范圍為淮河干流魯臺(tái)子、蒙城閘～蚌埠閘區(qū)間。取水泵站建在淮河北岸堤壩內(nèi)側(cè),位于淮南平圩電廠(chǎng)取水口上游。項(xiàng)目取水量3232×104m3/a,設(shè)計(jì)取水保證率為95%。

根據(jù)上面取水水源可供水量論證方法思路,本實(shí)例取水源論證步驟如下。

(1)確定邊界條件。根據(jù)《蚌埠閘控制運(yùn)用辦法》(試行)(省防指〔2008〕57號(hào)),蚌埠閘上正常蓄水位控制在17.50m～18.00m。干旱期及用水高峰期,經(jīng)省防汛抗旱指揮部同意,蚌埠閘上水位視情可適當(dāng)抬高。①上限水位:本實(shí)例蚌埠閘蓄水水位控制現(xiàn)狀年和規(guī)劃水平年均按17.5m和18.0m兩種情況控制。②下限水位:根據(jù)現(xiàn)有的城市生活、重要工業(yè)取水口的高程,蚌埠閘上現(xiàn)狀、規(guī)劃年最低控制水位為15.0m。③起調(diào)水位:起調(diào)水位反應(yīng)主要是所選典型干旱年的上一年豐枯情況,統(tǒng)計(jì)蚌埠閘上近15年(1995年～2009年)9月下旬平均蓄水位,其蓄水位一般在16.72m(2001年)～18.40m(2002年)之間,平均蓄水位17.88m。本實(shí)例取水水源論證分析采用2種起調(diào)水位分別為16.72m和正常蓄水位17.5m。

(2)擬定供水保障秩序。蚌埠閘上水源供水次序:首先保證城鎮(zhèn)生活用水,其次保重點(diǎn)工業(yè)(火電、重點(diǎn)化工、沿淮煤礦)用水,然后是一般工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水。

根據(jù)淮南、蚌埠枯水期應(yīng)急供水預(yù)案以及沿淮農(nóng)業(yè)取水、引水工程的高程情況來(lái)確定用水的控制條件。上橋閘翻水控制條件為蚌埠閘上水位低于16.5m時(shí),限制翻水,低于16.0m時(shí),停止翻水。當(dāng)蚌埠閘上水位低于16.5m時(shí),限制本項(xiàng)目的取水(由于本項(xiàng)目是煤化工項(xiàng)目,這個(gè)控制條件是依據(jù)國(guó)家對(duì)煤化工項(xiàng)目的有關(guān)要求確定),同時(shí)根據(jù)旱情情況開(kāi)始準(zhǔn)備限制農(nóng)業(yè)用水;當(dāng)水位低于15.3m時(shí),則只保證城市生活的自來(lái)水廠(chǎng)和重點(diǎn)工業(yè)用水。

(3)水量平衡要素解析。參與蚌埠閘上興利調(diào)節(jié)計(jì)算的水量平衡要素主要為論證區(qū)間上游來(lái)水量、區(qū)間徑流量、蒸發(fā)滲漏損失量和生活生產(chǎn)生態(tài)需用水量。本實(shí)例受長(zhǎng)系列用水資料等限制,采取典型年按旬時(shí)段進(jìn)行蚌埠閘上興利調(diào)節(jié)計(jì)算。各水量平衡要素也按旬進(jìn)行時(shí)段分配,得到不同保證率的來(lái)水過(guò)程和用水過(guò)程線(xiàn)參與水量調(diào)節(jié)計(jì)算。

(4)調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果分析。本實(shí)例通過(guò)綜合分析選取1998-10-01～1999-09-30為設(shè)計(jì)保證率95%的典型年?，F(xiàn)狀水平典型年調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果如表1所列。

表1 現(xiàn)狀水平典型年調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

調(diào)算結(jié)果分析:當(dāng)控制蓄水位為17.5m時(shí),在起調(diào)水位為16.72m條件下,現(xiàn)狀95%典型年(1998-1999)調(diào)算后蚌埠閘上最低水位16.5m,需要限制農(nóng)業(yè)用水量298×104m3,本項(xiàng)目需要限制用水量88.6×104m3;起調(diào)水位為17.5m時(shí)情況和前者一樣。當(dāng)控制蓄水位為18m時(shí),在起調(diào)水位為16.72m條件下,現(xiàn)狀95%典型年(1998～1999)調(diào)算后蚌埠閘上最低水位17.14m,不需要限制用水量;起調(diào)水位為17.5m時(shí)情況和前者一樣。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文給出了蚌埠閘上地表水水源的可供水量和供水保證程度分析的方法和思路,可供水量需根據(jù)來(lái)水情況、用戶(hù)需求、調(diào)蓄能力和調(diào)度運(yùn)行規(guī)則來(lái)進(jìn)行調(diào)算確定。下一步需要對(duì)蚌埠閘上水質(zhì)水量聯(lián)合調(diào)度模型作更加深入細(xì)致的研究,系統(tǒng)解析和動(dòng)態(tài)模擬蚌埠閘上水資源系統(tǒng),構(gòu)建水量配置和調(diào)度平臺(tái),更好的服務(wù)于淮河流域水資源管理工作。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 儲(chǔ)德義．合理調(diào)配淮河蚌埠閘上水資源 保障安徽沿淮淮北經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展[J]．治淮，2011，(11)：10-13．

[2] SL322-2013,建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則[S]．

[3] 王式成，王敬磊，劉方，等．淮河中游枯水期水量配置與調(diào)度技術(shù)綜合研究[J]．治淮，2015，(12)：14-16．