江河湖連通調(diào)控對(duì)太湖流域水資源量的作用

江河湖連通調(diào)控對(duì)太湖流域水資源量的作用周杰基金項(xiàng)目：水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201001030，200801001）;南京水利科學(xué)研究院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（Y110002，Y110005）.作者簡(jiǎn)介:周杰基金項(xiàng)目：水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201001030，200801001）;南京水利科學(xué)研究院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（Y110002，Y110005）.作者簡(jiǎn)介:周杰(1976-),男,浙江海寧人,高級(jí)工程師,主要從事計(jì)算水力學(xué)及環(huán)境水力學(xué)研究.E-mail:jzhou@（1.南京水利科學(xué)研究院，南京市廣州路223號(hào)210029;2.水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京市西康路1號(hào)210024）摘要：通過監(jiān)測(cè)資料分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)比研究了2000年至2009年江河湖連通調(diào)控對(duì)太湖流域水資源量的作用。研究表明，2000年以來(lái)，沿江閘門調(diào)度對(duì)太湖流域水資源量起到了一定的補(bǔ)償作用，平均每年補(bǔ)充水量29.5億m3，約占流域水資源總量的18%，起到了較大作用。尤其是枯水年，這種作用更為明顯。引江濟(jì)太望虞河工程2002年以來(lái)顯示出對(duì)太湖流域水資源量的補(bǔ)充作用，平均約占長(zhǎng)江補(bǔ)充太湖流域水量的54%，引水量均維持在較高水平。沿江閘門江河湖連通調(diào)對(duì)太湖流域與長(zhǎng)江之間的水資源優(yōu)化配置起到了積極的作用。關(guān)鍵詞：太湖流域;水資源量;河湖關(guān)系;連通;調(diào)控太湖流域多年平均水資源量162億m3，近年流域年用水總量為280億～290億m3，是本地水資源總量的近兩倍。流域經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，顯示出水資源量嚴(yán)重不足，制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1-4]。為抵御洪澇災(zāi)害，太湖流域的先民進(jìn)行了海塘、湖堤、圩田、運(yùn)河、堰、閘、埭等多種形式的水利設(shè)施建設(shè)。新中國(guó)成立以后，太湖流域各地開展了大規(guī)模的水利建設(shè)，修建水庫(kù)，開挖和疏浚河道，興修和加固河湖堤防和海塘，在平原洼地修建圩堤和閘、泵。目前，太湖流域江蘇段沿長(zhǎng)江江堤長(zhǎng)207.2km，建有控制建筑物76座；環(huán)太湖出入湖溇港227條，其中，在出入湖口門建有控制建筑物的河道176條，敞開河道47條，另外4條已封堵。太湖流域水利工程建設(shè)改變了太湖與長(zhǎng)江的連通性及部分河網(wǎng)區(qū)與長(zhǎng)江及其內(nèi)部的連通性。近年來(lái)，水生態(tài)保護(hù)越來(lái)越受到重視，水利工程的調(diào)度越開始向水生態(tài)保護(hù)調(diào)控逐步轉(zhuǎn)變。主要表現(xiàn)在河湖關(guān)系越來(lái)越重視，太湖流域沿江主要閘門調(diào)度逐步向河湖連通轉(zhuǎn)變，太浦閘開啟日數(shù)逐年有所增加，常熟水利樞紐運(yùn)行時(shí)間及交換水量亦有所提高。江蘇段各大河流口門為太湖流域輸入性水資源量的主要通道。為江河湖連通調(diào)控究竟對(duì)太湖流域水資源量產(chǎn)生多少影響，以2000年至2009年為時(shí)間段，通過監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)比分析沿江各內(nèi)河口門連通性調(diào)控對(duì)太湖流域水資源量的作用，分析評(píng)價(jià)沿江水利工程的作用。1沿江主要河流口門控制性工程概況蘇南沿江水閘共60座，閘門總凈寬782.8米，各主要水閘的位置如圖1所示。其中閘門寬10米以上的大中型水閘共21座，總凈寬564.8米，占水閘總寬的72%。沿江39座閘寬10米以下的小閘中，有26座分布在蘇州市境內(nèi)，占沿江小閘總數(shù)的67%，這些小閘大多為地方服務(wù)，與流域內(nèi)流域內(nèi)圩外河道無(wú)直接的水量交換。與流域內(nèi)圩外河道有水量交換的8座水閘主要分布在江陰市武澄錫低地，它們只對(duì)本地區(qū)排水有作用。與流域內(nèi)圩外河道有直接水量交換的沿江水閘共26座，閘門總凈寬為560.7米。其中大中型水閘17座，總凈寬506.8米，占90.4%。小閘9座，閘門總凈寬53.9米，只占9.6%。由此可見，對(duì)流域引排有直接作用的是17座大閘。沿江大、小閘其引排功能是不同的，蘇州市8座大閘主要功能是排，但小閘功能是以引為主。故大小閘運(yùn)行是不同步的。江陰市大小閘均與流域內(nèi)圩外河道相通，功能是引排兼顧，引排相當(dāng)，大小閘運(yùn)行是同步的。武進(jìn)、丹陽(yáng)、丹徒都以大閘為主，引排控制要求較高，功能以引為主。圖1沿江主要水閘位置圖2數(shù)學(xué)模型的建立與驗(yàn)證由于太湖流域河網(wǎng)交錯(cuò)，水流復(fù)雜，長(zhǎng)江、錢塘江、太湖、河網(wǎng)成為一個(gè)有機(jī)的整體，相互不可分割。故研究區(qū)域選擇南京以下長(zhǎng)江河段、杭州以下錢塘江河段及太湖、滆湖、長(zhǎng)蕩湖和流域二級(jí)以上（包括部分三級(jí)河網(wǎng)）為研究區(qū)域。針對(duì)河網(wǎng)、太湖水量水質(zhì)特征，概化了河網(wǎng)，建立了環(huán)太湖水量數(shù)學(xué)模型。河網(wǎng)模型概化如圖2所示。共概化河段1997條，河網(wǎng)節(jié)點(diǎn)1304個(gè)，閘門224座。并對(duì)2008年水位日過程和沿江重要閘門出入水量進(jìn)行驗(yàn)證，水位驗(yàn)證誤差統(tǒng)計(jì)如表1所示，各站位置如圖3所示，各重要閘引排水量驗(yàn)證誤差統(tǒng)計(jì)如表2所示。典型站位的日水位過程驗(yàn)證如圖4所示。水位驗(yàn)證誤差標(biāo)準(zhǔn)差為不超過7cm，引排水量平均誤差約5%，反映了該河網(wǎng)區(qū)水流規(guī)律。表12008年各主要站水位驗(yàn)證誤差統(tǒng)計(jì)表（cm）站名最大誤差標(biāo)準(zhǔn)差站名最大誤差標(biāo)準(zhǔn)差大浦口-12-1.7望亭(大)-8-1.7常州-206.4望亭(太)10-4.6溧陽(yáng)-13-1.8宜興南-175.9金壇-11-2.5王母觀-156.3陳墅133.8南渡-122.5陳墓-146.2無(wú)錫111.6表22008年沿江主要閘引排水量計(jì)算誤差統(tǒng)計(jì)表（cm）閘門引水量（萬(wàn)方）排水量（萬(wàn)方）監(jiān)測(cè)值計(jì)算值誤差監(jiān)測(cè)值計(jì)算值誤差諫壁閘4946048671-7890724724九曲河閘406804104236231723414242小河新閘4761046981-629922.9901-21.9魏村閘4930048971-3294796488589張家港閘62255714-51190299245216十一圩港閘852.21014161.895309814284望虞閘*215200215200066000671001100白茆閘2187020971-8991987020147277楊林閘118601247161177967914118瀏河閘50600512046043753037347-183注：常熟水利樞紐為按調(diào)水情況控制的流量邊界條件。圖2河網(wǎng)模型概化圖圖3流域水位雨量監(jiān)測(cè)站（a）常州（b）溧陽(yáng)（c）金壇（d）大浦口圖42008年典型站日水位過程驗(yàn)證3近十年閘門調(diào)度對(duì)流域水資源量的影響分析在模型充分驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，對(duì)2000年-2009年太湖流域水情過程進(jìn)行數(shù)值模擬。分析該表可以看出，2000年以來(lái)，沿江水閘河湖連通性調(diào)度對(duì)太湖流域水資源量起到了較大的補(bǔ)償作用，平均每年補(bǔ)充水量29.5億m3，約占總量的18%。尤其是枯水年，這種作用更為明顯。引江濟(jì)太望虞河工程2002年以來(lái)顯示出對(duì)太湖流域水資源量的補(bǔ)充作用，平均約占長(zhǎng)江補(bǔ)充太湖流域水量的54%，引水量均維持在較高水平。顯然，在保證防洪安全的條件下，通過長(zhǎng)江沿江各主要水閘和水利樞紐，尤其是常熟水利樞紐、丹徒、丹陽(yáng)、武進(jìn)各大閘的合理連通性調(diào)控，通過高潮位自然流入長(zhǎng)江水資源，能有效緩解太湖流域水資源供需矛盾。江河湖連通性調(diào)控對(duì)太湖流域與長(zhǎng)江之間的水資源量?jī)?yōu)化配置起到了積極的作用。表3江蘇沿江主要內(nèi)河口門凈引水量計(jì)算值與望虞河交換水量監(jiān)測(cè)值年份降水量(毫米)凈引水量(萬(wàn)立方米)望虞河凈引水量(萬(wàn)立方米)望虞河占比（%）200011191565284600029200112941672121020006120021325299246177600592003926355715241600682004998418887220000532005101540622395700242006106837776614650039200711483207312327007320081247327033201100612009135321799712180056平均1149294734158500544結(jié)論沿江水利工程在現(xiàn)行的江河湖連通性調(diào)控規(guī)則下，有利于長(zhǎng)江水資源進(jìn)入太湖流域，對(duì)太湖流域與長(zhǎng)江之間的水資源優(yōu)化配置起到了積極的作用，但太湖流域水資源量缺口還較大，連通性調(diào)控有待進(jìn)一步優(yōu)化。這種利用感潮河段補(bǔ)充平原河網(wǎng)水資源的河湖連通調(diào)控方法值得進(jìn)一步研究與推廣。參考文獻(xiàn)