流域洪水资源利用分析范文

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1山东淮河流域洪水资源利用可行性与必要性分析

1.1可行性

1.1.1工程条件经过近60余年的河湖治理,特别是随着沂沭泗河洪水东调南下续建工程的陆续完成,山东淮河流域整体防洪能力大幅提高。目前沂沭河水系骨干河道防洪标准达到50年一遇,南四湖整体防洪标准达到50年一遇,局部达100年一遇。山东省淮河流域防洪工程体系的初步建成,为实施流域洪水资源利用提供了工程条件。

1.1.2水资源禀赋条件山东省淮河流域春季干旱多风少雨,夏季湿热多雨,冬季寒冷少雨。年降水量呈由东南至西北递减的特点,沂沭河流域多年平均降水量803mm,南四湖流域为684mm;降水的年际之间变化幅度也较大,丰枯比210以上。降水年际变率大,连涝连旱现象时有发生;年内变率大,则表现为春旱夏涝、秋后又旱的灾害演替规律。径流与降水发生规律基本一致,但由于受下垫面条件的强烈影响,径流的地域分布不均匀性比降水更大,年际年内变化更为剧烈。沂沭河水系多年平均天然河川径流量为45116亿m3,占全省总径流量的2217%。据近45年实测水文资料统计分析,沂沭河多年平均出省境水量为22186亿m3,其中主汛期(7月-9月)为16138亿m3,占全年的71156%,有的年份超过90%。南四湖是南四湖流域洪水的唯一承泄区和重要的水资源调蓄区,也是南水北调东线工程的必经场所,据近45年的实测资料分析,多年平均入湖水量27113亿m3,其中汛期入湖21128亿m3,占全年的7814%;多年平均出湖水量(出境水量)16157亿m3,其中汛期出湖水量11158亿m3,占全年的6919%。综上所述,山东省淮河流域汛期大量弃水为洪水利用提供了资源保证。同时也正因为水资源时空分布不均的事实,为通过优化和合理调控水利工程运行方式,挖掘洪水资源利用潜力成为可能。此外,随着科技水平的迅猛发展和3S技术在水文水资源领域应用的普及,目前中国在雨洪监测与预报、复杂系统洪水行为模拟,以及决策支持平台建设和应对风险的紧急处理能力等方面都得到了显著提高,为实现流域洪水资源利用目标提供了技术条件。近年来,由于水资源短缺以及由此带来的次生水问题的频繁出现,水利部和国家防办在研判宏观形势,认真总结治水经验,全面分析水资源状况与经济社会发展需求矛盾的基础上,开始逐步转变治水思路,提出由洪水控制向洪水管理转变,由单纯获取防洪减灾效益向既满足防洪减灾要求、又实现雨洪资源利用的综合效益的转变。

1.2必要性分析

1.2.1实现区域内水资源供需平衡的需要沂沭河水系现状年(2007年)及规划水平年(2020年)水资源供需基本平衡,供水组成中以当地地表水为主,均占到总供水量的87%以上;当地地表水开发利用率50%左右,地下水开发利用率较低,现状年1712%左右。沂沭河流域水资源总体上相对丰富,现状水资源开发利用率维持在较低水平,存在进一步开发利用的较大潜力。对于南四湖水系,在多年平均年调黄河水量1312亿m3基础上,现状年(2007年)缺水率在10%以上,引黄水占到该流域总供水量的2412%;通过引黄1511亿m3,引江水1135亿m3,规划水平年(2020年)供需基本平衡,外调水占该流域总供水量的2517%,地下水供水量均占到42%以上,地下水开发利用率较高。为全面落实最严格的水资源管理制度,2010年山东省水利厅颁布5山东省2011-2015年用水总量控制指标(暂行)6,加强了地下水特别是平原区地下水开发利用的控制力度。因此,南四湖流域水资源供给受到多种条件约束,考虑到鲁西南未来发展的强大后劲,区域水资源供需形势将更为严峻,存在实施洪水资源利用、补充水资源供给的必然需求。

1.2.2降低南水北调东线工程运行压力的需要根据5南水北调东线一期工程山东省续建配套工程规划6,南水北调东线山东段工程将于2013年底启动运行,每年10月至翌年5月份,该工程从骆马湖逐级提水至南四湖,经南四湖提水至东平湖,然后通过引水渠道为山东半岛地区供水。若能在保障防洪安全的基础上,在淮河流域实施洪水资源利用,将汛期部分洪水转化为可资利用的水资源,既可缓解省内水资源短缺矛盾,又可降低南水北调东线工程的运行费用,提高全省的水资源供水保证能力。

2山东淮河流域洪水资源利用思路

2.1山东省水网建设规划从山东省全省角度来看,鲁北平原区降水量偏少,水资源严重短缺,水生态系统脆弱;半岛地区为国家规划建设的/蓝色半岛经济带0,未来对水资源的需求强烈。为科学盘活全省水资源量,提高水资源总体保障能力,山东省政府提出了现代化水网建设规划,目前正在全省论证实施。现代化水网规划的总体思路是,以南水北调东线、胶东输水干线为主动脉,以沿线河流、渠道为经络组成的覆盖全省,横穿东西、纵贯南北的/T0型水资源骨干网络,如图1粗黑线所示。图1也展示了依托/T0型骨干水网的沂沭河调水线路,在山东淮河流域实施洪水资源利用的主要工程布局。山东省淮河流域洪水资源利用的基本思路是,在充分挖掘沂沭河水系、南四湖水系自身洪水资源利用潜力的前提下,通过分析沂沭河水系、南四湖水系与受水区山东半岛与鲁北平原区的降水遭遇概率,以及实时水雨工情,择机调引沂沭河水系的水资源至南四湖,然后输送至山东半岛及鲁北地区。

2.2沂沭河水系洪水资源利用思路沂沭河流域多为山区,利用水库拦蓄洪水是沂沭河水系水资源开发利用的主要方式。流域内现有大、中、小型水库共1170座,总库容40105亿m3,兴利库容22163亿m3,其中大型水库9座,控制面积580313km2,总库容27193亿m3,兴利库容14199亿m3;中型水库26座,控制流域面积107012km2,总库容5.64亿m3,兴利库容3102亿m3。在沂沭河干流和主要支流上,先后兴建了低水头拦河闸坝21座。因此,依托水库(群)实施洪水资源利用,是沂沭河水系洪水资源利用的重要方式,其可行途径具体包括,利用天气雷达等新信息源精确预报水库入库径流、水库汛限水位分期运用、水库汛限水位动态控制,以及水库群联合调度等方式。

2.3南四湖水系洪水资源利用思路南四湖是3117万km2汇水面积的唯一承泄区,53条河流汛期洪水集中入湖,南四湖调蓄和下游泄流能力有限,洪水易涨难消,洪水期间滨湖及下游防洪压力大。经分析,仅利用湖泊调蓄,进一步挖掘洪水资源利用的潜力,是非常有限的。为此,本文提出南四湖流域/点面结合0的洪水资源利用思路。/点0,即在防洪除涝安全的前提下,研究南四湖控制水位汛后期调整技术,改变过去汛限水位恒定不变的做法,进行分期运用和动态控制,最大限度地控制和利用洪水资源,尽可能多地拦蓄当地地表水。/面0,就是在洪水入湖之前,在不致涝的前提下,采取有效措施将汛期洪水尽可能多地滞蓄在流域上。具体的利用方式为废弃河道拓宽疏浚的基础上,优化河网结构,进而通过闸坝群的联合调控,实现洪水在河系间的互济调配,充分挖掘因不同河系间洪水发生的不同步和洪水调控能力的差异而带来的洪水资源利用潜力,提高河网洪水的整体调控能力。通过多次实地调研,初步确定可以通过联通以往废弃河道重建和优化水网的方案,具体线路见图2,图中虚线为需要疏浚和沟通的河道。对于湖东山丘区,可以充分利用水库拦蓄洪水以及蓄滞洪区主动引洪补充地下水的方式,减少汛期洪水入湖量。在/面0上采取有效措施后,可在一段时间内降低入湖洪水量和集中程度,为/点0的洪水资源利用腾出了空间,二者结合起来,又有进一步挖掘洪水资源利用潜力的可能性。

3洪水资源利用的前期工作

为顺利推进山东淮河流域洪水资源利用工作,近期需要开展如下工作:(1)评价流域洪水资源利用潜力,摸清家底,为洪水资源利用相关工作的开展奠定认识基础;(2)开发水库洪水资源利用成套技术,包括入库洪水预报、水库汛限水位分期运用与动态控制;(3)通过水库群联合调度挖掘洪水资源利用潜力;(4)研究复杂河网条件下洪水行为模拟与调控技术,分析优化河网结构优化的策略,为河道疏浚以及配套工程建设提供决策支持;(5)分析识别洪水资源利用各环节可能存在的风险,并提出应对策略;(6)分析沂沭河水系降水与山东半岛和鲁北地区的丰枯遭遇,科学确定引调水规模,建立综合调配系统。此外,还要做一些基础性工作,例如测算现状条件下的南四湖水位―库容―面积曲线。利用南四湖13条主要入湖河流8个具有实测悬移质泥沙资料的水文站点(为大运河后营、洙赵新河梁山闸、万福河孙庄、东鱼河鱼城、洸府河黄庄、泗河书院、白马河马楼、十字河官庄(柴胡店)资料,通过分析表明:1960年-1980年、1981年-1990年、1991年-2000年、2000年-2008年4个时间段入上级湖泥沙总量分别为9165万t、890万t、278万t、204万t;近20年来,湖西和湖东入湖河流的年平均含沙量都处在一个较低的水平,年平均含沙量分别为01073kg/m3、0114kg/m3。说明,自20世纪60年代至今,入湖河流含沙量经历了一个由高到低、渐趋平稳过程,河流入湖含沙量未来不会引起上级湖湖内大量淤积的现象,但过去高达2105亿t的累积入湖泥沙量可能会对南四湖有效库容造成一定的负面影响。不过,近年来湖区有多处煤矿区塌陷,并且湖区堤防逐渐加高加固,在一定程度上又增加了有效库容。目前在工程上使用的湖泊水位―库容―面积关系曲线,还是依据20世纪80年代的地形测量数据获得的,其能否代表目前的状况,亟需重新测算。

4结论

充分挖掘淮河流域洪水资源利用潜力,科学调配全省水资源,是缓解鲁北平原和半岛地区水资源短缺矛盾,提高全省水资源保障能力的战略选择。本文结合山东省现代水网建设,提出开展淮河流域洪水资源利用的初步思路。(1)对于沂沭河,主要依托水库(群)实施洪水资源利用,具体途径包括利用天气雷达等新信息源精确预报水库入库径流、水库汛限水位分期运用、水库汛限水位动态控制,以及水库群联合调度等。(2)对于南四湖水系,主要采取/点面结合0来实施洪水资源利用。所谓/点0,是指在防洪除涝安全的前提下,改变过去南四湖汛限水位恒定不变的作法,进行分期运用和动态控制;所谓/面0,是指在洪水入湖之前,尽可能多地将其滞蓄在流域上。在湖西平原区,可通过疏浚原有废弃河道与现有河道相连,重建和优化河网结构,充分挖掘因河系间洪水发生的不同步性和洪水调控能力的差异性而带来的洪水资源利用潜力;在湖东区,需充分利用水库拦蓄洪水,以及蓄滞洪区主动引洪补充地下水的方式,减少汛期洪水入湖量。(3)为了顺利推进山东省淮河流域洪水资源利用,近期亟需开展评价流域洪水资源利用潜力、研究开发洪水行为模拟与调控技术、水库联合调度等等基础性工作。

作者：刘友春何庆平闫芳阶王宗志单位：山东省淮河流域水利管理局南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室