20年前,为压制珠江三角洲遭遇的咸潮,一条跨越贵州、广西、广东等省(自治区)长达1000公里的调水之路从此开启,从而保障了珠海、澳门等地的供水安全——
今年是新中国成立75周年,也是澳门回归祖国25周年。在这个特别之年,珠江“压咸补淡”应急水量调度走过了20年的非凡历程。
澳门三面环海,陆地面积小,淡水资源匮乏,95%以上的淡水由珠海通过供水管道输送给澳门的水厂。
2004年秋季,珠江三角洲地区遭遇了异常凶猛的咸潮,威胁澳门、珠海等地供水安全。
2005年春节前夕,水利部从千里之外的上游水库应急调水至珠江口,以压制咸潮、保证补淡,调水距离长达1000多公里,跨越贵州、广西、广东等省(自治区),至此开启了“千里调水压咸潮”。
什么是“咸潮”?“压咸补淡”的原理又是什么?这条调水之路克服了哪些技术难题。近日,水利部召开新闻发布会,邀请相关专家详解“压咸补淡”背后的故事。
千里调水 “压咸补淡”
河口咸潮,又称咸潮上溯、海水入侵,是河口地区普遍存在的一种自然现象。
珠江水利委员会主任吴小龙解释说,河口及三角洲河道是上游河道淡水径流和外海高盐水的交汇区。在枯水期,径流量减小,外海高盐水在潮汐动力的推动下,逐渐向河道上游扩散,河道内水体变咸,进而引发咸潮,导致取水口无法正常抽取淡水;反之,当径流量增大时,咸潮影响范围下移,取水口可以正常抽取淡水。
粤港澳大湾区所在的珠江三角洲地区河网交错,潮水往复涨落,咸潮上溯复杂多变。在每年10月份至次年3月份,上游河道径流小,潮汐动力相对变强,河口咸潮上溯就会表现为活跃期。大湾区城市群供水水源以河道取水为主,河口咸潮影响期间,取水口附近含氯度严重超标,甚至连续数日无法取到淡水时,城市供水安全就会面临严重威胁。
此时,“压咸补淡”就成为破解难题的“法宝”。
吴小龙表示,“‘压咸补淡’通俗来讲,就是通过科学调度上游水库群,有效补充河道淡水径流量,从而压制咸潮上溯,使咸潮影响范围下移到取水口以下,为当地供水系统创造抽取淡水的有利条件,从而保证正常取水使用。”
就如首次调水时,为破解中山、珠海等地连续20天不能正常抽取淡水之困,珠江委通过调度西江上游天生桥一级、龙滩等水库,从上游调水加大河道流量,成功缓解了当地供水紧张的局面。
20年来累计调水756亿立方米
珠江由西江、北江、东江、珠江三角洲诸河组成,流域面积45.37万平方千米。从珠江源头开始的“压咸补淡”无疑集合了“全流域之力”。
“问渠那得清如许?为有源头活水来。从流域层面来统筹实施‘压咸补淡’,这是由珠江流域的水资源自然禀赋、经济社会布局和水利工程条件决定的。”吴小龙说。
资料显示,珠江流域的大型水库多建在上中游,库容大、调节能力强,但距离经济发达、人口稠密、用水需求大的下游三角洲地区相对较远;而珠江三角洲地区三江汇流、八口出海,河网密布、地形平坦,多以中小水库为主,库容较小,在城市供水体系中一般起到短时间调蓄和应急储备的作用,流域水资源存在空间分布不均衡的问题。
“因此,珠江流域枯水期供水安全保障工作,必须统筹优化全流域水资源配置,紧密结合流域水利工程体系,综合考虑上下游供水实际和用水需求,在咸潮影响关键时期通过系统、科学、安全、精准调度流域水工程,确保城乡居民用水安全。”吴小龙说。
多年来,珠江委实行流域防汛抗旱统一管理,加强组织协调和指导监督,保证珠江“压咸补淡”应急水量调度的顺利实施。
为了更好地开展“压咸补淡”调水工作,2006年珠江防汛抗旱总指挥部成立,成为全国首个将抗旱职能纳入统一管理的流域性总指挥部,有力推动“压咸补淡”调度从被动到主动、从应急到常态、从局地到流域。
同时,水利部系统谋划珠江流域水资源配置工程体系,龙滩水电站、大藤峡水利枢纽等一批重大水利工程先后建成并投入使用,构筑起珠江流域坚实的供水保障防线。
“20年来,水利部不断强化流域统一规划、统一治理、统一调度、统一管理,构建了流域当地、近地、远地梯次供水保障‘三道防线’,组织珠江委与广西、广东等省(自治区)有关部门,落实预报、预警、预演、预案‘四预’措施,精准范围、精准对象、精准时段、精准措施,确保了用水安全。20年来累计调水756亿立方米,形成了供水、生态、发电、航运等多方共赢局面。”水利部副部长王宝恩说。
王宝恩表示,“实施珠江‘压咸补淡’应急水量调度,为保持澳门长期繁荣稳定和‘一国两制’行稳致远作出了积极的水利贡献,为粤港澳大湾区高质量发展提供了强有力的水安全保障。”
破解预报调度两大技术难题
从西江上游调水到珠江口,水流演进距离达到1336公里,而且珠江三角洲河网密布,水流条件复杂多变。珠江“压咸补淡”克服了哪些难点?
“难点主要在预测预报和水工调度两个方面。”水利部水旱灾害防御司督察专员王章立表示。他进一步解释说,“珠江河口咸潮上溯规律复杂,地形、河道径流量、潮汐动力、风、浪等因素对咸潮上溯影响较大,用好枯水期宝贵的水资源进行‘压咸补淡’,必须精准确定压咸流量和时机,这对咸潮预测预报提出了非常高的要求。同时由于中长期降雨预报一直是世界性难题,江河流域产汇流预报模型也有待完善,还要考虑水库调蓄的影响,因此枯水期雨水情中长期预测预报难度很大。”
另一方面,实施调度需要流域上、中、下游水库群梯次接力,控制淡水精准压制咸潮,这对水工程联合调度提出更高要求。
面对以上难点,水利部持续强化流域治理管理“四个统一”,通过科技赋能,强化“四预”措施,支撑“压咸补淡”应急水量调度顺利实施。
据介绍,针对咸潮,持续推进珠江口咸情监测站点建设,结合水下地形,建构珠江口咸潮预演模型,实现径流、潮汐动力、风、浪等多因素影响下的咸潮精准模拟,精准预报取水口取淡概率,以此为依据确定最佳压咸流量,有效支撑调度决策。
加快构建现代化雨水情监测预报体系,同时建构流域长、中、短期多尺度耦合的雨水情预测预报模型,持续提升枯季雨水情预测预报精度。加强与气象部门合作,开展精细网格降雨数值预报和水文预报模型耦合研究,进一步延长预见期。
“我们开创新型水工程调度体系。建构单个水库优化调度、多库联合调度等多种调度模型,创新形成‘月计划、旬调度、周调整、日跟踪’的调度方式和‘打头压尾’‘避涨压退’等调度技术。”王章立说。
“打头压尾”是指在一个潮周期内大潮转小潮过程中,会出现咸潮影响较小的时段即取淡“窗口期”,在“窗口期”的开始时间即“头”和结束时间即“尾”分别加大压咸流量,在“头”和“尾”之间适当减小压咸流量,可以实现用较少的水量达到延长取淡时间的效果。“避涨压退”是在一个潮周期内,避开涨潮时段,仅在退潮阶段加大流量压制河口咸潮,“避其锋芒、以柔克刚”,以最经济的水量达到压制咸潮的效果。
“下一步,水利部将持续筑牢流域当地、近地、远地梯次供水保障‘三道防线’,全面提高流域区域水资源配置水平,更好增进粤港澳大湾区民生福祉,努力为推进粤港澳大湾区建设重大国家战略实施提供坚强的水安全保障。”王宝恩表示。