曹菊萍 姚俊 彭歡

摘要：為了貫徹最嚴(yán)格水資源管理制度，落實(shí)批復(fù)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(xué)模型，模擬分析了2016年重要河湖的進(jìn)出水量，評(píng)估模擬進(jìn)出水量與太湖流域水量分配成果的符合性。評(píng)估結(jié)果表明，重要河湖進(jìn)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(shí)現(xiàn)精細(xì)化和智能化管理，為落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度和太湖流域水量分配方案提供基礎(chǔ)支撐。

關(guān)鍵詞：水量分配;模擬評(píng)估;數(shù)學(xué)模型;太湖流域

中圖法分類號(hào).TV213.4文獻(xiàn)標(biāo)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(shì)復(fù)雜，水資源開(kāi)發(fā)利用程度高，需從長(zhǎng)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(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)和水利部聯(lián)合批復(fù)。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(shí)的水量分配成果及流域主要工程控制運(yùn)用的水資源調(diào)度意見(jiàn)。本文根據(jù)2016年水資源供需情況，采用流域數(shù)學(xué)模型計(jì)算該年重點(diǎn)河湖進(jìn)出水量，并與水量分配成果進(jìn)行比較，提出太湖流域水資源管理的相關(guān)建議。

本文采用的太湖流域水量、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，可以模擬平原河湖、各種控制建筑物運(yùn)行的水動(dòng)力響應(yīng)，對(duì)河湖水量、水質(zhì)進(jìn)行聯(lián)合分析，并與數(shù)據(jù)庫(kù)、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(jì)算的平臺(tái)。該模型系統(tǒng)已獲相關(guān)部門(mén)評(píng)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(guān)工作中得到檢驗(yàn)。

2重要控制點(diǎn)進(jìn)出水量分析

太湖流域?yàn)樗Y源一級(jí)區(qū)長(zhǎng)江區(qū)中的二級(jí)區(qū)，按照行政分區(qū)和地形特點(diǎn)，又分為4個(gè)三級(jí)區(qū)和8個(gè)四級(jí)區(qū)，詳見(jiàn)圖1。

2.1沿江口門(mén)引排水量

太湖流域2016年沿江口門(mén)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(mén)年引水量最大，為21.3億m，占沿江口門(mén)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(jiàn)表1。

2.2環(huán)湖口門(mén)進(jìn)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(jiàn)，入湖水量近2/3來(lái)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(yáng)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(jìn)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(shí)間差，且望虞河西岸未控導(dǎo)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(píng)估

分析2016年降水時(shí)空分布與水量分配方案對(duì)應(yīng)典型年的差異，采用水量水質(zhì)數(shù)學(xué)模型模擬實(shí)際水資源調(diào)度下各重點(diǎn)河湖的進(jìn)出水量，與實(shí)測(cè)成果進(jìn)行對(duì)比評(píng)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(shí)施）3項(xiàng)工程。2016年實(shí)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(shè)。

3.2 2016年實(shí)際運(yùn)行情況

（1）太湖水位過(guò)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(guò)程線見(jiàn)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(mén)出入湖水量對(duì)比詳見(jiàn)表2～3。在水位低于防洪控制線期間，環(huán)湖口門(mén)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(lái)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(jìn)出水量。2016年水資源調(diào)度期間望虞河進(jìn)出水量對(duì)比見(jiàn)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(dāng)太湖水位低于防洪控制水位、高于低水位控制線時(shí)，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(xué)模型，對(duì)2016年重點(diǎn)河湖進(jìn)出水量進(jìn)行計(jì)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(jiàn)進(jìn)行調(diào)度。

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

（2）望虞河、太浦河進(jìn)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(shí)際入湖率僅30%，而模型入湖率為66%（模型計(jì)算按照水量分配調(diào)度意見(jiàn)調(diào)度），故實(shí)測(cè)結(jié)果與水量分配調(diào)度意見(jiàn)的成果相差較大。2016年望虞河進(jìn)出水量對(duì)比分析見(jiàn)表5。

分析結(jié)果表明，太浦河的出湖水量實(shí)測(cè)值較大，而南岸（江蘇段和浙江段）出入河水量實(shí)測(cè)值較小，北岸江蘇段的出入河水量一致。太浦河進(jìn)出水量對(duì)比見(jiàn)表6。實(shí)測(cè)值與模擬計(jì)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?jī)H與水位差相關(guān)。②陶莊樞紐以嘉善（魏塘）站為調(diào)度參照站。當(dāng)嘉善水位低于3.3m時(shí)，閘門(mén)基本敞開(kāi);嘉善水位為3.3-3.6m時(shí)，閘門(mén)開(kāi)始關(guān)閘;當(dāng)嘉善水位超過(guò)3.6m，太浦河漲潮時(shí)關(guān)閘，落潮時(shí)搶排澇水入太浦河。這與《流域水量分配方案》中提出的“當(dāng)太浦河水位高于兩岸水位時(shí)可開(kāi)閘引水;當(dāng)嘉興水位高于3.0m時(shí)，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(shí)測(cè)值與模擬值之間的差異。

對(duì)太湖、望虞河和太浦河綜合分析評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，2016年流域重要河湖的進(jìn)出水量與水量分配典型年成果和按調(diào)度意見(jiàn)模擬的成果存在一定差距，主要因?yàn)槭芄こ探ㄔO(shè)以及地方工程調(diào)度的影響，實(shí)際的調(diào)度與批復(fù)的水資源調(diào)度意見(jiàn)存在差異。

4結(jié)論及建議

（1）2016年沿江口門(mén)（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(jiàn)模擬結(jié)果得出，2016年重點(diǎn)河湖進(jìn)出水量較實(shí)際略偏低，誤差約6%，主要原因是實(shí)際調(diào)度與批復(fù)的調(diào)度原則存在差異。

（3）建議進(jìn)一步建立健全流域水資源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水文水資源信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)采集和主要工程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障年度水量分配方案的實(shí)施。

（4）建議進(jìn)一步細(xì)化年度分配水量，提出重點(diǎn)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(jì)劃。