作者:刘如楠 来源:中国科学报 发布时间:2023/11/14 16:36:10
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如何畅通国家水网大动脉?

 

我国基本水情一直是夏汛冬枯、北缺南丰,水资源时空分布极不均衡。

“水短缺、水灾害、水环境、水生态这四大水问题,一定程度上可以归结为对水网调控不足或调控过度所致。”近日,在2023中国水利学术大会上,中国水利水电科学研究院副院长王建华指出。

会上,围绕着如何加快构建国家水网、畅通国家水网大动脉,国家水网建设过程中面临的难题,国家水网科技创新面临的需求等话题,专家学者们建言献策,共商水事。

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2023中国水利学术大会 主办方供图

科学审慎论证方案

今年5月,中共中央、国务院印发《国家水网建设规划纲要》,明确指出,国家水网是以自然河湖为基础、引调排水工程为通道、调蓄工程为结点、智慧调控为手段,集水资源优化配置、流域防洪减灾、水生态系统保护等功能于一体的综合体系。

作为国家水网的大动脉,南水北调工程重点解决国家层面水资源空间分配不均问题,在国家水安全中发挥着基础性保障作用。中国南水北调集团科技发展部副主任石海峰介绍,目前,东中线一期工程累计调水超660亿m3,受益人口超1.76亿人,为受水区超20万亿元GDP增长提供了优质水资源支撑。

“当前,南水北调受水区对调水需求仍然很大,应适当加大调水规模。”中国工程院院士纽新强说,在“四横三纵”的布局基础上,应进一步完善三线功能定位。

钮新强认为,东线应建立多功能综合输水系统,重点解決河北、山东生活和工业用水,增加农业和生态供水,调水规模适当增加;中线充分发挥区位优势和水质优势,辐射整个华北平原,适当向黄河流域补水,在考虑调水经济性的基础上进一步增加调水量;西线服务国家粮食安全、生态安全、能源安全和西部地区高质量发展等,系统解决黄河流域、西北内陆河缺水问题,在考虑西南接续水源的基础上进一步增加调水规模。

钮新强指出,构建国家水网依然面临诸多挑战。如西线线路位于西南构造板块活动区,最大深埋2000多米,工程安全建设难度极大,面临“高地震烈度、高断层活动性、高地应力、高地温、高水压、高危气体”六高难题。

此外,生态环境问题也不容小觑。“全国范围调水跨越五个温度带和青藏高原气候区,水源区和受水区气候条件、水温、营养物条件差异显著,水网连通后,跨流域生物迁移会带来哪些影响、是否会造成水生生物入侵都有待研究。”钮新强说。

钮新强还建议,建立包含生态环境、社会、健康等评价因素在内的经济评价体系,“重大水网工程经济论证时,应综合考虑直接效益和间接效益,如调水后受水区生态环境改善效益、供水安全提升后的社会效益,优质水对国民健康的改善效益等。”

系统调配,创新调度管理技术

随着人类生产力水平的提高和对人水关系认识的深化,水资源的属性和功能逐渐丰富,出现了一系列以提升水资源配置和供水保障能力、提升洪涝灾害防御能力、提升生态保护、改善城乡人居环境、服务航运发电等为目标的水网工程建设。

面向国家水安全保障需求,王建华指出,应创新水网工程规划建设与调度管理技术,以构建国家智能水网工程为载体推动水科技系统创新。“通过研究多线程分布式库-渠-闸-泵混联系统动态响应过程,研发考虑水力响应特性的河渠输水快速模拟方法,中国水科院的研究团队提出了面向多元用户需求的水量、水力与能耗协同的实时调度技术。”王建华说。

王建华提到了福州城区的案例。福州城区北部三面环山一面临江,山洪穿城而过,城市雨水通过雨水管网配入内河,再经排涝排入闽江。因此,内涝频发,防洪形势严峻,历史上107条内河中有42条为黑臭水体,占比39%,水环境恶化严重。

在对福州水网进行的联排联调实践中,中国水科院的研究团队以水利工程为边界,将流域分为若干个局部调度单元,明确每个水利工程设施的影响,如引水流量、闸门开度对河道断面影响等,使调度指挥更精细、调度效果更清晰。

由此带来的防洪排涝效果显著,“2023 年,福州有效抵御2场超强台风影响,做到了‘小雨不积水、大雨不积涝’。台风“杜苏芮”24小时最大累计雨量达426.6mm,台风“海葵”达551.1mm,经闸泵工程的联合科学调度,降雨后8小时后城区积水消退,13小时全面恢复通行。”王建华说。

此外,他们还利用闽江天然潮汐自动化控制纳潮引水,形成“一闸一策”和“一流域一方案”, 建立了“纳潮引水为主,泵站调水为辅”的自然生态补水模式。

“目前,日引水由388万吨提升至1650万吨,减少泵站提调水,年节电2300万元。黑臭水体全面消除,水体从劣五类提升到了四类。”王建华介绍。

 
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