木蘭縣灌區(qū)取水若干問題探討

李芳菲

(黑龍江省水利工程技術(shù)中心,黑龍江 哈爾濱 150001)

木蘭縣灌區(qū)取水若干問題探討

李芳菲

(黑龍江省水利工程技術(shù)中心,黑龍江 哈爾濱 150001)

摘要：木蘭縣在新甸鎮(zhèn)上游松花江沿線有灌區(qū)0.342萬hm2。近幾年松花江春季泡田期的水位比較低，泵站提水困難，每年都需要花費(fèi)大量的精力、時(shí)間和費(fèi)用，通過建臨時(shí)工程盡可能的增加抽水量，最大程度的保證農(nóng)業(yè)用水安全。本文結(jié)合近幾年木蘭縣的實(shí)際情況，針對(duì)沿江灌區(qū)提水困難的問題以及木蘭縣灌區(qū)上游的大頂子山航電樞紐和松花江現(xiàn)狀河道情況進(jìn)行綜合分析，研究探索解決木蘭縣灌區(qū)提水困難的臨時(shí)和永久解決方案。

關(guān)鍵詞：木蘭縣;灌區(qū);取水

1概況

1.1木蘭縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況

木蘭縣地處黑龍江省中部，松花江中游北岸，位于哈爾濱市下游128 km，大頂子山航電樞紐下游82 km處，北以青峰嶺與慶安縣分界，東與通河縣為鄰，南與賓縣隔江相望，西與巴彥縣毗連，總面積為3600 km2。木蘭縣屬農(nóng)業(yè)縣，森林覆蓋率達(dá)57.9%，礦產(chǎn)資源和無污染的水資源非常豐富。木蘭縣在新甸鎮(zhèn)上游松花江沿岸有灌區(qū)0.342萬hm2。

2015年，全縣糧食總產(chǎn)達(dá)40萬t，同比增長(zhǎng)6.3%；全縣農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值16億元，同比增長(zhǎng)25.6%。根據(jù)目前的發(fā)展?fàn)顩r，木蘭縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)正處于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)比較穩(wěn)定和上升階段，現(xiàn)有灌區(qū)主要為水田，在充沛的水量和科學(xué)的管理下，可以使區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和抗災(zāi)能力大幅度增強(qiáng)，成為高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)綠色水稻生產(chǎn)基地；這不僅能夠直接增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入，而且能夠推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)農(nóng)民增收，使農(nóng)民盡快步入小康生活，成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎。

1.2大頂子山航電樞紐概況

大頂子山航電樞紐位于松花江哈爾濱下游72 km處，壩址北岸為呼蘭縣，南岸為賓縣。壩址以上集水面積達(dá)到43.2萬km2。大頂子山航電樞紐工程是我國(guó)平原封凍河流上建設(shè)的第一座低水頭航電樞紐工程，是松花江干流第一座控制性工程，2008年末，機(jī)組陸續(xù)并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行[1]。

大頂子山水庫按冬季(非航運(yùn)期)、航運(yùn)期、汛期的劃分，分別擬定不同的水庫運(yùn)行方式。

(1)冬季(非航運(yùn)期)

水庫不作調(diào)節(jié)，來多少水放多少水，水庫放流等于入流。

(2)航運(yùn)期(4月中旬—11月中旬)

當(dāng)入流大于550 m3/s，且水庫水位大于或等于正常蓄水位時(shí)，水庫放流等于入流；當(dāng)入流小于550 m3/s，或水庫水位小于正常蓄水位時(shí)，水庫用興利庫容為下游航運(yùn)補(bǔ)水，按550 m3/s放流，若水庫降至死水位，且入流仍小于550 m3/s，則來多少水放多少水。

(3)汛期

由于大頂子山航電樞紐為低水頭航電樞紐，不承擔(dān)防洪任務(wù)，從死水位115.0 m起調(diào)。

其調(diào)度原則為：汛期在預(yù)報(bào)發(fā)生洪水時(shí)，將水庫水位預(yù)泄至死水位115.0 m；來水小于泄流能力時(shí)，來多少泄多少；來水大于泄流能力時(shí)，水庫敞泄。

1.3木蘭縣灌區(qū)和5個(gè)泵站概況

木蘭縣新甸鎮(zhèn)上游沿江有0.34萬hm2灌區(qū)，灌區(qū)分別由5個(gè)抽水泵站負(fù)責(zé)抽水灌溉，5個(gè)抽水泵站分別為臨時(shí)的毛家泵站和復(fù)興泵站、大邊外泵站、向陽泵站及2016年即將投入使用的柳河泵站。

毛家泵站為臨時(shí)泵站，位于木蘭縣巴彥港鎮(zhèn)下游3.2 km，在大、小石頭河匯入松花江的河口之間，現(xiàn)狀提水灌溉面積約為0.027萬hm2，泵站提水能力約為0.5 m3/s。

大邊外泵站為永久泵站，20世紀(jì)80年代就已經(jīng)投入使用了，現(xiàn)已運(yùn)行30余年，位于木蘭縣韓山頭村下游500 m處，在大石頭河匯入松花江的河口下游1.5 km處，現(xiàn)狀提水灌溉面積為0.08萬hm2，泵站設(shè)計(jì)提水能力為1.5 m3/s，現(xiàn)狀引水渠底高程約為104.80 m。

復(fù)興泵站為臨時(shí)泵站，距離木蘭縣柳河鎮(zhèn)1 km，在柳河匯入松花江的河口處，現(xiàn)狀提水灌溉面積為0.025萬hm2，泵站提水能力約為0.5 m3/s[2]。

向陽泵站為永久泵站，20世紀(jì)80年代投入使用，現(xiàn)已運(yùn)行30余年，距離木蘭縣柳河鎮(zhèn)1.2 km，在柳河匯入松花江的河口下游1.8 km處，原設(shè)計(jì)灌區(qū)面積為0.21萬hm2，泵站設(shè)計(jì)提水能力為3.5 m3/s，現(xiàn)狀引水渠底高程約為104.50 m，經(jīng)過多年運(yùn)行后，現(xiàn)狀已經(jīng)不能按設(shè)計(jì)情況運(yùn)行。

柳河泵站為2015年新建泵站，2016年即將投入使用，位于向陽泵站下游1.5 km處，由于向陽泵站單獨(dú)運(yùn)行不能滿足原設(shè)計(jì)灌區(qū)需水的要求，新建柳河泵站與向陽泵站將聯(lián)合運(yùn)行，共同為0.21萬hm2灌區(qū)提水灌溉，柳河泵站設(shè)計(jì)提水能力為3.41 m3/s，前池設(shè)計(jì)運(yùn)行水位為105.85 m，現(xiàn)狀引水渠底高程為104.45 m。

2存在問題

木蘭縣灌區(qū)多沿江布設(shè)，近幾年該區(qū)域水田提水十分困難，特別是5月中、下旬尤為明顯，雖然每年花費(fèi)了大量的時(shí)間、精力臨時(shí)解決提水問題，但不能從根本上解決問題。

木蘭縣新甸鎮(zhèn)上游沿江的0.342萬hm2灌區(qū)在春季提水灌溉困難，尤其是5月中、下旬的泡田期最為明顯。2011年泡田期時(shí)，向陽泵站處的松花江水位約為105 m，高出向陽泵站引水渠底高程0.5 m，向陽泵站和大邊外泵站不能正常提水運(yùn)行，達(dá)不到取水要求，木蘭縣政府組織人員啟用二次倒水，通過人工挖渠和使用潛水泵、水泵等措施從江心主江道提水分別至向陽泵站和大邊外泵站，費(fèi)用約為15萬元；2012年泡田期時(shí)，向陽泵站處的松花江水位約為105 m，高出向陽泵站引水渠底高程0.5 m，向陽泵站不能正常提水運(yùn)行，啟用二次倒水方案，費(fèi)用約為2萬元；2013年泡田期時(shí)，向陽泵站處的松花江水位約為105.3 m，高出向陽泵站引水渠底高程0.8 m，向陽泵站不能正常提水運(yùn)行，通過抽泥船對(duì)引水渠的泥沙淤積進(jìn)行清理，費(fèi)用約為1.5萬元；2014年，向陽泵站處的松花江水位約為105.2 m，高出向陽泵站引水渠底高程0.7 m，向陽泵站和大邊外泵站不能正常提水運(yùn)行，分別通過抽泥船對(duì)引水渠的泥沙淤積進(jìn)行清理，費(fèi)用約為2萬元；2015年，向陽泵站處的松花江水位約為105.5m，高出向陽泵站引水渠底高程1.0 m，向陽泵站和大邊外泵站不能正常提水運(yùn)行，向陽泵站通過抽泥船對(duì)引水渠的泥沙淤積進(jìn)行清理，費(fèi)用約為0.8萬元，大邊外泵站由于水位低，灘途較長(zhǎng)用挖掘機(jī)及人工方式合作清理引水渠費(fèi)用約5萬元。2016年柳河泵站投入使用。目前柳河泵站處的松花江水位約為104.95 m，江道開化后，水位亦有所下降，從目前的水位估算，在泡田期時(shí)，仍將會(huì)發(fā)生提水困難的問題。

3形成原因分析

結(jié)合木蘭縣實(shí)際情況，造成灌區(qū)提水困難的原因主要有以下幾個(gè)方面：一是木蘭縣以上的松花江流域、嫩江流域和第二松花江流域的灌區(qū)面積逐年增加，導(dǎo)致泡田期用水量也有所增加；二是大頂子山航電樞紐的修建改變了本河段徑流的時(shí)空分配；三是大頂子山航電樞紐的建設(shè)改變了樞紐下游河段的河勢(shì)平衡；四是進(jìn)水池前端的引水渠經(jīng)過多年運(yùn)行，存在淤積問題，改變了引水條件。

3.1上游灌區(qū)的發(fā)展增加了用水量

松嫩平原作為全國(guó)重要糧食生產(chǎn)基地之一，全部位于木蘭縣上游，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)逐年發(fā)展，根據(jù)流域規(guī)劃統(tǒng)計(jì)資料，哈爾濱斷面以上農(nóng)田灌溉用水量從1980年的84億m3增加至2010年的106億m3，泡田期用水量按照總用水量的25%估算，泡田期的水量增加約為5.5億m3，相應(yīng)流量約為320 m3/s[3]。根據(jù)長(zhǎng)系列實(shí)測(cè)資料分析，隨著上游用水的增加，下游的來水量呈下降趨勢(shì)；木蘭縣大邊外泵站、向陽泵站由于設(shè)計(jì)建設(shè)年代早，與現(xiàn)狀的來水情況不相符，造成設(shè)計(jì)水位偏高、取水困難的問題。

3.2大頂子山航電樞紐改變了徑流的時(shí)空分布

根據(jù)大頂子山的記錄資料分析，在2011—2014年的5月中、下旬共84 d內(nèi)，有15 d的下泄流量小于入庫流量，天數(shù)所占比例為18%，差值在100 m3/s以內(nèi)的天數(shù)為5 d，差值在100～200 m3/s之間的天數(shù)為5 d，差值在200～300 m3/s之間的天數(shù)為3 d，差值在300 m3/s以上的天數(shù)為2 d；84 d內(nèi)有69 d的下泄流量大于或等于入庫流量，天數(shù)所占比例為82%，差值在100 m3/s以內(nèi)的天數(shù)為33 d，差值在100～200 m3/s間的天數(shù)為21 d，差值在200～300 m3/s之間的天數(shù)為10 d，差值在300 m3/s以上的天數(shù)為5 d。根據(jù)大頂子山航電樞紐的實(shí)測(cè)資料分析，大部分天數(shù)的泄流都大于或等于來水，對(duì)木蘭縣的灌區(qū)提水是有利的，在泄流小于來水的15 d內(nèi)(有7 d的泄流小于規(guī)劃航運(yùn)流量550 m3/s)，可能會(huì)對(duì)木蘭灌區(qū)的提水產(chǎn)生不利影響。

3.3大頂子山航電樞紐對(duì)下游河道的影響

水庫修建后，上游水流流速減緩，改變了河道來水來沙條件，沉淀在庫中的泥沙量增加，下游的泥沙補(bǔ)給量減少，建成初期，由于泥沙被攔截在庫內(nèi)，下泄水流中的含沙量減少，一般會(huì)對(duì)下游河道造成一定程度的沖刷調(diào)整。工程修建后，水庫泄流的流速增加，亦會(huì)對(duì)下游河道造成一定的沖刷影響。目前，木蘭縣松花江干流取水灌區(qū)均為無壩取水，河道下切影響了在相同流量下河道水位下降，導(dǎo)致泵站前水位降低。

3.4引水渠淤積改變了泵站取水條件

大部分的沿江提水泵站均是通過引水渠引水至前池，灌溉用水在經(jīng)過泵站提水后自流進(jìn)入渠道，引水渠是水流的必然通道，一側(cè)延伸至河槽，一側(cè)與前池相連；引水渠與河道水流方向一般大角度相交，渠底高程一般低于引水渠兩側(cè)的河灘地，易造成灘地沖刷的泥沙淤積在引水渠內(nèi)。引水渠淤積常常是困擾許多抽水站的重大問題，易于淤積的部位往往集中在引水渠的進(jìn)口段。大邊外泵站和向陽泵站也是通過引水渠引水進(jìn)入進(jìn)水池的，近幾年在運(yùn)行初期的5月份都進(jìn)行了清淤工作，無論是來水偏枯的2011年和2012年，或者來水偏豐的2013年，每年在清淤上都需要大量的投入。

綜上所述，木蘭縣沿江灌區(qū)取水困難的主要原因有兩個(gè)：一是上游灌區(qū)的發(fā)展，消耗了大量的用水，造成來水流量減少；二是大頂子山航電樞紐的建設(shè)對(duì)下游一段河道的主槽產(chǎn)生了下切影響，灌區(qū)處的河道主槽河底高程下降約為0.4 m。

在來水偏枯的年份，以上兩個(gè)主要因素所帶來的后果較為明顯，需要二級(jí)提水或加大引水渠長(zhǎng)度，費(fèi)用較大。在來水偏豐的年份時(shí)，木蘭縣僅需花費(fèi)較少的費(fèi)用對(duì)引水渠進(jìn)行清淤，泵站就可以正常運(yùn)行。

4結(jié)論

由于存在著上述的客觀因素，木蘭縣灌區(qū)現(xiàn)狀取水困難，本文從臨時(shí)和永久兩個(gè)方面提出不同的解決方案。

4.1臨時(shí)方案

加大大頂子山泄流。根據(jù)木蘭縣提供的情況，在泡田期時(shí)松花江的流量應(yīng)盡量保持在750 m3/s以上，才能保證灌區(qū)正常取水。

根據(jù)大頂子山航電樞紐調(diào)度運(yùn)行原則，在5月份的下泄流量盡管大部分時(shí)段都大于或等于入庫流量，但會(huì)有很多時(shí)段小于750 m3/s，如大頂子山泡田期泄流按不小于木蘭縣提出的750 m3/s控制，在泡田期結(jié)束后，樞紐再按照正常調(diào)度運(yùn)行，則對(duì)大頂子山航電樞紐的發(fā)電將會(huì)產(chǎn)生一定的影響。初步估計(jì)減少的發(fā)電量約為40萬度，按上網(wǎng)電量系數(shù)0.9、上網(wǎng)電價(jià)0.385元/度估算每年減少的發(fā)電收入為14萬元。

4.2永久方案

對(duì)泵站進(jìn)行更新改造。根據(jù)木蘭縣提供的情況，在5月中、下旬的泡田期時(shí)一旦遇到枯水年就會(huì)發(fā)生取水困難的問題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，建議對(duì)現(xiàn)有泵站進(jìn)行改造，或者加快推進(jìn)松花江干流通河航電樞紐建設(shè)，徹底改善取水條件，更好的解決木蘭縣灌區(qū)取水問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳家厚,孫子孟,白羽軍,等.大頂子山航電樞紐工程蓄水后對(duì)松花江哈爾濱江段著生藻類的影響[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2010,35(5):46-50.

[2]韋富英.木蘭縣復(fù)興提水灌區(qū)渠首位置淤積問題及方案比選[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2012,18(11):40-41.

[3]付娜.松花江干流沿岸自流灌溉發(fā)展合理性分析[J].黑龍江水利科技,2015(4):27-29.

作者簡(jiǎn)介：李芳菲(1979-)，女，高級(jí)工程師，主要從事水利工程管理工作。

中圖分類號(hào)：S274.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)06-0069-03