李深林,邱 静,胡 培
(1.广东省水利水电科学研究院,广东 广州 510635;2.河口水利技术国家地方联合实验室,广东 广州 510635)
流域水资源分配是解决流域内水资源需求增长和水资源短缺问题的有效管理手段之一[1-2],相关领域研究和实践均取得了丰富的成果:分配模型和方法方面,唐德善研究提出了流域多目标优化配水模型[3],王静峰等研究了区际调水时空优化配置理论模型[4]、王煜等研究了水量调配分解协调组合模型[5],实例研究方面,黄河、长江、珠江、澜沧江、塔里木河、淮河等众多流域均有开展流域水量分配的研究或管理实践[6-12]。
广东省鉴江流域水资源分配是南方湿润地区实施较早的流域水资源分配案例之一。2006年流域内用水量已达27.4亿m3,占流域多年平均水资源总量的30.65%。按国际上湿润地区河流生态需水的通用评估原则,河道外用水不宜超过多年平均水资源总量的30%~40%,广东省鉴江流域水资源开发利用程度接近适宜可利用量上限,供水安全及流域内经济社会可持续发展受到威胁。因此,广东省于2010年颁布《广东省鉴江流域水资源分配方案》,划定水资源开发利用的红线,实施取水总量控制。
本文对鉴江流域分水方案颁布后10 a内的执行效果和产生的效益进行分析评价,总结有益经验,分析新形势下的新问题,为鉴江流域高质量发展提供更有力的水利支持,为其他流域实行水量分配提供可复制、可借鉴的经验,具有重大意义。
鉴江流域发源于信宜县的虎豹坑,流经茂名市高州、化州、电白、市区,在湛江市吴川沙角旋出海,流域总面积为9 464 km2(茂名市境内为7 949 km2、湛江市境内为770 km2,广西境内为745 km2)。全流域多年平均年径流量为89.4亿m3(其中广东境内为84.77亿m3),是茂名、湛江市的主要供水水源[13-17]。
2010年《广东省鉴江流域水资源分配方案》颁布[18],确定广东省鉴江流域正常来水年可供河道外分配使用的年最大取水量为31.29亿m3,其中,茂名市鉴江流域分水量为22.88亿m3,茂名市博贺新港区分水量为1.02亿m3,湛江市鉴江流域分水量为4.94亿m3,湛江市东海岛分水量为2.45亿m3。
2011—2019年茂湛地区年降雨量均在1 500 mm以上,高于95%降雨频率对应的1 245 mm,判断茂湛地区2011—2019年均属于正常来水年。根据《广东省鉴江流域水资源分配方案》确立的正常来水年分配指标,平水年茂名市鉴江流域分水为22.88亿m3,湛江市鉴江流域分水为4.94亿m3。2011—2019年茂湛两市鉴江取用水总量与分水量对比如图1所示,两市在鉴江流域取用水量均未超过分配水量。
图1 鉴江流域水资源分配方案执行情况示意
选择化州站流量枯水期(10月—次年3月)月平均流量过程,分析鉴江流域流量控制情况。鉴江干流化州站控制全流域65%以上集水面积,枯水期化州站径流量是鉴江中下游地区主要水源,分析化州站流量达标情况具有较强的代表性。化州站最小下泄流量控制目标为25 m3/s,2011—2019年枯水期逐月平均流量过程如图1(c)所示,均满足最小控制流量目标要求。基本实现了鉴江流域水资源在湛茂两市中合理分配,保障了下游湛江市的用水需求。
根据2013—2019年度枯水期内各断面逐月水质监测数据,判断逐月水质控制断面达标率情况如图1(d)所示。通过断面连续7年枯水期内水质达标情况的分析,鉴江流域水质控制断面的水质达标率基本在60%以上,年际波动较大,整体保持上升趋势,2019年度枯水期内,达标率基本保持在100%。
在水资源分配方案的管控下,茂名市和湛江市用水量的增长得到了有效控制,10 a内茂名市用水总量从28.22亿m3降至26.23亿m3,湛江吴川市用水总量从4.18亿m3降至3.30亿m3,保证了流域内用水安全。尤其是在各年枯水期内,水资源分配方案为满足茂湛地区城市生活、工业和农业等用水需求提供了坚实基础,为保障流域用水安全发挥了重大的作用。
以《广东省鉴江流域水资源分配方案》为基础,鉴江流域水资源管理体制逐步建立,管理机制不断优化,水量水质监测计量体系趋于完善,水资源管理水平得到有效提升。《广东省鉴江流域水资源分配方案》也为最严格水资源管理制度、河长制和水污染防治计划等制度法规的落地提供了重要支撑。
根据统计年鉴数据,2010—2019年,茂名市常住人口从583万人增长到641万人,增长率为10%;湛江市常住人口从700万人增长到736万人,增长率为5%。茂名市地区生产总值从2010年1 478亿元,增长到2019年3 254亿元,增长率为120%;湛江市从1 400亿元增长到3 065亿元,增长率119%(见图2)。10 a时间内,茂湛地区常住人口净增长将近100万人,地区生产总值翻了一倍多。此外,鉴江分水方案的有效实施,满足了茂湛地区工农业生产需要,保障了茂名灌区每年140万t以上的粮食产量,保证了下游东海岛每年2.45亿m3的用水需求,支撑东海岛成为拉动茂湛地区经济发展的新的重要引擎。水资源分配方案的实施,有效支撑了流域内经济社会的发展,抑制了地区水资源需求的无节制增长,有效控制了城市生活、工业生产与农业灌溉之间的争水矛盾。
图2 茂名市和湛江市历年常住人口及地区生产总值
茂湛地区水资源量相对贫乏,用水情势十分紧张,早在2006年,广东省鉴江流域取供水量已达27.4亿m3,占流域多年平均水资源总量的30.65%,接近适宜可利用量上限。流域水资源开发利用率过高,将严重加剧河水断流、湖泊干涸、地下水位下降和水环境恶化的风险,同时可能导致植被退化、草地和森林生态系统遭到破坏。此外,鉴江流域受季风气候影响,降雨时间分布极不均匀,流域水资源开发利用强度过高,将进一步加剧枯水期水资源紧张局势,威胁地区用水安全。在《广东省鉴江流域水资源分配方案》约束下,2011—2019年间,湛茂两市在鉴江流域内的取水得到有效管控,维持在24~26亿m3(见图3所示),而且呈现持续稳定的下降趋势。取供水量占流域多年平均水资源量(84.77亿m3)的比例从2011年的30.66%,下降到2019年的27.98%,下降了2.68%,降至30%开发警戒线以下。水资源分配方案的颁布和实施,有效控制了鉴江流域水资源开发利用率水平,对于维持河道生态流量,提升河道水体自净能力,涵养地下水和供养流域绿植系统都发挥了重要的作用。
图3 鉴江流域水资源开发利用率示意
1) 考虑下游地区发展需要,多举措提高湛江市可使用水量
近几年,随着湛江钢铁基地项目、中科合资广东炼化一体化项目落户湛江东海岛,岛内需水量迅速增加。而且,由于生产需要,湛江钢铁基地对鉴江枢纽的供水水质具有严格的要求(如含氯度要在60 mg/L以下)。有必要开展多方面研究论证,调整流域水量分配方案,或者推广实施湛江和茂名的水权交易,多举措提高化州站下泄流量,以满足下游湛江市不断增加的用水需求,同时提高下游水位,降低鉴江枢纽处咸潮上溯风险,保证鉴江枢纽水质。
2) 严格执行区域用水总量控制,加强取水管控力度
鉴江流域是广东省重要的粮食产地之一,流域内农业灌区众多。经过多年管理,各渠道超计划取水情况有了明显改善,超计划现象和超计划取水量都显著减少。然而,超取现象并未得到根本解决。例如茂名市工业引水渠,2019年枯水期内超计划率达到20.4%。为严格落实分水方案对地区用水总量的管控要求,需加强渠道引水计量,合理制定渠道管理方案,既满足局部地区的用水需求,又确保流域整体供水安全。
3) 进一步提高监控断面覆盖率,加强信息化监控能力
满足水量水质控制断面的管理要求是有效执行分水方案的重要工作。化州、石碧等水量水质主要控制站因监测技术和手段相对滞后,导致调度期水情信息精确度相对偏低,已不能适应鉴江水资源科学、精细化管理的需求。另外,目前处于鉴江流域最下游的水质监测断面分别是位于干流的江口门断面、位于小东江的石碧断面和位于袂花江的塘口断面,对下游鉴江供水枢纽工程的水质缺乏监控。建议在鉴江水利枢纽船闸、鉴江供水枢纽抽水泵站取水口等设置水质监控断面,同时普及在线监测技术,实时掌握水量水质状况。
鉴江流域作为广东省五大跨地市流域中面积最小、涉及地市最少的流域,在2010年即制定颁布了流域水资源分配方案,既反映出流域面临较严峻的水资源供给安全保障问题,也说明了管理部门具有深远的战略眼光,较早地预见了茂湛地区经济社会发展可能带来的争水矛盾加剧的潜在风险。执行10 a间,用水总量、重要断面流量和水质保障要求均被较好执行,有效保证了流域供水安全、优化了流域水资源管理体系,支撑了流域经济社会发展,维护了流域生态环境健康,产生了巨大的效益,为其他流域开展水量分配工作提供了重要经验。