- 福澤荊楚 水潤京華:湖北南水北調工程·綜合管理卷
- 湖北省南水北調工程領導小組辦公室 湖北省南水北調管理局編著
- 7365字
- 2021-10-29 23:23:09
第二節 水資源優勢及特征
一、水資源情況
(一)水資源總量
湖北得“水”獨厚,水力資源居全國第4位,地表水體積占全國第10位。通航河流229條,通航里程8385km,居全國第6位。2014年全省年平均降水量為1130.7mm,折合降水總量2102.0148億m3。地表水資源量885.89億m3,地下水資源量282.01億m3,地表水資源與地下水資源間的不重復計算量為28.41億m3,水資源總量為914.30億m3。2014年全省入境水量6698.74億m3,其中長江干流入境水量為4478億m3,漢江水系入境為218.22億m3,洞庭湖水系入境為1991億m3,富水、倒水等五條中小河流入境水量為11.52億m3。全省出境水量7416.72億m3,其中長江干流出境7399億m3,淮河水系出境3.17億m3,華陽河水系出境14.55億m3。
湖北水力資源豐富,可開發水能達3308萬kW;省內淺層地下水儲藏量豐富,約為2650億m3,可開采儲量每年約為355億m3,地下水水質清潔,儲量穩定。
(二)主要河流
長江:發源于青藏高原唐古拉山北麓的格拉丹冬雪山西南側,正源為沱沱河。流經青海、西藏、云南、四川、重慶、湖北、湖南、江西、江蘇、上海等11個省(自治區、直轄市),于上海市注入東海,全長6397km。有雅礱江、岷江、沱江、嘉陵江、烏江、湘江、漢江、贛江、青弋江和黃浦江等支流。年平均入海水量約9600余億m3。流域介于北緯24°30′~35°45′,東經90°33′~112°25′,流域面積180余萬km2(不包括淮河流域),約占全國土地總面積的1/5,居世界第3位。長江在湖北省宜昌市以上為上游,水急灘多,全長4500km;宜昌市至江西省湖口縣間為中游,曲流發達,多湖泊,全長955km;湖口縣以下為下游,江寬,江口有沖積而成的崇明島,全長938km。古時簡稱江,六朝以后才有大江和長江之稱。
漢江:是長江的最大支流,發源于秦嶺南麓嶓冢山,始出為漾,東流到漢中南鄭縣為漢水。《禹貢》所謂“嶓冢導漾,東流為漢,又東,為滄浪之水”。流域穿越秦巴山地的陜南漢中、安康等市,進入鄂西后北過十堰流入丹江口水庫,出水庫后繼續向東南流,過襄陽、荊門等市,在武漢市匯入長江。全長1577km,流域面積15.9萬km2。丹江口水庫以上為上游,河道長925km,集水面積9.25萬km2;丹江口水庫至鐘祥皇莊為中游,河道長270km,區間面積4.68萬km2;皇莊至漢口為下游,河道長382km,區間面積1700km2。漢江河道上游河谷狹窄,中游河谷自上而下逐漸開闊,下游河道上寬下窄,呈現漏斗狀。
清江:是長江中游的重要支流,發源于恩施州利川齊岳山,河源為溶洞水,向東流經利川、恩施、宣恩、咸豐、建始、巴東、長陽、鶴峰、五峰、宜都10個縣(市),于宜都市陸城鎮入長江。全長428km,流域面積1.67萬km2。河源到恩施為上游,全長158km,恩施至資丘為中游,全長160km,資丘到河口為下游,全長110km。
沮漳河:是長江中游的重要支流,由沮河、漳河兩支在當陽市兩河口匯合后而得名,源出保康縣歐店鎮鄉大灣,南流經南漳、遠安、當陽、枝江等縣(市),于荊州市李埠鎮入長江,全長344km,集水面積7305km2,其中沮河為西支,長230km,集水面積3353km2;漳河為東支,長190km,集水面積2968km2。
(三)主要湖泊
洪湖:是中國第七大淡水湖,湖北省第一大淡水湖,位于長江中游北岸的四湖中下區,兼有防洪、調蓄、養殖、旅游等多種功能,湖水面積355km2,東西長23.4km,南北寬20.8km,底部高程22.50~22.80m,平均水深1.35m,最大水深2.32m,最小水深0.4m;洪湖流域地勢低洼,三面臨水,分別由長江、漢江和東荊河環繞,經若干涵閘通過長江對湖內水量進行排蓄和調節,有效調蓄約為10億m3。
梁子湖:是湖北第二大淡水湖,北起鄂州市仙人山,地跨武漢、鄂州、黃石三市,東西長82km,南北長22km,由316個湖汊組成,湖面42萬畝,流域面積3260km2,常年平均水深3m。北有45km長港與長江相通,梁子湖水經長港注入長江。
長湖:位于荊州、荊門、潛江三市交界處,是湖北省第三大湖泊,流域成雨面積3240km2,整個長湖面積122~150km2,庫容為2.71億m3。長湖是宋末由古云夢澤變遷而成的長條狀河間洼地大湖泊,南起荊州朱家場、天星觀,西起荊州龍會橋,東起沙洋蝴蝶嘴,北至沙洋后港、毛李,東西長30km,南北最寬處18km,流域面積2265km2,其中沙洋境內約占70%。
二、水資源特征
湖北水資源特性主要表現為:降水充沛,時空不均;水資源總量豐富,但主要來自于客水,人均、畝均占有量有限。
(一)年降水充沛
全省多年平均降水總量2177億m3,平均降水深1171mm,水資源總量1027億m3,河川徑流量995億m3,折合徑流深535mm。水資源總量和河川徑流量分別居全國第10位和第11位,全省人均占有水資源量1840m3,遠低于全國平均水平(2630m3);畝均占有水資源量2025m3,略高于全國平均值(1800m3),但大大低于長江流域畝均2560m3和鄰省四川(3120m3)、湖南(3130m3)、江西(4220m3)等省份的畝均水平。
(二)降水時空分布不均
全省平均汛期4—10月降水量占年降水量的82.6%,以7月降水量為最多,占年降水量的26.7%;非汛期(1—3月、11—12月)降水量占年降水量的17.4%,以11月降水量為最少,占年降水量的1.4%。全省降水量年際變化不大,比較穩定,但年內分配不均,多年統計分析:75%左右年降水量集中在4—9月的汛期。全省徑流量的年際變化比降水量要大得多,豐枯水年年徑流極值比達到4.3~15.0,由于降水年內分配不均,徑流的季節變化亦很大,主要集中在4—9月,達65%~85%,徑流年內分配不均的另一特點是短期徑流特別集中,暴雨洪量集中程度更大,極易發生暴雨洪水。
全省降水由南向北,由東、西山地向江漢平原及鄂北崗地遞減,相差懸殊。南部年徑流深最大為1900~2300mm,北部不足600mm,相差4~5倍。多年來鄂西南、鄂東南山區年徑流深變化在900~1400mm,為徑流高值區;鄂北、鄂西北年徑流深變化在150~250mm,為徑流低值區;鄂西南豐水區恩施州產水模數97萬m3/km2,鄂北少水區隨州市產水模數僅28萬m3/km2,兩者相差3.4倍。水資源的地區分布與區域人口、耕地、產值等社會經濟要素的分布極不符。如武漢、襄陽、荊州、孝感、黃岡五市總人口占全省人口的55%,耕地占51%,工業產值占58%,但其水資源總量僅占全省總量的32%;恩施州人口、耕地、工業產值分別占全省的6.6%、8.6%和1.1%,襄陽市人口、耕地、工業產值分別占全省的9.5%、12.3%和12.2%,但它們的水資源量相差3.8倍,人均畝均水資源量相差5.5倍。
三、治水及水資源開發利用
(一)湖北優于水亦憂于水
由于特殊的地理位置、地勢和降雨等因素,歷史上導致湖北省水旱災害頻繁發生。據統計,湖北省從秦代至清末見于記載的較大范圍的水災316次;秦代至1949年見于記載的較大旱災214次。連續數年發生水旱災害的情況,亦屢見記錄。統計表明,自公元1世紀至19世紀末,水災連續2年的有37次,連續3年的有17次,連續4年的有9次,連續5年的有2次,連續6年的有1次,連續7年的有1次,其中連續7年的一次發生在1865—1871年,尤以清同治九年(1870年)大水為害最大,根據洪水調查推算,這一年長江宜昌站洪峰流量達105000m3/s,為歷史洪水最高紀錄。該年宜昌被淹,松滋等沿江堤防盡潰。歷史上見于記載的連續旱年曾發生4次,其中1323—1331年連續9年在省內不同地區出現旱災。這些頻繁而嚴重的水旱災決定了湖北治水及水資源開發利用的艱巨性和長期性。
(二)治水及水資源開發利用的主要軌跡
湖北人民勤勞勇敢,依水而生、以水而興,為求生存發展,歷來重視治水和水資源開發利用。湖北省具有原始意義的水利工程,如傳說中的隨州古歷鄉神農九井、楚莊王時期孫叔敖開鑿楚運河及引沮漳水灌田等,史籍多有記載。
戰國末年由秦將白起主持開鑿的最早的大型灌溉工程——白起渠,建設時間比著名的都江堰水利工程還早23年。白起渠不僅規模巨大,而且技術復雜。這項工程先作為軍事進攻手段而興建,以水攻陷楚國鄢城,戰事過后,經當地人民群眾的改造、擴建和不斷維修,逐步發展成為我國早期的水利工程,白起渠沿線串起了大量的水庫和堰塘,《大元一統志》記載:“長渠起水門四十六,通舊陂四十有九”,在中國水利發展史上占有相當重要的地位。白起渠與后漢王寵修建的木里溝,即為著名的長渠和木渠,其中的長渠系統,經20世紀50年代重新修建,至今仍灌溉宜城平原30多萬畝良田。早在公元前540—前529年,楚國就開通了沙市和沙洋之間的運河(兩沙運河)。兩沙運河又稱古揚水運河,由楚國令尹孫叔敖主持修筑,這是目前所知中國最早的運河,也是世界上第一條人工水道。運河東段從沙洋到高橋,經彭冢湖、借糧湖入長湖,53km;西段從沙市經便河至草市接麻河,經關嘴口入長湖,12km;中段長湖22km;總長87km,可自沙洋直航沙市。
從兩漢到南北朝時期,由于湖北政治經濟地位的重要,長江堤防和漢江堤防逐步建立,筑堤技術不斷提高。著名的襄陽老龍石堤就是由東漢襄陽太守胡烈在原有土堤基礎上加筑而成。西晉(280—289年)時期也開通過沙市和沙洋之間的運河(兩沙運河)。荊州的荊江大堤則創修于東晉永和年間,距今已有1600多年的歷史。
唐代,由于國家統一,湖北治水和水利開發事業發展迅速。其中較重要的有重修長渠渠首工程武安堰、在今陽新境內修建的長樂堰、在今天門市開鑿的石堰渠、在崇陽縣建造的華陂渠等,都為后代史家所稱道。
兩宋時期,是湖北水利發展及水資源利用的重要時期。北宋太平興國三年(978年)朝廷組織開鑿襄漢漕渠未成,10年后又繼續修筑,此渠雖未成功,但北宋為打通漢江流域和淮河流域之間水上交通所做的努力仍為后人所銘記。這期間開鑿的荊襄漕路,為改善荊州、襄陽的水上交通運輸做出了歷史貢獻。北宋端拱元年(988年)又疏通兩沙運河。南宋孟琪主持開鑿的棗陽灌區包括跨越兩條水系的大堰、一條長83丈的大渡漕和眾多的蓄水塘堰,一系列引渠道,其規模之大,為我國古代水利工程所罕見。湖北省的排水涵閘建設在宋代也已有記載。
明代,因江漢平原人口急劇增加,垸田發展迅猛,給湖北水利發展帶來新的轉折,防洪排澇,堤防建設越來越重要。明嘉靖四十五年(1566年),荊州知府趙賢主持大修荊州六縣江堤,十分注意質量,且設立“堤甲法”,形成管理堤防制度,對以后的堤防建設有重要的借鑒作用。
清代,湖北漢江堤防逐步連成一體,到清道光時期,漢江堤防已長達1500余km。由于堤防建設關系國賦民生,地位日益重要,清康熙十三年(1674年)議準江北濱江一帶各府州、縣分別設置同知、縣丞、州同、典史等專管堤防的官職,對堤防朝廷經常守護和冬春興工修筑,這一制度一直延續到清朝末年。湖北省的水文事業,始于清同治元年(1862年),由海關在漢口江漢關設水尺觀測水位。清末張之洞主政湖北,對水利事業做出過突出貢獻;清光緒二十四年(1898年)主持大修武昌江岸長堤,自金口至會坦平湖門止,長9000余丈,光緒二十六年竣工,名武泰堤,堤高1丈余,堤面寬2丈;又于保安門外巡司河建閘,以資湖水宣泄,名武泰閘;又自武勝門外大堤口至青山礬筑長堤,計長30km,建武豐閘;清光緒三十年(1904年),張之洞督修漢口后湖長堤,后人稱之為張公堤,堤長30km,堤成后,不但有效地防御了洪水的漫浸,而且涸出田地10余萬畝,使這一帶的沼澤之地逐漸成為今日的漢口城區。
民國時期,湖北省的治水主要以堤防建設為主,隨著近代水利科學技術的應用和普及,結束了清代以前只憑經驗的古老傳統,進入了用現代技術指導治水和水資源利用的新階段。1921年漢江大水和1931年、1935年長江流域大水后,湖北省進行了3次大的堤防維修;1933年蔣介石親令全國經濟委員會從速興建金水閘,并指定所有建設費用可動用湖北堤工專款,經一年半時間,到1935年3月,全部建成。金水閘建成后,發揮了防止江水倒灌、內泄漬潦的作用,可涸出湖荒90余萬畝。當年即成立金水流域國營農場,到1937年,農場墾殖面積達13000余畝。1929—1938年有記載修建的涵閘還有6座。此外,1946年4月揚子江水利委員會擬定的《漢江初步整理工程計劃節略》,曾提出開鑿兩沙運河及荊江裁彎取直計劃,但都只停留在議論上。湖北省的水利建設管理機構也是從民國開始才真正建立和設置。
新中國成立后,湖北省的治水和水資源開發利用進入了高速發展階段,特別是改革開放以來,發生了翻天覆地的變化。大體可劃分四個階段:
第一階段(1950—1957年),1949年湖北省剛解放即遇大洪水,漢江干堤潰口10處,漢川、天門、潛江等17縣受災,治理洪災成為頭等大事,湖北省委、省政府提出了“以防洪排澇為主,首先關好大門”的治水方針,連續幾年對漢江堤防進行加高培厚。此階段平原湖區和山丘區,主要是恢復和整個小型水利設施,有重點地建設少數大中型灌溉、排水工作。
第二階段(1958—1969年),提出“全面規劃、綜合利用、統籌兼顧、局部服從全局,依靠群眾、勤儉治水”的方針,主要以流域治理為主,在大力興修小型水利的基礎上,積極興建中型工程和必要的大型工程,實行大中小相結合,組成完整的水利系統,并盡量做到防洪、灌溉、發電、航運相結合,使水資源得到充分合理利用。
第三階段(1970—1980年),以加強農田基本建設為中心的“農業學大寨”運行廣泛開展,以建設旱澇保收、穩產高產農田為目標,實行山、水、田、林、路綜合治理。此階段前期由于“文化大革命”的影響,勘測設計和施工隊伍削弱,部分工程質量下降,留下了一定隱患。但此階段也有一些大型水利工程開工,如我國長江第一壩——葛洲壩水利樞紐工程于1970年12月開工;動工興建的還有襄陽的引丹灌區等。
第四階段(1980—),黨的十一屆三中全會以來,隨著改革開放的不斷深化和國民經濟實力的不斷增強,作為水利大省的湖北省,掀起了一個又一個建設高潮,投資逐年增加,形成了多層次、多渠道集資辦水利的良好格局。通過多年不斷努力,基本形成了有效的江河防洪體系、灌溉工程體系和平原湖區排水體系;特別是1998年洪水后,湖北省充分利用國家對長江堤防建設集中投資的有利時機,不斷加大堤防綜合治理建設力度,使荊江堤防像一座“水上長城”巍然矗立在長江兩岸。與此同時,一大批大中小水庫得到除險加固,數十座大型水利樞紐和水電站投入運行。隨著南水北調工程建設的啟動和運行,湖北省已成為國家重要的水源區和水資源承載地,水資源開發與利用又譜寫出新的光輝篇章。
(三)水利建設及水資源開發及成效
1.三峽水利樞紐工程
長江三峽是長江上游末端瞿塘峽、巫峽、西陵峽的總稱,西起重慶市奉節縣白帝城,東至湖北省宜昌市南津關,全長約200km。三峽水利樞紐工程位于西陵峽的宜昌市三斗坪區內,距宜昌市區約47km,水庫長約600km、最寬處達2km,總面積1萬km2。工程包括大壩及水電站建筑物、通航建筑物、水電站機電設備。壩軸線全長2309.5m,壩頂高程185m,最大壩高181m,總裝機容量2250萬kW,多年平均發電量882億kW·h,約占全國年發電總量的3%,占全國水力發電量的20%。三峽水電站首批機組于2003年7月發電,2012年全部投產。供電區域覆蓋湖北省、湖南省、河南省、重慶市、上海市、江蘇省、安徽省、江西省、浙江省和廣東省。
2.葛洲壩水利樞紐工程
葛洲壩水利樞紐工程是我國萬里長江上建設的第一個大壩,是長江三峽水利樞紐的重要組成部分。水利樞紐的設計水平和施工技術,都體現了我國當前水電建設的最新成就,是我國水電建設史上的里程碑。工程位于湖北省宜昌市三峽出口南津關下游約3km處。長江出三峽峽谷后,水流由東急轉向南,江面由390m突然擴寬到壩址處的2200m。由于泥沙沉積,在河面上形成葛洲壩、西壩兩島,把長江分為大江、二江和三江。大江為長江的主河道,二江和三江在枯水季節斷流。葛洲壩水利樞紐工程橫跨大江、葛洲壩、二江、西壩和三江。工程由船閘、水電站廠房、泄水閘、沖沙閘及擋水建筑物組成。水電站總裝機容量為271.5萬kW。擋水大壩全長2595m,最大壩高47m,水庫庫容約為15.8億m3。工程的研究始于20世紀50年代后期,1970年12月30日破土動工,1974年10月主體工程正式施工。整個工程分為兩期,第一期工程于1981年完工,實現了大江截流、蓄水、通航和二江電站第一臺機組發電;第二期工程于1982年開始,1988年底整個葛洲壩水利樞紐工程建成。
3.丹江口水利樞紐工程
丹江口水利樞紐工程位于湖北省丹江口市、漢江與丹江匯口以下800m處,是漢江上的第一個控制性大型骨干工程。樞紐分兩期開發,第一期正常蓄水位157m,相應總庫容174.5億m3,裝機容量90萬kW,多年平均發電量38.3億kW·h。大壩為河床寬縫重力壩,最大壩高97m。一期工程于1974年竣工。1978年改為按10000年一遇洪水加20%洪量作為保壩標準,將兩岸土石壩頂加高至165.2m,兩岸混凝土壩有19個壩段需結合后期加高要求進行加固。因丹江口水庫是南水北調中線工程的水源地,2005年9月26日正式開工建設大壩加高工程。蓄水水位從原來的157m提高到170m,水庫庫容達到290.5億m3。水庫的主要任務調整為以防洪、供水為主,兼有發電、航運等功能。此外,丹江口水庫大壩加高還提高了漢江中下游防洪標準,由20年一遇提高到100年。
4.隔河巖水電站
隔河巖水電站位于中國湖北長陽縣長江支流的清江干流上,下距清江河口62km,距長陽縣城9km,混凝土重力拱壩,最大壩高151m。水庫總庫容31.2億m3。水電站裝機容量120萬kW,保證出力18.7萬kW。年發電量30.4億kW·h。工程主要是發電,兼有防洪、航運等效益。水庫留有5億m3的防洪庫容,既可以削減清江下游洪峰,也可錯開與長江洪峰的遭遇,減少荊江分洪工程的使用機會和推遲分洪時間。1987年1月開工,1993年6月第一臺機組發電,1995年竣工。
5.水布埡水電站
水布埡水電站壩址位于清江中游的巴東縣水布埡鎮,上距恩施117km,下距隔河巖92km,距清江入長江口153km,是清江梯級開發的龍頭樞紐。水庫正常蓄水位400m,相應庫容43.12億m3,總庫容45.8億m3,裝機容量1600MW,是以發電為主,并兼顧防洪、航運等的水利樞紐工程。
6.王甫洲水利樞紐工程
王甫洲水利樞紐工程是漢江中下游的第一個水利樞紐工程。樞紐由電站廠房、重力壩、船閘、泄水閘、土石壩(俗稱圍堤)五大水工建筑物組成,具有發電、航運、灌溉、養殖、旅游等綜合利用效益,水庫總庫容3.095億m3,船閘為300t級,泄水閘最大泄量22000m3/s。安裝4臺低水頭燈泡貫流式水輪發電機組,水電站總裝機109MW,年發電量5.81億kW·h。該工程總投資20億元人民幣,于1993年10月開工,2000年5月16日電站投產發電。
7.崔家營航電工程
崔家營航電工程上距丹江口水利樞紐134km,樞紐主體工程包括1000t級船閘1座、20孔泄水閘、總裝機容量為9萬kW水電站1座。于2005年11月開工建設,2010年8月完工,以航運和發電為主,兼有灌溉、供水、旅游等綜合開發功能的項目。總投資20.61億元。
8.鄂北地區水資源配置工程
鄂北地區水資源配置工程是解決鄂北地區干旱缺水問題的大型水資源配置工程。以丹江口水庫為水源,利用已建的引丹灌區清泉溝隧洞進水閘為取水口,向鄂北地區供水,受水區范圍包括襄陽市襄州區,棗陽市,隨州市隨縣、曾都區,廣水市和孝感市大悟縣共6個縣(市、區)。工程開發任務是以城鄉生活、工業供水和唐東地區農業供水為主,通過退還被城市擠占的農業灌溉和生態用水量,改善該地區的農業供水和生態用水條件。工程多年平均引水量7.7億m3,渠首設計引水流量為38m3/s。干線總長269.34km,總投資183.26億元,總工期45個月。2015年2月,生產性試驗項目已開工建設。