樺南縣“引八濟向”工程建設方案研討

朱 丹 ，吳明官，姬忠光

(1.黑龍江省水利工程建設監理公司，哈爾濱 150010;2.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

樺南縣水資源合理配置方案采用在縣城周圍向陽山水庫等現有水利工程基礎上，通過擬建的寒蟲溝水庫和““引八濟向””調水工程建設，使該區域水資源優勢互補、取長補短、技術上可行、經濟上合理、優水優用、新水新價、水務一體化、科學管理等，達到水資源合理配置的目的。為了滿足樺南縣城居民生活供水需求和進一步發展農田灌溉的需要，通過建設寒蟲溝水庫、““引八濟向””調水工程和灌排渠道，連接七虎力河、八虎力河、倭肯河等河流和向陽山水庫，將形成河湖連通水網體系，簡稱:一引(““引八濟向””調水工程)、兩庫(向陽山水庫、寒蟲溝水庫)、三河(七虎力河、八虎力河、倭肯河)水網體系——“123”水網體系。為了實施上述方略，樺南縣人民政府于2012年3月，委托黑龍江省水利水電勘測設計研究院進行《樺南縣“引八濟向”引水工程可行性研究》工作。

1 城鎮供水供需平衡分析

樺南鎮現有水源地供水能力為515.4萬m3/a，其中:城區地下水源地供水能力為328.5萬m3/a，八虎力河灘地地下水源地供水能力為182.5萬m3/a。本次在不影響地下水位動態平衡的情況下，保留部分現有優質地下水源，即城東北處9 眼井群，供水能力33萬m3/a，繼續作為城市保留供水水源。由于樺南縣城周圍一旦煤礦開采，現有主要水源地—八虎力河灘地地下水源地，將遭受嚴重影響，因此，經水量平衡分析結果，現狀年缺水量812萬m3/a，約占需水量的96%;2020年缺水量1 281萬m3/a，約占需水量的97%;2030年缺水量1 542萬m3/a，約占需水量的98% 。

2 向陽山水庫灌區水量平衡分析

采用(1957—2008年)52 a徑流系列，歷年逐月旬對向陽山水庫和下游3個區間進行水量平衡計算結果，東興渠首以上多年平均來水量8 041萬m3，區間灌溉可利用水量5 695萬m3，缺水量2 534萬m3，需要水庫補水量2 660萬m3(輸水損失考慮5%);東興～梨樹渠首區間多年平均來水量3 295萬m3，區間灌溉可利用水量2 336萬m3，缺水量647萬m3，需要水庫補水量712萬m3(輸水損失考慮10%);梨樹～精勤渠首區間多年平均天然來水量1 123萬m3，區間灌溉可利用水量1 226萬m3(含上游的余水量和灌溉回歸水 10%)，缺水量2 160萬m3，需要水庫補水量2 484萬m3(輸水損失考慮15%)。

3 可引水量估算

“引八濟向”工程引調水原則，應在不影響下游農業用水的前提下，進行自流引水或抽水，即扣除下游灌溉用水量之后，取各區間余水量與各工程地點以上天然來水量系列對應的最小值作為可引水量系列。經計算，自流(明渠)方案，山連屯渠首處多年平均可引水量2 985萬m3;抽水(管道)方案，東興渠首處多年平均可引水量4 478萬m3。

4 “引八濟向”工程建設方案

樺南縣“引八濟向”工程就是指引八虎力河上游的水，補給向陽山水庫的引調水工程，具體有兩大方案，即自流(明渠)方案和抽水(管道)方案。

4.1 引水規模

經“引八濟向”工程規劃方案比選結果，當向陽山水庫入庫最大流量為3 m3/s后，隨著引水流量的增加，水庫供水量變化非常緩慢，均在2萬m3/d，多年平均入庫總水量約1 263萬m3/a。

4.1.1 自流(明渠)方案

自流方案的入庫最大流量取3 m3/s，參考向陽山水庫下游灌區相關設計成果，自流(明渠)方案沿程水量損失按10%(采取防滲措施后)考慮，故三連屯渠首處最大引水流量3.3 m3/s。自流引水入向陽山水庫后，再采用重力輸水方式通過管道將水輸送至東興渠首。樺南縣城年供水量暫按668萬m3計算，平均每天供水量取2萬m3/d，平均供水流量0.23 m3/s。

4.1.2 抽水(管道)方案

抽水方案的取水建筑物位于東興渠首處，調入向陽山水庫年總水量與自流方案相同為1 263萬m3。東興渠首正位于八虎力水文站附近，故依據該水文站現有實測流量資料分析，東興渠首每年非灌溉期有88～118 d時間，可以抽水放入向陽山水庫，暫按88 天平均引水計算，平均引水量14.35萬m3/d，平均引水流量1.66 m3/s。

4.2 自流(明渠)方案

“引八濟向”工程自流(明渠)方案，具體的工程有渠首壅水壩、固灘、進水閘、泄洪閘、沖砂閘、公路橋、盤山輸水明渠、坡水處理工程等。

山連屯渠首至向陽山水庫的盤山輸水明渠總長度為18.626 km，需要修建跨渠公路橋3 座(山連屯橋、向陽山水庫管理處橋、向春村橋)，過路涵16 座，坡水處理涵洞24 座，進(出)水閘(各1 座)，山連屯渠首壅水壩和泄洪閘、沖砂閘(各1 座)等。輸水明渠設計比降1/3 000，設計水深1.1 m，加大水深1.23 m，渠道內外邊坡均為1∶1.5，根據渠道沿線工程地質條件以及參考附近向陽山水庫灌區地質勘探資料，全部明渠做襯砌處理。襯砌方法均為8 cm預制混凝土板下鋪10 cm 砂礫石墊層，下面鋪設土工膜。

明渠自流引水入向陽山水庫后，采用管道輸水至東興渠首，輸水管線長度3.69 km，采用重力流方式輸水。經技術經濟指標綜合比較后，采用球墨鑄鐵管，管徑為DN500mm 1 根。“引八濟向”工程自流(明渠)方案，工程投資為5 587.5萬元，其中:引水工程投資4 140.5萬元，輸水管道工程投資1 447.0萬元。單位城鎮供水量投資為8.36 元/m3，單位明渠長度投資為222.3萬元/km，單位管線長度投資為392.1萬元/km。

4.3 抽水(管道)方案

“引八濟向”工程抽水(管道)方案，具體工程有東興渠首壅水壩等建筑物(已建)、取水建筑物(引水渠、取水泵站)、輸水管道工程、向陽山水庫進(出)水建筑物等。

該抽水方案，在不影響下游農業用水的前提下，灌溉期(5月—8月)先滿足下游灌溉用水量后，取東興渠首以上來水量中的余水量作為城鎮供水量和抽水量(補給向陽山水庫)，若余水量滿足不了城鎮供水量要求，則由向陽山水庫補給不足部分的水量。非灌溉期取東興渠首以上來水量作為城鎮供水量，若來水量大于供水量，則城鎮供水的同時，剩余的水量抽回向陽山水庫，一直到蓄滿為止，否則來水量作為城鎮供水量，不足部分由向陽山水庫來供給。

東興渠首正常運行水位155.66 m為取水水位，以向陽山水庫正常蓄水位170.5 m為出水水位，凈揚程14.75 m，毛揚程21.37 m，取水口位于東興渠首上游50 m處，距離主河槽100 m，采用重力流渠道送水至取水泵站，取水規模為14.35萬m3/d，引水流量1.66 m3/s，取水泵站至向陽山水庫輸水管線長度3.69 km。經技術經濟指標綜合比較后，采用球墨鑄鐵管，管徑為DN1200mm 1 根。

“引八濟向”工程抽水(管道)方案，工程投資為4 765萬元，單位城鎮供水量投資為7.13 元/m3，單位管線長度投資為1 291萬元/km。

4.4 方案比選

“引八濟向”工程自流(明渠)方案，工程投資5 587.5萬元，占地補償費1 633萬元，每年運行費用109.9萬元，總費用折現值為7 708萬元。抽水(管道)方案，工程投資4 765萬元，占地補償費216.3萬元，每年運行費用336.6萬元，總費用折現值為7 744萬元。“引八濟向”工程自流(明渠)方案，主要優點是水源地水質較好，且容易保護，自流引水，年運行費用較低;缺點是坡洪威脅大，工程投資較大，運行管理不便，工程實施難度較大。“引八濟向”工程抽水(管道)方案，主要優點是工程投資較省，輸水距離較短，運行管理方便靈活，容易施工，可確保供水安全;缺點是抽水費用較大，水源地保護較難。

5 向陽山水庫優化調度

“引八濟向”調水工程建成后，向陽山水庫壩址以上及三連屯控制斷面以上八虎力河實際來水量是未知的，而且是隨機的，因此，向陽山水庫實際興利調度運行時，采用試算法確定的引調水限制線Ht作為控制條件，為滿足各行業的用水要求(上限為設計用水量)，進行興利調節計算，具體操作過程中，若各時段的庫水位Hj≤Ht，則按實際可引調水能力全力蓄水，否則立即停止引調水。

具體的興利調度運用時，一般情況下，每年灌溉期結束后(9月—10月)，盡量按實際可引調水能力，多蓄水，并要求到每年10月15日左右時，水庫盡量蓄滿，供翌年枯水期用水。

在實際的水庫調度運用過程中，當庫水位落在洪水控制區(A)時，按各行業的設計用水量及補充地下水要求全力供水的同時，立即停止引調水，而且打開泄洪閘進行控制泄洪，使庫水位始終保持在汛限水位附近，并隨時承擔攔蓄洪水的任務。

當庫水位落在停止引調水區(B)時，按各行業的設計用水量要求正常供水。當庫水位落在正常引調水區的正常灌溉供水區(C)時，按實際可引調水能力盡量多蓄水，而且按各行業的設計用水量要求正常供水。當庫水位落在正常引調水區的正常城鎮供水區(D)時，仍按實際可引調水能力盡量多蓄水，而且城鎮供水按設計用水量要求正常供水，灌溉用水在一般情況下，按設計用水量的50%供水。當庫水位落在正常引調水區的城鎮供水破壞區(E)時，繼續按實際可引調水能力盡可能多蓄水，而且城鎮用水在一般的情況下，按設計用水量的80%供水，并停止灌溉供水。

6 結語

為了滿足國民經濟各行業用水需求，有條件的地區(瀕臨大江大河或大型水庫、大型湖泊)，經過技術經濟指標綜合論證后，普遍采用跨流域、跨區域、跨行政區引調水工程。上述的引調水工程，在完成相同供水任務的情況下，與新建水庫工程相比，雖然引調水的年運行費用增加，但工程占地投資和移民難度大大減小，折現總投資小，水價較低，大多數用水戶能夠承受。國家的土地政策越來越嚴格的前提下，實施引調水工程的優越性更加突出，更能體現本次提出的引調水蓄水工程優化調度的重要性。該方法與常規的水庫調度運行方式比較，可達到節約能源、洪水資源化等目的，并獲得顯著的社會效益和經濟效益。在全省范圍內多年調節的綜合利用大中型水庫，無論是已建的還是擬建的水庫工程，只有具備跨流域、跨區域、跨行政區引調水條件的，均可以采用本次推薦的引調水蓄水工程優化調度運用方法，必將獲得顯著的經濟效益和社會效益，并具有蓄豐補枯、洪水資源化、節能減排等重要的現實意義。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省樺南縣“引八濟向”工程規劃報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2012.