浅析高州水库对鉴江枯水期水量调度的作用和影响

陈艳芳，吴 伟

(广东省水文局茂名水文分局，广东 茂名 525099)

1 概述

鉴江发源于信宜东镇庄垌虎豹坑，由北向南流经信宜、高州、化州、吴川至湛江坡头区乾塘镇沙城村注入南海。流域总面积为6 914 km2(扣除袂花江)，干流全长为231 km，总落差为406 m，平均坡降为0.398‰。全流域多年平均(1960—2019年，下同)降水量为 1 927 mm，多年平均年径流量为89.4亿m3(其中广东境内84.77亿m3)，是茂名、湛江市的主要供水水源。随着经济社会的快速发展和工业化、城市化进程不断加快，茂名、湛江市用水需求迅速增大，水资源供需矛盾日益加剧，为加强鉴江流域水资源统一调配和管理，规范用水秩序，确保供水安全，促进粤西地区经济社会可持续发展[1]，2010年3月，省政府颁布实施了《广东省鉴江流域水资源分配方案》(以下简称《分水方案》)，按《分水方案》要求，在省水利厅统一部署和领导下，2010年10月鉴江流域正式启动鉴江流域枯水期(10月至次年3月)水量调度工作，至今已经历了10 a。

2 水量调度基本情况

鉴江流域枯水期水量调度，主要是以高州水库调蓄为手段，保障生活和工业生产用水，并兼顾农业和生态用水需要进行合理放水，保证高州、化州、合江等重要控制断面达到最小流量要求。调度的基本路线是结合当年1—8月鉴江流域水雨情和高州水库蓄水情况，对流域今冬明春降水、区间来水与水库来水进行预测，再根据供水范围和需求规定隧洞口出库流量，以确保下游供水安全。调度的关键技术是9月末高州水库目标水位确定，调度期水库入库及区间径流的分析预测，来水预测根据实测水文资料进行分析，采用上下游水量平衡、前期降雨与枯季径流相关、降雨径流相关、历史演变、典型年分析、数理统计等方法。鉴江流域枯水期调度时间为10月至次年3月，高州水库9月1日起开始实行蓄水调控，以便汛末达到预期的目标水位。

3 高州水库对鉴江流域枯水期调度的影响

3.1 高州水库概况

高州水库位于高州市东北部，由石骨、良德库区通过龙头坳渠道连通而成，库区集雨面积为1 003 km2，总库容为12.8亿m3，兴利库容为9.8亿m3，正常蓄水位为87 m，是以工业、生活供水和农业灌溉为主，结合防洪、发电、航运、养殖等综合利用的大(Ⅰ)型水库。由于历史遗留的移民问题，高州水库正常蓄水位未能恢复到89.0 m，目前仍为年调节水库。高州水库多年平均(1960—2019年)降雨量为2 028 mm，非汛期降雨占全年的17.2%；多年平均(1967—2019年)入库流量为37.1 m3/s，枯水期平均入库流量为22.6 m3/s；多年平均(1965—2019年)出库流量为35.8 m3/s，枯水期平均出库流量为29.5 m3/s。

石骨库区位于曹江中游，总库容为5.3亿m3，控制集雨面积为509 km2，下游距高州水文站约30 km，石骨库区出库包括主渠(发电)和北干渠出库过程。良德库区位于大井河下游，控制集雨面积为494 km2，总库容为7.5亿m3，下游距高州水文站约35 km，良德库区出库包括隧洞口(发电)和东岸渠出库过程。高州水库集雨面积占鉴江中游控制站高州水文站流域面积的34.5%，是鉴江枯水期水量调度的控制性水利工程。高州水库水系站点分布示意图见图1。

3.2 高州水库对枯水期径流的调节

鉴江枯水期河道径流量主要由高州水库出库流量和河道区间径流两部分组成，鉴江流域多年平均降雨量1 927 mm，枯水期10月至次年3月降雨只占全年总降雨量的16.7%。枯水期的降雨对高州水库蓄水量有一定的补充，但对区间径流补充作用不明显。调度期2010—2019年(水文年)高州水文站以上(扣除高州水库库区集雨面积)、高州水文站至化州水文站区间枯水期逐月平均来水情况(为实测径流过程，已扣除区间用水)见表1，可以看出，高州水文站(不包括高州水库出库水量)11月、12月、2月及3月区间来水均没有达到《分水方案》中“高州水文站10—12月最小控制流量35 m3/s，1—3月最小控制流量25 m3/s”的要求。经过高州水库出库流量(主要为隧洞口发电流量)的补充，高州水文站枯水期日平均流量达标率为95.5%，10—12月达标率91.6%～94.0%，1月、2月达标率99%以上，3月份为97.1%(见表2)，可见高州水库对鉴江干流枯季径流调节效果明显，高州水库在保障用水情况下，兼顾发电效益进行合理放水，鉴江干流高州、化州等重要控制断面在枯水期均能较好地满足最小控制流量要求，保证了下游供水安全。

表1 调度期(2010—2019年)区间枯水期逐月平均来水情况 m3/s

表2 调度期(2010—2019年)高州站枯水期各月流量达标率

3.3 高州水库汛限水位调整对鉴江枯水期调度的影响

高州水库是鉴江最大的可控水源，对鉴江流域水资源调配作用举足轻重。茂名市人民政府三防指挥部2016年4月批复高州水库汛限水位为87.0 m(《关于同意调整高州水库汛期限制水位运用计划的批复》(茂防[2016]6号))，调整前汛限水位为85.0 m。高州水库作为鉴江流域的关键调蓄水库，其汛末库水位对实现和保障流域枯水期水量调度影响重大。鉴江流域枯水期水量调度实施方案要求高州水库从9月1日开始实行蓄水调控，以便其汛末库水位达到预期的目标水位[2]。高州水库汛末水位除了受汛期来水影响，还与汛限水位密切相关(见图2)。由图2可以看出，2016年高州水库汛限水位由85 m提高至87 m后，相似来水条件下汛末水位明显上升。

图2 汛限水位调整前后高州水库汛期雨量与汛末水位关系示意

点绘高州水库近10 a汛末及枯季末水位过程线(见图3)，可以看出，2016年汛限水位调整后，高州水库汛末及枯季末水位总体高于调整前，呈波动上升趋势。

图3 高州水库调度期汛末、枯季末水位过程线示意

统计高州水库汛限水位调整前2010—2015年及调整后2016—2019年枯水期良德库区平均水位、高州站日平均流量达标率及隧洞口4—9月平均出库流量(见表3)，可以看出，汛限水位由85 m调整至87 m后，虽然高州站日均流量达标率无明显提升，但良德库区平均水位上升了1.04 m，随着水库水位的提高，水库发电水头和发电效率也随之提高[3]；隧洞口汛期平均出库流量(发电流量)减少19%，相当于每年汛期较之前平均多蓄0.9亿m3水量，为今后水库多年调节功能和鉴江流域全年调度的实现奠定了较好的基础。

表3 高州水库汛限水位调整前后主要特征指标对比

对比分析调度期汛限水位调整前后2个较为典型的枯水年2011年(水文年)及2019年(水文年)，2019年4月至2020年3月，鉴江流域平均降雨为1 661 mm，比多年平均偏少13.8%，比2011年偏少2.5%；枯水期降雨仅为227 mm，比多年同期偏少29.1%，比2011年同期偏少29.7%，且时空分布较2011年更为不利，2019年9月中旬至2020年1月底，鉴江流域连续130多天无有效降雨，江河来水较多年同期偏少40%左右。2019年高州水库汛末水位86.15 m，可供水量较充足，而2011年汛末水位仅为83.25 m，可供水量比2019年少1.5亿m3。2019年与2011年枯水期特征值对比(见表4)，2019年在降雨和来水年景更差的情况下，由于高州水库可供水量相对充足，枯季对鉴江中下游径流调节效果比2011年更显著，2019年高州水文站枯季平均流量比2011年提高8.4%、最小日平均流量提高10.8%，日平均流量达标率提高2.7%。

表4 2019年枯水期与2011年枯水期特征值对比

4 结语

1)高州水库对鉴江枯水期径流调节作用明显。高州水文站(扣除高州水库库区集雨面积)区间枯水期来水难以满足下游用水需求，通过高州水库合理发电放水，2010—2019年枯水期高州水文站日平均流量达标率为95%以上，保证了下游供水安全。

2)2016年高州水库汛限水位由85 m调整至87 m后，在相似来水条件下，高州水库汛末及枯季末水位总体高于调整前，汛末水位的提高对鉴江枯水期水量调度尤其对枯水年份的调度效果更为显著；良德库区平均水位上升了1.04 m，水库发电水头和发电效率也随之提高；隧洞口汛期平均出库流量(发电流量)减少19%，相当于每年汛期较调整前平均多蓄0.9亿m3水量，为今后高州水库多年调节功能和鉴江流域全年调度的实现奠定了较好的基础。

3)建议采取和落实各项措施，重点解决历史遗留的移民问题，确保高州水库正常蓄水位尽快恢复至89 m，充分发挥水库防洪、供水、发电效益，保证鉴江流域分水方案有效实施。