深圳市西部水庫水廠群聯(lián)合調(diào)配研究

于子波 劉少華 羅來輝

摘要：珠江三角洲水資源配置工程及其配套工程通水后，深圳市西部供水格局發(fā)生變化，供水水源將由單一的東江水源轉(zhuǎn)變?yōu)闁|江和西江雙水源，且以西江水源為主，供水調(diào)配管理面臨新的需求。通過研究，提出珠三角水資源配置工程及配套工程在正常供水期和檢修期的水庫水廠群聯(lián)合調(diào)配方案。研究表明：珠三角水資源配置工程及其配套工程實施以后，2035年深圳市西部片區(qū)各水廠供水保證率均不低于99%；東部片區(qū)的清林徑水庫參與西部片區(qū)的應(yīng)急供水，方可滿足應(yīng)急供水保障90 d的規(guī)劃目標。

關(guān) 鍵 詞：

水庫水廠群； 聯(lián)合調(diào)配； 水量分配方案； 水資源配置工程； 深圳市

中圖法分類號： TV213.4

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.S2.052

0 引 言

深圳市多年平均水資源量為21.32億m3（未含深汕，文中深圳市統(tǒng)計數(shù)據(jù)均未含深汕），2021年全市水資源量僅12.94億m3，全市原水供水量22.27億m3，其中東江引水量18.86億m3，占供水總量的87%；本地蓄水工程供水量2.03億m3，占總供水量的7%；地下水源供水量0.03億m3，不足總供水量的1%；非常規(guī)水源供水量1.35億m3，占總供水量的8%。隨著深圳市社會經(jīng)濟的快速增長，全市供水量呈穩(wěn)步增加趨勢［1-3］。然而，東江流域水資源開發(fā)利用率已逼近40%警戒線［4-6］，未來全市供水形勢十分嚴峻。

為解決珠江三角洲地區(qū)規(guī)劃水平年缺水問題，珠江三角洲水資源配置工程（以下簡稱“珠三角工程”）從西江水系引水，沿途向廣州市、東莞市、深圳市供水。珠三角工程計劃2023年底通水，設(shè)計向深圳市年分配水量8.47億m3，西江水在深圳市內(nèi)交水到羅田水庫和公明水庫。為實現(xiàn)西江水在深圳市的合理分配，深圳市配套建設(shè)羅田水庫-鐵崗水庫輸水隧洞工程（以下簡稱“羅-鐵工程”）和公明水庫-清林徑水庫連通工程（以下簡稱“公-清工程”）。

隨著珠三角工程及其配套工程通水，深圳市西部供水格局發(fā)生變化，已有供水調(diào)度成果難以滿足今后供水調(diào)度管理需要［7-9］。針對供水格局變化后，珠三角工程及羅-鐵工程正常供水期和檢修期等工況，本文系統(tǒng)研究深圳市西部水庫水廠群聯(lián)合調(diào)配方案，以為今后深圳市西部供水調(diào)配管理提供技術(shù)支撐。

1 區(qū)域概況

1.1 供水格局

根據(jù)《深圳市城市供水水源規(guī)劃（2020-2035年）》，深圳市西部是以西江水源供水為主的寶安區(qū)、光明區(qū)和南山區(qū)部分區(qū)域，供水水庫包括羅田水庫、鐵崗水庫、公明水庫、石巖水庫、鵝頸水庫和清林徑水庫等6座水庫，其中清林徑水庫位于東部，是珠三角工程分配西江水的調(diào)蓄水庫；供水水廠主要為羅田水廠、五指耙水廠、長流陂水廠、石巖湖水廠、光明水廠、甲子塘水廠、朱坳水廠和南山水廠等8座水廠，水廠應(yīng)急供水保障規(guī)劃目標為90 d；西部片區(qū)涉及3個深圳境外引水工程，分別為珠三角工程、東深供水工程和東江水源工程。深圳市西部片區(qū)供水格局詳見圖1。

1.2 需水預(yù)測

根據(jù)《深圳市城市供水水源規(guī)劃（2020-2035年）》，2035水平年西部片區(qū)8座水廠需水量合計為10.6億m3，詳見表1。

1.3 可供水量

結(jié)合珠三角工程及其配套工程相關(guān)規(guī)劃，珠三角工程分配水量過程按照設(shè)計分配過程，多年平均供水量8.47億m3；東深供水工程和東江水源工程多年平均分配水量8.73億m3和7.2億m3，可根據(jù)西部片區(qū)供水缺口及時補充。采用廣東省水文總站編制的《廣東省水文圖集》中的徑流等值線圖，利用降雨資料推算各水庫歷年入庫徑流量，計算結(jié)果詳見表2。

2 聯(lián)合調(diào)配計算分析

2.1 調(diào)配思路

（1） 珠三角工程正常運行期。

珠三角工程分配西

江水經(jīng)羅田水庫調(diào)蓄后，經(jīng)羅-鐵工程向沿線的羅田、五指耙和長流陂等3座水廠供水，余水優(yōu)先補充鐵崗水庫，并經(jīng)鐵崗水庫調(diào)蓄后向朱坳水廠和南山水廠供水；同時，經(jīng)深圳支線提水至公明水庫，由公明水庫調(diào)蓄后向石巖湖水廠、光明水廠和甲子塘水廠供水。

（2） 珠三角工程檢修期（每年1月份）。

羅田水廠由羅田水庫供水，五指耙、長流陂和甲子塘水廠由石巖水庫供水，不足部分由公明水庫和鵝頸水庫補充；朱坳水廠和南山水廠由鐵崗水庫、西麗水庫和東江水源工程供水；光明和石巖湖水廠由鵝頸水庫、茜坑水庫和東深供水工程供水。

2.2 調(diào)配規(guī)則

西部片區(qū)水庫水廠群聯(lián)合調(diào)配的關(guān)鍵是水庫調(diào)度規(guī)則，6座水庫特征水位詳見表3。

根據(jù)各水庫調(diào)度規(guī)程，水庫生態(tài)下泄流量在枯水期采用多年平均流量的20%，在汛期采用多年平均流量的40%［1，10］。珠三角工程及羅-鐵工程通水后，影響區(qū)域供水的規(guī)則主要是羅田水庫向鐵崗水庫和公明水庫供水規(guī)則，經(jīng)過長系列調(diào)節(jié)計算，確定規(guī)則如下：

（1） 當羅田水庫水位高于停止分水水位、鐵崗水庫蓄水位低于限制供水水位時，按照羅-鐵工程最大輸水能力對鐵崗水庫進行充蓄，并對沿線羅田、五指耙和長流陂水廠供水，直至羅田水庫水位不高于停止分水位或鐵崗水庫水位達到限制供水水位。

（2） 當羅田水庫水位高于停止分水水位、鐵崗水庫水位高于限制供水水位且低于正常蓄水位時，若公明水庫水位低于最低運行水位，羅田水庫先向公明水庫供水至最低運行水位，然后按照羅-鐵工程最大輸水能力對鐵崗水庫進行充蓄，直至鐵崗水庫水位高于正常蓄水位；當公明水庫水位高于最低運行水位時，按照羅-鐵工程最大輸水能力對鐵崗水庫進行充蓄，直至鐵崗水庫達到正常蓄水位。

（3） 當羅田水庫水位高于停止分水水位、鐵崗水庫水位高于正常蓄水位，且公明水庫水位低于正常蓄水位時，羅田水庫先向公明水庫供水至正常蓄水位，然后根據(jù)羅田水庫來水條件通過羅-鐵工程向鐵崗水庫進行充蓄，防止羅田水庫棄水。

（4） 當羅田水庫水位低于停止分水水位或羅田水庫水位低于鐵崗水庫水位時，羅-鐵工程停止向鐵崗水庫輸水。

深圳市西部片區(qū)主要水庫運行調(diào)度圖如圖2所示。

2.3 調(diào)配結(jié)果

（1） 經(jīng)長系列調(diào)節(jié)計算，深圳市西部片區(qū)8座水廠多年平均供水量10.6億m3，其中本地水庫供水量為0.58億m3，東深供水補充供水量1.54億m3，珠三角供水量為8.47億m3，僅朱坳和南山水廠總?cè)彼?4萬m3，各水廠供水保證率均不低于99%，詳見表4。

（2） 珠三角工程及羅-鐵工程通水后，西部片區(qū)各水庫大多數(shù)年份均能蓄至正常蓄水位或汛限水位。西部片區(qū)5座水庫多年平均蓄水量2.02億m3（清林徑水庫位于東部），只能滿足西部片區(qū)8座水廠應(yīng)急供水70 d。如果要滿足規(guī)劃應(yīng)急供水保障90 d的目標，需東部片區(qū)的清林徑水庫通過公-清工程向西部片區(qū)供水；受珠三角工程及羅-鐵工程檢修期停水影響，水庫水位年內(nèi)具有周期性變化，各水庫水位過程詳見圖3。

3 結(jié) 論

本文對深圳市西部水庫水廠群進行聯(lián)合調(diào)度，研究結(jié)果表明珠三角工程及其配套工程通水后，深圳市西部片區(qū)水廠供水可以得到有效保障，水廠供水保證率不低于99%；需東部片區(qū)的清林徑水庫參與西部片區(qū)的應(yīng)急供水，以滿足水廠應(yīng)急供水保障90 d的規(guī)劃目標。

參考文獻：

［1］ 盛代林.水資源開發(fā)利用與經(jīng)濟增長互動機制研究：以深圳市為例［D］.重慶：重慶大學，2010.

［2］ 郭瑜，劉學智.深圳市供水智能組合預(yù)測分析［J］.水資源研究，2021，10（2）：219-227.

［3］ 范月華，陳漣，唐文雯，等.基于改進水生態(tài)足跡模型的深圳市水資源可持續(xù)利用分析［J］.水電能源科學，2021，39（4）：36-39.

［4］ 賈紹鳳，柳文華.水資源開發(fā)利用率40%閾值溯源與思考［J］.水資源保護，2021，37（1）：87-89.

［5］ TENNANT D L.Instream flow regimens for fish，wildlife，recreation，and related environmental resourse［J］.Fisheries，1976，1（4）：6-10.

［6］ 錢正英，張光斗.中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報告及各專題報告［M］.北京：水利水電出版社，2001.

［7］ 劉任遠，黃強，金文婷.基于水庫群調(diào)度的深圳公明供水調(diào)蓄工程效益分析［J］.西北農(nóng)林科技大學學報（自然科學版），2014，42（11）：205-212.

［8］ 彭勇，徐煒，姜宏廣.深圳市西部城市供水水庫群聯(lián)合調(diào)度研究［J］.水力發(fā)電學報，2016，35（11）：74-83.

［9］ 吳恒卿，黃強，徐煒，等.基于聚合模型的水庫群引水與供水多目標優(yōu)化調(diào)度［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2016，32（1）：140-147.

［10］ 鐘華平，劉恒，耿雷華，等.河道內(nèi)生態(tài)需水估算方法及其評述［J］.水科學進展，2006（3）：430-434.

（編輯：郭甜甜）