水库的蓄水期就是一年中的平水期。三峡水库的汛期是每年的5月份左右,进入10月份,三峡水库进入非汛期,开始从汛限水位向正常高水位蓄水,12月份进入枯水期,水位开始削落,到次年的三四月份,水位降至死水位,又开始蓄水。
浅议黄河洪水资源化及其保障措施论文
摘要:
洪水给人类带来过巨大灾难,但其本身并不单具有灾害属性,在某种程度上还具有资源属性,即具有水害和水利双重特性。黄河水资源紧迫形势要求我们必须多视角、全方位寻求开源、节流措施,洪水资源化可能会起到意想不到的开源效果。本文根据对洪水资源化的理解,探讨了黄河洪水资源化的几种可能途径,并对洪水资源化的保障措施也略加讨论。
关键词: 洪水资源化防洪调度黄河
1、引言。
洪水给人类带来过巨大灾难,但其本身并不单具有灾害属性,在某种程度上还具有资源属性,即具有水害和水利双重特性。随着水资源短缺的加剧,愈来愈多的水利专家学者开始关注洪水资源化问题,并取得一些初步研究成果[1]。
黄河为中国的第二大河,但河川径流量仅为全国河川径流量的2%,流域内耕地亩均占有河川径流量和人均占有河川径流量分别为全国平均数的16%和25%。如果扣除调往外流域的100多亿m3水量,流域内人均和耕地亩均水量则更少,黄河水资源则更加短缺[2]。近年来,不断扩大的供水范围和持续增长的供水需求,超过了黄河水资源的承载能力,造成供需矛盾尖锐、河道断流频繁,严重制约流域社会经济可持续发展,并威胁本就脆弱的生态环境安全。黄河水资源紧迫形势要求我们必须多视角、全方位寻求开源、节流措施。从洪水的水害和水利的双重属性来看,黄河洪水是可以资源化的,黄河流域历史上就有引洪淤灌的洪水资源化例证。面对科技发达但水资源短缺的今天,我们更应该研究黄河洪水资源化,或许会起到预想不到的开源效果。
黄河流域洪水集中在汛期,中下游洪水尤其集中发生在7、8月份,洪水量级大,三门峡(陕县)站实测最大洪峰流量为22000m3/s(1933年),花园口实测最大洪峰流量22300m3/s(1958年),1982年8月,花园口发生15300m3/s的大洪水,东平湖分滞洪区分洪运用[3]。为了防御大洪水,目前黄河已初步建成“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系,并有与之相应的防洪调度原则:充分使用水库拦蓄洪水;在确保大堤安全条件下,尽量利用河道排泄洪水;相机运用分滞洪区分滞洪水[4]。这种防洪调度原则是把洪水作为一种自然灾害来对待,是以把洪水灾害减至最小为目标而制定的,没有考虑到洪水的资源特性。黄河的河川径流主要集中在汛期,干流及主要支流7月至10月径流量一般占年径流量的60%以上,这为洪水资源化客观上提供了很好物质基础。目前黄河下游防洪工程体系基本形成,特别是小浪底水库的建成,将为洪水资源化提供必要的调控手段。
本文根据对洪水资源化的理解,探讨了黄河洪水资源化的几种可能途径,并对洪水资源化的保障措施也略加讨论。
2、黄河洪水资源化几种可能途径。
黄河流域洪水集中在汛期发生,各地区的较大洪水多发生在7至9月份,上游地区以7月和9月居多,中游地区则主要集中于7、8两月。花园口以上的大洪水和特大洪水主要来自黄河中游,上游兰州以上洪水仅组成花园口大洪水和特大洪水的基流。黄河中游洪水根据不同的来源区分为“上大洪水”和“下大洪水”,“上大洪水”来源于河口镇至三门峡区间,洪水具有洪峰高、洪量大、含沙量大的特点;“下大洪水”来源于三门峡至花园口区间,洪水涨势猛、洪峰高、洪量集中、含沙量小。[3]
根据黄河洪水特性,洪水的资源化有以下几个途径:
(1)通过水库蓄水,将汛期洪水转化为非汛期供水。
水库是调节水资源分配的重要工程措施,适当抬高水库的汛限水位,多蓄汛期洪水,是确保黄河下游河道不断流的一个有力途径。适当抬高水库的汛限水位包括两种方法:
一是根据近年来黄河来水量偏小的趋势,适当抬高水库汛期的防洪限制水位。
二是由于黄河中下游洪水主要集中于7、8月,9、10月份洪水明显小于7、8月份,根据洪水分期的特点,可以抬高9、10月份(后期)水库的防洪限制水位,使水库多拦蓄汛期的洪水,提高水库非汛期蓄水的保证率,充分发挥水库的综合利用效益。
(2)利用洪水输送水库和河道泥沙,将洪水作为输沙用水。
黄河的关键问题是“水少沙多,水沙不平衡”,造成下游河道的淤积,河床不断淤高[5],利用洪水将水库和河道的泥沙多输送入海、输送入田,减少下游河道淤积,是确保下游河床不抬高的有效措施。
目前,三门峡水库采用“蓄清排浑”的运用方式,拦蓄非汛期的来水、来沙,汛期水库敞泄运用,将非汛期的泥沙集中在汛期排泄[5],这实际上就是把洪水作为输沙用水,汛初三门峡水库排沙时经常出现小水排大沙的情况,致使下游河道淤积严重。“96·8”洪水花园口洪峰流量为7860m3/s,洪水位却高达94。73m,创历史最高,其中的一个主要原因就是汛初三门峡水库排沙,造成“96·8”洪水前期河床集中淤积[6]。
将洪水用于输沙,可以考虑几种方式,一种是蓄小水,放大水。对于1500m3/s—3500m3/s之间的“上大洪水”由于其含沙量大,可将其拦蓄于水库,待蓄水量达到一定数值或发生更大洪水时以5000m3/s——6000m3/s左右的流量排向下游,同时保证流量持续的时间并控制下游的引水量。另一种是发生“下大洪水”时,排泄水库泥沙。用含沙量小的下大洪水稀释水库的高含沙洪水,既排出了水库的泥沙,又减小了下游河道的淤积。还有一种是对泥沙进行多年调节,在平水、枯水年蓄水拦沙,在丰水年进行集中泄空冲刷,形成大流量高含沙洪水输沙[7]。
(3)将汛期洪水用于补源和灌溉用水。
黄河防洪工程和引黄灌溉工程的存在,为洪水安全合理的运用提供了条件,发生一定量级的“下大洪水”或洪水含沙量较小时,利用防洪工程将洪水引于渠系河网,一方面洪水可以用于灌溉,另一方面上游水库控制运用,延长洪水的发生时间,采用深沟远引的方式,将洪水远距离输送到引黄补源灌区,补充当地地下水资源,或利用河口地区平原水库,对其补水。 3洪水资源化对防洪调度的要求
洪水资源化对防洪调度提出了更高的要求,洪水资源化的实现使得防洪调度将要承受更大的风险,洪水资源化和防洪调度恰如兴利与防洪一样是相互矛盾的,如何达到矛盾的统一,并把风险降到最小,是防洪调度要解决的新课题。
首先洪水资源化要求防洪调度应针对不同的来水情况制定不同的防洪调度原则,不是像以往那样,单一的以防御大洪水为原则尽量把洪水排泄入海,而是要有放、有调、有蓄,作到汛期洪水的“综合利用”。
从来水的量级来说,可以把洪水分为大洪水、中等洪水和小洪水。对大洪水,防洪调度应侧重防洪安全,在可能的条件下与输沙用水和补源用水相结合;对中等洪水,防洪调度时应以用洪为重,主要考虑将洪水用于水库输沙和补源灌溉用水;对于小洪水,可将其拦蓄于水库,即减少下游河道淤积又提高水库的蓄水保障。
从不同的来源可以把洪水分为“上大洪水”和“下大洪水”,对“上大洪水”因其含沙量大,防洪调度时可主要考虑洪水与输沙用水相结合,而“下大洪水”因其含沙量小,防洪调度时还要适时考虑防洪与补源灌溉相结合。
其次,根据黄河洪水发生的时间特点,不同的时期可以有不同的防洪调度原则。7、8月份尤其是7月下旬到8月上旬黄河发生大洪水的几率最高,这一时期的防洪调度还应以防御大洪水为主。9、10月份,洪水相对较小,这时要以蓄洪为主防洪为辅,尽量为非汛期多蓄水,缓解下游水资源短缺的局面。
另外,洪水资源化要求在防洪调度中,不仅要考虑水量的调度,还要考虑沙量的调度,对不同的库区淤积、不同的下游河道情况、不同含沙量的洪水应有不同的调度方式。
4、洪水资源化的保障措施。
(1)实现洪水的资源化,要求防洪调度更细化、更灵活。
根据水沙的具体情况实施不同的调度方式,同时,洪水的资源化对预报提出了更高的要求,要把洪水资源化的'风险降到最小,必需要有完善的预报系统与其相适应。适当抬高水库的汛限水位后,水库的防洪调度必然要承受更大的风险,准确及时的洪水预报可以降低水库的防洪调度风险。水库根据大洪水预报可预泄水库蓄水,降低水库蓄水位,腾出更多的库容防洪;若预报来水量级不大,水库可及时进行资源化调度。
为了使防洪调度做到洪水资源化,不仅要做来水预报,还要做来沙预报,实现水沙统一调度;不仅要做短期预报,还要做水沙量的中期、长期预报,使水量、沙量的多年调节成为可能。防洪调度与来水预报紧密结合,实现黄河防洪的预报调度。
(2)实现洪水的资源化,要求汛期不仅要做防洪调度,还要做水量调度,使洪水资源得到充分利用。
对用于下游补源和灌溉的洪水,防洪调度和水量调度要紧密联系、相互兼顾,水量调度视具体情况确定引黄补源、灌溉的地点和水量,防洪调度根据洪水情况和水量调度的要求,调控各水利防洪工程,在确保防洪安全的同时尽量满足下游的水量调度,使黄河洪水安全、合理成为可利用的水资源。
(3)汛期洪水输沙与小浪底水库的调水调沙运用相结合,突破小浪底水库调水调沙运用与防洪调度运用分离的局面。
目前小浪底水库是以调控库容8亿m3(正常运用期的调控库容为10。5亿m3)、调控上限流量2600m3/s作为调水调沙运用的控制条件,汛期用于调水调沙的库容只有8亿m3,洪水大时就转入防洪运用[8],这对水库和下游河道输沙并不是最有利的。洪水用作输沙用水时,则可以综合考虑调水调沙与洪水输沙运用,把调水调沙库容和一定的防洪库容相结合,以最优的流量和方式输送黄河泥沙,提高输沙率、节约输沙用水。
5、结语。
任何事物都有双重特性,洪水能给人类带来灾害,也可以为人类所利用。黄河水资源匮乏的现实,要求我们转变对待洪水的态度,积极研究洪水资源化问题。洪水资源化的实现要求防洪调度突破对洪水以排为主的局面,做到有排、有调、有蓄,这样才能解决防洪调度与洪水资源化的矛盾。洪水的资源化要遵循普遍联系的原理,防洪调度要与水量调度、沙量调度相结合,综合考虑统筹兼顾,最终达到矛盾的统一,既保证黄河的防洪安全,又能充分利用洪水缓解黄河下游的水资源问题和泥沙淤积问题。
参考文献:
[1]向立云,姜付仁,洪水资源与洪水资源化刍议[J],中国水科院学报,2000(1)
[2]席家治,黄河水资源[M],郑州:黄河水利出版社,1996
[3]史辅成等,黄河流域暴雨与洪水[M],郑州:黄河水利出版社,1997
[4]2001年黄河下游洪水处理预案,黄河防汛总指挥部办公室,2001
[5]赵业安等,黄河下游河道演变基本规律[M],郑州:黄河水利出版社,1998
[6]黄河下游“96。8”洪水综合分析报告汇编,黄河防汛总指挥部办公室,1997
[7]齐璞等,黄河小水大灾的形成原因及解决途径,第二界多沙河川整治与管理学术研讨会论文集,1999
[8]小浪底水库初期以防洪减淤运用为中心的综合利用调度方式研究,黄河水利委员会勘测规划设计研究院,2001
;连日来,位于同安区五显镇的竹坝水库满库运行,放水涵洞闸门打开,汩汩碧水通过涵洞,流向汀溪水库总干渠,源源不断为下游的同安区和翔安区输水。
这是我市首次通过水库联合调度实施跨区生态补水。市水利局表示,竹坝水库是我市重要的应急备用水源,此次实施跨区生态补水可以更大程度发挥竹坝水库水资源效益,通过科学调度,尽可能保障河道生态补水及农业灌溉。
时隔26年
竹坝水库再度满库
蓝天白云下,竹坝水库碧波荡漾,放眼望去,山峦似黛,绿水如蓝,美如画卷。
然而,去年同期的竹坝水库,蓄水量仅为今年的十分之一。“竹坝水库这个‘水盆子’,多年来一直装不满,甚至只有一个底。”汀溪水库高级工程师邵美娇说,竹坝水库虽然是一个中型水库,但由于集雨面积小,建库以后的蓄水量一直偏少,多年来一直都是低水位运行,“今年是竹坝水库建库以来第二次蓄满溢洪,前一次出现在1996年。”
位于同安区竹坝华侨农场的竹坝水库于1984年6月竣工,集雨面积约94平方千米,目前定位为应急备用水源。为充分发挥水库的综合效益,水库于2011年3月进行除险加固,2014年2月进行库区清淤及扩容,清淤后的总库容为1294万立方米。
邵美娇说,由于集雨面积太小,竹坝水库功能一直无法充分发挥。
蓄丰补枯
“水资源银行”灵活调配
今年流入竹坝水库的水来自哪里呢?市河长办专职副主任康永滨介绍道,厦门水资源匮乏,用水大部分依靠外调。近年来,我市实施一批水源及水源连通工程,把石兜水库、莲花水库、汀溪水库群、西山水厂、翔安水厂等重要水源、水厂连接起来,构成一张巨大的“水网”,从而实现水资源的互补互济、联合调度、联合保障。
得益于水源连通工程,竹坝水库与汀溪水库群、莲花水库的水网实现连通。市水利局通过联合调度,把汀溪水库群和莲花水库的汛期弃水集中到竹坝水库,从而也提高了汀溪水库群的调蓄能力。
“汛期里蓄水,枯期放水,就像是蓄丰补枯的‘水资源银行’,几个水库之间可以根据需要,灵活调配水资源。”康永滨介绍道,“距离竹坝水库20千米之遥的莲花水库库容大,但调蓄能力小,一旦下大雨,水库就要泄洪,水白花花地流掉,很浪费。现在把莲花水库的水调配到低水位运行的竹坝水库,竹坝水库成为‘蓄水池’,承接莲花水库溢出的水,增加了水库库容,节约了水资源。”
开闸补水
总供水量超60万立方米
从莲花水库调来的水“喂饱”了竹坝水库这个“水缸”。如今,竹坝水库不仅水量充足,还有“余力”——开始向干枯了40多年的汀溪水库总干渠进行生态补水。
在竹坝水库的放水涵洞,水声轰鸣,一渠清水奔向干涸已久的汀溪水库总干渠。水库工作人员说:“我们通过调度,以每秒1立方米的流量向下游补水,每日供水量在9万立方米左右,从8月23日至29日,总供水量超过60万立方米。”
据悉,竹坝水库润泽的汀溪水库灌区总干渠始建于上世纪六十年代,是当时主要的灌溉人工渠,全长40多千米,流经同安的汀溪镇、五显镇和翔安区的新圩镇、马巷街道、内厝镇、新店街道。
由于城市发展需要,上世纪八十年代初期,汀溪水库改型为饮用水源地,也是从那时候起,汀溪水库不再为干渠供水,干渠因此干枯至今。
注入活力
满足农业灌溉需求
本次生态补水的起点为竹坝水库,流经同安的五显镇后进入翔安辖区,全长近30公里。除了同安区五显镇的59公里外,其余部分均在翔安辖区,也就说地处“风头水尾”的翔安区受益最大。
翔安区河长办负责人周小东说,这次竹坝水库为干渠生态补水,不仅可以给长期水资源较为匮乏的汀溪水库总干渠注入活力,还可以满足干渠周边农户的灌溉需要。
“这下,我们种植户不用再担心缺水了!”听闻汀溪水库总干渠通水了,翔安区庄家宝蔬菜专业合作社理事长郭防十分激动,“水是农业的命脉,决定着农产品的品质。缺水的时候,不仅产量下降,农产品品质也受影响。”
得知汀溪水库总干渠即将通水,翔安区提前数周对干渠清杂清淤。周小东表示,曾经参加建设的长辈和在干渠周边成长起来的群众对干渠有着特殊的情感,多年来一直期待干渠能早日恢复通水,“这次通水将极大缓解干渠沿线农业灌溉需求,同时水流动起来,还能有效改善干渠水质,提高周边群众的生活环境质量。” (厦门日报记者 吴晓菁 厦门日报记者 张奇辉)
链接
我市将构建“八源三线”大水网
为了应对水资源严重不足,供需矛盾突出的问题,我市明确了“开水源、增储备、优布局”和“外引内蓄,以蓄补引”的水源配置总体思路。
预计到2035年,我市将构建“八源三线”水资源互联互通格局,保障各区供水双水源双通道。
“十四五”期间,我市将先行推动溪头水库配套原水工程(同安东路至翔安北水厂段)建设,沿新324国道建设DN2000原水管道75公里,总投资25亿元,保障翔安北水厂的水源供应。
“八源”
为“4+4”,其中4个外调水源为北溪引水工程、长泰枋洋水利枢纽工程、闽西南水资源配置工程(规划)、闽江北水南调工程(规划),4个辖区内水源为石兜水库、莲花水库、汀溪水库群、溪头水库(筹建)。
“三线”
具体是:长泰枋洋水利枢纽工程-石兜水库-莲花泵站-汀溪四林泵站原水高线连通,溪头水库-翔安北水厂原水中线连通,北溪引水-集美泵站-翔安水厂原水低线连通。
水资源调度方案与计划,建立了江河流域和重大调水工程调度名录制度,明确了水资源调度方案、年度调度计划的编制要求、依据、程序、效力等。调度实施,明确了水资源调度实施过程中的调度计划调整、调度指令下达、水工程调度管理要求,建立了调度协调、调度预警、生态补水调度、信息共享等机制。
一、当前水资源统一调度管理仍面临不少问题,突出体现在三个方面:
1、不规范,一些河流有调度方案或调度计划,大部分江河没有编制调度方案或调度计划,调度工作不规范或尚未开展调度工作。
2、协调不畅,水资源调度涉及供水、灌溉、发电、航运等多目标保障,但缺乏有效的协调机制,难以实现各方共赢。
3、支撑不力,开展水资源调度没有统一的规范要求,缺乏技术支撑。这些问题的存在,与缺乏全国性的调度管理制度密切相关。
制定水资源调度管理办法对于推进水资源统一调度管理规范化制度化,提升水利治理能力和水平,统筹解决“四水”问题,助推新阶段水利高质量发展具有重要意义。
二、水资源调度管理办法适用范围
1、我国已开展水资源调度的主要形式分为江河流域水资源调度和调水工程水资源调度,如黄河、黑河、南水北调工程等。考虑当前水资源调度管理的工作重点,水资源调度管理办法将适用范围界定为中华人民共和国境内江河流域(含湖泊)及重大调水工程的地表水资源调度。
2、同时,考虑我国江河流域和调水工程数量众多且情况各异,为突出实用性、可操作性,水资源调度管理办法设计了调度名录制度,按照分级负责的原则,由各级水行政主管部门根据需要,确定开展水资源调度的江河流域以及重大调水工程名录。
三、关于水资源调度实施
1、协商机制。考虑水资源调度利益关系复杂,涉及供水、发电、航运等多目标协调,以及调出区、调入区利益平衡,水资源调度管理办法明确了涉及重大调水、重要生态补水、重要利益协调的,应当根据需要建立利益相关方参与的调度协商机制。通过协商沟通,平衡多方需求,达成共识,实现共赢。
2、协调机制。为有效增加可调度水资源量,水资源调度管理办法明确在确保安全的前提下,应当通过洪水资源化、丰蓄枯用等措施,增加水资源有效供给。同时,为确保人员不伤亡、水库不垮坝、重要堤防不决口、重大基础设施不受冲击,明确病险水库主汛期原则上不蓄水。
3、预警机制。为做好水资源调度响应,充分发挥调度控制作用,做好预报、预警、预演、预案文章,水资源调度管理办法明确出现预警情况时,应当及时发布调度预警,并可采取控制取用水规模、调度重要水库水电站等措施。
4、生态补水调度机制。为推进复苏河湖生态,规范生态补水改善水生态环境的程序,水资源调度管理办法细化了实施生态补水调度的条件和要求,要充分论证补水工程输水能力以及水源区水资源承载能力,并经上级水行政主管部门或者流域管理机构审批后实施。
5、信息共享机制。水文监测信息以及工程调度信息是实施水资源统一调度的重要基础,水资源调度管理办法要求建立信息共享机制,实现相关单位监测信息以及水资源调度信息共享,以支撑水资源调度精准化决策。
法律依据:
《水资源调度管理办法》
第一条
为落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,强化水资源刚性约束,加强统一调度管理,规范调度行为,促进空间均衡,根据法律法规,制定本办法。
一、概述
深圳市地处华南地区,年平均降雨量19663mm,多年平均水资源总量2051×108m3,人均水资源量250m3(2005年),人均淡水资源占有量仅为全国的九分之一和广东省的六分之一。淡水资源的短缺给深圳市人民生活和经济发展带来较大影响,市政府实行向水倾斜的政策,大力加强城市供水工程的建设。全市现有水源工程在97%供水保证率时的总可供水量为1504×108m3,在东部供水二期工程和北线引水工程实施后,全市水源工程在97%供水保证率时的总可供水量为1927×108m3,其中境外引水1593×108m3,本地及其他水源334×108m3,基本满足了工业生产和人民生活的需要。随着人口、经济和社会的发展,深圳市今后用水量将持续增长,预测2020年全市人口将达到1014万人,GDP达到2万亿元人民币,预测届时需水量达到26×108m3。
深圳市供水水源主要以境外引水和本地水为主,兼有少量地下水和海水利用。境外引水主要依托东深供水工程和东部供水工程两大境外调水水源工程,以供水网络干线及其支线、龙口-西坑供水工程、北环管道以及深圳水库东侧沙湾泵站为原水输配系统,实现东深引水、东部引水和本地水源相互连通、合理调配。境外引水及输配水工程联合本地蓄水工程形成了全市供水水源网络系统。
深圳市城市供水水厂属多中心、组团式布局,水厂建设点多面广,供水规模、技术状况参差不齐,既有设施、设备、工艺先进,自动化程度较高的大型水厂,又有设施设备简陋、陈旧、落后的中、小型水厂。目前全市共有供水企业近27家,水厂59座,日供水能力约5905×104m3,供水管道长度约13×104km,用水人口接近1300万人次,2006年全市主要供水企业总供水量145×108m3。
二、城市水资源现状
(一)水文气象
深圳市属南亚热带海洋性季风气候,雨量充沛,日照时间长。年平均气温为225℃,实测最高气温为387℃,实测最低气温为02℃,无霜期为355d,年平均日照时数19338h,年平均湿度768%。该市位于东亚季风区,受季风环流控制,冬半年和夏半年气流明显交替,影响到四季的气候变化。海洋对该市气候影响较大,使深圳地区气温的年较差及日较差都较小,年降雨量大,雨日多,大气温度高。海岸山脉等地貌带的存在,使得冬季气温南北差异较大,风速自南向北递减。
(二)降雨
深圳市多年平均降雨量为19663 m m,降水量在地区上的分布主要受海岸山脉等地貌带影响,呈东南向西北递减的趋势。多年平均雨量:东部地区在2000 m m以上,中部地区在1700~2000 m m,西部地区在1700mm以下。
深圳市降水从成因上分析,由台风带来的台风雨量在全年的降水量中所占比重较大。据1950~1979年30年的资料统计,多年平均台风雨量为6890mm,占多年平均降水量的36%。最大年份的台风雨量可达1648mm(1964年),占当年降水量的69%。深圳市降水的另一个特点是降水强度大,暴雨多。多年平均年暴雨量约占年降水量的40%左右。降雨量的年内分配很不均匀,多年平均汛期4~9月降水量占全年降水的853%。
(三)蒸发
深圳市气候炎热,常风较大,多年平均降雨量大,水面蒸发量也大。根据多年资料统计计算,多年平均蒸发量为1752mm。
水面蒸发量年内分配不平衡,汛期(4月至9月)气温高,水面蒸发大,蒸发占全年的548%;非汛期(10月至次年3月)气温低,水面蒸发小,蒸发占全年的452%。
经分析,1980年以后,深圳市的水库蒸发能力有增加的趋势,其中1990年以后,水面蒸发能力明显比1980~1990年这十年有所增加,增幅达16%。
蒸发量在空间上变化总的趋势是由东南向西北内陆递减(图2-1-8)。
图2-1-8 铁岗水库蒸发量变化过程线
(四)水资源总量
一定区域内的水资源总量是指当地降水形成的地表和地下产水量,即地表径流量与地下水资源量的总和。
1地表水资源
深圳市地表径流量主要靠降雨补给。根据《深圳市水资源综合规划》成果,深圳市多年平均径流总量为1918×108m3,50%、75%和97%保证率时年径流总量分别为1828×108m3、1390×108m3和770×108m3。
2地下水资源
深圳市地下水按其储存条件、水理性质和水力特征,可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类型。地下水资源总储量为1034×108m3,其中以径流形式存在的地下水储量约为585×108m3(即可变储量)。
3水资源总量
根据以上分析,深圳市地表水资源总量为1918×108m3,地下水资源总量为565×108m3,扣除重复计算量434×108m3,则深圳市水资源总量为205×108m3。
全市多年平均降水量19663mm中约有56%形成河川径流,其余约44%消耗于地表水体、植被、土壤的蒸散发和潜水蒸发;年降水量中有23%入渗地下补给地下水,成为地下水资源,其余部分主要消耗于潜水蒸发。这基本符合深圳市自然地理特点和降水、地表水、地下水三水转化规律。
4河流水系
深圳市境内共有大小河流310余条(含其支流在内),其中,流域面积大于10km2的河流69条,大于100km2的河流5条,主要是观澜河、龙岗河、坪山河、深圳河和茅洲河。在310条河流中有71条河流为感潮河流。小河沟数目多、分布广、干流短是深圳市水系的一个特点。
深圳市主要河流概况见表2-1-7
表2-1-7 深圳市主要河流概况
续表
5现状供水量汇总
深圳市的供水主要来自境内的中、小型蓄水工程和境外引水工程,地下水工程一般作为部分厂家自备水源。
图2-1-9 2006年深圳市供水量统计图
2006年,全市总供水量1731×108 m 3,其中境外引水总量1189×108 m 3,占总供水量的687%。特区为531×108m3,宝安区为376×108m3,龙岗区为282×108m3。供水量组成为地表水源供水1676×108m3,占总供水量的687%,地下水源供水5541×104m3,占总供水量的32%,污水处理回用42×104m3,占总供水量的002%。2006年深圳市行政区分区供水量见表2-1-8,供水量统计图见图2-1-9。
表2-1-8 2006年深圳市行政分区供水量 单位:×104m 3
三、供水工程现状
(一)供水格局
目前在供水格局上,深圳市已形成以特区内片区、宝安片区(含光明新区)和龙岗片区为三大单元的分区供水格局。
特区内水源和原水输配管网发展较为完善,已初步形成由北环输水干管供给东深水和由供水网络干线供给东部水的供水系统。在境外工程检修期,主要由深圳、梅林、西沥和长岭陂水库调蓄水量供给。
宝安片区主要利用供水网络干线引入东部水,龙西工程引入东深水,结合铁岗、石岩、长流陂等调蓄水库形成主要供水水源网络。其中宝安区中西部(宝安中心组团、西部高新组团和西部工业组团)主要依靠铁石支线、石松支线引入东部原水,以及铁岗、石岩水库的调蓄水量供给,东部龙华、观澜片区(中部综合组团)以通过西坑水库取用龙西供水工程分自龙口泵站的东深水为主。
龙岗片区水源由东部水源、东深水源及本地水源3部分组成。本地水源相对较缺乏,只能满足各街道少量用水,大部分原水依靠东部供水工程和东深供水工程供给,其中东部原水通过供水网络干线,经坪地支线、横岗调蓄工程、大山陂应急供水工程、炳坑水库应急供水工程供给;东深原水依靠龙口泵站和沙湾泵站供给。正在建设的大鹏半岛原水工程将把东部水送至赤坳水库进行调蓄,并送至葵涌径心水库供给大鹏半岛。
(二)供水工程
深圳市供水工程现状,主要包括境外引水工程、输配水工程、蓄水工程以及少量的提水、地下水和海水利用工程。
1境外引水工程
深圳市的境外水源来自东江。东深供水工程和东部供水水源工程是深圳市两大境外水源骨干工程。
东-深供水工程是向香港、深圳市以及工程沿线东莞市城镇提供东江原水的跨流域大型调水工程。工程设计供水规模为2423×108 m 3/a,设计流量为100 m 3/s,其用水量分配为:香港110×108 m 3,深圳市873×108m3,沿线40×108m3,机动富余水量05×108m3。
东部供水水源工程分为两期,一期工程取水量为35×108 m 3/a,设计流量15 m 3/s。目前正在建设东部水源二期工程,工程取水量为37×108m3/a,设计流量15m3/s。两期工程建成后,东部供水水源工程可引水72×108m3/a。
2输配水工程
为实现境外引水与本地水库联合调度,深圳市兴建了供水网络干线、北环输水干管以及北线引水工程等输水工程,通过铁石支线、石松支线、坪地支线、横岗调蓄工程、龙口-西坑供水工程等支线工程,连通深圳、西沥、松子坑、清林径、铁岗、石岩等调蓄水库,将东江原水输送到全市各个片区,形成东部水和东深水的双水源供水保证体系。目前,全市已建及在建各级配套辅助水支线15条,总长2137km。
3蓄水工程
截至2006年,全市共有蓄水水库173座,其中供水水库有124座,包括中型水库10座,小(1)型水库62座,小(2)型水库52座,供水水库在50%、75%和97%保证率情况下的可供水量分别为404×108m3、331×108m3和269×108m3。
4其他供水工程
深圳市目前建成较大的河道提引水工程有2处,分别位于茅洲河和观澜河。茅洲河提水能力为5 m 3/s,观澜河提水工程提水能力为6 m 3/s。全市每年还有少量的地下水开采工程,年开采量约055×108 m 3,其中浅层地下水023×108m3,深层地下水032×108m3。深圳市是一个拥有丰富海水资源的区域,目前全市尚无海水淡化工程,海水基本用于电力企业的工业冷却水,2006年深圳市海水直接利用量为729×108m3。
四、城市供水工程规划与实施
(一)水源规划格局
为确保深圳市供水安全,全市规划新建与扩建水库,修建储备水源工程,开展非传统水资源利用、完善供水网络建设和配套水厂建设。
通过水资源合理配置,深圳市城市供水今后总体布局将形成以东江径流、本地水库自产水和海水为“源”,以东部供水水源工程、东深供水工程和供水网络干线、北线引水工程等输水工程为“线”,以深圳、铁岗、公明、松子坑、清林径和海湾等水库为“调蓄中心”,以净水厂为“点”的跨流域、跨区域的引、蓄、提、供、用协调统一的城市供水水资源开发利用体系。
(二)水源建设
1)境外水源工程建设:完成东部供水二期工程。
2)蓄水工程建设:新建东涌水库、洞梓水库、径子水库共3坐水库;扩建铁岗水库、铜锣径水库、长岭皮水库、松子坑水库、鹅颈水库、径心水库、甘坑水库、铁坑水库和打马沥水库9座水库。新建、扩建水库97%保证率下的新增供水量为1960×104m3,增加调蓄库容120×108m3。
3)储备水源建设:建成清林径引水调蓄工程、公明供水调蓄工程、海湾水库工程,增加调蓄库容40×108m3。
4)供水网络建设:完成北线引水工程(120×104m3/d)、大鹏半岛支线供水工程(沙湖-葵涌段)(40×104m3/d)、大鹏半岛水源工程-坝光支线工程(30×104m3/d)、盐田支线供水工程(18×104m3/d)、大工业城支线供水工程(55×104m3/d)6条分区分片供水的输配水工程建设。
5)非传统水资源开发利用建设:实施奥林匹克体育中心雨水利用工程、龙华二线拓展区雨水利用工程、深圳市侨香村经济适用房住宅区、龙岗高级技工学校雨水利用工程及莲花山公园雨洪利用工程;开展南山蛇口(27×104t/d)、福华德电厂(02×104t/d)海水淡化及盐田、南山、大鹏半岛片区海水直接利用试点工程建设;建设以南山、福田、滨河、罗芳、西丽、草埔等污水处理厂为主体的污水回用工程片区,开展蛇口、人民大厦、中银小区、鲸山别墅区、越众小区、翠园小区及福华大厦等中水回用试点工程建设。
(三)城市供水水厂
新建南山水厂、红木山水厂、光明水厂、朱坳水厂(四期)、凤凰水厂、石岩水厂、獭湖水厂、大工业城水厂等主要水厂;扩建蛇口东滨水厂、笔架山水厂、盐田水厂、甲子塘水厂、五指耙水厂、观澜茜坑水厂、荷坳水厂、南坑水厂、苗坑水厂、鹅公岭水厂、坪地水厂及中心城水厂等主要水厂。新建和扩建水厂新增规模246×104m3/d。
五、环境影响评价
(一)供水水源水环境现状
1供水水库
根据现状调查,深圳市主要供水水库水质总体状况良好,绝大部分水库均为Ⅱ类水水质,深圳水库、铁岗水库、赤坳水库在个别水期内均达到Ⅰ类水水质标准,水质状况进一步好转。深圳市已划定水源保护区的28座水库中,仅7座水库水质超标,其中5座均为未设常规监测断面的水库,其余2座位于石岩水库和罗田水库,主要超标物为COD和高锰酸盐,超标的主要原因为入库支流的COD贡献率较大,应采取措施,进一步控制入库支流的污染负荷。深圳市饮用水水源地营养状态总体良好,仅个别水库有轻度富营养化,这部分水库数量仅占评价水库数量的7%。2005年深圳市主要水库水质评价结果汇总见表2-1-9。
2提水河道
据最新河道普查结果,由于工业废水、生活污水的排放和雨污混流,全市大小河流均存在不同程度的污染,绝大部分达不到水功能、水质的要求。作为深圳市供水水源的茅洲河与观澜河水环境质量逐年恶化,水污染问题显得尤为突出。
表2-1-9 2005年深圳市主要水库水质评价结果总表
1)茅洲河:茅洲河上游溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、非离子氨、挥发酚、石油类和总磷的年均值超过Ⅲ类标准,悬浮物、亚硝酸盐氮、总汞、总镉和六价铬的监测值也出现超标,水质劣于V类。茅洲河下游悬浮物、溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、总镉、石油类和总磷的年均值超标,总硬度和非离子氨的监测值也出现超标、水质劣于V类。
2)观澜河:观澜河溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量、非离子氨、挥发酚、石油类和总磷的年均值超过Ⅲ类标准,悬浮物、亚硝酸盐氮、总汞、总镉和六价铬的监测值也出现超标,水质类别为劣V类。
深圳市本地水资源缺乏,现有的供水水源水环境的恶化,不仅严重影响城市景观和人居环境质量,也进一步加剧了水资源的短缺。
(二)水环境保护规划
1规划目标
通过采取水源涵养林建设等各种水生态系统保护或修复措施,遏制供水水源局部水生态系统失衡趋势,促进其良性循环。确保城市饮用水库水源地水质达标率由98%提高到100%。水源保护区内平均林地覆盖达到65%以上,林木郁闭度达到95%以上。
2主要措施
1)污染源控制:污染源控制包括对污染水体的点源和面源的控制。点源污染的控制以排污口截污、污水处理和排水系统建设为重点。面源污染控制主要包括①源头控制;②湖滨绿化结合自然湿地以控制湖周面源污染;③末端治理。
2)人工湿地:人工湿地系统是利用湿地净化污水能力人为建设的生态工程措施,该措施是将石、砂、土壤等材料按一定的比例组成基质,并栽种经过选择的水生、湿生植物,组成类似于天然湿地状态的工程化湿地系统。人工湿地分为浮生植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统。通过基质、植物、微生物的净化作用,对TN、TP、COD、BOD及重金属等有较高的去除率,可以获得污水处理与资源化的最佳生态效益、经济效益和社会效益,是控制面源污染的重要工程措施之一。
3)前置库:将原有的流域及水库分为主库、前置库及上游的流域区。前置库可以看作一个污水处理系统,是将上游的污水在入库之前先被纳入前置库中,经过沉淀、植物吸收,水变清后再排入主库中。前置库对原来直接进入主库的流水进行净化处理,可以减少主库源水的污染物,同时可以减少泥沙入库量。前置库技术因其费用较低,可以多方受益、适合多种条件等优点,是目前防治水库水源地保护区内面源污染的有效途径之一。
4)库滨带修复:通过在库滨实施人工湿地、生态砾石及植被修复等生态工程,对水力流动条件较差和重污染区水体进行处置净化,吸附和转移来自面源的污染物、营养物,改善水质,截流固定颗粒物,减少水体中颗粒物和沉积物,同时为生物繁殖生长提供栖息地,达到库滨带的生态修复。
5)水源保护林:水源保护林建设能改善林相结构,增加林地覆盖率,提高水源涵养能力,有效控制和减轻面源污染。由于森林的过滤、吸收和荫蔽作用,当降水和径流经过森林的林冠层、枯落物层和土壤层的过滤、截留作用后,可以大大减少水中有害化合物的种类与浓度;而且由于水体水温低、流动性等特点,因而水质纯净、溶解氧丰富、病原体较少。
6)水库水体修复技术:通过可控制的人工溪流生态系统,调节水流、光强和基质等条件,发挥着生藻类生长迅速、繁殖快的特点,去除水体的过剩营养,改善水质,增加溶氧。同时,结合水草恢复和景观建设等工程,运用食物网理论和生物操纵技术,在符合地表水Ⅲ类标准的湖区调整渔业结构,以土著鱼类的增殖为重点,发展无环境污染的生态渔业,建设鱼类观赏区和垂钓区;劣于地表水Ⅲ类标准的湖区,考虑以鱼控藻措施,重点建设鱼类控藻区。
7)水源保护区隔离工程:隔离工程主要是在一级水源保护区边界设界桩、建围网,实行半封闭管理,清除苗木、花场,补种水源涵养林,荔枝等果林先期自然生长,逐步改造成水源涵养林。实施水库一级水源保护区隔离工程,可以有效阻隔外来人员进入保护区,路边防撞栏、拦蓄池(在其他项目中建设)等能有效减低危险运输品倾泻入水库的风险,提高水库水质的安全保障。
六、存在问题及建议
(一)存在问题
1)水量供需矛盾依然存在。根据预测深圳市2020年城市需水量将达到26×108m3,目前可以确定的可供水量为1927×108m3,供水缺口达到67×108m3,这部分缺口规划采用非传统水资源开发利用与加大境外引水来弥补。然而非传统水资源开发利用是一个长时期逐步进行的过程,满足远期用水还存在一定的缺口。
2)非传统水资源利用尚处于起步阶段。从供水水源看,深圳市水资源的开发利用大多局限于传统水资源,大力开发利用雨洪、海水、污(中)水等非常规水资源,是建立资源节约型社会的要求,也是解决深圳市水资源短缺的途径之一。深圳市拥有丰富的非常规水资源量,具有一定的开发利用潜力,但由于缺乏科学的规划指引以及其他实际存在的困难,目前无论是污水处理回用、海水利用还是雨洪利用仅处于起步阶段。
3)缺乏多水源优化调配系统。深圳市水源组成众多,输配网络复杂,现有的水源调配主要是单一水源工程的需求调配。今后随着非传统水源的发展、供水网络的逐步建成与完善,各种水源之间需要实施联合调度,确保各水源工程最大限度地发挥各自的功能,取得最佳的经济效益。
(二)建议
1)开展解决远期需水缺口的相关研究。由于深圳市远期需水仍然存在一定缺口,仅仅依靠加大非传统水资源的利用来解决存在许多方面的不确定因素是不够的。为了保证城市的供水安全,深圳市应加强与周边城市的水务合作,从流域、区域水资源优化配置的角度开展增加境外引水的研究,经济合理地提出解决深圳市远期需水缺口措施。
2)建立供水水源优化调度系统。为使有限的水资源得到充分合理的利用,需要建立以取、输、配水各子系统组成的优化调度系统,最大限度地提高工程供水的可靠性与经济性。
3)加强各组团供水管网联系。特区外供水主要以街道为单位,相互之间缺乏联系,不利于增加供水的互补性和提高供水的安全性。建议加大各组团之间的供水管网联系,使各组团之间甚至各个区之间的供水能够相互调节,提高整个城市的供水保证率。
4)进一步加大非传统水资源开发利用。由于深圳市本地水资源缺乏,长期依靠境外引水具有一定的不安全性,也不符合发展循环经济的总体思路,今后应重点加强非传统水资源的开发利用。同时,政府应制定相关的法规条例,对于非传统水资源的开发利用给予一定的优惠措施,使非传统水资源的开发利用具有经济动力与政策保障。
水利部副部长矫勇主持会议并就水库蓄水安全专项检查方案作说明。中纪委驻部纪检组组长董力、水利部副部长刘宁、总规划师周学文出席会议。
陈雷分析了水库安全管理存在的薄弱环节,就进一步加强水库安全管理提出八项明确要求。
一要高度重视水库安全管理。各级水利部门要以对党、对国家、对人民高度负责的精神,牢固树立以人为本、生命至上、安全发展的理念,把确保水库安全作为一项重要的政治责任、各项工作的重中之重,纳入领导班子和水库运行管理人员年度目标考核内容,建立分工明确、职责清晰、奖惩分明、常抓不懈、齐抓共管的水库安全管理工作机制,健全汛期与非汛期并重的水库安全管理制度。主要负责同志要亲自抓,分管领导要全程抓,班子成员要协力抓,进一步加强水库安全管理宣传、教育和培训,切实增强水库管理人员的安全意识和责任意识,着力把重视水库安全、加强水库管理的各项措施落到实处,不但要确保汛期水库安全,也要确保非汛期水库安全。
二要深入开展水库安全隐患排查。各地要认真吸取教训,立即对辖区内的所有水库逐库进行安全隐患排查,既要排查除险加固的前期工作、建设管理、工程质量,也要排查运行管理特别是蓄水管理。前期工作要重点检查初步设计内容是否全面覆盖了安全鉴定的内容,是否严格遵守审查审批程序和权限。建设管理要重点检查建设内容是否与初步设计一致,批准的建设内容特别是大坝稳定、基础防渗、泄洪安全、穿坝建筑物等主体工程是否全面完成,设计变更是否履行相关程序,各项建设管理、质量保证体系是否健全,工程验收是否符合相关制度和程序要求。运行管理要重点检查非汛期水库安全运行责任制是否落实,管理制度是否健全,制度执行是否到位,蓄水管理是否严格规范,水库良性运行机制是否建立。排查工作要具体到每个水库项目、每个关键环节、每个重点部位、每个管理岗位,及时发现问题,及时进行处置,及时消除隐患。
三要针对发现问题逐项进行整改。各地要对排查发现的问题认真进行分析,区分轻重缓急逐项制定切实有效的整改措施,限期完成整改。对因地方配套资金不到位而遗留的未建工程,尤其是涉及水库安全关键部位的工程,地方政府要尽快落实建设资金,抓紧完成建设任务。要逐库落实应急预案,加强工程监测巡查,完善预警预报和群众转移避险方案,确保群众生命安全和水库安全。对排查发现的问题,要查明原因,分清责任,凡属工作失职的,要分别追究相关环节的责任。对已发生质量与安全责任事故的,要严格按照“四不放过”的原则进行严肃处理。
四要全面落实水库安全管理责任。各地要全面落实以政府行政首长负责制为核心的水库大坝安全责任制,按照隶属关系逐库落实政府责任人、主管部门责任人和管护责任人,正在实施除险加固的水库还要认真落实病险水库除险加固责任制。水利部每年公告全国大型水库安全责任人名单,省级水行政主管部门要公告全省中型以上水库安全责任人名单,县级水行政主管部门要对辖区内所有小型以上水库安全责任人建立名册,予以公告。水库安全责任人要切实负起水库安全管理责任。
五要严格规范水库蓄水运用管理。各地要对辖区内所有水库特别是近期完成除险加固初期蓄水运用的水库进行全面检查,凡是非汛期超设计标准蓄水的,一经发现要严肃处理。近期完成除险加固初期蓄水运用的水库,必须按照规定分阶段蓄水,并加密监测频次,密切跟踪监测水库大坝等建筑物的运行和安全状况,发现问题要及时报告、及时处理。未经蓄水验收的水库一律不得蓄水运行。北方寒冷地区尤其要重视水库初期蓄水的安全问题,严格控制蓄水水位,密切关注天气变化,避免因冻胀等因素危及大坝安全,确保水库安全运行。
六要切实加强水库安全运行管理。要建立健全水库管理各项规章制度,完善水库大坝安全管理应急预案。凡未制定调度规程的水库,各级水行政主管部门或水库管理单位必须按照水利部颁发的《水库调度规程编制导则》,抓紧制定水库调度规程,并按调度规程严格水库安全运行管理,未实施除险加固的病险水库必须降低水位控制运用。要按照水管单位体制改革要求,进一步明确监管责任主体,落实管护人员,保障管护经费。要加强管护人员业务培训,落实全天候值班值守制度,强化日常安全监测与巡查,提高应急处置能力。
七要着力加强除险加固建设管理。除险加固项目法人要负起责任,加强管理;勘察设计单位要充实技术力量,保证勘察设计工作质量,认真做好现场技术服务;设计审批单位要组织经验丰富的专家进行技术审查,保证水库除险加固方案科学合理;施工企业要加强施工现场管理,保证施工质量;监理单位要认真履行职责,把好工程质量监理关。要严格执行“三项制度”,健全项目法人负责、监理单位控制、施工单位保证、政府部门监督的质量管理体系,落实项目法人、勘察、设计、施工、监理、质量检测、竣工验收相关人员质量终身负责制。各级水行政主管部门要加强质量安全监督与巡查,切实加强工程验收管理,做到项目不完建的不验收,质量不合格的不验收,功能不具备的不验收。
八要提前做好水库安全度汛准备。各地在加强非汛期水库安全管理的同时,要提早动手,超前准备,确保水库迎汛、度汛安全。对水毁、旱损以及存在安全隐患的水库,要利用汛前宝贵时间,抓紧进行修复和处理。新建水库和正在除险加固的病险水库,要严格按照施工组织设计和安全度汛方案要求安排施工,进度一定要服从质量和安全。要加强水库汛期调度管理,严禁擅自超汛限水位蓄水,有重大险情的水库必须空库迎汛。要落实抢险队伍,备足抢险物料,加强应急演练,有效预防和妥善应对突发事件。
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