紫坪铺水库对都江堰水利工程管理的影响

刘 剑

(四川省都江堰管理局供水管理处,四川 都江堰 611830)

1 都江堰水利工程

都江堰是有着两千多年悠久历史、至今仍在发挥巨大作用、布局合理、费省效宏、经久不衰、举世闻名的水利工程。建堰以来,特别是新中国成立后,都江堰灌区经过大规模的维修、改造和扩建,灌溉面积由解放初期的 280万亩(1hm2=15亩)发展到现在的 1026万亩;粮食总产量近 58亿公斤,占全省的 22%;灌区国民生产总值 1502亿元,占全省的 41.6%;农业生产总值 368亿元,占全省的 25.3%;工业生产总值 1645亿元,占全省的 43.0%,乡镇企业生产值占全省的一半以上。灌区供水由过去单一的农田灌溉用水发展成为具有灌溉、工业供水、城市生活供水、防洪、发电、水产、养殖、旅游、环保等多目标的综合性特大型供水工程。

都江堰渠首枢纽工程位于都江堰市城西玉垒关下,集雨面积 23037km2,渠首处岷江多年平均年径流量为 149.3亿 m3,年平均流量为 473m3/s。但岷江来水量年内时空分布不均,按多年平均值分析,在灌区用水高峰期(3～5月)的来水量仅占全年总量的 17.2%,从而使供需水矛盾十分突出。在汛期的 5～10月,来水量为年径流量的75.2%～79.1%。由于岷江来水量的时空分布不均并有逐年减少的趋势,虽然在 1974年和 1992年分别修建了外江闸和工业用水临时拦水闸,平均多引水 13亿 m3进入灌区可供利用,但在每年用水高峰期的3～6月,灌区年平均缺水仍达3.24亿 m3。随着灌区灌面的增加和农作物结构的调整、工业生产的发展和城镇建设对生活和环境用水要求的提高,灌区用水量逐年增加,供需水矛盾更为突出,加之丘陵灌区的蓄水设施严重不足,每年都会出现不同程度的干旱。

2 都江堰水利工程现行用水管理原则

都江堰灌区水量调度遵循“灌区分级管理,水权集中,有计划调配”的原则,水量调配以灌区农田灌溉为主并保证城市工业及生活用水,同时兼顾灌区生态环境及其它用水。水电站与动力站用水要服从农田灌溉需要和灌区的工农业及城市生活用水。向丘陵灌区输水均在岷江来水较丰的丰水期进行,且集中在水稻撒籽后,一般从 6月份开始即能向丘陵灌区输水囤蓄;平坝灌区用水时段则在保证平坝灌区用水的前提下,有计划地向丘陵灌区输送部分余水。

随着都江堰灌区灌溉面积的扩大,工业及城市生活对用水也有较高的要求,近年来,灌区农村产业结构有了较大的调整,供水形势也在发生变化,灌区的供需水矛盾愈加突出。都江堰灌区各县(市、区)每年年初必须编报用水计划,都江堰管理局根据对岷江上游来水的预报资料,结合灌区各县(市、区)的用水计划,编制出全灌区的配水计划报省水行政主管单位同意后,由都江堰管理局和灌区各管理处执行,配水到灌区支渠口,支渠以下的水量安排由各县(市、区)水行政主管单位负责,灌区的配水量安排均按照灌溉面积和灌溉定额执行。

3 紫坪铺水库工程概述

紫坪铺水利枢纽工程是西部大开发标志性工程,是岷江流域水资源综合开发利用的关键性工程,是都江堰灌区和成都市的重要水利调节工程。其水利枢纽的开发任务是以灌溉和城市供水为主,结合发电、防洪,兼顾旅游、水产等综合利用,其功能是充分利用有限的库容,调丰济枯。因此,水库的蓄水(或放水)必须满足都江堰灌区各项综合供水的需要。遵循合理调度,高效利用,一水多用的原则。紫坪铺水库的建成带来的主要社会经济效益:(1)灌溉:可提高都江堰灌区耕地目前的供水保证率,并可为毗河丘陵扩灌区 300多万亩灌溉面积提供水源。(2)供水:除保证常年向成都市提供一定的环境用水外,还能基本满足成都市日益增长的工业、环境与生活用水。(3)防洪:可将岷江上游的洪峰流量 6030m3/s削减至3769m3/s下泄,将下游河段的防洪能力由十年一遇提高到百年一遇,基本解除了金马河洪水对川西平原的威胁。(4)供电:电站装机容量 76万kW,保证出力 16.8万 kW,年发电量 34.17亿 kW·h,在四川电力系统中担任调峰、调频和事故备用。(5)拦沙:控制了岷江上游多年平均悬沙的97%、平均推移质的 98%,大大提高了都江堰水利枢纽工程的安全运行标准。

4 紫坪铺水库运行对都江堰管理工作的影响

紫坪铺水库的建成,彻底结束了都江堰水利工程无调节的自然引水模式。紫坪铺水库于2005年 9月 30日建成蓄水,该水库为当地经济的发展提供了很大的机遇,也在一定程度上缓解了都江堰灌区在枯水期间用水的紧张状况。通过对岷江多年来水的资料统计以及与紫坪铺水库2006、2007年出入库流量进行比较后可以看出,作为比较明显的枯水年,2006年、2007年岷江上游来水分别为 110亿 m3和 115亿 m3,均低于水库蓄水前的多年平均水量 134亿 m3,而都江堰渠首在 2006年和 2007年通过水库引入水量分别为112亿 m3和 113亿 m3,基本和岷江上游来水持平;在水库蓄水前,都江堰灌区枯水期间和汛期引入的水量分别占全年来水的 21%和 79%,水库蓄水后,都江堰灌区枯水期和汛期引入的水量分别占全年来水的 26%和 74%,从而使都江堰灌区的引入水量在春灌期间得到了较大改善,整个枯水期间引入灌区的水量为 29亿 m3,高于多年平均引入水量 28亿 m3。在 2006年抗御百年一遇的特大旱灾中,水库多放出 2.5亿 m3的水量用于抗旱,缓解了旱情,极大程度地保证了灌区粮食的生产和丰收;在 2007年汛期,岷江上游出现了两次洪峰流量,一次为 1960m3/s,经水库削峰后下泄流量为 483m3/s;一次为 1560m3/s(出现在主汛期),下泄流量减小到 1400m3/s,水库的调洪能力得到了很好的发挥,大大减轻了都江堰渠首的防洪压力。同时,由于水库的调蓄能力,也大大改善了成都地区在枯水期间的环境用水。

但由于水库的现行功能以及其电站所承担的职能,水库在运行过程中给都江堰灌区管理工作所带来的不利影响也是显而易见的:

首先,由于紫坪铺水库为一不完全年调节水库,调节功能有限。根据对其 2005～2007年运行情况的统计,水库的调蓄功能在此期间并没有完全体现,特别是在岁修期间,都江堰整个灌区水利工程过流能力减小。根据“电调服从水调,水调支持电调”的原则,现行水库的运行方式应该是以蓄水为主,以确保来年春灌用水,但由于其调节能力有限,加上其电站所承担的调峰任务,水库下泄流量往往大于当时渠首六干渠的过流能力,因此而导致枯水期的大量弃水。特别是 5.12地震后,由于灌区工程受损严重,过流能力远不及正常年份,弃水更为严重。加之因地震都汶路受损中断,为了保证新抢修的都汶路安全畅通,根据省水利厅的要求,紫坪铺水库在 2008年汛期末蓄水水位不超过 860m高程,即水库库容为 7.16亿 m3,可调节库容为 4.92亿 m3。但根据水情统计资料,在 2009年 4月 25日 ～5月 1日期间,水库下泄流量平均为 440m3/s,最高为 720m3/s,已大于汛期渠首六干渠过流量。截止 2009年 5月 1日,紫坪铺水库可调节库容仅为 0.24亿 m3,严重影响了 2009年春灌工作的全面开展和农业生产。在 2008年 10月至 2009年 2月期间,通过金马河所排水量达 8.67亿 m3(不完全统计),这在紫坪铺水库建成前是从未出现过的现象,是对水资源的极大浪费;

其次,由于水库电站承担着调峰任务,其发电负荷随时受电网控制,特别是在水库电站并入华中电网以后,其远程自动开停机系统(AGC系统)的投入,更是给灌区的水情调度带来了极为不利的影响:(1)变幅大,一日内最低来水和最高来水流量之差可达 400m3/s,变幅为 300%。(2)变动频繁,时间短,特别是在用电高峰期,其来水的变化往往只持续几个小时甚至更短,有记录可查,最短变动时间仅为 5min。这种情况往往会造成在头一个调度指令还没有完全执行的情况下,下一个调度指令又已下达,同时也造成了都江堰渠首各级闸门的频繁开启,给水资源的优化调度带来了一定的困难,影响了水资源的利用和都江堰水利工程的安全运行,还威胁到金马河沿岸人民群众的生命财产安全。

第三,尽管水库对都江堰灌区的供水量是根据灌区用水、结合电网需求进行安排,日均来水符合灌区用水要求,但实际上由于其电站的调峰功能,来水变幅大,最低来水不能满足灌区用水,最高来水又超过都江堰渠首六干渠的实际过流能力,从而使全灌区的配水计划不容易得到全面实现,灌区行之有效的轮灌错峰等用水制度也得不到落实 ,加深了供需之间的矛盾,也直接影响到来年全灌区配水计划的安排。

5 消除紫坪铺水库给都江堰管理工作带来的不利影响的建议

(1)由于紫坪铺水库工程的设计是按照有反调节工程设计的,而现在应配套的反调节工程的缺失导致紫坪铺水利枢纽不完善,从而给灌区用水带来一定的困难;加之工程原因,造成水库下泄流量不能够得到有效控制,致使水库的调蓄功能得不到充分发挥。建议尽快将反调节水库的建设提上议事日程。

(2)由于紫坪铺水库为一不完全年调节水库,水库的调蓄能力仅为 7.72亿 m3,加之岷江上游来水时空分布不均,水库的汛限水位限制了水库的蓄水。建议在科学预测岷江上游来水的前提下,合理地分时段设定水库汛限水位。

(3)尽快在金马河段建设小型囤水工程和地方引水渠道,以利用水库电站调峰所产生的弃水。该工程可就近将弃水输送至上游灌区用水户,从而减少从干渠的取水,同时亦增强了干渠至灌区末级用水的输水力度,不仅减轻了供需矛盾,还保护了作为天然河道的金马河。

6 结 语

都江堰水利工程和紫坪铺水利工程是不同世纪的两个伟大工程,它们的建设都给川西平原的发展带来了飞跃的进步和再次腾飞的机遇,如何让古老的都江堰和年轻的紫坪铺得到完美的结合,发挥超越 1+1的功能,就必须做到建立长期有效的沟通、协作机制,充分发挥各自的能力,减少相互之间的不利影响,确保社会效益和经济效益的双丰收。