太湖流域重要河湖年度分配水量模擬評估分析

曹菊萍 姚俊 彭歡

摘要：為了貫徹最嚴格水資源管理制度，落實批復的《太湖流域水量分配方案》要求，采用太湖流域水量、水質(zhì)數(shù)學模型，模擬分析了2016年重要河湖的進出水量，評估模擬進出水量與太湖流域水量分配成果的符合性。評估結(jié)果表明，重要河湖進出水量與水量分配成果略有差距，需要建立健全流域水資源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)精細化和智能化管理，為落實最嚴格水資源管理制度和太湖流域水量分配方案提供基礎支撐。

關鍵詞：水量分配;模擬評估;數(shù)學模型;太湖流域

中圖法分類號.TV213.4文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2019.05.003

1研究背景

太湖流域平原河網(wǎng)地區(qū)水文情勢復雜，水資源開發(fā)利用程度高，需從長江引水。太湖流域管理局按照水利部統(tǒng)一部署，組織編制了《太湖流域水量分配方案》，并于2018年5月獲國家發(fā)展與改革委員會和水利部聯(lián)合批復。該水量分配方案提出了多年平均降水條件下，太湖水位低于防洪控制線時的水量分配成果及流域主要工程控制運用的水資源調(diào)度意見。本文根據(jù)2016年水資源供需情況，采用流域數(shù)學模型計算該年重點河湖進出水量，并與水量分配成果進行比較，提出太湖流域水資源管理的相關建議。

本文采用的太湖流域水量、水質(zhì)數(shù)學模型系統(tǒng)，可以模擬平原河湖、各種控制建筑物運行的水動力響應，對河湖水量、水質(zhì)進行聯(lián)合分析，并與數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)集成，形成適合于太湖流域河網(wǎng)水量水質(zhì)計算的平臺。該模型系統(tǒng)已獲相關部門評審鑒定，并在流域水資源綜合規(guī)劃、流域水量分配方案及相關工作中得到檢驗。

2重要控制點進出水量分析

太湖流域為水資源一級區(qū)長江區(qū)中的二級區(qū)，按照行政分區(qū)和地形特點，又分為4個三級區(qū)和8個四級區(qū)，詳見圖1。

2.1沿江口門引排水量

太湖流域2016年沿江口門總引水量為60.0億rn3，總排水量為146.6億m，排水量大于引水量，主要是由于2016年流域降雨偏豐、排洪水量較大所致。湖西區(qū)沿江口門年引水量最大，為21.3億m，占沿江口門年引水總量的35%;望虞河年排水量最大，為46.7億m，占年排水總量的32%，詳見表1。

2.2環(huán)湖口門進出水量

2016年環(huán)太湖入湖總水量159.8億m，出湖總水量167.1億m。由圖2可見，入湖水量近2/3來源于湖西區(qū)，其次是浙西區(qū)（28%）。出湖水量主要通道為太浦河、望虞河、陽澄淀泖區(qū)和杭嘉湖區(qū)。上游浙西區(qū)、武澄錫虞區(qū)出湖水量約8億m。

2.3望虞河、太浦河進出水量

2016年，望虞河常熟水利樞紐引水47d，引水量4.6億m³;望虞河望亭水利樞紐引水入湖30d，入湖水量1.4億m，引水入湖期間人湖效率約30%（望亭水利樞紐入湖水量占常熟樞紐引江水量的比例），主要原因是常熟樞紐引水和入湖有一定時間差，且望虞河西岸未控導致分流水量較多。

2016年太浦河出湖水量68.0億m，集中在7-8月。冬春季太湖水位較低，太浦閘下泄流量較小。

3分配水量模擬及評估

分析2016年降水時空分布與水量分配方案對應典型年的差異，采用水量水質(zhì)數(shù)學模型模擬實際水資源調(diào)度下各重點河湖的進出水量，與實測成果進行對比評估。

3.1現(xiàn)狀工況分析

《太湖流域水量分配方案》中提出，2015年工況流域骨干工程主要完成了走馬塘拓浚延伸工程、平湖塘延伸拓浚工程及望虞河西岸控制工程（張家港樞紐未實施）3項工程。2016年實際工況與水量分配略有差別，主要是由于望虞河西岸控制工程還未建設。

3.2 2016年實際運行情況

（1）太湖水位過程線。2016年全流域年降水量1792mm，屬豐水年，有154d太湖水位低于防洪控制線。2016年及典型年太湖水位過程線見圖3。

（2）環(huán)湖出入湖水量。2016年水資源調(diào)度期間環(huán)湖口門出入湖水量對比詳見表2～3。在水位低于防洪控制線期間，環(huán)湖口門入湖水量34.83億m，出湖量40.74億m。其中江蘇省出湖量15.44億m，占出湖量的38%;浙江省出湖量8.03億m，占出湖量的20%。與20%來水典型年相比，高于防洪線的排洪量較多，出入湖水量較水量分配方案偏小。

（3）望虞河、太浦河進出水量。2016年水資源調(diào)度期間望虞河進出水量對比見表4。水位低于防洪線期間，常熟樞紐引江4.6億m，入湖量1.44億m，入湖率30%，較水量分配的成果偏低，主要原因是望虞河西岸控制工程建成后提高了入湖效率。

根據(jù)《太湖流域水量分配方案》的要求，當太湖水位低于防洪控制水位、高于低水位控制線時，供水流量不低于50m/fs。2016年太湖水位在此區(qū)間共有154d，主要集中在1-3月、9月和12月;太浦閘的平均下泄流量115m/s，較水量分配方案增加較多，主要集中在4-9月。

3.3模型模擬結(jié)果

采用太湖流域水量水質(zhì)數(shù)學模型，對2016年重點河湖進出水量進行計算，并采用水量分配方案提出的水利工程水資源調(diào)度意見進行調(diào)度。

（1）環(huán)湖出入湖水量見圖4。計算得出的2016年環(huán)太湖口門總?cè)牒繛?56.8億m，總出湖水量為157.2億m，較實測出入湖水量略少，誤差為1.9%-6.3%;湖西實測入湖水量偏高較多，浙西實測入湖水量偏低;陽澄淀泖區(qū)的出湖水量較實測值高約11.8億m。主要原因包括：①環(huán)湖巡測斷面與統(tǒng)計斷面存在一定的差距;②環(huán)湖口門的實際調(diào)度并未完全按照水資源調(diào)度意見執(zhí)行。

（2）望虞河、太浦河進出水量。2016年降雨偏豐，常熟樞紐以排洪水為主，引江量較常年偏少。由于實際入湖率僅30%，而模型入湖率為66%（模型計算按照水量分配調(diào)度意見調(diào)度），故實測結(jié)果與水量分配調(diào)度意見的成果相差較大。2016年望虞河進出水量對比分析見表5。

分析結(jié)果表明，太浦河的出湖水量實測值較大，而南岸（江蘇段和浙江段）出入河水量實測值較小，北岸江蘇段的出入河水量一致。太浦河進出水量對比見表6。實測值與模擬計算值產(chǎn)生差異的主要原因如下：①太浦河南岸蘆墟以西未建閘控制，出入河水量僅與水位差相關。②陶莊樞紐以嘉善（魏塘）站為調(diào)度參照站。當嘉善水位低于3.3m時，閘門基本敞開;嘉善水位為3.3-3.6m時，閘門開始關閘;當嘉善水位超過3.6m，太浦河漲潮時關閘，落潮時搶排澇水入太浦河。這與《流域水量分配方案》中提出的“當太浦河水位高于兩岸水位時可開閘引水;當嘉興水位高于3.0m時，南岸可向太浦河排水”的調(diào)度原則不同，造成南岸出入河水量實測值與模擬值之間的差異。

對太湖、望虞河和太浦河綜合分析評估后發(fā)現(xiàn)，2016年流域重要河湖的進出水量與水量分配典型年成果和按調(diào)度意見模擬的成果存在一定差距，主要因為受工程建設以及地方工程調(diào)度的影響，實際的調(diào)度與批復的水資源調(diào)度意見存在差異。

4結(jié)論及建議

（1）2016年沿江口門（江蘇段）總引水量為60.0億m，總排水量為146.6億m;環(huán)太湖入湖總水量159.8億m，出湖總水量167.1億m;引江入湖期間望虞河常熟樞紐引水4.6億m，望亭立交入湖水量為1.4億m;太浦河全年出湖水量68.0億m。

（2）按水量分配水資源調(diào)度意見模擬結(jié)果得出，2016年重點河湖進出水量較實際略偏低，誤差約6%，主要原因是實際調(diào)度與批復的調(diào)度原則存在差異。

（3）建議進一步建立健全流域水資源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)水文水資源信息自動監(jiān)測采集和主要工程的實時監(jiān)控，保障年度水量分配方案的實施。

（4）建議進一步細化年度分配水量，提出重點河湖水資源調(diào)度期的分配水量方案，并據(jù)此提出年度調(diào)度計劃。