4.4 流域调度存在的问题及研究需求
基于对太湖流域调度演变历程,流域、区域现状调度方案、调度实践的梳理,以及流域及主要控制线、区域河网水体流动情况分析成果,总结提出太湖流域流域层面、区域层面调度存在的主要问题及研究需求,为有针对性地开展太湖流域现状调度优化研究奠定基础。
4.4.1 太湖流域综合调度存在问题分析
4.4.1.1 流域层面
在不同阶段,流域经济社会发展对防洪、供水和水生态环境安全有不同的需求和侧重,太湖流域的调度理念、调度任务等需要随着流域工程体系完善与经济社会发展进行不断调整与优化。目前太湖流域综合调度存在的主要问题如下:
1.太湖调度控制要求有待优化
太湖水位是流域防洪和水资源调度的重要参照指标,关系到流域与区域等不同尺度调度需求间的平衡,以及防洪、供水与水生态环境等不同调度目标间的协调,因此太湖控制水位往往成为省市间争论的焦点。太湖水位主要受制于上游来水及环湖口门工程的控制运用。洪水期遇流域性降雨,河湖水位齐涨,下游涨率往往高于太湖,太湖排水受下游高水位限制,而下游外排河道受潮汐顶托,排水受阻,致使太湖水位洪水期呈上涨快、持续时间长、退水过程慢的特点。枯水期湖面蒸发量大,环湖口门出流快,而流域引水入湖能力有限,太湖水位下降趋势难以控制。流域防洪、供水、水环境不同调度目标存在的不协调也集中表现在太湖水位上。因此,研究提出太湖综合调度目标,科学优化太湖防洪与供水调度控制要求,探索太湖水生态环境调度控制要求,将流域的防洪减灾与水资源利用和水环境改善密切结合、统筹考虑,对于缓解流域水资源供需矛盾,增加流域供水,改善流域水生态环境,有效提高水资源的利用效率和效益具有重要的现实意义,是实现流域综合调度目标的必然要求。
2.流域骨干河道调度与两岸地区调度需求间存在不协调
流域骨干河道行洪与区域排涝矛盾突出。由于城镇化发展,圩区规模迅速扩大,在提高城市和广大低洼地区防洪除涝标准的同时,切断了河湖连通河道,削弱了洪水调蓄能力,加大了流域骨干河道、圩外河道的防洪压力,使洪涝矛盾加剧,影响太湖防洪调度的决策与调度效果,较为突出的是望虞河、太浦河、江南运河及黄浦江上游。以流域1999年实况洪水为例,暴雨中心集中在流域南部地区,太湖水位与杭嘉湖地区水位均快速上涨,为保障杭嘉湖区的防洪除涝安全,太湖造峰期间(30d)太浦闸关闸15d,严重制约了太浦河排泄太湖洪水的能力。在太湖退水期,考虑杭嘉湖地区圩区防洪承受能力,太浦闸开闸泄洪初期仅按150m3/s控制排水,但仍有大量洪水倒灌入杭嘉湖地区,延长了区域的超警戒水位持续时间。
流域水资源调度与区域水环境改善引水间存在矛盾。引江济太期间,望虞河作为引清通道,须保证入湖水量水质。实际调度运行中,由于望虞河西岸污水入侵和东岸分流较大,导致入湖效率偏低,入湖水质得不到保证。因此,需制定统筹望虞河和两岸地区相关工程的调度方案,要求西岸地区适度排江,降低地区水位;东岸地区按照流域及区域水资源优化配置格局要求,加大引江水量,形成区域内部引排结合的有序流动,减少对望虞河引水入湖的影响。
3.防洪、供水和水生态环境多目标调度统筹难度大
由于流域与区域对调度的需求不尽一致,甚至互为矛盾,使得调度统筹难度大。例如,太湖流域河湖属浅水型,水位变幅不大,调蓄能力小,遇降雨极易发生旱涝急转,而且太湖洪水出路不足,水位易涨难消,加上流域中长期水文气象预测预报准确性不高等,在确保防洪安全的同时,流域供水调度、雨洪资源的利用会受到严重的限制。特别是太湖蓝藻大多在盛夏汛期暴发,太湖水位往往超过引水控制水位,在此情况下安全供水与防洪安全矛盾突出,而汛末雨洪资源利用往往又面临台风威胁,加大了多目标统筹调度的难度。
4.4.1.2 区域层面
区域层面存在的问题主要是各水利分区及行政区域内部的不协调,表现在为改善区域水环境多引水,导致区域排水不畅,地区水位抬升等的引排不协调。
1.湖西区
湖西区地处太湖上游,有大量的入湖河道,但区域内污染严重,多数河流水质劣于Ⅳ类。从河网水体流动情况分析结果可知,湖西区总体呈现由北向南输移,且污染物特别是TN、TP会在区域内部不断累积与迁移,并最终影响到太湖水质。湖西区亟须结合产业布局和结构调整,治理工业点源和农业面源污染,从根本上促进水环境改善。同时,区域以往调水试验表明,合理有序的水体流动有助于提高河网水环境容量,起到很好的辅助作用。
2.武澄锡虞区
江阴市、张家港市因各自调水引流导致水流运动格局变化。目前,为满足江阴城区的水资源和水环境需求,江阴白屈港常年引水,抬高了江阴城区水位,张家港沿江口门排水致使江阴城区的污水大量进入张家港,张家港城区水质恶化,因此张家港市采取只引不排的方针应对。但张家港位于武澄锡东部,地势高于武澄锡腹部江阴地区,在无洪水时,白屈港控制线均敞开,这样张家港城区污水又会进入到江阴,影响江阴的防洪和水环境,同时,不排只引的情况也会抬高城区水位,给自身防洪带来压力。
3.阳澄淀泖区
苏州市施行“自流活水”项目以来,古城区水质明显改善,同时周边区县包括常熟、昆山、太仓等地也根据自身特点陆续开展引水促进本地水体循环和改善水环境,引水产生的问题也相对突出。如太仓市自2000年后引水量增加,排水量减少,内河控制水位明显抬高20~30cm,减弱了太仓市的蓄洪能力。这种因引致涝的矛盾给太仓市防洪及改善太仓市水环境,特别是城区水环境带来了压力。
4.杭嘉湖区
受地形条件限制,长期以来区域内分片水流方向不同,难以形成有效的水体循环,同时嘉兴地区洪水北排的工程能力不足,太浦河高水位行洪对南部嘉兴的排水造成顶托,导致区域内水体更新慢,水环境受制约,难以明显改善。
4.4.2 研究需求分析
针对前述存在的问题,需要协调好流域防洪与水资源利用及水环境改善的关系,合理安排有序流动的引排通道,并确定合理的引排调度水位,在保证防洪除涝安全、满足流域和区域用水需求的同时,兼顾水生态环境改善。
1.明确综合调度目标,建立综合调度评价指标体系
以流域河长制、最严格水资源管理制度实施、水生态文明建设以及流域水环境综合治理为契机,以引江济太为载体,结合流域水环境、水生态以及河湖有序流动等需求,进一步深化流域综合调度实践。要按照水利改革要求,明确太湖流域综合调度的目标需求,积极推进防洪与水资源的统一调度,有效统筹,有序满足防洪、供水、航运、发电、水环境、水生态等不同层次的需求,确保流域“三个安全”。要结合流域特点,建立流域防洪、供水、水生态环境安全的综合调度评价指标体系,以统筹流域调度的多目标需求,为调度提供科学依据。
2.强化骨干工程调度,提高流域调控能力
分析现状太湖防洪与调水控制水位时段划分的合理性和太湖雨洪资源利用的可行性,优化太湖现状防洪与供水调度控制要求;研究太湖多指标水生态环境调度的可行性,分析太湖水生态环境调度效果及风险,提出太湖水生态环境调度控制要求;提出太湖综合调度控制要求建议。进一步挖掘流域骨干工程潜力,分析太浦河泄洪与杭嘉湖区排涝的关系,以及加大太浦河供水流量的可行性,研究望虞河、走马塘联合调度模式,提出流域骨干工程优化调度建议。
3.评估现状水体流动,提出基于有序流动的水环境调度
评估现状综合调度下的水体流动规律,开展河湖有序流动的水环境响应机制研究,探明太湖与出入湖河道水体有序流动的联动效应,提出太湖与出入湖河道水体有序流动的联动模式;研究区域河网水体有序流动与水量水质的响应关系,分析小尺度水体有序流动及水环境改善作用,提出典型区域水体有序流动的模式;开展流域骨干河道联合调度、综合调度潜力及效果分析,研究提出基于平原河网有序流动的流域水环境调度模式。
4.研究流域综合调度方案,推进多目标统筹调度
按照水利改革要求,积极推进防洪与水资源的统一调度,有效统筹,有序满足防洪、供水、航运、发电、水环境、水生态等不同层次的需求,确保流域“三个安全”。为此,需在分析对比太湖流域防洪、水资源、水生态环境等领域的流域、区域现行调度防护重点、目标定位、调度参数等的基础上,以太湖和流域骨干河道现状调度优化为突破口,并结合区域水利工程体系调度优化,研究提出面向“三个安全”的太湖流域水利工程综合调度模式,为实施流域综合调度、并在调度实践中不断优化与完善提供技术参考。
5.推进流域区域联合调度,增强调度的协调性
目前,流域及地方按照“三个安全”需要,利用滨江临湖临海及已建工程优势,开展了防洪、供水以及水生态环境调度。为最大限度发挥流域与区域工程体系的综合效益,还需进一步增强流域区域调度的协调性。在把握流域总体目标的基础上,根据地方和区域需求,因势利导,充分调动地方参与流域调度的积极性,以流域调度带动区域调度,促进区域调度服从流域调度的基础上充分发挥工程效益;通过整合资源调度,加强调度管理,变各自为政为协同作战,尽力减少流域与区域、区域与区域间的矛盾,促进整体效益最大化。