紫坪鋪水庫對都江堰水利工程管理的影響

劉 劍

(四川省都江堰管理局供水管理處,四川 都江堰 611830)

1 都江堰水利工程

都江堰是有著兩千多年悠久歷史、至今仍在發(fā)揮巨大作用、布局合理、費省效宏、經(jīng)久不衰、舉世聞名的水利工程。建堰以來,特別是新中國成立后,都江堰灌區(qū)經(jīng)過大規(guī)模的維修、改造和擴建,灌溉面積由解放初期的 280萬畝(1hm2=15畝)發(fā)展到現(xiàn)在的 1026萬畝;糧食總產(chǎn)量近 58億公斤,占全省的 22%;灌區(qū)國民生產(chǎn)總值 1502億元,占全省的 41.6%;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值 368億元,占全省的 25.3%;工業(yè)生產(chǎn)總值 1645億元,占全省的 43.0%,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)值占全省的一半以上。灌區(qū)供水由過去單一的農(nóng)田灌溉用水發(fā)展成為具有灌溉、工業(yè)供水、城市生活供水、防洪、發(fā)電、水產(chǎn)、養(yǎng)殖、旅游、環(huán)保等多目標的綜合性特大型供水工程。

都江堰渠首樞紐工程位于都江堰市城西玉壘關(guān)下,集雨面積 23037km2,渠首處岷江多年平均年徑流量為 149.3億 m3,年平均流量為 473m3/s。但岷江來水量年內(nèi)時空分布不均,按多年平均值分析,在灌區(qū)用水高峰期(3～5月)的來水量僅占全年總量的 17.2%,從而使供需水矛盾十分突出。在汛期的 5～10月,來水量為年徑流量的75.2%～79.1%。由于岷江來水量的時空分布不均并有逐年減少的趨勢,雖然在 1974年和 1992年分別修建了外江閘和工業(yè)用水臨時攔水閘,平均多引水 13億 m3進入灌區(qū)可供利用,但在每年用水高峰期的3～6月,灌區(qū)年平均缺水仍達3.24億 m3。隨著灌區(qū)灌面的增加和農(nóng)作物結(jié)構(gòu)的調(diào)整、工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和城鎮(zhèn)建設(shè)對生活和環(huán)境用水要求的提高,灌區(qū)用水量逐年增加,供需水矛盾更為突出,加之丘陵灌區(qū)的蓄水設(shè)施嚴重不足,每年都會出現(xiàn)不同程度的干旱。

2 都江堰水利工程現(xiàn)行用水管理原則

都江堰灌區(qū)水量調(diào)度遵循“灌區(qū)分級管理,水權(quán)集中,有計劃調(diào)配”的原則,水量調(diào)配以灌區(qū)農(nóng)田灌溉為主并保證城市工業(yè)及生活用水,同時兼顧灌區(qū)生態(tài)環(huán)境及其它用水。水電站與動力站用水要服從農(nóng)田灌溉需要和灌區(qū)的工農(nóng)業(yè)及城市生活用水。向丘陵灌區(qū)輸水均在岷江來水較豐的豐水期進行,且集中在水稻撒籽后,一般從 6月份開始即能向丘陵灌區(qū)輸水囤蓄;平壩灌區(qū)用水時段則在保證平壩灌區(qū)用水的前提下,有計劃地向丘陵灌區(qū)輸送部分余水。

隨著都江堰灌區(qū)灌溉面積的擴大,工業(yè)及城市生活對用水也有較高的要求,近年來,灌區(qū)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了較大的調(diào)整,供水形勢也在發(fā)生變化,灌區(qū)的供需水矛盾愈加突出。都江堰灌區(qū)各縣(市、區(qū))每年年初必須編報用水計劃,都江堰管理局根據(jù)對岷江上游來水的預(yù)報資料,結(jié)合灌區(qū)各縣(市、區(qū))的用水計劃,編制出全灌區(qū)的配水計劃報省水行政主管單位同意后,由都江堰管理局和灌區(qū)各管理處執(zhí)行,配水到灌區(qū)支渠口,支渠以下的水量安排由各縣(市、區(qū))水行政主管單位負責,灌區(qū)的配水量安排均按照灌溉面積和灌溉定額執(zhí)行。

3 紫坪鋪水庫工程概述

紫坪鋪水利樞紐工程是西部大開發(fā)標志性工程,是岷江流域水資源綜合開發(fā)利用的關(guān)鍵性工程,是都江堰灌區(qū)和成都市的重要水利調(diào)節(jié)工程。其水利樞紐的開發(fā)任務(wù)是以灌溉和城市供水為主,結(jié)合發(fā)電、防洪,兼顧旅游、水產(chǎn)等綜合利用,其功能是充分利用有限的庫容,調(diào)豐濟枯。因此,水庫的蓄水(或放水)必須滿足都江堰灌區(qū)各項綜合供水的需要。遵循合理調(diào)度,高效利用,一水多用的原則。紫坪鋪水庫的建成帶來的主要社會經(jīng)濟效益:(1)灌溉:可提高都江堰灌區(qū)耕地目前的供水保證率,并可為毗河丘陵擴灌區(qū) 300多萬畝灌溉面積提供水源。(2)供水:除保證常年向成都市提供一定的環(huán)境用水外,還能基本滿足成都市日益增長的工業(yè)、環(huán)境與生活用水。(3)防洪:可將岷江上游的洪峰流量 6030m3/s削減至3769m3/s下泄,將下游河段的防洪能力由十年一遇提高到百年一遇,基本解除了金馬河洪水對川西平原的威脅。(4)供電:電站裝機容量 76萬kW,保證出力 16.8萬 kW,年發(fā)電量 34.17億 kW·h,在四川電力系統(tǒng)中擔任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用。(5)攔沙:控制了岷江上游多年平均懸沙的97%、平均推移質(zhì)的 98%,大大提高了都江堰水利樞紐工程的安全運行標準。

4 紫坪鋪水庫運行對都江堰管理工作的影響

紫坪鋪水庫的建成,徹底結(jié)束了都江堰水利工程無調(diào)節(jié)的自然引水模式。紫坪鋪水庫于2005年 9月 30日建成蓄水,該水庫為當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展提供了很大的機遇,也在一定程度上緩解了都江堰灌區(qū)在枯水期間用水的緊張狀況。通過對岷江多年來水的資料統(tǒng)計以及與紫坪鋪水庫2006、2007年出入庫流量進行比較后可以看出,作為比較明顯的枯水年,2006年、2007年岷江上游來水分別為 110億 m3和 115億 m3,均低于水庫蓄水前的多年平均水量 134億 m3,而都江堰渠首在 2006年和 2007年通過水庫引入水量分別為112億 m3和 113億 m3,基本和岷江上游來水持平;在水庫蓄水前,都江堰灌區(qū)枯水期間和汛期引入的水量分別占全年來水的 21%和 79%,水庫蓄水后,都江堰灌區(qū)枯水期和汛期引入的水量分別占全年來水的 26%和 74%,從而使都江堰灌區(qū)的引入水量在春灌期間得到了較大改善,整個枯水期間引入灌區(qū)的水量為 29億 m3,高于多年平均引入水量 28億 m3。在 2006年抗御百年一遇的特大旱災(zāi)中,水庫多放出 2.5億 m3的水量用于抗旱,緩解了旱情,極大程度地保證了灌區(qū)糧食的生產(chǎn)和豐收;在 2007年汛期,岷江上游出現(xiàn)了兩次洪峰流量,一次為 1960m3/s,經(jīng)水庫削峰后下泄流量為 483m3/s;一次為 1560m3/s(出現(xiàn)在主汛期),下泄流量減小到 1400m3/s,水庫的調(diào)洪能力得到了很好的發(fā)揮,大大減輕了都江堰渠首的防洪壓力。同時,由于水庫的調(diào)蓄能力,也大大改善了成都地區(qū)在枯水期間的環(huán)境用水。

但由于水庫的現(xiàn)行功能以及其電站所承擔的職能,水庫在運行過程中給都江堰灌區(qū)管理工作所帶來的不利影響也是顯而易見的:

首先,由于紫坪鋪水庫為一不完全年調(diào)節(jié)水庫,調(diào)節(jié)功能有限。根據(jù)對其 2005～2007年運行情況的統(tǒng)計,水庫的調(diào)蓄功能在此期間并沒有完全體現(xiàn),特別是在歲修期間,都江堰整個灌區(qū)水利工程過流能力減小。根據(jù)“電調(diào)服從水調(diào),水調(diào)支持電調(diào)”的原則,現(xiàn)行水庫的運行方式應(yīng)該是以蓄水為主,以確保來年春灌用水,但由于其調(diào)節(jié)能力有限,加上其電站所承擔的調(diào)峰任務(wù),水庫下泄流量往往大于當時渠首六干渠的過流能力,因此而導(dǎo)致枯水期的大量棄水。特別是 5.12地震后,由于灌區(qū)工程受損嚴重,過流能力遠不及正常年份,棄水更為嚴重。加之因地震都汶路受損中斷,為了保證新?lián)屝薜亩笺肼钒踩珪惩?根據(jù)省水利廳的要求,紫坪鋪水庫在 2008年汛期末蓄水水位不超過 860m高程,即水庫庫容為 7.16億 m3,可調(diào)節(jié)庫容為 4.92億 m3。但根據(jù)水情統(tǒng)計資料,在 2009年 4月 25日 ～5月 1日期間,水庫下泄流量平均為 440m3/s,最高為 720m3/s,已大于汛期渠首六干渠過流量。截止 2009年 5月 1日,紫坪鋪水庫可調(diào)節(jié)庫容僅為 0.24億 m3,嚴重影響了 2009年春灌工作的全面開展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在 2008年 10月至 2009年 2月期間,通過金馬河所排水量達 8.67億 m3(不完全統(tǒng)計),這在紫坪鋪水庫建成前是從未出現(xiàn)過的現(xiàn)象,是對水資源的極大浪費;

其次,由于水庫電站承擔著調(diào)峰任務(wù),其發(fā)電負荷隨時受電網(wǎng)控制,特別是在水庫電站并入華中電網(wǎng)以后,其遠程自動開停機系統(tǒng)(AGC系統(tǒng))的投入,更是給灌區(qū)的水情調(diào)度帶來了極為不利的影響:(1)變幅大,一日內(nèi)最低來水和最高來水流量之差可達 400m3/s,變幅為 300%。(2)變動頻繁,時間短,特別是在用電高峰期,其來水的變化往往只持續(xù)幾個小時甚至更短,有記錄可查,最短變動時間僅為 5min。這種情況往往會造成在頭一個調(diào)度指令還沒有完全執(zhí)行的情況下,下一個調(diào)度指令又已下達,同時也造成了都江堰渠首各級閘門的頻繁開啟,給水資源的優(yōu)化調(diào)度帶來了一定的困難,影響了水資源的利用和都江堰水利工程的安全運行,還威脅到金馬河沿岸人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

第三,盡管水庫對都江堰灌區(qū)的供水量是根據(jù)灌區(qū)用水、結(jié)合電網(wǎng)需求進行安排,日均來水符合灌區(qū)用水要求,但實際上由于其電站的調(diào)峰功能,來水變幅大,最低來水不能滿足灌區(qū)用水,最高來水又超過都江堰渠首六干渠的實際過流能力,從而使全灌區(qū)的配水計劃不容易得到全面實現(xiàn),灌區(qū)行之有效的輪灌錯峰等用水制度也得不到落實 ,加深了供需之間的矛盾,也直接影響到來年全灌區(qū)配水計劃的安排。

5 消除紫坪鋪水庫給都江堰管理工作帶來的不利影響的建議

(1)由于紫坪鋪水庫工程的設(shè)計是按照有反調(diào)節(jié)工程設(shè)計的,而現(xiàn)在應(yīng)配套的反調(diào)節(jié)工程的缺失導(dǎo)致紫坪鋪水利樞紐不完善,從而給灌區(qū)用水帶來一定的困難;加之工程原因,造成水庫下泄流量不能夠得到有效控制,致使水庫的調(diào)蓄功能得不到充分發(fā)揮。建議盡快將反調(diào)節(jié)水庫的建設(shè)提上議事日程。

(2)由于紫坪鋪水庫為一不完全年調(diào)節(jié)水庫,水庫的調(diào)蓄能力僅為 7.72億 m3,加之岷江上游來水時空分布不均,水庫的汛限水位限制了水庫的蓄水。建議在科學(xué)預(yù)測岷江上游來水的前提下,合理地分時段設(shè)定水庫汛限水位。

(3)盡快在金馬河段建設(shè)小型囤水工程和地方引水渠道,以利用水庫電站調(diào)峰所產(chǎn)生的棄水。該工程可就近將棄水輸送至上游灌區(qū)用水戶,從而減少從干渠的取水,同時亦增強了干渠至灌區(qū)末級用水的輸水力度,不僅減輕了供需矛盾,還保護了作為天然河道的金馬河。

6 結(jié) 語

都江堰水利工程和紫坪鋪水利工程是不同世紀的兩個偉大工程,它們的建設(shè)都給川西平原的發(fā)展帶來了飛躍的進步和再次騰飛的機遇,如何讓古老的都江堰和年輕的紫坪鋪得到完美的結(jié)合,發(fā)揮超越 1+1的功能,就必須做到建立長期有效的溝通、協(xié)作機制,充分發(fā)揮各自的能力,減少相互之間的不利影響,確保社會效益和經(jīng)濟效益的雙豐收。