黑龍江省江河湖庫抗旱特征水位設(shè)立構(gòu)想

孫和強，朱海濱，吳明官

(1.黑龍江省水利廳，哈爾濱 150001;2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080)

1 抗旱特征水位基本內(nèi)涵

《黑龍江省主要江河水庫旱限水位(流量)確定技術(shù)報告》中，提出的旱限水位(干旱限制水位)的概念，系指江河湖庫水位持續(xù)偏低，流量持續(xù)偏少，影響城鄉(xiāng)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等用水安全，應(yīng)采取抗旱措施的水位(流量)，而且旱限水位(流量)是確定江河湖庫干旱預警等級的重要指標，是啟動抗旱應(yīng)急響應(yīng)級別的重要依據(jù)。故筆者認為旱限水位是對應(yīng)汛限水位(汛期限制水位)而言的，但是具體的運行過程中，旱限水位與汛限水位實際是有所不同，即汛限水位是指具有人為控制條件，而且具有防洪任務(wù)的水庫，當進入汛期后，庫水位必須降至規(guī)定的控制水位——汛限水位后，承擔其蓄洪補枯等防汛抗旱的雙重任務(wù)。

因此，對江河湖庫而言，旱限水位建議改稱抗旱特征水位更貼切、更廣泛、更符合實際情況，具體論述如下:

抗旱特征水位應(yīng)該包括農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位)等，故農(nóng)業(yè)用水限制水位、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位，又統(tǒng)稱為抗旱控制水位或干旱特征水位或抗旱特征水位。具體調(diào)度運行時，每年進入枯水期后，根據(jù)抗旱控制水位和不同用水戶的供水優(yōu)先級、供水保證率等情況，針對不同的供水對象實施分層次限制供水，最終達到合理配置水資源的目的。

對江河而言，一般有設(shè)計洪水位、保證水位、警戒水位、正常水位、農(nóng)業(yè)用水限制水位、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位等特征水位，故設(shè)計洪水位、保證水位、警戒水位等統(tǒng)稱為防汛特征水位;正常水位、農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位)等統(tǒng)稱為抗旱特征水位。

對湖庫而言，一般有校核洪水位、設(shè)計洪水位、防洪排澇水位、正常蓄水位、汛限水位、農(nóng)業(yè)用水限制水位、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位、死水位等特征水位，故校核洪水位、設(shè)計洪水位、防洪排澇水位、汛限水位等統(tǒng)稱為防汛特征水位;正常蓄水位、農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位)、死水位等統(tǒng)稱為抗旱特征水位。

2 防汛抗旱分期

2.1 汛期

黑龍江省中小河流大多數(shù)年份的7～8月洪水較大，故一般每年的7月1日～8月31日(共62 d左右)作為中小河流的汛期。黑龍江省大江大河大多數(shù)年份的7～9月洪水較大，故一般每年的7月1日～9月15日(共77 d左右)作為大江大河的汛期。

2.2 旱期

從黑龍江省經(jīng)濟社會總用水量來看，城鄉(xiāng)居民生活用水量約占3.8%左右，工業(yè)用水量約占16.0%左右，農(nóng)業(yè)用水量約占79.0%，其他用水量約占1.2%左右。在農(nóng)業(yè)用水量中農(nóng)田灌溉用水量約占90%左右。

全省地表水資源來看，各河流每年的1月、2月來水量最少，但是該時段內(nèi)只有城鄉(xiāng)和工業(yè)等少量用水，而且用水大戶農(nóng)業(yè)灌溉和航運等無需求。因此，歷年的供水情況來看，該時段內(nèi)各行業(yè)用水矛盾不突出，只是當遭遇特枯年時，需要協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)居民生活用水、供水保證率要求高的企業(yè)(如:火電廠P=97%左右)和一般工業(yè)企業(yè)等用水即可。

總結(jié)全省多年的抗旱工作，各河流每年的5月、6月來水量較少，而且各行業(yè)的用水量又較集中，特別是農(nóng)田灌溉用水量較大，供需矛盾特別突出。因此，當遭遇枯水年時，根據(jù)不同供水保證率情況，需要協(xié)調(diào)各行業(yè)用水需求，故該時段內(nèi)的主要控制對象為農(nóng)業(yè)灌溉用水，因為全省總用水量中農(nóng)業(yè)用水量約占79.0%，其中:農(nóng)田灌溉用水量又占絕大部分(90%左右)，而且灌溉保證率一般在75%左右?？傊?，該時段內(nèi)農(nóng)業(yè)用水的主要特點是用水量較大而且很集中，保證率相對較低，控制效果明顯，社會影響單一，容易采取其他補救措施等。

總而言之，當遭遇枯水年和特枯年時，為了控制不同行業(yè)的用水需求，建議確定各河流每年的1月、2月和5月、6月作為旱期，其中:1月、2月主要控制對象為一般企業(yè)用水，5月、6月主要控制對象為農(nóng)業(yè)灌溉用水。

3 供水優(yōu)先級及供水保證率

當遭遇枯水年和特枯年時，具體的供水優(yōu)先級和供水順序建議如下:

城鄉(xiāng)居民生活供水(1級，P=90% ～95%)、特殊工業(yè)供水(2級，P=95% ～97%)、一般企業(yè)供水(3級，P=90% ～95%)、農(nóng)田灌溉(4級，P=75%左右)、生態(tài)環(huán)境用水(5級，P=50%左右)。

4 抗旱特征水位確定

4.1 工作時機

江河抗旱特征水位(流量)的選擇，直接涉及到全省及各流域、區(qū)域經(jīng)濟社會總用水量，即城鄉(xiāng)供水、企業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、交通航運、生態(tài)環(huán)境等用水量。因此，建議正在進行中的《黑龍江省水中長期供求規(guī)劃》和《黑龍江省用水總量控制及江河流域水量分配方案》工作結(jié)束后，全面進行江河抗旱特征水位(流量)的確定工作較有利。因此，先進行試點工作是非常必要的。

為了達到典型示范的目的，建議分別選擇不同類型的江河、湖庫，進行針對性的開展確定抗旱特征水位的試點工作。如:綜合利用的大中型水庫、以城鎮(zhèn)供水為主的大中型水庫、以灌溉為主的大中型水庫等;各行業(yè)用水矛盾突出的河流上，選擇具有城鎮(zhèn)供水、工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、航運、生態(tài)用水等綜合用水性質(zhì)的河流，即嫩江干流、松花江干流等，無航運要求的綜合用水性質(zhì)的河流，即呼蘭河、螞蟻河、穆棱河、倭肯河、撓力河、拉林河等。

4.2 抗旱特征水位計算方法

4.2.1 湖庫抗旱特征水位

根據(jù)每座湖庫的實際規(guī)模(正常蓄水位、汛限水位、死水位等)、不同用水戶的需水要求、來水系列等基本資料，采用常規(guī)的系列法歷年逐月(旬)進行興利調(diào)節(jié)計算后，分別確定滿足不同保證率要求的供水限制水位，即農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位)等。

4.2.2 江河抗旱特征水位

根據(jù)上述分析的江河旱期，1月、2月主要控制對象為一般企業(yè)用水，5月、6月主要控制對象為農(nóng)業(yè)灌溉用水。因此，分別統(tǒng)計分析各河流1月、2月和5月、6月不同保證率相應(yīng)的水位和流量，然后具體確定多年平均值或P=50%成果作為正常水位(流量)、P=75%成果作為農(nóng)業(yè)用水限制水位(流量)、P=95%成果作為城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(流量)。

黑龍江省中小河流大多數(shù)年份的1～2月來水量很小，甚至常常斷流。因此，全省大部分中小河流旱期1～2月不必要計算城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(流量)。

4.3 湖庫抗旱特征水位選擇

湖庫抗旱特征水位選擇原則:科學、簡便、實用。因此，在認真總結(jié)現(xiàn)有大中型水庫興利調(diào)度運用實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進行歸納匯總、修改補充和完善現(xiàn)有大中型水庫抗旱特征水位，即農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位)。

迄今為止，全省絕大多數(shù)綜合利用的大中型水庫，基本上已具有較成熟的本水庫(防洪和興利)實際的調(diào)度運用方案，而且比較符合實際情況，運行效果良好，操作簡便而且熟練。

因此，全省湖庫抗旱特征水位確定工作的重點，建議放在無調(diào)度運用方案、需要調(diào)整和完善調(diào)度運用方案等大中型水庫上，而且所確定的湖庫抗旱特征水位，必須滿足各用水戶的不同保證率要求，如:系列法歷年逐月(旬)進行興利調(diào)節(jié)計算后，統(tǒng)計的實際灌溉供水年保證率應(yīng)接近于設(shè)計灌溉保證率P=75%，同時實際城鎮(zhèn)及工業(yè)供水保證率也應(yīng)接近于設(shè)計供水保證率P=95%。

4.4 江河抗旱特征水位選擇

江河抗旱特征水位選擇，仍貫徹科學、簡便、實用的原則。在江河抗旱特征水位計算成果的基礎(chǔ)上，綜合考慮城鄉(xiāng)和企業(yè)取水口高程、通航保障水位等各行業(yè)的取用水要求，再適當考慮一定幅度的超高后，選擇江河抗旱特征水位。

根據(jù)多年的抗旱情況，全省江河抗旱特征水位確定工作的重點，建議放在各行業(yè)用水矛盾突出的河流上，而且選擇具有城鎮(zhèn)供水、工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、航運、生態(tài)用水等綜合用水性質(zhì)的河流，即嫩江干流、松花江干流等;無航運要求的綜合用水性質(zhì)的河流，即呼蘭河、螞蟻河、穆棱河、倭肯河、撓力河、拉林河、阿什河等重要河流。

全省過境水資源較豐富的國境界河(黑龍江干流、烏蘇里江干流)地區(qū)，現(xiàn)狀及近期經(jīng)濟社會的用水量相對較少，供需矛盾不突出。因此，暫不需要設(shè)置江河抗旱特征水位，根據(jù)需要擇期再設(shè)置更好。

4.5 工作成果

根據(jù)抗旱特征水位基本內(nèi)涵，分別確定江河抗旱特征水位和湖庫抗旱特征水位。黑龍江省已建的大中型水庫現(xiàn)狀調(diào)度運行情況來看，以工農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)供水為主的大多數(shù)綜合利用水庫，實際上已有抗旱特征水位，即正常蓄水位、農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位)、死水位。因此，只需要在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上，按照全省的統(tǒng)一要求，進行歸納匯總、修改補充和完善綜合利用的大中型水庫抗旱特征水位后，建議編制《黑龍江省重要湖庫抗旱特征水位匯編報告》為好。

黑龍江省重要河流的實際情況來看，在2011年4月由黑龍江省防汛抗旱指揮部辦公室和黑龍江省水文局編制的《黑龍江省江河防汛特征水位修訂報告》和抗旱特征水位試點工作成果的基礎(chǔ)上，全面進行重要江河抗旱特征水位的確定工作后，建議編制《黑龍江省重要江河抗旱特征水位匯編報告》，并可以匯編為《黑龍江省重要江河防汛抗旱特征水位匯總報告》。

總之，在《黑龍江省重要湖庫抗旱特征水位匯編報告》、《黑龍江省重要江河抗旱特征水位匯編報告》和《黑龍江省重要江河防汛抗旱特征水位匯總報告》的基礎(chǔ)上，也可以匯編為《黑龍江省重要江河湖庫抗旱特征水位匯總報告》或《黑龍江省重要江河湖庫防汛抗旱特征水位匯總報告》。

5 抗旱調(diào)度運用

5.1 湖庫抗旱調(diào)度運用分區(qū)

黑龍江省湖庫抗旱調(diào)度運用方式，建議采用四限三區(qū)制即可。四限:正常蓄水位、農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位)、死水位;三區(qū):正常供水區(qū)——Ⅰ區(qū)(正常蓄水位～農(nóng)業(yè)用水限制水位所包圍的區(qū)域)、農(nóng)業(yè)削減供水區(qū)——Ⅱ區(qū)(農(nóng)業(yè)用水限制水位～城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位所包圍的區(qū)域)、城鎮(zhèn)及工業(yè)削減供水區(qū)——Ⅲ區(qū)(城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位～死水位所包圍的區(qū)域)。

5.2 江河抗旱調(diào)度運用分區(qū)

黑龍江省江河抗旱調(diào)度運用方式，建議采用三限三區(qū)制即可。三限:正常水位、農(nóng)業(yè)用水限制水位(又稱:灌溉警戒水位和城鄉(xiāng)供水保證水位)、城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(又稱:城鄉(xiāng)供水警戒水位);三區(qū):正常供水區(qū)——Ⅰ區(qū)(正常水位～農(nóng)業(yè)用水限制水位所包圍的區(qū)域)、農(nóng)業(yè)削減供水區(qū)——Ⅱ區(qū)(農(nóng)業(yè)用水限制水位～城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位所包圍的區(qū)域)、城鎮(zhèn)及工業(yè)削減供水區(qū)——Ⅲ區(qū)(城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位以下的區(qū)域)。

5.3 江河湖庫抗旱調(diào)度運用

每年進入旱期后，各有關(guān)單位和部門，根據(jù)江河湖庫抗旱調(diào)度運用分區(qū)圖，分別進行江河抗旱調(diào)度運用和湖庫抗旱調(diào)度運用，具體操作如下:

當江河湖庫水位落在正常供水區(qū)(Ⅰ區(qū))時，按照各用水戶的需水要求，正常供水，同時全部滿足不同供水保證率的供水要求;

當江河湖庫水位落在農(nóng)業(yè)削減供水區(qū)(Ⅱ區(qū)，又稱:城鄉(xiāng)供水保證區(qū))時，農(nóng)業(yè)灌溉削減供水，即控制供水至原需水量的50%左右，剩余的農(nóng)業(yè)用水量，采取抗旱應(yīng)急措施(如:打抗旱水源井)解決，供水保證率大于灌溉供水保證率的城鎮(zhèn)及工業(yè)等用水量，仍按照需水要求，正常供水;

當江河湖庫水位落在城鎮(zhèn)及工業(yè)削減供水區(qū)(Ⅲ區(qū))時，城鎮(zhèn)及工業(yè)削減供水，即控制供水至原需水量的80%左右，農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境用水停止供水，但采取抗旱應(yīng)急措施(如:打抗旱水源井)，盡量解決最低的基本農(nóng)業(yè)用水問題;

當江河水位低于城鎮(zhèn)及工業(yè)用水限制水位(冰蓋底部)以下0.5 m以上和湖庫水位低于死水位時，繼續(xù)削減城鎮(zhèn)及工業(yè)供水外，應(yīng)采取其他的超標準應(yīng)急措施和有效的節(jié)水措施，盡量滿足城鄉(xiāng)居民最低基本生活用水要求。

總而言之，當進入旱期前1個月，江河湖庫水位落在Ⅱ區(qū)時，應(yīng)發(fā)布黃色預警，并啟動初級抗旱應(yīng)急預案;江河湖庫水位落在Ⅲ區(qū)時，應(yīng)發(fā)布橙色預警，并啟動中級抗旱應(yīng)急預案;江河湖庫水位落在死水位以下時，應(yīng)發(fā)布紅色預警，并啟動高級抗旱應(yīng)急預案。不同級別的抗旱應(yīng)急預案建議另外詳細編制。

［1］國家防風抗旱總指揮部辦公室.黑龍江省主要江河水庫旱限水位(流星)［S］.北京:國家防總辦，2012.

［2］黑龍江省水文局.黑龍江省主要江河水庫旱限水位(流星)確定技術(shù)報告［R］.哈爾濱:黑龍江水文局，2012.