淮河蚌埠闸上取水水源论证研究

章启兵， 柏 菊， 胡 勇

(安徽省·水利部淮委水利科学研究院 水利水资源安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230088)

蚌埠闸是淮河干流上1座具有防洪、供水、灌溉、航运和发电等综合功能的大型水利枢纽工程。淮河干流蚌埠闸以上区域水资源较丰富,水系发达,河流湖泊众多,沿淮南岸湖泊洼地有城东湖、城西湖、瓦埠湖、寿西湖、高塘湖、天河洼;沿淮北岸湖泊洼地有邱家湖、姜唐湖、焦岗湖、董峰湖、花家湖、汤渔湖、芡河洼、荆山湖;淮河南岸较大支流有史河、淠河、东淝河,史河和淠河上游有梅山、响洪甸、百莲崖、磨子潭和佛子岭5座具有综合功能的大型水库;淮河北岸较大支流有洪汝河、沙颍河、涡河;人工河流有茨淮新河、怀洪新河。

蚌埠闸是引江济淮、南水北调东线、淮水北调、引淮济亳,引淮济阜等重大水资源配置工程的重要控制节点,蚌埠闸上水资源是沿淮区域社会经济的主要供水水源[1],沿岸取水户众多,取水口密布,开展蚌埠闸上取水水源论证工作意义重大,论证结论可为本区域建设项目的取水许可的科学审批提供技术依据。

1 取水水源论证方案

蚌埠闸上取水水源论证一般需按照便于水量平衡分析,突出重点、兼顾一般的原则,结合已有成果及实测资料,综合考虑取水水源地来水情况、现有工程和供水情况、水资源开发利用程度、水文站网布设现状、建设项目取水和退水可能影响的范围等因素。

地表取水水源论证应在建设项目所在区域水资源状况及其开发利用分析的基础上,分析论证范围内现状与规划水平年来水量、用水量、可供水量以及水资源供需平衡情况,分析评价取水水源的水质、取水可靠性和可行性以及取水口合理性等内容[2]。据此要求拟定水源论证方案如下。①对现状年和规划水平年淮河蚌埠闸上地表水水源的可供水量、供水保证程度进行分析。②根据淮河蚌埠闸上地表水源的可供水量调节计算分析成果,对建设项目取水方案是否满足项目所需设计水量和设计保证率进行论证,提出取水方案的建议。③对取水水源的质量进行评价，对取水口位置的合理性、取水可靠性与可行性进行分析。

2 取水水源可供水量论证方法

以论证范围内现状用水量、规划水平年需水量预测和工程规划为基础,结合工程设计供水能力、不同水平年和不同保证率的来水与用水过程,确定调节计算方案、调节计算的边界条件和水量平衡各要素值,采用水量平衡调节计算方法进行取水方案的供水量和供水保证程度计算。根据水量平衡原理,调节计算公式为:

Vi=Vi-1+W1+W2-W3-W4-W5-W6-W7

其中，Vi、Vi-1分别为第i、i-1时段末蚌埠闸上蓄水量;W1为计算时段内来水量;W2为计算时段内退(排)入淮水量;W3为计算时段内城镇居民生活取水量;W4为计算时段内生产用水量;W5为计算时段内生态用水量;W6为计算时段内闸上水面蒸发和河段渗漏损失量;W7为蚌埠闸控制水位时下泄水量;V0为蚌埠闸上总库容,当Vi>V0时,Vi值取V0,则弃水量Vi-V0=Vq。

在具体调算过程中需重点考虑是确定调节计算的边界条件和拟定供水保障的先后秩序。边界条件主要指调节计算的起调水位、控制上下限水位(总库容和死库容)等。供水保障的先后秩序一般遵循先生活后生产、先城市后农业、先重点后一般等调度原则。

3 取水水源论证实例

某项目地表取水水源论证范围为淮河干流鲁台子、蒙城闸～蚌埠闸区间。取水泵站建在淮河北岸堤坝内侧,位于淮南平圩电厂取水口上游。项目取水量3232×104m3/a,设计取水保证率为95%。

根据上面取水水源可供水量论证方法思路,本实例取水源论证步骤如下。

(1)确定边界条件。根据《蚌埠闸控制运用办法》(试行)(省防指〔2008〕57号),蚌埠闸上正常蓄水位控制在17.50m～18.00m。干旱期及用水高峰期,经省防汛抗旱指挥部同意,蚌埠闸上水位视情可适当抬高。①上限水位:本实例蚌埠闸蓄水水位控制现状年和规划水平年均按17.5m和18.0m两种情况控制。②下限水位:根据现有的城市生活、重要工业取水口的高程,蚌埠闸上现状、规划年最低控制水位为15.0m。③起调水位:起调水位反应主要是所选典型干旱年的上一年丰枯情况,统计蚌埠闸上近15年(1995年～2009年)9月下旬平均蓄水位,其蓄水位一般在16.72m(2001年)～18.40m(2002年)之间,平均蓄水位17.88m。本实例取水水源论证分析采用2种起调水位分别为16.72m和正常蓄水位17.5m。

(2)拟定供水保障秩序。蚌埠闸上水源供水次序:首先保证城镇生活用水,其次保重点工业(火电、重点化工、沿淮煤矿)用水,然后是一般工业和农业用水。

根据淮南、蚌埠枯水期应急供水预案以及沿淮农业取水、引水工程的高程情况来确定用水的控制条件。上桥闸翻水控制条件为蚌埠闸上水位低于16.5m时,限制翻水,低于16.0m时,停止翻水。当蚌埠闸上水位低于16.5m时,限制本项目的取水(由于本项目是煤化工项目,这个控制条件是依据国家对煤化工项目的有关要求确定),同时根据旱情情况开始准备限制农业用水;当水位低于15.3m时,则只保证城市生活的自来水厂和重点工业用水。

(3)水量平衡要素解析。参与蚌埠闸上兴利调节计算的水量平衡要素主要为论证区间上游来水量、区间径流量、蒸发渗漏损失量和生活生产生态需用水量。本实例受长系列用水资料等限制,采取典型年按旬时段进行蚌埠闸上兴利调节计算。各水量平衡要素也按旬进行时段分配,得到不同保证率的来水过程和用水过程线参与水量调节计算。

(4)调节计算结果分析。本实例通过综合分析选取1998-10-01～1999-09-30为设计保证率95%的典型年。现状水平典型年调节计算结果如表1所列。

表1 现状水平典型年调节计算成果表

调算结果分析:当控制蓄水位为17.5m时,在起调水位为16.72m条件下,现状95%典型年(1998-1999)调算后蚌埠闸上最低水位16.5m,需要限制农业用水量298×104m3,本项目需要限制用水量88.6×104m3;起调水位为17.5m时情况和前者一样。当控制蓄水位为18m时,在起调水位为16.72m条件下,现状95%典型年(1998～1999)调算后蚌埠闸上最低水位17.14m,不需要限制用水量;起调水位为17.5m时情况和前者一样。

4 结束语

本文给出了蚌埠闸上地表水水源的可供水量和供水保证程度分析的方法和思路,可供水量需根据来水情况、用户需求、调蓄能力和调度运行规则来进行调算确定。下一步需要对蚌埠闸上水质水量联合调度模型作更加深入细致的研究,系统解析和动态模拟蚌埠闸上水资源系统,构建水量配置和调度平台,更好的服务于淮河流域水资源管理工作。

[参 考 文 献]

[1] 储德义．合理调配淮河蚌埠闸上水资源 保障安徽沿淮淮北经济社会发展[J]．治淮，2011，(11)：10-13．

[2] SL322-2013,建设项目水资源论证导则[S]．

[3] 王式成，王敬磊，刘方，等．淮河中游枯水期水量配置与调度技术综合研究[J]．治淮，2015，(12)：14-16．