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(三)主要抗旱工程的科学调度(水库、泵站、涵闸)
新中国成立后,全省人民在湖北省委、省政府领导下,因地制宜,艰苦奋斗,全面规划,大力开发水资源,修建了各种类型的灌溉工程,截至1995年止,全省修建了大、中、小型水库5817座,引水涵闸912座,固定机电灌溉泵站13065座,装机87.56万千瓦。这些蓄引提工程总有效能力达到了336亿立方米,灌溉面积3525.6万亩,占全省总耕地面积的73%。充分利用这些水利工程,科学调度,是抗旱夺丰收的重要手段。
1.水库调度
水库调度的目的是:确保工程安全,选用最优调度方案,合理安排兴利与除害的关系,综合利用水利资源,充分发挥工程的综合效益。
水库调度的原则是:局部服从整体,整体照顾局部;兴利服从防洪,防洪兼顾兴利;全面安排,统一领导,把灾害降低到最小范围,将效益扩大到最大限度。
湖北省各类水库的调度权限是:跨地市行政区划的大型水库在省,一般大型水库和中型水库基本上在地(市),小型水库在县(市)。
为进一步搞好水库的科学调度,湖北省近几年开始在大中型水库安装水雨情遥测自记系统,目前40座大中型水库已完成。从洈水、三道河等已安装运用的情况看,测报准确,传递迅速,对防洪和兴利调度作用都很大。
水库调度一般指水库汛期的防洪调度和非汛期的兴利调度,水库的防洪调度不在本书内容之列,下面主要介绍水库的兴利调度。
水库的兴利调度,是在保证水库防洪安全的前提下,力争多蓄水,多兴利,利用水库的蓄水调节能力,重新分配河流的天然来水量,尽量满足各用水部门的用水需要。水库的兴利又有灌溉、发电、工业和生活供水以及其他效益等。水库的灌溉效益是目前湖北省水库兴利调度的重点,也是本书叙述的主要内容。
表3-1 2001年湖北省水库数量、库容及灌溉面积表
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注:含丹江口、陆水、黄龙滩、隔河岩和葛洲坝等大型水库。
水库的灌溉调度就是通过天然来水、水库承接这些天然来水的能力和可供灌溉农田的水量以及农作物各时期需要水库供水的数量这三方面的定量计算,然后根据这些计算出来的数据制定出水库向农田供水的计划。要说明的是,这些计划除必须认真执行外,还要随着天气、农作物结构以及管理手段的加强等方面的变化而随时调整。
表3-2 湖北省主要支流河流蓄水工程控制能力表
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水库及其灌区都是在当时的认识水平上设计的,随着形势的发展,必然有许多需要调整和改革的地方。首先,要算水账,弄清楚水库有多少用于灌溉的水资源,然后根据水资源现状对农业结构进行调整,调整的原则是既要充分利用水资源,又要使农田灌溉后能有最大的经济和社会效益。这些措施落实以后,进行水库灌溉的科学调度是十分重要的。灌溉调度的成功与否直接关系到农业的丰收问题。
水库灌溉调度工作一般由水库管理单位技术人员负责,通常要进行如下工作:
首先要核实需要灌溉的面积、农作物的种植结构、各种农作物整个生长期各阶段需要多少水来灌溉(即灌溉需水定额)等基本数据,通过详细的分析计算,得出灌溉需水过程线。当在坝下游取水时,还要考虑引水位的要求。为了使水库的灌溉调度更加可靠,这个过程线的系列要尽可能长一些。
其次,要进行来水与用水的水量平衡计算,从而校核水库的水是否够用,或者计算现有库容能否满足设计灌溉保证率的要求,也即是能否满足设计年份农田灌溉的需要。
然后,根据以上计算成果,绘制调度图,制定出调度规则。在绘制调度图时,既要研究多水时如何加大灌溉用水从而增加灌溉及其他方面的效益,又要研究少水时如何合理调度,节约用水,将因减少供水对农业的影响降至最低限度。后者比前者更为重要,灌溉调度的成败往往以此为依据。同时,如果区间有可供利用的水资源,其调度规则还要考虑这些水资源的补偿作用。
至于灌溉调度的具体计算,调度图表的具体编制,其技术性强,本书不另论述,请查阅水库调度(也称水库控制运用)方面的专门书籍或请教专门技术人员。
按照上述方法编制出调度计划(用水计划)只是第一步,要达到计划用水的预期目的,关键还在于如何正确地执行用水计划。
在灌溉前,要进行五个方面的准备工作。一是做好宣传,有的要逐级召开灌溉会,让用水者了解情况,自觉执行用水计划;二是建立与健全各级水量调配组织,落实放水专管人员,制定和完善各项规章制度;三是提前组织检查渠道,发现问题及时维护;四是用水单位要在管理单位的指导下,组织护渠队,整修田间工程,搞好渠道清淤,发动村民制定用水公约等;五是灌区管理单位要依靠上级和灌区各级领导的支持,及时制定经济措施,结合行政手段保证用水计划的实施。
在灌溉中向灌区配水一般有两种方式,一是续灌,在水库水量丰裕的情况下,不间断地向灌区供水。水量尚有计划水量的2/3以上时仍可续灌,但配水流量应按比例减少;二是当供水量不足计划供水量的2/3时采用轮灌,降低灌水定额,一段时间向甲灌区供水,另一段时间向乙灌区供水。在用水紧张季节,轮灌的方式容易产生矛盾,但又不得不为之,因此要认真做好工作,与用水各单位协商,确定合理的供水顺序,必要时要取得各级领导和行政部门的支持。
水量调配一般应遵循两个原则。一是水量充足时,先远后近,先高后低,保证农业全面丰收。水量不足时,保近舍远,保低舍高,这样可避免水量浪费,力求少水保多田。二是库塘结合,先用塘水,后用库水,先用活水,后用死水,先用低处水,后用高处水。这是因为旱情发展时水量蒸发大,如果先用库水,待水库的水不多时,塘堰也已干涸,难以抗御旱灾。因为水库库容有限,只有当天气预报有较大降雨过程时,这时先用库水,可以提高水库的复蓄机会。还有一点要做到,每年灌溉结束后,工程管理单位要广泛听取灌区各级行政领导和人民群众的意见,认真进行当年的灌溉工作总结,通过总结,分析整理一年实施计划用水的资料,进一步摸索配水用水的规律,为今后更好地编制和实施用水计划提供依据,从而把科学用水、科学调度提高到一个新的水平。
2.湖泊及泵站调度
湖北省是一个洪、涝、旱等多种灾害频繁发生的省份,有时洪、涝、旱灾害同时发生,鄂西北发生干旱,而鄂东南、江汉平原发生洪涝灾害,有时全省干旱。如何利用好现有水利工程,对现有水利工程实施科学调度,把灾害损失减少到最低限度,这是一个非常重要的课题。
(1)平原湖区湖泊的预蓄
平原湖区给人的印象是雨量充沛,洪涝灾害突出。每到汛前,都要抢排湖水,以腾空湖容,增加调蓄容积,这是正确的。但腾空湖容到什么程度好,就涉及到一个度的问题。在腾空湖容时,还要考虑到抗旱用水的问题。如果放水过了头,到时一遇干旱就会措手不及。因此,湖泊的预蓄有一个科学调度的问题。
汛前控制水位是湖泊预蓄的一个关键水位。若湖泊水位高于该值,应进行抢排。
(2)鄂西北地区的预灌
鄂西北地区雨量偏少,易造成干旱。对于该地区灌溉泵站来讲,水源是最大的问题。干旱时,若水源充足,泵站开机提水,一般能满足抗旱用水要求。但问题是干旱时,往往水源不充足,有的前池水位过低,有的是前池无水。要解决这一问题,就应采取打时间差的办法,即在水源充足,干旱尚未出现之前,泵站开机进行预灌。
鄂北岗地的引丹工程和大岗坡等大型提灌区内,兴建有不少中小型“长藤结瓜”式工程和小型电灌站,为了解决水源不足的问题,充分发挥其作用,就可以在丹江口水库和大型提水泵站水源地水源充足时,提前灌库,这样等到干旱时,就有水抗旱了。
(3)跨区域调水
跨区域调水,就是利用现有水利工程从水源较为充足的地方将水调到其他缺水严重的地区。跨区域调水,一般打破了原有灌溉系统格局,涉及水资源重新分配和优化问题,这不仅需要工程技术人员仔细算清水账,统筹考虑水源区和受水区的用水需求,而且往往需用行政手段进行协调解决。实施这一计划时,有时还需临时修建一些辅助工程,如拦河坝、新开挖一段输水渠道等。
3.涵闸调度
湖北平原湖区河流纵横,湖泊众多。为理顺水系,新中国成立后,在加强堤防建设、解决防洪问题的同时,按照“以排为主、排灌兼顾、内排外引、排灌分家、统一规划、综合治理”的原则,实行了综合治理,兴建了大量排灌渠系工程和河湖分家工程,湖区生产条件得到了改善,特别是一些地区排水系统解决后,出现大量围湖造田扩大耕地的情况,使一些千年沉睡的荒湖变成了良田,发展了生产,给社会创造了一定的财富。但随着平原湖区农业生产的发展,耕地面积的不断扩大,湖泊面积和调蓄能力逐渐缩小,因而面临着灌溉用水的供求矛盾。在这种情况下,引江河之水灌溉农田势在必行。随着水利科学技术的发展和机械工业技术水平的提高,引用大江大河之水灌溉农田的尝试获得了成功,因而涵闸工程在湖北得到很快的发展。到1995年底,全省灌溉涵闸达到912处,其中,中型涵闸(引水100~1000立方米/秒)9处,小型涵闸(引水10~100立方米/秒)142处,小型以下涵闸(引水10立方米/秒以下)761处。设计流量3766立方米/秒,年引水能力53.6亿立方米,可灌面积968.33万亩,有效灌溉面积为679.17万亩。具体见表3-3。
(1)涵闸控制运用原则
①必须在保证工程安全的条件下,合理地综合利用水资源,充分发挥工程效益。当兴利与防洪矛盾时,兴利应服从防洪。
②按照有关规定和协议以及上级主管部门的指示,合理分配水量,定额配水,节约用水。在分配水量时,一般应照顾下游和原有用水户。
③涵闸工程的运用,必须与上、下游工程相配合,并与河道堤防的防洪能力或上、下游排水、蓄水能力相适应。涵闸管理单位应与河道上、下游的工程管理单位密切联系,互相配合,防止人为灾害。
表3-3 湖北省分县灌溉涵闸(万亩以上)统计表
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(2)涵闸控制运用依据
应该明确规定:上、下游最高水位,最低水位;最大过闸流量,相应的单宽流量;最大水位差及相应的上、下游水位;上、下游河道的安全水位和流量;兴利水位及兴利引水流量等各项指标。
涵闸管理单位应根据以上运用指标,结合工程具体情况和有关部门的要求,参照历史水文规律和工程运用经验以及当年水情预报等,制定年度控制运用计划,报上级主管部门批准后执行;在实际运用过程中,涵闸管理单位应根据水情和工程情况,在年度运用计划范围内制定具体运用计划,进行操作运用。如确实需要改变年度控制运用计划时,应报经上级主管部门批准;如特殊要求,需要在超过规定的上、下限指标运用时,必须经过验算和审定,必要时应采取加固措施,并报经上级主管部门批准。
(3)控制运用的基本要求
①单向运用的水闸,需要双向运用时,必须经过验算审定,指出相应的运用指标和办法,并报经上级主管部门批准后执行。
②涵闸的控制运用,应按照运用计划和上级主管部门的指令进行,不得接受其他任何单位和个人的指令。涵闸管理单位对上级主管部门的指令应详加记录,复核后妥善保存。
③启闭闸门应由专职人员进行操作,固定岗位,明确责任。闸门启闭前,要对启闭机械、闸门位置、电源、动力设备、仪表、上、下游水位、流态、有无船只或漂流物、阻水障碍物等情况详加检查。闸门启闭后,要对闸门启闭时间、次序、开度、流态、上、下游水位变化及建筑物和启闭设备等情况,详加记载,妥善保管。
④闸门启闭要安全可靠,一般都应有两种启闭措施,做到电动、手摇两用。电动启闭闸门应有备用电源。
⑤涵闸工程在放水、停水、加大或减少流量前,均应事先通知上、下游有关乡镇和部门做好准备,避免事故。
⑥闸门操作运用的要求是:过闸流量必须与下游水位相适应,使水跃发生在消力池内;过闸水流要平稳,避免产生集中水流、折冲水流、泅流、漩涡等不正常现象。避免河道水位降落过快,以防止对岸坡稳定造成不利影响。
⑦在保证工程安全、不影响工程效益的前提下,应尽量满足以下要求:有淤积问题的水闸,应研究采取妥善的运用方式防淤、冲淤、排沙;位于鱼类回游河道上的涵闸,应尽可能设法通过控制运用使鱼类泅游;水质污染水域,尽可能通过合理运用防止或减少污染。
(4)控制运用权限
湖北省江河堤段上的涵闸,汛期按“统一领导、分级管理、分级负责”的原则进行调度。其规定的权限是:荆江分洪区北闸、南闸的控制运用由省报国家防汛抗旱总指挥部批准,杜家台分洪闸运用由省汉江河道管理局报省批准;长江、汉江、东荆河、府澴河堤上的涵闸正常运用由各市及省汉江河道局批准;长江、汉江、东荆河、府澴河堤防上涉及两个以上市级行政区划受益的灌溉闸在下列情况下,即超设计标准运用或警戒水位以上引水的、船闸需超设计标准引水的、经县(市)以上防汛抗旱指挥部、水利局、河道堤防主管部门确定汛期封堵停止运用或降低标准运用,而因遇特殊情况确需开启超控制运用的,由市级防汛抗旱指挥部提出具体意见报省批准。
非汛期涵闸运用一般由管理单位和主管部门根据排水、引水需要及上、下游水位等进行合理的调度运用。