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吴浩云:引江济太20年实践与启示

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引江济太自2002年1月30日正式启动以来,经过20年实践,结合流域水资源统一调度和优化配置,调水理念不断丰富,太湖水生态环境不断改善,流域生活、生产和生态用水得到保障,促进了经济社会可持续发展,取得了显著成效。在当前区域一体化高质量发展背景下,太湖流域引江济太面临新的形势和任务,也面临一系列挑战。

20世纪末,由于不合理的经济增长方式,太湖流域水问题凸显,主要表现在流域本地水资源量不足、水污染较为严重、水质型缺水状况较为突出等,制约着经济社会可持续发展。据2000年监测结果,流域河网80%水体水质劣于地表水Ⅲ类标准,太湖83%水体达到富营养水平,夏季时有蓝藻暴发,严重威胁流域城市供水安全。

21世纪初,根据国务院和水利部有关部署,水利部太湖流域管理局(以下简称太湖局)组织流域内江苏省、浙江省、上海市水利(水务)部门实施了引江济太,充分依托已建治太骨干水利工程,利用望虞河调引长江水入太湖及周边河网,并结合雨洪资源利用,通过太浦河等环湖口门向太湖周边城市及下游地区供水,促进河湖水体流动,增加流域水资源量,改善水环境。

引江济太历经试验探索、拓展实践和延伸深化,成为太湖流域治理管理的重要举措之一,并在实践中不断丰富内涵、提升保障能力,成为惠及全流域的重要调度手段。

▲江苏苏州吴江区河湖生态环境改善

一、引江济太实践

1.试验探索阶段(2002—2006年)

党中央、国务院历来高度重视太湖治理工作,针对太湖流域水污染严重的突出问题,2001年时任国务院副总理温家宝在太湖水污染治理第三次会议上提出“以动治静、以清释污、以丰补枯、改善水质”的生态调水指示。同年,国务院批复《太湖水污染防治“十五”规划》,确定实施引江济太调水,改善流域水环境。

2002—2004年,引江济太主要围绕批复的调水试验方案组织推进,积极探索引江济太调水的可行性、时效性等,并对涉及的调水与防洪、调水与改善环境效果、工程运行调控方式等关键科学技术问题进行研究。通过引江济太调水试验和及时应对2003年流域罕见高温干旱,有效抑制了太湖蓝藻暴发,保障了流域内居民生活用水和重要城市工农业用水,满足了航运要求,减轻了经济损失。

2005—2006年探索引江济太长效运行,重点对引江济太运行体制和机制进行探索,在工程联合运行、水量水质联合调度、汛期与非汛期统筹等方面积累了宝贵经验,为拓展、深化提供了坚实的实践基础。

2.拓展实践阶段(2007—2011年)

2007—2011年,太湖局立足长远,不断夯实引江济太工作制度性基础和保障性措施。

2008年国务院批复由国家发展改革委会同有关部门和地方编制《太湖流域水环境综合治理总体方案》,引江济太被列为实现太湖流域治理目标的重要举措之一;完善引江济太调度方案,相继组织完成2009年水利部批复的《太湖流域引江济太调度方案》、2011年国家防总批复的《太湖流域洪水与水量调度方案》,引江济太调度被列为2011年国务院颁布的《太湖流域管理条例》重要条款。这些为引江济太规范运行提供了制度保障。

3.延伸深化阶段(2012年至今)

2012年以来,践行习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,进一步丰富引江济太调度目标,统筹做好流域水灾害防治,增加水资源供给,改善河湖水环境,促进水生态保护修复。

2015年国家防总批复了《太湖抗旱应急水量调度预案》,2017年太湖局与沪苏浙水利、生态环境部门建立了太浦河水资源保护省际协作机制,实现了从事后有效应对到事前预防的转变。望虞河西岸控制工程建成后,2021年首度确立并实现Ⅱ类水引江入太目标,助力太湖连续14年实现“两个确保”。

▲望亭水利枢纽

二、引江济太成效

1.探索实践,丰富和完善了流域调水理念

引江济太实施前,太湖流域调度工作主要以防洪安全为目标,指导思想是蓄泄兼筹、以泄为主。

引江济太试验阶段,主要在人类活动影响强烈的复杂大型平原河网地区,以现有工程为基础,探索了引江济太可行性和调水效果,积极践行国务院提出的“以动治静、以清释污、以丰补枯、改善水质”调水方针。

引江济太拓展阶段,主要围绕增加水资源、改善水环境、保护水生态,逐步实现流域调度工作“四个转变”,即从洪水调度向洪水调度与水资源调度并重转变,从汛期调度向全年调度转变,从水量调度向水量水质统一调度转变,从区域调度向流域与区域相结合调度转变,积极推动流域调度工作迈上新台阶。

引江济太深化阶段,太湖流域调度工作深入贯彻落实习近平总书记提出的“两个坚持、三个转变”防灾减灾救灾理念和“十六字”治水思路,更加注重以防为主,强化风险管控,努力实施保障流域“四水安全”统筹协调调度。

2.以丰补枯,增供了太湖及流域河网优质水资源

2002年以来,共通过望虞河常熟水利枢纽引长江清水326亿m3,通过望亭水利枢纽引水入太湖151亿m3,相当于3.4倍太湖多年平均蓄水量。

2011年上半年,太湖流域发生近60年来(截至当时)同期最严重的气象干旱,太湖局第一次实施了引江济太跨年度调水,累计通过常熟水利枢纽调引长江水22.7亿m3,通过望亭水利枢纽引水入太湖12.4亿m3,相当于增加太湖0.53m蓄水深度,有效减缓了太湖及地区河网水位下降趋势,极大地减少了太湖水位在2.80m(旱限水位)以下运行时间,满足了太湖周边地区用水需求。

2013年流域出梅后持续高温少雨,通过望虞河常熟水利枢纽连续68天全力引水,出梅后至汛期最低水位期间(7月7日—8月25日),太湖水位降幅仅0.40m,远低于同时段降雨量接近的1971年同期0.75m的降幅。当年8月份旱情最严峻时期,太湖水位始终维持在3.05m以上,为周边地区用水创造了有利条件。

3. 以动治静,改善了河网水环境,保障了流域供水安全

优美水生态、宜居水环境是人民所追求美好生活的重要部分,引江济太维持了太湖合理水位,促进了太湖及周边河网水体流动,复苏了河湖水生态环境,成为保障流域水源地供水安全的利器。

2007年5月,蓝藻引发无锡市供水危机,通过引江济太,直接受水的太湖贡湖水域水质明显好转,承担着无锡市20%居民供水的锡东水厂水质稳定。

2020年5月,太湖梅梁湖、贡湖等湖区出现较大面积蓝藻水华,为保障太湖安全度夏,太湖局于5月下旬到6月初实施了引江济太调水,太湖贡湖3个水厂水源地蓝藻密度大幅度下降,其中无锡市锡东水厂水源地改善效果最为明显。

通过太浦河泵站应急调度,有效处置了2014—2017年7次太浦河锑浓度异常事件。2018年以来太湖局持续前移“防”的关口,多次提前启用太浦河泵站应急供水,太浦河水源地锑浓度再未出现异常。

4.夯实基础,提高了流域综合调度决策分析能力

引江济太是流域调度工作的创新之举,经过20年实践,引江济太依托于关键技术研究,积累了大量原型实测资料,开展了多场景物理试验和数值模拟计算,促进了流域治水问题研究,如通过调水试验,研究了引水与防洪排涝、引水与望虞河西岸劣质水出路、流域引水与区域用水等关键技术,提高了流域水资源综合调控能力。

针对引江济太运行中关注或发现的问题,深入开展了杭嘉湖区降雨与太浦河锑浓度关系、引江济太与流域水环境改善关系等研究。优化完善了太湖流域水量水质一体化模型,开发引供河道突发水污染模拟模型、蓝藻AI识别模型、基于机器学习算法的蓝藻预测模型、流域风暴潮模型等,形成了集水量、水质、淹涝、蓝藻等多个模型高度耦合的太湖流域模型群,构建了预报调度一体化平台,实现了多维度、多时空尺度的仿真模拟。

▲太湖湖泛巡查/车小磊

目前正在联合开展不同时段太湖调度预期目标水位优化研究、太湖蓝藻水华预测预报技术研究及抑制贡湖水源地蓝藻水华调度需求分析等重要技术工作,科学指导调水工作。

多年来,引江济太调水有效保障了2006年上海合作组织峰会、2010年上海世博会、2016年G20杭州峰会、2018—2021年四届进博会、2021年度长三角地区主要领导座谈会等重大活动期间的供水安全。

三、引江济太启示

引江济太利用已建水利工程从长江引水入太湖和地区河网,是水利部门首次进行大范围水资源保护、水污染防治和水资源管理的成功实践,太湖连续14年实现了确保饮用水安全、确保不发生大面积湖泛“两个确保”目标。也要看到,太湖生态环境依旧敏感脆弱、水质性缺水依然严峻、流域调控体系仍存在诸多薄弱环节。

1.引江济太利用水体动力特性改善河湖水生态环境,但确保防洪安全、强化水污染治理是重要前提

太湖流域是我国经济最发达的地区之一,梅雨洪水、台风暴雨仍是流域主要风险,一旦发生洪涝灾害损失巨大。目前太浦河后续、望虞河拓浚等工程还未实施,吴淞江工程虽已开工但建成尚需时日,防洪工程体系还达不到全面防御流域50年一遇洪水的标准,“引得进、排得出、可调控”引排格局有待进一步完善。近年全球气候不确定性显著增加,水旱灾害的突发性、异常性、不确定性更为突出,太湖流域2016年、2020年两次发生流域性大洪水。实施引江济太要统筹好调水与流域、区域防洪及其风险防控的关系,牢牢守住水安全底线。

太湖营养盐长期累积,总磷、总氮浓度远超蓝藻水华发生阈值,湖体藻型生境已经形成,只要气温、光照、风力等外部条件具备,西北部湖区仍有蓝藻水华大面积暴发的可能。据监测,2007年以来太湖蓝藻密度总体呈明显上升趋势。为实现流域水环境改善,必须坚持标本兼治、双管齐下,既要抓住太湖流域水污染治理这个根本,也要用好引江济太调水措施,遏制太湖蓝藻水华暴发,改善太湖及地区河网水环境质量,焕发太湖生机。

2.引江济太利用现有水利工程实施调水引流,需进一步加强顶层设计,完善流域水利工程调控体系

太湖流域多年平均本地水资源总量为176.0亿m3,近十年流域用水总量维持在340亿m3左右,水资源供需矛盾突出,需要统筹沿长江和钱塘江诸闸(泵)调度引水。当前水资源调控体系不完善,规划确定的望虞河拓浚、新孟河延伸拓浚等工程尚未建成,流域水资源调控能力不足,即使望虞河全力引水,太湖水位仍可能继续下降甚至降至旱限水位(2.80m)以下,并不能彻底解决干旱季节太湖流域的水资源供需矛盾。

因此,必须在坚持节水优先的前提下,加快推进引水工程建设,增加流域引水能力,进一步完善流域防洪与水资源工程调配体系,服务流域经济社会可持续发展。

▲常熟水利枢纽

3.引江济太促进了信息技术的应用,需结合智慧太湖建设等进一步完善水资源监测体系

引江济太调水20年实践中持续完善重要河湖、重要引供水河道空天地一体化监测体系,共享流域各省(直辖市)水文测站、取用水户、地下水监测井等各类信息近5000处,基本实现流域水雨情监测全覆盖。运用卫星遥感、视频AI识别、无人机等技术实现太湖蓝藻全天候立体化实时在线监测,及时掌握引江济太水流运动规律和水质变化情况。

太湖流域现有水文和水利工程监测信息基本能满足目前引江济太需要,但与调水精细化、智能化要求相比还有差距,尤其是全面感知能力不足,部分信息获取不及时;新技术应用少,智能辅助决策尚处于初级阶段等。后续抓住“智慧太湖”建设契机,利用5G、物联网等新技术优化已有调度决策系统,提高流域调度精细化、智能化水平,满足新形势下流域引江济太工作的新需要。

四、引江济太展望

1.完善调控体系,深化统筹调度

要深入贯彻习近平总书记“十六字”的治水思路,坚持“四水四定”原则,从供给和需求两个角度出发,加强战略预判,强化流域引调水统一规划,适时修订完善流域综合规划、防洪规划、水资源规划等,超前谋划流域引排水工程,进一步完善流域引排水格局,努力构建“系统完备、功能协同、集约高效、绿色智能、调控有序、安全可靠”的流域水网体系。

要用好已建或即将建成的引排水工程,发挥望虞河、新孟河调控能力,挖掘新沟河、走马塘等调度潜力,并探索与环太湖口门的联合调度,构建协调联动、引排有序的流域水网主骨架和大动脉,进一步扩大引供水受益范围。

要牢固树立水安全观,加强洪涝风险防控,坚决防范可能出现的旱涝急转,细化流域洪水全生命周期管控,落实流域水量分配方案,科学制定流域综合调度方案,结合流域雨水情变化和用水需求,开展流域引调水工作时既要保障防洪、供水安全,又要兼顾水生态、水环境等多个目标,切实做好流域多目标统筹调度。

2.强化科技支撑,实现智慧调度

要深刻把握流域经济社会发展、科学技术进步对水安全保障工作的新要求,从水资源、水生态、水环境等不同角度,加强引江济太关键技术问题研究和技术攻关,如开展引江济太湖流规律、水动力学特征演变及其环境生态效应、营养盐泥沙输送循环及其生态复苏效应等重大问题研究。

要锚定“四预”目标,加快推进数字孪生太湖建设,精准掌握水量、水质、蓝藻等各要素,加强调水全过程数字化映射、智能化模拟,实现风险提前发现、预警提前发布、方案提前制定、措施提前实施,高水平支撑会商、决策、评估等全链条工作,提升引江济太调水科学化、智慧化水平。

要强化底线思维、风险意识,密切监视流域水雨情及蓝藻等情况,及时开展引江济太应急调度,并通过环太湖水利工程联合运用,加快太湖水体流动,防止蓝藻大规模聚集,化解水质异常风险,保障太湖水源地供水安全。

要坚持以防为主、科学防控,强化太浦河闸(泵)调度,积极预防或应对可能出现的太浦河水源地锑浓度异常、二甲基异莰醇指标异常等水质异常事件。

▲太浦闸工程/李先明

3.坚持合作共赢,做到依法调度

根据《太湖流域管理条例》《水资源调度管理办法》等规章制度,进一步完善引江济太规范制度体系及配套措施,加快修订《太湖流域洪水与水量调度方案》,筑牢依法依规调度根基。充分发挥太湖流域调度协调机制作用,强化各方协商协作,有效解决涉水问题,实现各方共赢局面。

用好监督检查措施,调水期间重点检查环太湖、望虞河、沿长江等控制线水工程水资源调度运行情况,督促地方持续抓好调水沿线和受水区的水污染防治和水生态环境保护,确保引水入湖水质达标乃至保持优异。

算好“水账”,在厘清引江济太调水各地区付出成本、受益程度基础上,探索制定科学的补偿标准、补偿方式,协调各方统一共识,逐步建立补偿机制。强化流域水资源统一管理,抓好节水型社会建设、用水总量和强度“双控”管理、水资源用途管制等工作,多措并举增强流域综合管理能力。

来源 |《中国水利》2022年第14期

作者 |吴浩云(水利部太湖流域管理局一级巡视员、正高级工程师),章杭惠

责编 |车小磊

校对 |李卢祎

审核 |轩玮

监制 |赵洪涛

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