馬祥中，閆 浩，胡尊樂，費國松 ，郭紅麗，戴 雷

（1.溧陽市水利局，江蘇 溧陽 213300；2.江蘇省水文水資源勘測局常州分局，江蘇 常州 213022；3.江蘇省水文水資源勘測局南京分局，江蘇 南京 210008）

1 概述

20世紀以來，隨著經濟社會的高速發(fā)展，人口不斷增長，城市化進程加快，水資源調控手段和水污染治理措施相對滯后，區(qū)域水環(huán)境質量一時間得不到明顯改善，水的供需矛盾愈加突出，由此引起的水質型缺水和水污染問題在一定程度上影響了各地經濟社會的可持續(xù)發(fā)展和人民群眾的生活質量。而跨區(qū)域（流域）補水一直是促進江河湖連通、增加區(qū)域水資源補給、改善區(qū)域水環(huán)境的客觀要求和主要措施[1-2]。

溧陽市作為太湖流域上游湖西水系低山丘陵區(qū)，在枯水年份時，水資源短缺與水質型缺水問題尤為嚴重。為尋求解決方法，溧陽市一方面加大丹金溧漕河引清活水力度，另一方面探求西部固城湖（長江流域水陽江水系）向境內（太湖流域湖西水系）調水的可行性。與此同時，固城湖水位遠高于溧陽市南河水位，水量豐富，水質良好，且由于水陽江補給，來（補）水相對充足[3-4]，在枯水期如果通過胥河（茅東閘）自流向溧陽市（南河）補水，對于緩解溧陽市水資源短缺問題、改善河道水環(huán)境具有相當重要的意義。

本文根據(jù)長江、水陽江、石臼湖、固城湖多年的水文監(jiān)測資料以及楊家灣樞紐（官溪河）、水碧橋閘（水碧橋河）、茅東閘（胥河）和蛇山抽水站（石臼湖）的工程調度資料，并結合茅東閘船閘調度方案，探討固城湖向南河補水的可行性方案，也為跨流域調水提供技術參考。

2 固城湖概況

固城湖位于南京市高淳區(qū)境內水陽江下游，北臨石臼湖，東抵太湖湖西地區(qū)，南接水陽江流域所屬的皖南山區(qū)，西面為水陽江流域的平原、圩區(qū)。湖泊現(xiàn)狀為正常水位（8.18 m水位）下，周長約為43.0 km，水面面積為30.95 km2，蓄水量約為0.78億m3，并分為大湖區(qū)和小湖區(qū)（大湖區(qū)面積約為小湖區(qū)的8～10倍）；水質良好，一直保持在II類水以上，為南京市飲用水水質最好的天然湖泊之一[5-6]。固城湖來水相對豐富，主要是源自皖南山區(qū)的河流（水陽江）補給，其次是長江高水位時倒灌和湖區(qū)周圍丘陵山區(qū)的降水徑流。

固城湖所涉水利工程主要為楊家灣樞紐（官溪河）、水碧橋閘（水碧橋河）、茅東閘（胥河）和蛇山抽水站（石臼湖），其分布圖見圖1。正常情況下，固城湖通過楊家灣閘（官溪河，通石臼湖）、水碧橋閘（水碧橋河，通水陽江）、茅東閘（胥河，通南河）控制湖內水位，為區(qū)域防汛防旱、水資源開發(fā)利用、水環(huán)境改善服務。其中，茅東閘建于固城湖東側胥河上，控制固城湖與太湖湖西地區(qū)（溧陽市）的水量交換。蛇山抽水站位于南京市高淳區(qū)古柏鎮(zhèn)石臼湖畔、蛇山西側，采用雙向進出水，是石臼湖與固城湖水量交換的重要水利工程，它可通過石固河向固城湖補水。

圖1 固城湖及周邊水系圖

3 補水水源現(xiàn)狀分析

3.1 固城湖水源

根據(jù)固城湖水位代表站高淳站1977～2017年的水位監(jiān)測資料，固城湖最高月平均水位為7月份的9.70m，最低月平均水位為2月份的7.74m。受水碧橋閘等水利工程調度影響，正常情況下，固城湖進入梅雨期后的水位長期（7～9月）保持在9.00m以上，詳見表1。

正常水位（8.18 m）下，固城湖蓄水量約為0.78億m3，最高水位（13.21 m）下，蓄水量約為為2.75億m3，最低水位（5.16 m）下，蓄水量約為為0.05億m3，詳見表2。

表1 固城湖各月平均水位統(tǒng)計表單位：m

表2 固城湖水位～蓄水量關系表單位：m，億m3

3.2 水陽江水源

水陽江發(fā)源于中國安徽省績溪縣和寧國市南部山區(qū)，向北分別通過左支清水河（蕪湖市）和右支姑溪河（當涂縣）匯入長江，干流全長254 km，流域面積8934 km2。根據(jù)有關水文資料，水陽江每年經姑溪河匯入長江的徑流總量為47.08億m3（最豐水份為79.08m3、最枯水年份為21.66億m3）[7]。顯然，僅從水量角度，水陽江完全滿足固城湖的自身供水及向下游溧陽市南河補水的需要。

根據(jù)水陽江水位代表站水碧橋站1977～2017年的水位監(jiān)測資料，水陽江最高月平均水位為7月的9.80 m，最低月平均水位為1月的5.78 m，詳見表3。

表3 水碧橋站各月平均水位統(tǒng)計表單位：m

3.3 長江（石臼湖）水源

長江位于固城湖以北約50 km，年平均徑流量約9000億m3。當上游來水較大或受潮汐影響時，固城湖以北江段水位較高，長江水源可通過水陽江反灌包括石臼湖、運糧河、官溪河在內的內陸水網，進而可為固城湖補水。石臼湖位于蘇皖兩省交界處，北距固城湖約9.0 km，正常水位7.50 m時，水面面積207.65 km2，蓄水量約4.05億m3，是調節(jié)水陽江洪水的重要湖泊。根據(jù)席燕萍、逄勇等[8]的研究成果，長江（石臼湖）不僅是南京市重要的補給水源，歷史上也曾是溧陽市（太湖湖西地區(qū)）重要的抗旱水源。

根據(jù)石臼湖水位代表站蛇山站1977～2017年的水位監(jiān)測資料，石臼湖最高月平均水位為7月的10.00 m，最低月平均水位為2月的5.62 m，詳見表4。

4 補水調度方案

4.1 南河水位

根據(jù)南河水位代表站南渡站1977～2017年的水位監(jiān)測資料，南河最高月平均水位為7月的3.97 m，最低月平均水位為1月的3.10 m，詳見表5。

4.2 固城湖補水調度

由表1和表5可以看出，固城湖非汛期（1～4月、10～12月）平均水位為7.98 m，相應蓄水量為0.714億m3；汛期平均水位為8.85 m，相應蓄水量為1.03億m3。且和南河水位長期保持4 m以上的落差。從水力學條件上分析，固城湖具備向下游南河調水的條件。其中：

（1）在不考慮其他用水情況下

若非汛期由固城湖向南河補水，可供水量為0.174億m3（固城湖最低控制水位按7.50 m、最低控制蓄水量0.54億m3計算）；若補水流量按20 m3/s（南河平均水位3.29 m，平均流速不低于0.10 m/s）計算，則可連續(xù)補水10 d。若汛期由固城湖向南河補水，可供水量為0.49億m3；若補水流量按30 m3/（s南河平均水位3.64 m，流速不低于0.14 m/s），則可連續(xù)補水14 d。

固城湖向南河補水時，勢必影響胥河的流態(tài)。根據(jù)曼寧公式，計算胥河流態(tài)變化情況，詳見表6。

表4 蛇山站各月平均水位統(tǒng)計表單位：m

表5 南渡站各月平均水位統(tǒng)計表單位：m

表6 胥河流態(tài)變化表

從表6可以看出，當固城湖向南河補水流量小于30 m3/s時，對胥河的流態(tài)影響很小。

（2）在考慮其他用水情況下

根據(jù)調查資料，高淳區(qū)每年用水量約3億m3左右，并以固城湖（含支流）為主要取水水源[3，6]。一旦固城湖開閘補水，水位會迅速下降，勢必影響固城湖的水文情勢及生態(tài)環(huán)境。尤其在特殊干旱年份下，僅有固城湖的蓄水向下游溧陽市南河補水是不理想的。因此，需進一步探尋固城湖的其他來水途徑。

另外，固城湖向南河補水，須經過茅東閘。蕪申線高淳段（胥河）整治以后，茅東閘新建船閘。而根據(jù)龔來存、周毅等[9]的研究，在茅東閘每天開閘通航10次的情況下，固城湖每年可向南河補水1.71×10億m3左右，勢必對固城湖的水量造成一定程度影響。因此，也可考慮優(yōu)化調度茅東閘船閘調度方案，既滿足蕪申運河通航的需要，也滿足向南河補水的需要。

4.3 其他水源補水調度

前文已經說明：固城湖其他來水一是水陽江，二是長江、石臼湖（長江高水位時，水陽江可倒灌運糧河、官溪河及石臼湖），三是湖區(qū)周圍丘陵山區(qū)的降水徑流。

（1）水陽江補水

從表1和表3可以看出，水陽江一年之中，僅有6～10月的水位高于固城湖的控制水位7.50 m，存在向固城湖（包括下游溧陽市南河）補水的可行性。其他月份，則需要關閉水碧橋閘，以防止固城湖水源外泄水陽江。也就是說，只有在汛期，水陽江上游降水足夠多、來水足夠大時，方可向固城湖補水；而在非汛期，水陽江補水的可行性較低。

（2）長江（石臼湖）補水

從表1和表4可以看出，石臼湖一年之中，僅有6～9月的水位高于固城湖的控制水位7.50 m，存在向固城湖（包括下游溧陽市南河）補水的可行性。其他月份，則需要關閉楊家灣閘，以防止固城湖水源外泄運糧河（水陽江）。也就是說，同樣只有在汛期，長江或石臼湖水位較高時，方可向固城湖自流補水；而在非汛期，長江（石臼湖）自流補水的可行性較低。前文中已經說明，石臼湖在正常水位7.50 m時，水面面積207.65 km2，蓄水量約4.05億m3。另根據(jù)水文資料，石臼湖水源主要來自于水陽江過境水量、當?shù)貜搅髁浚s4.70億m3）以及長江倒灌水量，可供水量比固城湖更為豐富。顯然，在非汛期（1～5月、10～12月）或干旱年份，當石臼湖（運糧河）水位較低、無法通過自流方式向固城湖補水時，可通過其他措施由石臼湖向固城湖補水。其中，位于石臼湖畔的蛇山抽水站抽水能力為25 m3/s，在特殊干旱年份，可從石臼湖通過石固河向固城湖補水，進而為高淳區(qū)及固城湖周圍的溧水、郎溪、宣城和下游的溧陽等市區(qū)縣部分地區(qū)共60萬畝農田的抗旱提供水源[10]。若溧陽市在非汛期（1～4月、11～12月）需要生態(tài)補水時，必須通過蛇山抽水站從石臼湖翻水到固城湖，進而由胥河進入南河，同時可保證固城湖自身的水量平衡和周邊地區(qū)的供水安全。

5 結論和建議

固城湖位于溧陽市南河上游，水量豐富，水質良好，且有充足的外來補給水源（水陽江、長江、石臼湖），存在向南河生態(tài)補水的地形地勢優(yōu)勢。其中：（1）僅靠固城湖自身蓄水，可在一定程度滿足南河補水的需求，但勢必對固城湖水量水生態(tài)帶來一定影響。（2）汛期區(qū)域降水較大時，固城湖開啟水碧橋閘和楊家灣閘從水陽江或石臼湖自流引水，并開啟茅東閘向南河補水，同時也不影響固城湖自身的蓄水要求。（3）非汛期區(qū)域降水較少時，需關閉水碧橋閘和楊家灣閘以維持固城湖水量平衡，且需開啟蛇山抽水站由石臼湖翻水進入固城湖，進而向南河補水。

總體而言，固城湖存在向南河補水的可行性，但仍需進一步搜集相關水文資料和水利工程調度資料，優(yōu)化茅東閘船閘調度方案，結合蕪申運河通航需要，考慮向南河補水的可行性方案，且開展相關補水試驗，進一步分析跨流域調（補）水可能帶來的不利影響。