长江泰州段引排水量时空分布特征分析

王胜艳 王品勇 马林敏慧芝

( 江苏省水文水资源勘测局泰州分局,江苏 泰州 225300)

1 研究背景

长江泰州段西起泰州新扬湾港,东至靖江的长江农场,河道弯曲、汊道众多、顺直多变,干流总长约96km,沿江建有各类通江涵闸(站)近300座,其中高港节制闸(含抽水站底层流道)跨流域向里下河地区腹部、苏北沿海送水;高港抽水站具有双向抽水能力;送水闸、口岸闸、马甸港闸、过船港闸、天星港闸、焦土港闸、上六圩港闸、十圩港闸、夏仕港闸等中型闸位于长江泰州段重要的沿江支流上,承担着区域防汛、灌溉、排涝等重任;夹港闸、联兴港闸等小型闸仅具备沿江圩区局部引排功能。丰沛的长江水量是泰州市水资源的重要来源,随着经济的发展,生产、生活用水结构的变化,为满足水资源配置和改善水环境的需求,调引长江水已成为泰州市水资源极其重要的组成部分。

2 沿江口门调查统计

选取长江泰州段沿江主要口门为统计对象,其引排水量占区域水量的90%以上。统计口径为:江苏省骨干河道名录中承担着区域防汛、灌溉、排涝重任的沿江支流;沿江中型水闸泵站及承担沿江圩区局部引排功能的重要小型闸;水利枢纽的泵站、节制闸等,泵站、节制闸作为独立口门。水量控制以水文站驻测与巡测相结合。

泰州市沿江主要口门(17个)分别为高港水利枢纽(包括高港节制闸、高港抽水站、高港抽水站底层流道3个口门)、送水闸、口岸闸、马甸枢纽(包括马甸港闸、马甸抽水站2个口门)、过船港闸、天星港闸、焦土港闸、夹港闸、上六圩港闸、下六圩港闸、下六圩泵站、十圩港闸、罗家桥港闸及夏仕港闸。其中高港水利枢纽、马甸枢纽、送水闸、过船港闸及夏仕港闸定期开展校测、率定工作,引排水量为实测值;其余闸站开展巡测,采用一潮推流法、指数函数法、堰闸流量系数法等[1-2]计算水量。

3 引排水量时空分布特征分析

3.1 历年引排水量对比分析

20世纪60年代和70年代初引排江水量较少,年平均引水量、排水量分别为7.20亿m3、2.27亿m3;70年代初,沿江开始并港建闸,因此70年代中后期至90年代引排水量增多,年平均引排水量上升至15.47亿m3、7.41亿m3;进入21世纪,水利基础设施进一步得到建设和发展,尤其是随着1999年底高港水利枢纽的建成,引排水量显著增大,年平均引排水量达到48.47亿m3、13.16亿m3。长江泰州段引排水量年际变化较大,见图1,总体上呈现逐步增大的趋势,一是源于经济社会的发展,生产、生态、航运等各方面需水量的不断增加;二是源于水利基础设施特别是高港水利枢纽的建设和发展。

图1 长江泰州段沿江口门历年引排水量比较情况

近年来,水利基础设施建设已基本完成,但由于年降水量波动以及口门调度方案的逐步规范和优化,引排水量总体呈波动趋势,年引排水量总体上受当年降水量的影响较大,表现为年降水量越大,引水量越小,排水量越大;年降水量越小,引水量越大,排水量越小[3]。

3.2 引排水量年内分配分析

对2000—2022年沿江口门引排水数据进行统计分析,结果见图2。由图2可知,长江泰州段逐月平均引水量中,6月最大,为7.46亿m3,占全年的15.4%;2月最小,为1.90亿m3,占全年的3.9%;汛期(5—9月)引水量为26.30亿m3,占全年的54.3%。逐月平均排水量中,7月最大,为4.23亿m3,占全年的32.1%;1月、2月很小,分别为0.27亿m3、0.26亿m3,分别占全年的2.1%、2.0%;汛期(5—9月)排水量为9.87亿m3,占全年的75.0%。

图2 长江泰州段沿江口门2000—2022年逐月平均引排水量

总体而言,引排水量年内分配不均,不同时段引排水量主要由区域降水和季节性农灌用水等因素决定[4],每年区域降水较多的6月下旬、7月、8月总体引水量较小,排水量较多;农灌用水量较多的4月、5月及6月上中旬引水量较多,排水量较少;因引水受长江潮位影响较大[5],每年的1—3月、9—12月长江潮位偏低,为保证正常的航运、水生态环境等方面的用水需求,引水天数较多,月引水量基本保持在2亿～4亿m3,同时适时排涝。

3.3 高港水利枢纽对引排水量的影响分析

调水工程是使水资源在空间上重新进行配置的工程措施[6-7],是实现水资源优化配置和开发利用的重要手段[8-9]。长江泰州段位于引江河口门的高港水利枢纽建成于1999年9月,是一座以引水为主,集灌溉、排涝、航运、生态、旅游等综合利用于一体的大型水利枢纽工程。

泰州市分属通南沿江区(扬)和里下河腹部区2个四级区。高港水利枢纽建成前长江泰州段沿江口门主要为通南沿江区(扬)自引排长江水。建成后,高港水利枢纽底层流道与节制闸同时开启时,设计引水流量可达600m3/s,自引长江水进入里下河腹部区[10],保证区域生产、灌溉、航运及生态环境等用水;高港抽水站设计流量300m3/s,以抽排里下河腹部区涝水入江为主,特殊情况下,可抽引长江水100m3/s以解决通南沿江区(扬)的灌溉问题,也可反向抽排涝水以解决区域排涝能力不足的问题,排涝规模按80m3/s设计。

高港水利枢纽的建成对引排水量影响较大,各口门1959—1999年平均年引江水量为12.44亿m3,2000—2022年平均年引江水量增至48.47亿m3,增加了36.03亿m3,增长了近3倍;1959—1999年平均年排水量为5.53亿m3,2000—2022年平均年排水量增至13.16亿m3,增大了7.63亿m3,增长了2倍多。

同时,高港水利枢纽的建成对引排水量的空间布局也产生了影响,建成前沿江口门为通南沿江区(扬)引排长江水,里下河腹部区缺水压力较大,水资源分布不均;建成后跨流域引长江水至里下河腹部区,2000—2022年里下河腹部区多年平均引江水量为29.77亿m3,占长江泰州段沿江口门总引水量的61.4%;多年平均排水量为2.75亿m3,占总量的20.9%,其余口门以自引为主、抽引为辅,以保证通南沿江区(扬)用水需求。

长江泰州段沿江口门2000—2022年引排水量空间分配见图3和图4。

图3 长江泰州段沿江口门2000—2022年引水量空间分配

图4 长江泰州段沿江口门2000—2022年排水量空间分配

4 结 语

受经济社会发展和水利基础设施建设的影响,长江泰州段引排江水量年际变化较大,总体上呈现逐渐增大的趋势,但近年来呈现波动趋势;受区域降水、季节性农灌用水和长江潮位等因素影响,引排水量年内分配不均;高港水利枢纽的建成对区域水资源的分配影响较大。研究成果可为长江大保护、优化口门调度方案、区域水资源开发利用及计划用水等管理工作提供参考数据。下一步可将引排水量与社会经济指标、区域用水量及入江河道水质等相结合进行分析,进一步提高成果的科学性与指导性。