1概述1.1湖泊水系梁子湖古名鄂渚,又称樊湖,湖中有梁子山而得今名。
位于长江中游南岸。
跨武汉、鄂州、黄石、咸宁四市,长44.3km,最大宽度9.9km,面积280km,平均水深2.5m,蓄水量6.5×108m3,是湖北省第二大湖。
梁子湖水系包括梁子湖、鸭儿湖、保安湖相连成一体,组成独立的湖泊水系。
水系范围东由大茗山与大冶湖相隔,南抵大幕山与富水分水,西临京广铁路线与西凉湖分野,北枕长江。
(1)梁子湖梁子湖以梁子山为界分东西二湖:东梁子湖包括蔡家獬,涂镇湖、前獬、后獬、东湖、西湖等子湖,属于鄂州市;西梁子湖包括牛山湖、宁港、前江大湖、张桥湖、山坡湖、土地堂湖等子湖,属于江夏区。
梁子湖有高桥河、金牛港、谢埠河等大小支流入汇,地表径流汇入湖泊经调蓄后,入东部磨刀矶流入长港,经樊口大闸泄入长江。
(2)鸭儿湖鸭儿湖属于梁子湖水系,位于鄂州市西北部,跨鄂州、江夏区,以湖中鸭儿洲得名。
承雨面积652km2,鸭儿湖包括段塘湖、武城湖湖、唐家湖、严家湖、凼网湖、杨桩湖、扇子湖、峒山湖、梧桐湖、豹獬湖等大小湖泊。
以六人塘、荞麦沟、东港小港一线为界分上、下两部分:其北的鸭儿湖、武城湖、严家湖、段塘湖、泗海湖、等为上鸭儿湖;其南的杨桩湖、扇子湖、峒山湖、梧桐湖、豹獬湖为下鸭儿湖。
上鸭儿湖由薛家沟排入长江;下鸭儿湖分别有下家港、车湾港、六十口排入长港经凡樊口大闸入江。
(3)三山湖三山湖位于鄂州中部,跨鄂州、大冶两市,以湖中三山岛得名,承雨面积243km2,包括碧石湖、洋泽湖、范家坝、严家泽、鱼湖等,由新港经樊口大闸排入长江。
(4)保安湖保安湖位于梁子湖东部,跨大冶、鄂州二市,保安湖由西獬口、桥墩湖、黄湖湾、扁担塘、雨山湖、黄金湖、肖泗獬等组成。
承雨面积285km,湖水经长港有樊口大闸排出长江。
主要河港:(1)高桥河高桥河为梁子湖上游入湖主要河流,发源于大幕山北麓的咸宁市石桥乡大塘西南的山谷里,流经咸宁、大冶、鄂州等市县,至梁子湖区太和镇注入梁子湖,承雨面积990km2,全长77.71km。
(2)长港长港为梁子湖通江之港,是连通梁子湖、保安湖、鸭儿湖的主要通道,是梁子湖水系的一条天然排水港,控制流域面积3265km2,河长46km。
长港通梁子湖有三条港道:磨刀矶北的三担沟,磨刀矶北南的庙沟,磨刀矶北西的四担沟。
1.2水利工程(1)水库梁子湖流域共兴建水库:中型水库1处,小(一)型水库23处,小(二)型水库137处,总计蓄水量达12275万m3,可灌溉耕地面积18.72万亩,具有防洪、养殖、发电等综合效益。
中型水库为毛铺水库位于大冶市西南部的毛铺乡,东距大冶城区43公里,水库承雨面积50.18km2,总库容2985万m3,其中有效库容1970万m3,是一座灌溉为主,兼有防洪、养殖、发电等综合效益的水库,设计灌溉面积5.8万亩,实灌面积4.2万亩,年均灌溉供水1200~1500万m3。
梁子湖流域小(一)型水库共23处,其中鄂州市3处,大冶市7处,咸宁市咸安区2处,武汉市江夏区11处,23处水库可控制承雨面积69,48平房公里,可拦蓄洪水5519万。
具体水库情况见表1-1。
梁子湖小(二)型水库矶137处,其中鄂州市15处,大冶市34处,咸宁市咸安区29处,武汉市江夏区59处,全流域137处小(二)型水库总承雨面积为83.17平方公里,总库容为3771.4万立方米,其中兴利库容2651.3万立方米,实际灌溉面积79050万亩。
梁子湖流域水利工程分布图见图1-1。
表1-1 梁子湖流域小(一)型水库基本情况简表(1)樊口大闸、泵站樊口大闸含水闸、船闸、公路桥等主体工程,水闸为开敞式,11孔,每孔净宽6.5米,高8.0米,闸底高程9.9米,设计外江水位26.10米,内湖水位16.0米,校核外江水位27.60米,内湖水位18.0米;设计流量1050立方米每秒。
船闸紧连水闸,位于水闸右岸雷山脚下,设计外江水位26.0米,内湖水位17.0米。
船室长80米,宽10米,闸底高程10.9米,隔墙顶高程22.5米,设计最高通航水位22.0米,通航能力为100吨级。
在船室隔墙上设有3米×4米的引鱼苗灌江闸,底部高程17.0米。
樊口大闸的排涝面积为90万亩,通过1973年启用至1990年的运行实践,18年累计排水量为207亿立方米,年平均排水量为11.5亿立方米。
在降水偏枯的1985年,排水量为11.6亿立方米。
在丰水的1983年,排水量为19.0亿立方米。
对于减轻梁子湖区1969年遭受洪灾的22.0万亩耕地和1970年以后陆续围垦的近30万亩耕地的渍涝灾害,其作用是显著的。
船闸1984年开动通航,往来船只逐年增多,到1990年,累计通过船只1.2万艘,计80.5万吨,通过最大船只吨位为200吨,年均收过船费3.45万元。
由于船闸人字门未设反向止水,在外江水位低于内湖时,船闸无法通航。
樊口泵站位于长港近入江处的雷山旁边,设计外江最高工作水位26.10米,内湖最低工作水位17.50米,设计扬程9.50米,提排流量214立方米每秒,设计排涝效益50万亩。
工程总投资2540万元。
(2)磨刀矶闸磨刀矶闸位于梁子湖出口三条港道合流处的磨刀矶边,它是樊口泵站的主要配套工程之一,是集排水闸、船闸、公路桥于一身的综合性水利工程。
排水闸为开敞式钢筋混凝土结构,3孔,每孔宽高均为7米×5米,闸底高程13米(闸基除下游海漫外,其余大部分均为风化沙岩)。
闸室长18米,包括上下游护坦总长309.8米,宽26.4米。
设计内湖水位米,长港水位米,流量300立方米每秒。
船闸位于水闸南侧,其上闸首与水闸平行排列。
船闸闸宽10米,长80米,闸底高程13米,设计通航能力100吨级。
1.3区域水利建设与保护存在的主要问题(1)湖区水利建设,如河流改道、涵闸、电力排水泵站工程建设、“江河分离”工程等,直接阻隔江湖水量交换、生物多样性减少。
(2)大规模的围湖造田进一步加剧了湖泊的萎缩和消亡。
(3)水库投肥养殖现象十分普遍,严重污染水体水质,富营养化问题突出。
(4)受自然和人为因素影响,导致区域水土流失较为严重。
2水利生态引水研究2.1水利生态引水方案思路历史上梁子湖与长江是自然相通的,江湖阻隔后,湖泊生态系统遭受到不同程度地破坏和退化,给区域社会经济可持续发展产生了诸多不利影响。
主要体现在:湖泊面积萎缩,其调蓄功能下降;鱼类洄游通道受阻,生物多样性下降;湖泊水文季节变化变小,湿地生境退化,水体自净能力减弱等。
长江梁子湖生态引水工程方案思路是在满足梁子湖防洪调度运用方案的基础上,利用现有工程樊口大闸,在江鱼洄游、苗化期(4~6月),择机对梁子湖进行生态补水,达到灌江纳苗,补充梁子湖生物量(多样性),兼顾释污的目的。
引水是通过樊口大闸自流通过长港入梁子湖,樊口大闸位于长江右岸,水闸为开敞式,11孔,每孔净宽6.5米,高8.0米,闸底高程9.9米,设计外江水位26.10米,内湖水位16.0米,校核外江水位27.60米,内湖水位18.0米;设计流量1050立方米每秒。
引水流量大小和引水时间长短视梁子湖当时水位情况控制。
2.2水利生态引水必要性江湖连通的复合性在短期内遭到严重破坏,使得大量生物种类因生境变化过快而难以为继,生态系统和生物多样性格局发生重大衰变,加之森林破坏、水土流失、入湖泥沙,以及人类过度的渔业生产等原因,加速了湖泊淤积和衰亡。
1974年湖北省长江水产资源调查组报道,梁子湖鱼类共75种,分属19科,其中鲤科鱼类站总数的61%。
属定居性鱼类;包括鲤、鲫、团投鲂属类等攻击54种,占全湖鱼类总数的72%;属江湖洄游性鱼类18种,占总数的24%。
1982年,湖北省区划委员会和汉江平原水产资源考察组对梁子湖水产资源进行了综合考察,报道梁子湖有鱼类52种,分属12科,其中鲤科35种,占总数的67%。
根据中科院水生生物研究所资料,梁子湖有鱼类94种,隶属10目20科94种。
但由于江湖分隔及其他影响,目前梁子湖估计共有鱼类70余种,鱼类种群呈减少趋势。
为了保障梁子湖流域生命财产安全,在梁子湖流域修堤建闸,以阻挡外江洪水,排泄内湖涝水。
在汛期常情况下,梁子湖唯一通江闸口樊口大闸是关闭的,切断了湖泊水体和长江的经常性联系,湖泊水体因失去与长江母体物质与能量的交换,湿地得不到江水自然漫滩的涵养,生态功能逐渐退化,周围的村民因闸口的建设,开始在以前为洪水留存空间上围垦,破坏了湿地的生态功能,同时给防洪调度带来了不利影响,历来开闸通江以防洪、灌溉和引水灌溉,保障群众正常生活和生产用水为目标,客观上也起到了加强水体交换、改善水质的作用,但主管上很少考虑闸口调度的生态效应。
为维持湖泊生态功能,可以在考虑闸口调度基本功能的同时兼顾湿地涵养、保障鱼类洄游通道畅通等生态效应。
2006年2月14日,国务院正式颁布《中国水生生物资源养护行动纲要》,明确规定“通过采取闸口改造、建设过鱼设施和实施灌江纳苗等措施,恢复江湖鱼类生态联系,维护江湖水域生态的完整性“。
修复破碎的河湖复合生态系统,恢复鱼类洄游通道,还鸟类栖息家园,保障区域生态安全。
重建江湖联系,恢复阻隔湖泊与长江的生态、水文季节性联系,从物种、生态各方面实现恢复河道和湖泊的生命,是梁子湖区的重要任务。
2.3 梁子湖防洪排涝调度方案(1)樊口大闸防洪预案防汛调度:长江汛期,当长江水位高于内湖水位,关闭闸门。
汛期挡水时,水闸外江内湖最大允许水位差11.70m,外江最高水位为28.70m(7月~8月),相应内湖水位为17.0~19.00(7月~8月)。
排涝调度:长江非汛期,内湖需要排涝时,允许开闸放水,排水闸设计排水流量为820m3/s,船闸230m3/s。
枯水期排水闸闸门东水启闭,局部开启,操作水头部大于5.95m。
灌溉供水调度:在汛期,内湖抗旱要求,利用船闸引水时,外江水位不高于20.40m,相应内湖水位不得低于17.00m,设计灌溉流量190m3/s。
(2)梁子湖泵站调度方案梁子湖特征水位:汛前控制水位17.00m,设防水位19.00,警戒水位20.50m,保证水位21.36m。
防汛排涝期间,樊口泵站站前水位超过17.00m时开机启排,排水顺序为,先排鸭儿湖,再排三山湖和保安湖;但站前水位派到17.00m时开启磨刀矶闸排梁子湖水。
若梁子湖水位达到21.00m时,鄂州、江夏、大冶在梁子湖区域的圩垸如涂镇湖、前海湖、山坡湖、仙人湖等应先后分红调蓄。
梁子湖水位继续升高,达到21.36m时,牛山湖开闸调蓄。
实施以上措施梁子湖水位超过21.36m时,鄂州、江夏在梁子湖内所有的圩垸(不含广家洲和外傍)破垸分洪。
2.4灌江纳苗时机分析(1)引水水量分析长江干流水量是完全满足引水量要求的,只要长江樊口段水位高于梁子湖水位就能实施自流引水。