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大藤峡水利枢纽在流域水资源配置
与改善水生态环境中的作用
报告人：吕忠华
摘要： 流域水资源时空分配不均，人类活动加剧了枯水期河道水量的不足，西北江骨干工程特别是大藤峡水利枢纽的建设，承担流域水资源配置任务，改善水资源量的时程分配，使洪水资源化，增加枯水期西江河道下泄水量，降低枯水期咸潮上溯影响，改善西北江三角洲水环境状况。
关键词：水资源配置；大藤峡水利枢纽；水生态环境；咸潮
珠江是中国南方的一条大河。她曾以其优越的地域环境、相对充裕的水资源滋润了45万平方公里的土地，哺育了一亿多勤劳智慧的人民，创造了珠江流域丰富多彩的文化，孕育出珠江三角洲的富庶与文明。随着经济社会的迅速发展，城市化进程的突飞猛进，人口数量的大量增加，水污染状况不断加剧，社会对水的需求与水资源保障之间的矛盾日渐突出，可以说，珠江的健康生命正面临严峻的考验。近年来的连续干旱、咸潮上溯、水环境持续恶化，使得珠江三角洲及香港、澳门的饮水安全受到威胁，去冬今春咸潮的大规模爆发及水资源短缺引发的珠江三角洲饮水安全危机正是这种矛盾的集中体现。
维护珠江的健康，提高其承载能力，继续支撑经济社会的可持续发展，需要从流域的层面，对水资源进行统筹考虑、合理配置，在保障流域河道水环境要求的最小流量、维持河流健康生命的同时，保障流域经济社会的可持续发展。
1 珠江流域概况
珠江流域总面积45.37 km2，包括西江、北江、东江和珠江三角洲诸河。
西江为珠江主流，发源于云南省曲靖市，流经云南、贵州、广西、广东4省（自治区），至广东省三水市的思贤滘，全长2075km，集水面积35.31万km2，占珠江流域总面积的77.83 %；北江发源于江西省信丰县石碣大茅山，涉及湖南、江西、广东3省，干流全长468km，集水面积46710km2。西江、北江在广东省三水市思贤滘汇入西北江三角洲，经虎门、蕉门、洪奇门、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门八大口门入注南海。
珠江流域涉及的行政区域有云南、贵州、广西、广东，湖南、江西6省(区)，香港、澳门特别行政区也在珠江流域。
流域南临南海，西隔印度支那与孟加拉湾相望，受东南季风和西南季风影响，总体上属亚热带气候，具有冬无严寒、夏无酷暑、春夏多雨、秋冬干旱的特点，沿海地区夏、秋季节常受热带风暴侵袭。流域多年平均气温14℃～22℃，多年平均降水量约1470mm，多年平均径流量3360亿m3。北江、东江的中、下游地区，年平均雨量在2000mm以上。
2 水资源量及其特性
2.1 水资源量及其地区分布
珠江流域地表水资源总量（河川径流量）为3380亿m3。其中西江为2301亿m3，占珠江流域水资源量的68.1%；北江为510亿m3，占15.1%；东江为274亿m3，8.1%；珠江三角洲为295亿m3，占8.7%。各地区分布趋势基本呈内陆多、沿海少，东南部多、西北部少，山丘区多、平原区少。
2.2水资源量的时程分配
流域水资源量的年际变化取决于年降水量的年际变化。根据1956年～2000年45年资
料分析，西江控制站梧州站最大年径流量为3089亿m3(1994年)，最小年径流量为1070亿m3(1963年)，最大年径流量是最小年径流量的2.9倍；北江控制站石角站最大年径流量为731亿m3(1973年)，最小年径流量为168亿m3(1963年)，最大年径流量是最小年径流量的4.4倍。年际变化具有一定的周期性， 且常出现连丰、连枯现象，1987年～1992年为连续枯水年组，1993年～1998年为为连续丰水年组。
流域水资源量的年内分配极不均匀，汛期径流量占年径流量的75%以上，枯水期径流量不足年径流量的25%。西江控制站梧州站多年平均径流量为2102亿m3 (6670 m3/s)，枯水期多年平均径流量为444亿m3 (2820m3/s),仅占年径流量的21%；北江控制站石角站多年平均径流量为430亿m3 (1360m3/s)，枯水期多年平均径流量为103亿m3 (654m3/s),仅占年径流量的24%。进入西北江三角洲（思贤滘断面）多年平均径流量为2760亿m3 (8750m3/s)，枯水期多年平均径流量为598亿m3 (3800m3/s)，仅占年径流量的22%,最1个月的平均径流量为56亿m3 (2160m3/s)，仅占年径流量的2%。
3 水生态环境需水及其存在的主要问题
3.1 水生态环境需水量
河道水生态环境需水指维持河道生态系统一定形态和一定功能需要保留的水量，包括生态基流、最小生态环境需水量、生态环境下泄水量。生态基流是为维持河床基本形态、防止河流断流、保持水体天然自净能力和避免河流水体生物群落遭到无法恢复的破坏而保留在河道中的最小水（流）量；最小生态环境需水量是在正常来水条件下，维持河流水生生物较好的栖息地而需要保留在河道内的最小水量；生态环境下泄水量是对河流水系的干支流、上下游节点以及河口生态环境需水进行协调后，需要下泄或入海的水量。
根据珠江流域自然环境和河流特征，西江梧州站、北江石角站所在河道断面的河道内生态环境需水量分别需占年径流量的32%、18%，径流量分别为662.3亿m3、78.8亿m3，相应流量分别为2100m3/s、 250 m3/s。进入西北江三角洲（思贤滘断面）河道内生态环境需水量为788.4亿m3, 相应流量为2500m3/s。
3.2水生态环境存在的主要问题
珠江流域水资源相对丰沛，水生态环境存在的主要问题主要是由于流域水资源的时空分布不均和人类活动引起的水少、水脏、水咸。
一是水少：由于流域水资源的时空分布不均，人口、经济、土地等资源与水资源空间分布的不匹配，流域水资源配置能力低，以及流域水资源统一管理薄弱，导致部分中小河流枯水期出现断流。特别是珠江三角洲由于地势平缓，濒临南海，人口集中，水体污染，当地水资源短缺，珠江三角洲、香港、澳门供水日趋紧张。要保证三角洲及河口区域生态环境需水要求、抑制西北江三角洲咸潮活动使咸潮上溯范围控制在西北江主要取水口以下，西江梧州站下泄的流量需达到2100m3/s、北江石角站 下泄的流量需达到250 m3/s、进入西北江三角洲（思贤滘断面）的流量需达到2500m3/s。近年来，珠江流域偏旱，枯水期干支流来水偏少，由于径流动力的减少，咸潮影响频繁。据统计，1992年12月、1993年1月、1998年12月～1999年3月、2002年1月、2003年12月～2004年3月、2004年11月～2005年1月、2005年11月～2006年1月均发生过比较严重的咸潮上溯。期间，西北江来水（思贤滘断面）少于2000m3/s，尤以1993年、1999年、2004年、2005年、2006年春最为突出，最枯流量仅为1400～1600 m3/s。
二是水脏：改革开放以来，珠江流域特别是珠江三角洲经济得到长足发展。2004年珠江流域总人口9935万人，珠江三角洲土地面积只有２.68万km2,人口达到1858万人；国内生产总值为17336亿元，其中珠江三角洲国内生产总值达10093亿元，占珠江流域国内生产总值的58%。人们在享受经济发展带来丰富的物质和文化成果的同时，也品尝着由于初放型经济发展给自己带来副产品——生态环境恶化的苦果，大量污染物的排放，已超出河流的自净能力，导致河流水体污染加剧，许多地区已无放心水可用，威胁人民生命健康。在33520km的评价河长中，有18%的河长河流水质劣于Ⅲ类，主要位于经济发达、人口稠密的地区，其中珠江三角洲、南北盘江二级区接近一半的评价河长水质劣于Ⅲ类。
三是水咸：上世纪80年代以前，珠江三角洲受咸潮危害最突出的是农业。80年代以来，随着珠江三角洲城市化进程的加速发展，农业用地大幅减少，受咸潮影响的主要对象已转为工业用水及城市生活用水。如1998年10月至1999年4月间，澳门特别行政区、珠海市居民有相当长时间用的是“带咸”的自来水。2003年10月以来，咸潮影响比以往更为严重。以磨刀门水道为原水的各水厂供水含氯度经常高达800 mg/L（国家饮用水标准≤250 mg/L）。最近两个连续枯水期咸潮影响范围扩大到广州、东莞、中山的大部分地区，甚至佛山的南海区也受到影响，区域影响人口近1500万人，并已严重影响澳门特别行政区和珠海市的市民生活和社会安定。2005、2006年初，国家防总两次实施珠江压咸补淡、应急调水工程，根据中央领导的指示，经国务院批准，为保证澳门、珠海的供水安全，2006年~2007年春珠江实施枯水期的骨干水库调度，目前已取得初步成功，正在向中央提出的确保澳门供水安全的目标前进。
4 流域水资源时空配置与水生态环境保护
珠江三角洲地势平缓，河道比降小，河网密布，水流分散，流速缓慢。主要靠上游径流压抑咸潮、冲洗污水，枯水期上游径流锐减，污水随潮水回荡，咸潮随咸潮入侵，易产生污染加重、供水困难的局面；严重时水环境恶化，供水咸度超标，影响人民身体健康，甚至影响社会稳定,珠江骨干水库具有调节洪水、增加枯水流量、减轻污染、提高供水安全保证。
流域水资源时空配置就是通过蓄水工程将汛期的洪水资源贮存起来调配至枯水期使用，增加枯水期的水资源量，改变水资源量的时程分配；通过调水工程调整水资源量的地区分布，使经济布局与水资源分布相匹配。流域水资源的时空分配不均、经济布局与水资源分布不相匹配、水资源调配能力不足已成为制约经济社会持续发展的主要因素。经济社会的发展对进行流域水资源时空配置提出了要求。
4.1 西、北江上游已建和在建骨干水库水资源配置作用
西江上游已建、在建的天生桥、龙滩、百色等水库调节库容大、调节性能好，分别是红水河、郁江的龙头水库，具有调蓄径流增加枯期流量的作用，各水库布局见图2。根据分析计算，百色、龙滩、天生桥等水库结合发电调度，可以增加西江下游及西北江三角洲枯水期的流量，将思贤滘断面最枯月平均流量达到2500m3/s的保证率天然情况下的13.6%提高到70.5%左右，将最枯月平均流量从1390m3/s提高到1790m3/s，将最枯10天平均流量从1120m3/s提高到1670m3/s（见表1）。虽然这些水库已经显著增加了枯水期流量，但对于枯水年份西北江的流量仍不能满足河道内生态环境需水要求和三角洲压咸的要求。
4.2 大藤峡水利枢纽在流域水资源配置作用
大藤峡水利枢纽位于珠江干流西江中游黔江河段，控制流域面积197800km2，占西江流域面积的54%，是珠江干流上最下游一级具有调节性能的枢纽工程，具有控制条件好、距离需水区近、调度容易的特点。大藤峡水利枢纽具有15亿m3调节库容，与在建的西江长洲水电站联合运用，由大藤峡作为水源水库、长洲电站控制西江流量，可使大藤峡发挥枯水期径流补偿调节作用。
表1 现有骨干工程配置作用统计表
工程情况
频 率
（%）
最枯月平均流量
（m3/s）
连续最小10d平均流量
（m3/s）
马口＋三水2500m3/s
保证率（%）
天然
90
1540
1220
13.6
95
1420
1170
98
1390
1120
配置后
90
2060
1940
70.5
95
1890
1860
98
1790
1670
（1）增加调节库容，提高枯水保证率，压抑咸潮，改善三角洲水环境
大藤峡水利枢纽建成后，具有15亿m3调节库容，多年平均补水量为2.7亿m3，80%的枯水年份补水量为6.2亿m3，90%以上的枯水年份补水量为15亿m3；经大藤峡补偿调节后，可将98、95、90%的枯水年份思贤滘最枯10d流量分别提高到2250、2380、2500 m3/s，增加了520 m3/s～580m3/s；将最枯月平均流量达到2500m3/s的保证率进一步提高到93.2%，并可使三角洲咸潮影响范围下移10 km～20km(见表2)。
表2 大藤峡水利枢纽工程调节后进入三角洲水量统计表
频 率
（%）
最枯月平均流量
（m3/s）
连续最小10d平均流量
（m3/s）
马口＋三水2500m3/s
保证率（%）
90
2500
2500
93.2
95
2380
2380
98
2250
2250
同时，由于枯水期环境流量的增加使西北江三角洲的水环境容量得到明显改善。2005年第一次压咸补淡应急调水，我们组织了水质监测，结果证明，由于有效增强径流动力，三角洲主要出海河道和围内河涌水质明显好转，主要出海河道水体质量均达到Ⅱ～Ⅲ类三角洲各内河涌通过合理控制水闸运用，共置换了2.3亿m3的清洁淡水用于改善水环境和农业用水，沿江云浮、肇庆、佛山、江门、清远等市的供水水质也得到较大改善。调水前由于长时间上游径流不足，珠江三角洲很多河道成为死水，污染无法稀释和排放，河流发黑发臭，水质达到Ⅳ、Ⅴ类甚至劣Ⅴ类。
（2）提高珠江河口地区供水应急保障能力
大藤峡水利枢纽与西北江三角洲受咸潮影响区距离近，流程短，水流传播历时仅2天，应对珠江三角洲突发性咸潮甚至突发性水污染事件时，见效快、效果好。从2005年1月和2006年1月应急调水的经验看，目前西江上的骨干水库盐滩距离三角洲1000多km，传播时间5～７天。

表3 珠江骨干水库至河口距离及水流传播历时
水库名称
距离(km)
传播时间(天)
天生桥一级
1600
8~10
盐滩
1100
5~7
大藤峡
400
2
（3）提高枯水的利用效率
当上游来水相同的条件下，咸潮的强弱与潮汐关系密切，这种关系随潮汐呈周期性变化，在珠江三角洲，大潮与小潮以15天左右为周期，而在大潮转小潮时压咸效果最好。如果调上游水库压咸，必须选择最佳水库放水时间，目前西江上的骨干水库盐滩距离三角洲最近也有1000多km，传播时间5～７天，在年调水时，为保证压咸效果，要考虑提前一点加大泄量；同时，由于距离远，放水流量要考虑水流沿程坦化而适当加大。大藤峡距离三角洲只有300多km，流程只要2d，在调水时机和流量的选择上可以更加准确，提高枯水利用效率。
（4）提高社会的安全性
一是电网安全，大藤峡水利枢纽位于南方电网负荷中心，装机容量160万kw,年发电量71.96亿度，建成后可为用电紧张的南方电网提供可靠的电源。大藤峡作为水资源配置的主要水库，增加枯水流量，减少调水压咸的机会，同时需要压咸补淡时，大藤峡水利枢纽作为主力水源，可避免前两次压咸补淡和目前骨干水库调度所有水库全力以赴的状况，对电力调度和电网安全的影响大大减少。
二是沿程人员的安全
2005年1月和2006年1月珠江压咸补淡应急调水，由于上游河道狭窄，加大流量后水位上升4m以上，为保证安全，通过贵州、广西沿程防汛部门，发动沿岸各级政府，动员利用河滩作业的群众撤离，耗费了大量的人力、物力等社会资源。大藤峡水利枢纽下游河道过水断面大，流程短，调水过程水位上升幅度小，不影响沿程居民的安全，无须扰民。
三是航运安全
2005年1月和2006年1月珠江压咸补淡应急调水，由于水位上升幅度大，为保证航运安全，对沿程的港口、航道管理等均进行了部署。大藤峡作为主力水源调水，水位上升幅度小，基本不影响港口航道安全。
综上所述，大藤峡水利枢纽等骨干水库在流域水资源配置方面可以显著增加枯水期流量，有效压制咸潮、改善水环境，流域水资源配置的战略地位十分重要。