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湖北省引江济汉工程进出口长江汉江河道下切情况分析及对策研究

王旗 李强
  
新中媒体号
2023年3期
湖北省引江济汉工程管理局 湖北 武汉 430062

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摘要:引江济汉工程自建成以来,在改善汉江中下游河段的生态、灌溉、供水、航运和长湖、东荆河流域防洪排涝方面做出了巨大贡献,近年来,随长江汉江河势的变化,工程引调水条件也发生一些变化。本文通过对比历年来引江济汉工程进出口长江汉江河道在同流量下的水位资料,分析了河势水位变化情况,研究了河床下切后工程调度运行可能存在的问题和风险,并提出了相应的对策,对今后的工程运行管理提出了建议。

关键词:引江济汉;河道下切;运行调度

1 概述

引江济汉工程位于湖北省江汉平原腹地,是南水北调中线一期工程的重要组成部分,工程主要任务是从长江上荆江河段附近引水至汉江兴隆河段,向汉江兴隆以下河段补充因南水北调中线调水而减少的水量,同时改善该河段的生态、灌溉、供水和航运用水条件。工程进口位于荆州市龙洲垸,引水线路经过荆州市、沙洋县、潜江市,在潜江高石碑进入汉江,线路全长67.23km,渠道设计引水流量为350m3/s,最大引水流量为500m3/s,年均调水量30.8亿方。工程兴建于2010年3月,2014年9月建成通水,工程总投资69.85亿元。工程主要建筑物包括引水干渠、进水闸及泵站、防洪闸、拾桥河枢纽工程、西荆河枢纽工程、高石碑出水闸及东荆河节制工程等建筑物组成。

引江济汉工程自2014年通水以来,已经正常运行近9年,补水超300亿方,根据工程调度规程,通过向汉江补水,要保证汉江仙桃段流量不低于530m3/s,降低汉江发生水华的概率。因此引江济汉工程调度规程以汉江仙桃段过流流量不小于530m3/s作为基本调水原则,对应汉江高石碑断面水位29.87m,但根据近年调水数据来看,汉江高石碑断面流量高于530m3/s时,水位还远低于29.87m,显然,汉江下游河段水位流量关系已经发生了改变,汉江高石碑处河道下切较为明显。考虑到河道下切对引江济汉工程调度影响很大,直接决定工程调水的基本原则,因此,本文通过收集历年来的运行资料,对汉江高石碑处和长江工程进水闸处的水位分别进行了分析,对工程调度运行的影响进行了研究。

2 工程进口长江河段水位变化情况

将历年长江(引江济汉工程进口)龙洲垸处在通过相近流量下水位情况进行对比,列举长江沙市站2008、2016、2022年同流量下水位的变化情况,可以看出经过10多年的河道演变,长江河道沙市处水位下切0.9-2.88m。

根据有关科研单位关于长江河道下切的研究成果,预计2023年河道水位下切1.17-1.88m,引江济汉工程进口建筑物是依据该成果进行设计的,但按照列举的现状流量水位对应值,同流量下水位下降最多达到2.88m,河道下切的速度比预计的要快近53%,现状河道下切值比预估2033年下切值更大,且河势还在进一步变化。因此,随时间推移引江济汉工程引水条件进一步变差的可能性较大,特别是长江低水位取水时,工程自流引调水难度大,开启泵站提水的频率将进一步增加。

3工程出口汉江河段水位变化情况

汉江高石碑水位变化情况与工程进口长江河段变化情况类似,通过对2008年引江济汉初步设计中汉江高石碑水位与2022年实测水位进行对比,该河段河道下切明显,汉江高石碑1500m3/s流量下,河道水位下降1.45m,河道流量530m3/s时,河道水位仅28.02m,与2008年的29.87m下降1.85m。因此,通过分析,初步判断汉江兴隆下游河段经过多年的河势演变,河道水位已经下切1.42-1.93m。

同时分析汉江仙桃站从2008年到2022年的流量水位的变化情况,通过对比2008年和2022年同等流量对应的水位,初步判断汉江仙桃处水位下切0.53-1.0m。

考虑到仙桃站的水位下切,很大程度上受长江汉江河口河床下切的影响,可以初步判断汉江高石碑以下河道发生了不同程度的下切,并且越是靠近高石碑断面以下,河道下切越严重,下切最大达到1.42-1.93m,越靠近汉口的汉江河道下切不明显,但受长江水位下切影响汉江下游河段水位也有所下降。

分析表格见表2-表3。

4水位变化对工程运行调度的影响分析

根据以上对引江济汉工程进出口长江汉江河道水位变化分析,判断长江汉江均发生了不同程度的河道下切,且趋势可能持续,结合目前工程运行实际情况,河道下切后,可能会对引江济汉工程运行产生一定影响。

(1)引调水难度增加。工程进水口由进水闸和进水泵站组成,进水闸底板高程26.20m,泵站最低运行水位27.63m,进出口河道水位特别是进口长江河道水位下切后,在多年平均同时期进水闸引水流量也将随之降低,工程要完成年度调度任务难度加大。

(2)泵站运行费用增加。进水口水位降低后,一是为了保证工程发挥效益,调水期间需要泵站提水才能达到设计调水流量的时段加长,泵站使用频率和泵站开机时间不断增加,二是进水水位降低后,泵站实际静扬程增加,提水同样流量的前提下,泵站实际功率也随之增加,因此泵站运行费用将随河床下切而不断增长。

(3)保证航运难度加大。工程具有航运效益,按照通航1000t级货船标准设计,根据调度规程工程运行调度需保证最低通航水位29.40m,在进出口水位均低于该水位的情况下,常常需要关闭进出口闸并适时开启泵站维持水位,进出口河道下切后,保证通航的代价和难度也将加大。

(4)调水效益结构变化。根据调度规程,工程需优先保证汉江下游的生态用水,多余水量再考虑长湖、东荆河沿线生产生活和生态用水需求,全年30.8亿方的调水任务中,汉江补水25.2亿方,东荆河补水5.6亿方。长江汉江河道下切以后,沿线县市泵站涵闸取水难度增加,而随经济社会发展,用水需求是持续增长的,这就导致长湖东荆河需水量增加,调水需求结构可能发生变化。

5建议

根据以上分析,引江济汉工程进出口水情规律均发生较大变化,对工程也会造成一定影响,为保证工程效益充分发挥,建议下一步要开展以下工作。

(1)研究修订引江济汉工程调度规程。现状汉江高石碑断面530m3/s流量下汉江河道水位28.02m,考虑到引江济汉工程任务是引长江水以保证汉江下游流量不小于530m3/s,因此,在河道水位已经明显下切的情况下,仍将29.87m作为调水起始水位不合适,调整幅度取决于河道下切的现状下,汉江不发生水华的必要生态流量的阀值是否仍以500m3/s保持不变,二是要考虑若是调水起始水位下调后,汉江沿岸泵站水闸的取水问题,这些都需要进行专题研究,并根据研究成果对引江济汉调度规程进行修订。

(2)研究调整引江济汉工程引水规模。引水起始水位不调整的情况下,汉江高石碑水位低于29.87m的时段将显著增多,调水时长也将大幅提升,需要开展调整引水规模的必要性论证。

(3)研究引江济汉工程功能定位调整的可能性。目前长江、汉江的水位已经全面下切,长江汉江沿线水闸泵站取水难度和成本不断增加,沿江区域灌溉及生活用水缺口将不断加大,为能够更好的立足于引江济汉,服务于全省水利事业发展,可以考虑研究最大限度发挥引江济汉工程功能,服务区域用水需求。

参考文献:

[1]《南水北调工程总体规划》

[2]《南水北调中线一期引江济汉工程初步设计报告》

[3]《引江济汉工程运行调度规程》

作者简介:

王旗,男,55岁,本科学历,高级工程师,在湖北省引江济汉管理局工作,从事水利工程管理工作。

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