伊通河大中型水庫生態補水泄放調度研究

王曉昕，陳 娟

（松遼水利委員會流域規劃與政策研究中心，吉林長春130021）

1 研究區概況

1.1 流域概況

伊通河是飲馬河左岸最大支流，發源于伊通滿族自治縣河源鎮大醬缸村青頂子山北麓，流經伊通滿族自治縣、東豐縣、長春市城區、德惠市、農安縣，在農安縣靠山鎮匯入飲馬河。河長342.50 km，河道平均比降為0.03%，流域面積為9 336 km2，有流域面積100 km2以上的支流12條，其中1 000 km2以上的1條為新凱河。

伊通河流域2019年總人口506萬人，其中城鎮人口359萬人，農村人口146萬人，國內生產總值4 289億元，工業增加值1 942億元，耕地面積58.0萬hm2，灌溉面積8.2萬hm2。

1.2 流域水利工程情況

伊通河流域共有大中型水庫9座，總庫容為8.79億m3。其中大型水庫為新立城水庫和太平池水庫。中型水庫為兩家子水庫、石門水庫、凈月潭水庫、頭道崗水庫、三聯水庫、共青團水庫和平洋水庫。

流域有大型引水工程1處——吉林省中部城市群引松供水工程，從第二松花江調水至吉林省中部地區，輸水總干線采用自流輸水，2013年12月開工，2019年12月完工。輸水干線線路全長283.46 km，設計引水流量為38 m3/s。

1.3 歷年生態放流情況

2013年至2018年6月，新立城水庫累計為伊通河生態補水2.07億m3，各年補水量：2013年12 031萬m3，2014年1 982萬m3，2015年405.6萬m3，2016年576萬m3，2017年4 953萬m3，2018年上半年700萬m3。2015和2016年由于伊通河城區段進行伊通河綜合整治工程，因此放流量減少。

2 水資源及其開發利用情況

2.1 水資源量

伊通河流域1956—2010年多年平均地表水資源量為5.07億m3，水資源總量為11.18億m3。地下水資源量為5.06億m3，地下水可開采量為3.96億m3。

2.2 現狀供用水情況

伊通河流域2019年現狀地表水供水量為2.01億m3，地下水供水量為3.78億m3，其他水源供水量為0.51億m3，總供水量為6.30億m3。2017年，伊通河流域農業用水量為3.59億m3，工業用水量為0.93億m3，生活用水量為1.48億m3，人工生態與環境補水量為0.28億m3。水資源開發利用程度為56%，其中地表水開發利用程度為39%。

3 流域生態環境需水分析

3.1 主要控制斷面

綜合流域上下游協調、生態保護對象用水需求，結合伊通河水資源及其開發利用、水量調度管理等情況，選定伊通河流域主要控制斷面為新立城斷面和農安斷面。

3.2 河道內生態環境需水

按照Tennant法，以多年平均流量的百分數（一般取10%～20%，北方地區取10%～15%）作為河流最小生態流量，因伊通河屬于北方河流，為保障生態流量，非汛期采用多年平均流量的10%作為河流最小生態流量，汛期6—9月采用多年平均流量的15%作為河流最小生態流量。伊通河流域主要控制斷面生態環境需水量成果見表1。

表1 伊通河主要控制斷面生態環境需水量

4 生態應急補水水庫的確定

伊通河流域9座已建大中型水庫的調節能力差異很大，對控制斷面生態補水作用大小不一，綜合考慮各種因素后選取確定生態應急調度的水庫。經分析，三聯水庫、石門子水庫、平洋水庫為大型水庫上游中型水庫，頭道崗、共青團、凈月潭水庫為旁側水庫，兩家子水庫位于控制斷面以下無法進行生態補水，太平池水庫為農業灌溉供水水源，不具備冬季生態補水的條件，綜合考慮，伊通河流域新立城水庫位于控制斷面上游且具有一定的調節能力，對伊通河流域主要控制斷面的生態用水安全能夠起到保障作用。因此將新立城水庫確定為生態應急補水泄放水庫。

新立城水庫位于伊通河上游，樞紐工程在長春市南關區新立城鎮，距長春市市區16 km，是以防洪、工業和城市生活供水為主，兼顧除澇、環保、旅游與養魚的大型水庫，集水面積為1 970 km2。水庫運行以來，發揮了較顯著的防洪興利綜合效益。

5 水庫生態補水調度方案

5.1 調度原則

1）伊通河流域各地市應在已批取水許可的取水額度內取水。

2）上游太平池水庫按現有調度規則運行。

3）根據水資源現狀和水庫調節性能，新立城水庫屬于年調節水庫。發生供水矛盾時，水庫供水以城市供水為主，供水保證率為95%。

4）農安斷面生態用水由新立城水庫、區間來水組成，正常年份應保證河道內生態用水。

5）應根據新立城水庫10月末庫容及第二年來水預測成果啟動年度水量調度，如遇特別干枯年份，為保障農安斷面河道內生態用水，在保障生活供水的基礎上，下游各取水口可按計劃取水量同比例縮減。

5.2 水庫興利調節計算方法

水庫在保障河道內生態流量要求的前提下，以下游生活、工業、農業灌溉用水為主要供水目標，采用長系列法，以月為單位進行水庫徑流調節計算。

水庫徑流調節計算的水量平衡計算公式：

式中：Vi+1——水庫第i時段末的蓄水量；Vi——水庫第i時段初的蓄水量；W入——第i時段水庫來水量；W城鎮——第i時段城鎮生活工業供水量；W農——第i時段農業灌溉供水量；W生——第i時段河道內生態用水量；W損——第i時段水庫蒸發、滲漏等損失水量之和；W棄——第i時段水庫棄水量；式中的變量單位為m3。

5.3 新立城水庫調度運行方式

新立城水庫在汛期7—8月份，控制水庫水位不超過汛限水位運行。水庫在滿足防洪任務的前提下，興利調度按如下原則調度運行：

1）水位位于正常供水區時，各行業正常供水，水庫按生態基流放流。

2）水位位于限制供水區時，工業供水按20%削減，生活供水按10%削減，水庫按0.9倍生態基流放流，并視情況啟動調水工程。

新立城水庫調度圖見圖1。

圖1 新立城水庫調度圖

5.4 水庫補水方案

為確保新立城水庫和農安斷面河道的生態環境需水量，經長系列水庫調節計算，分析計算不同來水情況下的水庫補水方案。各來水頻率的補水方案見表2。

經分析計算得知，在水庫目前供水任務基本不變的情況下，來水頻率為25%和50%時水庫在滿足自身供水任務的同時也能滿足河道內生態需水；來水頻率為75%和90%時，按照確定的干旱年份生態補水方案，同時啟動中部城市引松供水工程進行生態補水。

5.5 下游供水滿足程度分析

從各種來水年型徑流調節計算成果看，各典型來水頻率下，水庫水位均位于正常供水區內，水庫供水可以滿足水庫下游生活、工業用水要求。

伊通河流域河道內生態用水主要控制斷面為新立城水庫斷面和農安斷面，經新立城水庫補償調節后，在目前水庫蓄水情況下，50%，75%，90%來水頻率條件時，新立城水庫斷面和農安斷面最小生態流量均能得到滿足，保證率為99%。

6 結語

新立城水庫的生態補水對改善伊通河水質、優化市區環境效果，展示美麗長春的景觀帶和長春市水生態文明建設作出應有貢獻。針對伊通河流域特點，根據主要控制斷面及生態環境需水量，確定新立城水庫為伊通河流域生態補水水庫，提出了水庫生態補水調度方案。按調度方案，在汛期結束后的10月1日至11月31日生態放流量為1 m3/s，補水量為527萬m3；冰凍期12月1日至翌年3月31日生態放流量為0.63 m3/s，補水量為665萬m3；冰凍期過后，4月15日至4月30日的生態放流量為2 m3/s，補水量為518萬m3；5月1日至9月30日生態放流量為1 m3/s，補水量為1 322萬m3。根據生態環境部公布的2019年國家地表水考核斷面水環境質量變化情況，長春市變化幅度為-36.70%，考核斷面所在水體為松花江、伊通河、飲馬河和雙陽河，位于全國第五位，生態應急補水泄放計劃取得了良好的社會效益。

表2 新立城水庫生態補水方案