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湘江长沙段枯水期低水位对长沙取水影响及应对措施
邱俊杰(长沙市水利局) 何良 陈集中(长沙市防汛抗旱指挥部办公室)
发布日期:2009/9/22   [已阅读5934次] 打印 关闭

 

[摘要]近年来湘江长沙段枯水期出现低水位主要是由降雨偏少、洞庭湖水位偏低、河槽下切等因素引起。本文对采取的应对措施进行了分析,提出了采用各类节水措施,合理利用第二水源,启动枢纽工程建设,增强湘江流域调水补水功能等建议,以解决枯期取水问题,确保湖南省会长沙用水安全。

[关键词]枯水期  取水影响  应对措施

 

湘江发源于广西临桂县海洋坪的龙门界,经兴安、全州至下江圩斗牛岭,进入湖南省东安县,经永州、衡阳、株洲、湘潭、长沙至岳阳湘阴的濠河口分两支注入洞庭湖,全长856km,流域面积为94660km2,河流平均坡降为0.134‰,是洞庭湖水系中最大的河流,也是长江七大支流之一。该流域属我国南方湿润地区,降水量较多,历年平均年降雨1472.9mm,暴雨多为气旋雨,偶尔为台风雨,暴雨多发于每年4-7月,尤以56两月为甚,时空分布不匀。湘江流域洪水主要由气旋雨形成,洪水时空变化特性与暴雨特性一致,每年4-9月为汛期,10-次年3月为枯水期,年最大洪水多发生于每年的4-8月,其中56两月出现次数最多。流域内建有东江、双牌、欧阳海、水府庙等大型水库及中型水利枢纽工程145处,设计灌溉面64hm2

2003年以来湘江下游长株潭地区频频出现历史最枯水情,城市居民饮用水安全受到威胁。因此,很有必要针对湘江可能出现的枯水情况和形成原因进行分析,对长沙饮水造成的影响进行总结,科学合理地采取应对措施,确保居民饮用水安全,为长沙经济社会又好又快发展提供有力的水资源保障。

一、近年来出现低水位原因分析

1953年至2008年的56年历史资料统计,最低水位在26m以下的出现13年,上世纪60708090年代分别有2113年出现,2003年以来,湘江长沙段一直处于枯水期,连续6年持续走低,不断刷新历史最低值,20071214日长沙出现历史最低水位25.15m。究其原因,主要有如下因素影响:

(一)流域降雨偏少

1953年以来,长沙最低水位出现在111212月份的年数分别为819187年,出现概率分别为14.3%33.9%32.1%12.5%20032008年期间,最低水位均在25.6m以下,出现最低水位前一个月湘江流域平均降雨都较历年均值偏少60%以上。其中:200711141214湘江流域平均降雨量只有4mm,较历年同期均值偏少93%,致使长沙站出现了25.15m的历史最低水位;200310月份湘江流域平均降雨只有13 mm,较历年同期偏少84%,上游湘潭流量只有331m3/s ,为6年来的最小值;20089251025,流域平均降雨仅23mm,较历年同期均值60mm偏少70%,长沙站水位在20081025出现实测年最低水位25.17m,接近历史最低水位。因此湘江前期降雨严重偏少,是造成湘江下游河段水位降低的主要原因。

(二)河道河槽下切

近年来由于城区开发建设,砂石需求量大增,长沙主城区外的湘江河段年采砂量达1500万吨,加之2008年长沙海事局组织力量在湘江香炉州河段清淤5100m3,该段河床平均下切1m

长沙站断面变化:根据湘江长沙水位站19902008年历年实测大断面成果资料分析,长沙段湘江河床呈逐年整体下切的趋势,其中19901995年湘江河床最低点下切0.69m20002008年最低点下切1.76m25.00m水位以下19902008年平均下切2.3m

长沙站以下河段断面变化:根据丁字湾镇、沩水河口及铁角咀石灰窑渡口1:5000的湘江河段19892008年湘江水下地形图比较,河床下切明显,丁字湾镇、沩水河口及铁角咀石灰窑渡口25.00m水位时河床分别平均下切4.2m6.5m3.0m

由上述断面(见图1)的历年变化情况可以看出,湘江湘潭水文站~铁角咀石灰窑渡口百余公里河床随时间的推移正逐年下切,因此在同流量的情况下湘江下游河段水位正逐年下降。

 

(三)洞庭湖水位偏低

长沙处于洞庭湖尾闾,城陵矶水位对湘水干流下游的影响大,水位高会导致湘水干流出流慢,出现小流量、高水位的现象(如19661972年)。枯水期,城陵矶水位低,加大湘水下游河段水面比降,加大流速,使湘潭同流量级下长沙水位降低。近几年来,湘潭枯水期流量在未达历史最小的情况下,长沙水位多次在25.5m以下,并连续创历史新低,与城陵矶同时水位偏低有关。由长沙与城陵矶水位变化关系分析资料可知,在枯水情况下,湘潭流量在500 m3/s左右, 城陵矶水位在22-23m时,城陵矶水位变化1m,影响长沙水位0.20m左右。

 

二、应急调水及取水设施情况

1、应急调水情况

近年来,受降雨偏少、河槽下切等因素综合影响,湘江下游河段频频出现枯水水情。针对这种严峻形势,湖南省人民政府于20072009年均采取了从湘江上游东江水库调水的措施。

200768月,湘中以南及湘东等地区发生了1973年以来最严重的旱灾。入冬后,湘江湘潭、长沙段出现历史最低水位,省人民政府及时启动水资源调度预案,从11101231加大东江水库下泄流量(保证不小于200m3/s),共调水8.64亿m3,保障了湘江中下游特别是长沙、株洲、湘潭三市生产、生活和生态用水安全。

2008年,长沙市降雨量总体偏少,尤其是12月份,全市平均降雨仅9.8mm,较历年同期均值偏少80%,整个湘江流域降雨还不足历史同期均值的40%。四水、三口入湖水量明显减少,洞庭湖区城陵矶站水位急剧下降,湘水湘潭站1024出现实测历史最低水位26.81m。长沙站1025出现实测年最低水位25.17m,湘江下游段的长株潭地区取水、用水安全受到严重威胁。针对这种严峻形势,省、市防指两次20081024103020081211200932两次及时采取从上游东江水库调水的措施,共从东江水库调水15.24亿m3从东江水库调水缓解下游长株潭地区的燃眉之急。由于及时采取从东江水库调水和长江三峡水库加大下泄流量等措施,城陵矶和湘潭、长沙水位下降趋势才得到有效控制。

2、取水设施情况

长沙市区沿江共分布有6个水厂(平面分布见图2),均以湘江为水源,取水点均位于湘江长沙市区段饮用水水源一级保护区内。其中:一水厂日供水能力为20万吨;二水厂日供水能力为30万吨;三水厂日供水能力为30万吨;四水厂日供水能力为20万吨;五水厂日供水能力为30万吨;八水厂日供水能力为50万吨。各水厂取水头部相关高程及设计枯水位情况见表1

1                  各制水公司取水头部设计枯水位一览表

单位

取水头部(黄海高程)

顶标高(m

底标高(m

设计枯水位(m

一制水

21.70

17.82

23.00

二制水

21.50

16.00

23.645

三、八制水

27.00

20.00

23.68

四制水

21.32

15.85

23.53

五制水

21.27

16.50

23.53

3、枯水期对取水设施影响情况

从各水厂设计取水口高程情况可以看出:当湘江长沙段水位在25m(吴淞基面)以下时,各水厂正常取水工作将受到影响。

根据《湖南省水资源调度方案及系统建设规划》在湘江易家湾到长沙枢纽河段枯水季节维持最小生态需水流量为603m3/s,湘江枯期最小流量不能满足最小生态需水量要求,对长沙饮水水质将产生影响。

 2    长沙城区各取水水厂沿江分布示意图

三、应对措施分析

湘江流域内能够运用于调水计划的主要是东江水库,其它水库或枢纽工程可调库容所占比重不大,不能作为调水主要水源。考虑到东江水库是个多年调节水库,不可能把水放到死水位,为了保证发电调度和水资源调度需求,东江水库调水控制的最低水位为269.50m,因此东江水库能够运用于调水计划的总水量也是有限的,为了确保湘江下游河段的用水安全,建议采取以下应对措施:

(一)、采用各类节水措施。为推进长株潭两型社会建设,水利部将长沙、株洲、湘潭三市一同列为全国第三批节水型社会建设试点地区(市),这是长沙市建设节水型社会,引导水资源合理高效利用的大好机遇。根据城市节约用水标准,结合长沙现状用水水平、水资源条件,对各行业节水采取措施:

一是调整农业种植结构,改进灌溉技术,完善水利设施和节水改造工程,提高渠系水利用系数。至2011年(近期),全市新增节水灌溉面积20万亩,节灌率提高到40%,灌溉水利用系数提高到0.61。至2020年(远期),节灌工程面积占全部农田面积75%以上,灌溉水利用系数提高到0.65

二是以水资源供需平衡为原则实行工业用水总量控制,逐步推进食品、化学、造纸、纺织等用水大户和污染大户的节水改造,推进技术水平升级和产品更新换代,降低工业用水增长率,减少万元工业产值用水量。至2011年,单位工业增加值用水量为121.4m3/万元,工业用水重复利用率提高到60%。2020年,单位工业增加值用水量在2011年基础上下降25%,达到92m3/万元,工业用水重复利用率达到80%。

三是大力开展城市生活节约用水,加强供水管网更新改造,推广节水型用水器具,提高生活用水效率。至2011年,城镇供水管网漏失率控制在12%以内,人均城镇居民生活用水量控制在172L/d左右,节水器具普及率达100%。2020年,城镇供水管网漏失率控制在8%以内,人均城镇居民生活用水量控制在170L/d左右。

四是非常规水源的节水利用,主要是指污水处理后中水回用。2011年污水处理后再生水回用要达到600m32020年达到1686m3

(二)、全面推进计划用水。逐步扩大计划用水的实施范围,根据水量分配方案、流域和区域年度水量分配以及各地来水的实际情况,按照统筹协调、综合平衡、留有余地的原则,取水许可部门向取水户下达用水计划,保障合理用水,抑制不合理需求。进一步加强城市重点用水户的计划用水管理,通过价格杠杆促进节约用水。

一是严格取水许可制度。对取水许可证申请严格审批,凡利用水利工程或者机械提水设施在湘江河道取水的单位和个人,均应向水行政主管部门申请取水许可,取得取水权。取水许可申请的审批及取水许可证的核发程序应按照国家有关规定执行,取水许可证持有人按照取水许可证核准的时间、地点、方式和取水量进行取水,切实加大执法力度。

二是加强供水管网调度,采取分时分片供水措施。白天尽量保证地势较低区域蓄水和用水,对高、远程地区采取夜间供水的方式。由于高、远程地区基本具备蓄水设施,如井圭沿线、芙蓉路省政府周边地区都有蓄水池,因此,夜间可通过闸门调节,减少地势较低区域供水量,提升高、远程地区供水压力,以保证此类区域用户的蓄水和用水。

三是启用自备水源,确保居民生活用水,取消环卫、绿化用水,必要时可逐步限制其它非生活用水。同时,号召用户节约用水,启动自备水源。市区共有农大、丽臣和银太纺织等41家使用自备水源的单位或企业,日取水达16191m3,可供饮用量12616m3,这些水量经过处理后可保证42万人饮用水(居民正常饮水按每人每天30升标准计算),启动本部分自备水源可较大程度地缓解城区供水压力。

四是对湖南菲达宏宇发展有限公司(年取用水量达3010万吨)和湖南国祯环保有限公司(年取用水量达5110万吨)等用水大户实行严格控制,必要时按照应急预案实行关停,确保医院、车站等重点用户和居民生活用水。

(三)、加强枯期水质监管。

一是切实加强排污口的监督管理,新建、改建、扩建入河入湖排污口要进行严格论证,强化对主要河流和湖泊的管制,坚决取缔饮用水水源保护区内的直接排污口。依据国家排污标准和入河入湖排污口的排污控制要求,合理制定取用水户退排水的监督管理控制标准,对取用水户退排水加强监督管理,严禁直接向江河排放超标工业污水,严禁利用渗坑向地下退排污水。对列入湘江流域水污染综合整治的24家涉水化工、制革、印染、建材等污染严重的高能耗企业实施停产治理、限期治理和搬迁。200912月底以前,长沙蜂巢颜料化工有限公司等19家第一批限期治理企业完成治理任务。201012月底以前,湖南三环颜料有限公司、毛巾集团公司、经阁铝材公司第一批搬迁企业实施到位。严禁引进、新建和扩改国家产业政策明令禁止的小电镀、小制革、小印染等“十八小”企业。

二是湘江长沙段河道水位接近城市供水警戒线时,湘江干流自三汊矶大桥至上游大托镇港子河口水域及湘江一级支流饮用水取水口上游2000m、下游500m范围内实行禁采作业,各级水行政主管部门加强监管、履行职责、落实责任。

三是加强枯期水质监测工作。水文部门应加强对湘江及支流河段水位、流量和水质监测,及时发布监测水情信息;环保部门要加强流域环境监测,整治和限制污染物排放;水业公司一方面应增加对各制水公司抽查的频率,由每月每制水公司十次增加到十四次,另一方面有针对性地加大对原水和出厂水水质检测,确保用水安全。

(四)、合理利用第二水源。湘江干流及城区供水选取流域内的东江、株树桥等水库作为第二饮用水源地,在湘江枯水期或水质受到严重污染情况下及时启用第二水源,确保安全用水;浏阳河、捞刀河、靳江河等一级支流达到供水警戒线时,应启动株树桥水库向浏阳河补水、马尾皂水库向捞刀河补水、泉水冲水库向靳江河补水,确保河道最小生态需水流量的要求,确保沿河城镇及居民安全用水需要。

东江水库位于湘江一级支流耒水上游,控制流域面积4719 km2,占耒水流域面积39.6%。水库正常蓄水位285m,总库容91.5亿m3,有效库容52.5亿m3,库容系数达1.16,为多年调节水库。株树桥水库是浏阳河南源小溪河上控制性水库,为多年调节水库,控制流域面积564km2,占小溪河流域集水面积的72%。水库正常蓄水位165m,总库容2.78亿m3调节库容1.905亿m3。坝址多年平均流量17.6m3/s,多年平均径流量5.56亿m3,库容系数0.343。根据长沙市总体规划,经多方案比选,最终确定株树桥水库作为长沙市第二城市供水水源。近期2010年将从株树桥水库取水70m3/天,引水流量8.1m3/s,远期2020年从株树桥水库饮水95m3/天,引水流量11.0m3/s,分别占株树桥坝址径流量的44.5%60.8%

(五)、启动枢纽工程建设。一是对湘江上游涔天河、双牌等流域性水利枢纽工程按照设计能力进行扩容建设,从河流源头上大大增强湘江流域调水补水功能,确保湘江下游长株潭地区用水安全和经济发展需要。涔天河水库系湘江流域一级支流潇水上游第一个梯级工程,控制流域面积2466km2,多年平均径流量25.6亿m3。上个世纪60年代中期,将流域规划中的涔天河高坝方案改为低坝方案,水库库容小,调节性能差,使潇水流域丰富的水资源没有得到合理利用,扩建工程水库正常蓄水位达到317m,最大坝高114m,总库容15.9亿m3,设计灌溉面积由低坝方案的8.5万亩扩大到115万亩,电站装机由原来的22.5mw增加至180mw,多年平均发电量由原来的1.09亿kwh增加至4.39亿kwh,工程的经济效益和社会效益显著增加。

二是为了全面解决湘江长沙段枯水期水资源紧缺的局面,建议尽快启动湘江长沙综合枢纽工程建设,按照设计方案抬高湘江长沙城区段正常水位。湘江长沙综合枢纽坝址位于望城县蔡家洲,属于低水头径流式电站,是一座以改善湘江通航为主,并兼有保障供水、灌溉发电、改善环境、公路交通等多重功能的综合性枢纽工程。枢纽下游湘江河段长期受洞庭湖水位顶托,正常蓄水位29.70m,相应库容6.75亿m3。湘江长沙综合枢纽工程绝大部分专项已获国家部委有关部门批准,将于20099月下旬开工,建设工期5年。项目建成后,正常蓄水位远远高出25m供水警戒线,湘江长沙段因水位下降造成供水之忧将成为历史。

(六)、采取应急供水措施。在近期,湘江枯水期临时措施,一是启动应急供水方案。六个水厂均充分利用现有的取水泵站,新建取水头部,新铺设原水自流管道,新建中间提升泵站,安装大流量、低扬程潜水泵。一旦出现取水泵站因外河低水位不能正常工作时,及时启动低扬程潜水泵,抬升吸水井内水位,确保取水泵站正常工作。目前,市一、三、四、五制水公司应急取水设备已施工完毕,可随时投入运行,四个水厂应急日取水能力可达80m3;二水厂日正常取水10m3,八水厂日正常取水30m3。全市各水厂若启动应急设备取水,湘江长沙段水位只要控制在24.5m以上便可保证长沙市正常供水。

二是启动应急送水方案。在枯期若湘江水质不符合用水标准要求,造成城区居民无水可用或者由于自来水主引水管多处连续爆裂,造成城区大面积停水,给广大市民生产、生活带来了极大的不便时,市政府应及时在城区主要地点启动应急送水来缓解城区供水压力,确保广大市民能够正常用水。主要应急送水措施主要是水车送水。此措施不仅方便居民就近取水,而且便于水的卫生防护(如水车密闭),还可以在水车中进行饮水消毒。

 

主办:长沙市防汛抗旱指挥部办公室
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