梅 青,馮大蔚
(水利部太湖流域管理局,200434,上海)
太湖流域位于長江三角洲核心區域,流域經濟社會發達,人口密度大。隨著流域經濟社會的高速發展,水資源短缺、水環境污染、水生態受損等問題日益凸現,資源、環境壓力逐步加大,飲用水水源安全問題突出,供水安全形勢嚴峻,制約著流域可持續發展。
為增加流域水資源量、改善水環境、保障供水安全,水利部太湖流域管理局積極踐行水利部黨組治水新思路,組織流域內蘇、浙、滬利用一輪治太形成的流域水利工程體系,開展跨流域水資源調度。通過望虞河常熟水利樞紐引長江水入流域,經望亭水利樞紐入太湖,并帶動區域水利工程優化調度,以提高流域水資源和水環境容量,增加流域供水,加快水體流動,提高水體自凈能力,縮短太湖換水周期,改善太湖及河網水質,為流域供水安全提供保障。
太湖流域多年平均水資源176億m3,遠小于350億 m3的用水量;人均水資源約300 m3,僅為全國平均的1/7。水資源供需不足部分主要依靠流域內上下游重復利用和調引流域外過境水資源,每年需通過沿長江口門引長江水近100億m3。流域遇90%及95%干旱年時,水資源缺口達30.6億m3和42.3億m3。目前,盡管流域沿長江口門眾多,但僅有望虞河工程屬于流域性工程,其引水能力強并與太湖連通。通過望虞河實施引江濟太,引水進流域入太湖,可改善流域水資源條件,彌補水資源不足,滿足流域供水需要。
城鎮化、工業化的快速推進導致流域生活污水、工業廢水總量激增,主要污染物COD、NH3-N等的入河量達水體納污能力的2~3倍。河湖水體普遍受到污染,湖泊富營養化,水生態系統退化,飲用水水源地安全受到嚴重威脅。此外,太湖水源地水質夏季易受藍藻暴發影響,太浦河及黃浦江上游水源地易受上游來水、兩岸排污及貨船化工原料泄漏等影響,部分時段水質超標,近年來多次出現突發水污染事件,對供水安全造成嚴重威脅。在加強流域水環境治理的同時,通過引江濟太可促進提高流域水環境容量,加快水體流動,遏制太湖藍藻生長,改善河湖水質,提升流域供水安全保障度。
每年7-8月是太湖流域的用水高峰期,也是晴熱高溫少雨及太湖藍藻的易發期;而2-4月流域枯水期,太湖及河網水位普遍較低,河網及水源地水質基本處于全年最差水平。長期水質監測數據顯示,每年2-4月,黃浦江上游水源地主要污染物NH3-N濃度較夏秋季節平均變差1~2個類別。通過引江濟太,在一定程度上對流域河湖水量、水位及水質進行調節,可改善流域供水條件。
經過一輪治太,太湖流域骨干工程體系基本形成。望虞河作為流域引排水的重要工程直接溝通了長江和太湖,河道全長僅60 km,在長江側設常熟水利樞紐,包括設計流量375 m3/s的節制閘和設計流量180 m3/s的泵站;在太湖側設望亭水利樞紐,與京杭大運河立交,涵洞設計流量400 m3/s。引江濟太立足于流域現有水利工程體系,發揮工程綜合效益,通過望虞河調引長江水入太湖,充分利用了望虞河作為太湖流域最主要引排水通道,其引水能力強、輸水量大的工程特性,以及沿岸水質相對可控的優勢。根據設計,太湖流域遭遇1971年旱情時,可調引28億m3長江水入湖。一般情況下,在望虞河常熟水利樞紐引水后3~5天,長江優質水資源可經望亭水利樞紐進入太湖。
目前,流域生活用水和通過管網供水的工業用水采用三片供水格局,即長江、錢塘江水源地供水,山區水庫和苕溪水系水源地供水,太湖、太浦河、黃浦江上游水源地供水。其中,太湖有7處水源地,主要分布在貢湖及東太湖,2013年供水規模為每日400萬m3;太浦河至黃浦江上游段有8處水源地,2013年現狀取水規模為每日346萬m3。引江濟太調引長江水由望亭水利樞紐入太湖,通過環湖眾多口門和太浦閘向下游增加供水,可使太湖水源地、太浦河、黃浦江上游水源地以及以河湖供水為主的工農業、航運、生態等直接受益。
2002-2004年,太湖局組織實施了引江濟太調水試驗,探索了引江濟太的可行性及效果,對涉及的關鍵技術問題進行了深入研究,為科學、穩妥地開展引江濟太奠定了基礎。2005年引江濟太進入長效運行后,根據調度工作需要,先后編制了《太湖流域引江濟太調度方案》和《太湖流域洪水與水量調度方案》,規定了引江濟太調度控制水位和入湖水質類別,為引江濟太調度提供了重要調度依據。2011年,國務院頒布了《太湖流域管理條例》,進一步確立了以保障流域重要飲用水水源地供水安全為重點、兼顧改善流域水環境需求的水資源調度指導思想。國家防總批復的《太湖流域洪水與水量調度方案》統籌了防洪與引調水的關系,為實施洪水與水資源統一調度,有效防控洪水風險,確保流域防洪、供水“兩個安全”提供了調度保障。
十余年來,引江濟太緊密圍繞流域經濟社會發展引起的供水需求變化,立足于保障供水安全,不斷調整調度目標和調度方式,不斷適應新形勢和新要求。主要經歷了4個階段:
①2002-2004年是調水試驗階段,調度目標主要是試驗探索。主要開展引江濟太調水試驗和擴大引江濟太調水試驗,通過試驗探索引江濟太的可行性、效果等,對涉及的關鍵技術進行研究。在此期間,引江濟太調度主要圍繞調水試驗開展,沒有明確的調水時機,全年各個時段都有引水。
②2005-2006年是長效運行第一階段,調度目標主要是增加水資源、改善水環境。在試驗成功的基礎上,自2005年開始,引江濟太進入長效運行。這一階段的調度目標主要是增加流域水資源供給、加快河湖水體流動、改善河湖水環境,主要在流域用水高峰期開展應急調水。
③2007-2009年是長效運行第二階段,調度目標提升為增加水資源、改善水環境、保護水生態。2007年,由于太湖水源地水質惡化引發無錫供水危機,通過引江濟太應急調水,有效改善了水質,化解了危機。2008年,國務院批復了《太湖流域水環境綜合治理總體方案》,明確將引江濟太作為流域水環境綜合治理的措施之一,以此為節點,防止太湖藍藻暴發、保障太湖水源地安全成為調水的另一個重要目標。每年4-9月藍藻暴發高風險時段成為應急調水的重點時段。
④2010年至今是規范化運行階段,調度目標進一步提升為增加水資源、保障供水安全,改善水環境、保護水生態。在多年實踐基礎上,根據引江濟太長效運行需要,太湖防總和太湖局先后編制了《太湖流域引江濟太調度方案》和《太湖流域洪水與水量調度方案》,使引江濟太調度有了法定依據,引江濟太進入規范化運行的新階段。2010年秋至2011年春,太湖流域遭遇了嚴重的秋冬春連旱,第一次實施了引江濟太跨年度調水,有效抗御了流域干旱,保障了供水安全。之后的調度,在關注應急調水的同時更加重視流域冬春季供水安全保障問題,逐步將跨年度引江濟太調水常態化。黨的十八大后,流域生態文明建設被提上重要議事日程,最嚴格水資源管理制度的施行、太湖流域水環境綜合治理、水生態文明試點城市建設等進一步增加了流域供水、水環境、水生態用水的需求,引江濟太調度目標進一步提升為增加水資源、保障供水安全,改善水環境、保護水生態,引江濟太全年引調水時間和引供水量也相應增加。
據統計,從2002年至2013年年底,引江濟太累計通過常熟水利樞紐調引長江水242.6億m3,年均引水20.21億m3;通過望亭水利樞紐引水入湖 109.7億 m3,年均入湖 9.14億m3;通過太浦閘向下游地區增供水170.4億 m3, 年均增供 14.2億 m3,有效增加了太湖和河網的水資源量。自引江濟太開始,太湖年平均水位抬升0.11 m,年最低水位提高0.22 m。在太湖流域的高溫、干旱年份,引江濟太能及時補充水資源,作用尤為明顯。
2011年1-5月,太湖流域降雨量較常年同期偏少約6成,為1951年以來同期最少。太湖局于2010年10月啟動引江濟太,首次開展跨年度調水,至2011年6月9日,連續引水237天,累計調引長江水27.9億m3,入湖13.7億m3,有效維持了太湖及地區河網水位,減緩了河湖水位下降趨勢,滿足了流域用水需求。
2013年流域出梅后持續高溫少雨,多地氣溫及持續時間創歷史紀錄。7月7日流域出梅后至10月5日“菲特”臺風影響前,流域降雨量較常年同期偏少近5成。太湖局于7月27日啟動引江濟太,連續68天持續全力引水,累計調引長江水12.3億m3,入湖8.55億m3,將太湖水位維持在3.05 m以上,保持了地區河網水位,流域供水未受高溫晴熱影響。
引江濟太期間,太湖水源地水質保持優良,藍藻密度有所減輕。通過太浦閘常年向下游地區供水,有效改善了下游水源地水質。同時,引江濟太增加了流域優質水資源量,促進了河湖水體有序流動,平原河網、湖泊水質也得到不同程度改善。據初步分析,受益區水體水質優于Ⅲ類水標準的監測斷面比例上升了20%,改善范圍也隨著引水量的增加而增加。望虞河干流改善了1~3個類別,入湖水質保持在Ⅰ~Ⅲ類;太浦河出湖水質穩定在Ⅰ~Ⅱ類;黃浦江松浦大橋氨氮水質指標有逐年改善的趨勢;杭嘉湖地區河網Ⅴ類及劣Ⅴ類水體減少約30%;陽澄地區水質較引江濟太前改善1~2個類別。
引江濟太實施以來,通過應急調度,成功應對了多起突發水污染事件,有效緩解了污染事件影響,為保障流域供水安全發揮了重要作用。
2007年5月30日,無錫供水危機期間,太湖局緊急加大常熟樞紐引水流量,9臺泵站全部啟用,引水流量200 m3/s,望亭水利樞紐入湖流量150 m3/s。31日,加大常熟樞紐引水流量達240 m3/s,望亭水利樞紐達 200 m3/s。至6月4日后,貢湖水廠水源地水質得到全面改善并保持穩定,水源地供水恢復正常。
2013年1月10日,上海市朱涇突發水污染事件,影響黃浦江上游松江、金山、閔行、奉賢等4個區的取水口,日取水規模約 226萬t,涉及 450萬人的飲水安全。太湖局實施應急調度,開啟太浦河泵站,按200 m3/s向下游大流量應急供水,抑制污染物隨潮水上溯,增大水體稀釋能力,推進污染物下泄,累計供水0.80億 m3,對確保取水口水質安全起到了積極作用。
緊緊圍繞流域經濟社會發展對供水安全保障的需求,繼續推動引江濟太不斷深化,使其在流域水生態文明建設、實施最嚴格水資源管理制度、實現水環境綜合治理目標中發揮更加積極的作用,是當前和今后一段時期引江濟太的重要任務。但引江濟太還面臨著諸多問題:新一輪流域治理骨干工程尚未實施,引水線路單一,工程引水能力不足,流域僅能滿足75%中等干旱年水資源供需平衡,供水保障能力有限;受望虞河西岸支流污水和東岸分流影響,引水入湖效率偏低;引江濟太長效運行機制和管理制度尚不完善;科學調度技術及信息支撐仍顯不足;防洪、供水、水環境、水生態多目標調度統籌難度大。因此,需要我們加大力度,開拓創新,從工程、調度、機制、管理、科技等方面多措并舉加以解決,進一步提高引江濟太的供水保障能力。
加快實施有關規劃中已確定的對流域引調水有著重要作用的望虞河后續工程、新孟河延伸拓浚工程以及望虞河西岸控制工程等流域性骨干工程。通過工程措施,大力提高引江濟太引水入湖能力,增加流域水資源供給;增辟太湖上游引江入湖通道,擴大太湖和區域的受益范圍,促進太湖水體流動,改善竺山湖和梅梁湖兩個湖灣及太湖西岸水質;對望虞河兩岸實行有效控制,減少望虞河西岸污水入流對引水的影響,提高引水入湖效率。
按照現行調度方案,嘗試在不增加流域防洪風險的前提下,通過流域骨干工程大引大排(供)、多引多排(供)以及適時調度區引排(供)等,進一步增加引江濟太引供水量,增強河湖水動力,促進水體有序流動,改善河湖水環境和水生態。圍繞流域水資源、水環境、水生態等多種需求,建立多目標調度指標體系,推進流域綜合調度。加強對流域各地用水需求的掌握,根據各地對引江濟太的不同需求,更加合理地確定不同時段重點供水保障對象,科學制定年度和階段調度目標及計劃,精細調配水資源,實現調水效益最大化。充分發揮現有工程的綜合作用、特別是沿江工程的引水潛力,提高望虞河引水入湖效率,加強環湖口門調度管理,進一步提高現狀工況下的供水保障能力。
依據《太湖流域管理條例》等法律法規,結合最嚴格水資源管理制度的實施,制定引江濟太分工責任制度,進一步明確相關各方在引江濟太水資源調度中的責權利,構建統一組織、分級負責,共同參與、各負其責,風險共擔、利益共享的引江濟太管理機制;制定引江濟太會商制度,進一步完善流域與省(直轄市)的調度協商機制;拓展引江濟太聯絡員機制,進一步發揮平臺作用;制定太湖流域重要水工程調度管理制度,進一步強化重要水工程的調度監管職責,建立有效的調度管理督查機制;提出對流域水資源配置影響較大的水工程名錄,構建區域服從流域、流域帶動區域的高效執行機制,全面促進引江濟太的規范管理。
強化對流域水雨情、旱情及需水規律的分析研究,在科學分析基礎上,進一步細化調度方案,增強方案的實用性和指導性。按照《太湖流域管理條例》要求,在《太湖流域洪水與水量調度方案》基礎上,結合近年來的引江濟太調度實踐,抓緊編制《太湖流域水資源調度方案》《太湖抗旱水量應急調度預案》《突發水污染事件應急調度預案》,進一步通過方案預案來統籌調度目標,協調各方利益,約束調度行為,提高應急處置能力。開發建設流域調度管理系統、引江濟太綜合管理平臺,提升信息化管理水平。豐富水量水質監測和督查巡查手段,優化引江濟太水量水質監測方案和監測方式,強化與地方的信息共享。結合流域水資源預警監控能力建設,提高引江濟太決策支持能力。強化水文氣象預測預報,提升供水形勢的預判能力和引江濟太調度的預見性,有效控制引水風險,提高流域調度精細化、科學化水平。
加強流域綜合調度指標體系研究,提高流域防洪、供水、水環境、水生態調度的統籌能力。通過開展區域調水試驗,進一步掌握流域區域水情變化規律、水資源調度規律,提高流域與區域調度的統籌能力,逐漸形成洪水、水資源、水環境以及流域與區域協調一致的調度體系。加強走馬塘、新溝河、太嘉河等新建工程對流域區域引供水的影響分析,為科學制定流域水資源調度方案、有針對性地做好引供水調度創造條件。加強對省市和社會關切問題的專題分析研究,盡可能地減小流域調水造成的影響與風險。深化對引水入湖水質指標研究,優化現有入湖控制指標體系;加強對流域河湖適宜水位,特別是太湖生態水位的研究,為合理控制太湖及河網水位提供科學依據。