探討吉林省東遼河生態補水方案

李 航，梁衛東，張仁波

(吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林 長春 130012)

東遼河為遼河的一級支流，在遼寧省與西遼河匯合后流入遼河干流，東遼河全長360km，流域面積10364 km2，其中吉林省境內河長321km，流域面積9884 km2。現已建成楊木和二龍山2座大型水庫和11座中型水庫，分別為卡倫水庫、椅山水庫、金滿水庫、歡欣嶺水庫、聚龍潭水庫、三良水庫、二十家子水庫、八一水庫(東遼縣)、川頭水庫、楊城子水庫和八一水庫(雙遼市)等。如圖1所示。

圖1 吉林省遼河流域水系示意圖

目前，東遼河流域水環境存在源頭區水源涵養能力低、城市河段水體黑臭、支流普遍污染嚴重、水質型缺水和水量型缺水疊加等問題，已成為制約吉林省遼河流域經濟社會可持續發展的瓶頸。要從根本上改善東遼河流域水污染和水環境狀況，需在綜合治理基礎上，通過水庫的生態調度，加大河道內生態水量，修復破碎化生態環境，恢復東遼河健康生命。

1 現狀及存在問題

1.1 水資源方面

吉林省東遼河流域多年平均水資源總量12.17億m3，地表水資源量和地下水資源量分別為7.64億和6.62億m3，地表水與地下水重復量2.09億m3。

隨著經濟社會發展，城鎮、工農業用水大量增加，東遼河流域水資源開發利用率較高。河道內生態流量無保障措施，生態基流不足，多數時段河道內流量較小，且存在河道斷流現象，使河道內水生態環境遭到破壞。流域水資源開發利用率62.7%，遠高于合理開發利用率40%范圍。用水效率不高，灌溉水利用系數偏低，灌溉定額偏大，具有一定的節水潛力。水土流失問題突出，大量水土流失造成泥沙入河，從而影響水環境質量。

1.2 水環境及水污染方面

東遼河干流國、省控水質監測斷面共設置11個，其中5個監測斷面的水質在2016年達到Ⅲ類及以上，占比45%，楊木水庫和二龍山水庫作為飲用水水源地，水質均達到Ⅲ類，滿足水源地水質目標要求；水質為Ⅲ類以下的監測斷面為6個，占比55%，攔河閘、西孟橋、河清和城子上4個監測斷面水質為劣Ⅴ類，占比36%。2017年，監測斷面水質達到Ⅲ類及以上的為5個，Ⅲ類以下的為6個，其中劣Ⅴ類水質監測斷面3個，分別為西孟橋斷面、河清斷面和城子上斷面，占比27%。

存在的主要問題如下。

(1)流域范圍內現有污水處理廠3座，均已滿負荷運行，部分生活污水直排入河且污水管網尚未實現雨污分流。

(2)部分沿河鄉鎮(渭津鎮、懷德鎮等)未建設城鎮污水集中處理設施；農村僅有少部分地區建有污水處理設施。

(3)東遼河流域現有灌區16個，灌溉規模44260hm2，大部分農藥、化肥隨農田退水進入河流。

(4)大部分規模化養殖場沒有建立健全糞污收集、處理、利用系統，大量的散戶養殖畜禽糞便隨意堆置、傾倒問題突出。

(5)流域內主要工業企業集中在遼源市和公主嶺市，大部分工業企業均建有污水處理設施，但部分尚未實現達標排放。

(6)仙人河黑臭水體、條子河支流藺家河(南河)和紅嘴河(北河)等黑臭水體嚴重影響人居環境。

(7)楊木水庫、二龍山水庫、下三臺水庫和山門水庫作為飲用水水源地，主要污染來自于庫區周邊農業退水、上游來水和支流匯入。

2 水質目標

根據吉林省環保廳《關于印發吉林省所涉“十三五”國省控江河斷面和湖庫點位設置及水質目標表的通知》(吉林省環境保護廳文件，吉環辦字〔2016〕70號)(以下簡稱“70號文”)中確定的各國、省控斷面水質目標。見表1。

表1 東遼河水質監測斷面統計

3 近中期生態補水方案

3.1 近期生態補水方案

3.1.1近期生態補水量

近期方案指在中部城市引松供水工程建成通水前(預計2021年建成)，按本流域現有水資源條件進行生態補水，研究至2021年11月。通過二龍山水庫補水，滿足河道內生態用水需求；且在綜合治理措施按期發揮效力的條件下，使城子上、四雙大橋斷面水質均能滿足“70號文”確定的水質目標。

東遼河二龍山水庫以下斷面生態環境需水量進行多次研究，包括東遼河流域水量分配方案、東遼河水量調度方案以及遼河流域生態補水方案。依據水利部發布的《河湖生態環境需水計算規范》，確定東遼河河道內基本和目標生態環境需水量。見表2。

表2 二龍山水庫斷面生態需水量 單位：億m3

3.1.2近期生態補水方案

東遼河已建11座中型水庫均有城市供水和農業供水任務，且調蓄能力不強，只有二龍山水庫、楊木水庫2座大型水庫具備較強的多年調蓄性能，楊木水庫主要任務是滿足遼源市城市用水要求，設計年供水量2950萬m3，遼源市近年來年用水量約為3600萬m3，在中部城市引松供水工程建成之前楊木水庫沒有能力承擔東遼河流域生態補水任務。二龍山水庫庫容大，目前蓄水較多，具有一定的生態補水能力。

(1)二龍山水庫補水原則。二龍山水庫現狀興利任務是城市供水和農業灌溉。二龍山水庫下游農業設計供水量2.2億m3。2016—2018年城市用水量分別為2589萬、2896萬、2498萬m3，預測未來3a年用水量3000萬m3。2018年11月24日，二龍山水庫蓄水量為8.53億m3，以該水量為起調水量。2021年11月末水庫預留6個月城市用水1500萬m3。生態補水使二龍山水庫斷面達到東遼河水量調度方案中生態需水量0.9242億m3，同時保證COD、氨氮值滿足城子上斷面、四雙大橋斷面Ⅳ類水質目標要求。補水優先保證城市和生態用水，水量不足時減少農業灌溉面積。

(2)補水方案。① 按照COD、氨氮年均值滿足“70號文”水質目標。生態補水量按照城子上、四雙大橋斷面水質滿足“70號文”確定的水質目標，經調節計算，未來3a城市用水能夠滿足，豐水年、平水年灌溉用水也能夠滿足，枯水年灌溉用水不能夠滿足，灌溉年少供水0.16億m3。② 按照COD、氨氮月均值滿足“70號文”水質目標。生態水量按照2019年、2020年城子上、四雙大橋斷面水質不滿足“70號文”確定的水質目標，經調節計算，未來3年城市用水能夠滿足，豐水年、平水年灌溉用水能夠滿足，枯水年灌溉用水不能夠滿足，灌溉年少供水0.44億m3。見表3—4。

表3 年均值補水方案 單位：億m3

表4 月均值補水方案 單位：億m3

3.2 中期生態補水方案

中期方案指在中部城市引松供水工程建成通水后，考慮退還生態用水和城市用水條件下，按基本方案和目標方案，研究楊木水庫、二龍山水庫對下游河道進行生態補水。

引松供水工程設計水平年為2020和2030年，分別從豐滿水庫引水6.13億和8.97億m3，主要用水戶為城鎮工業、居民生活。工程建成后東遼河退還生態水量3299萬m3，其中二龍山以上退還生態水量2696萬m3(楊木水庫退還500萬m3，二龍山水庫退還1400萬m3)，二龍山以下退還生態水量603萬m3。

3.2.1中期生態補水量

(1)二龍山水庫生態補水量。二龍山水庫中期生態補水方案，基本方案年補水0.9242億m3，目標方案年補水1.496億m3。

(2)楊木水庫生態補水量。基本方案：中部城市引松供水工程建成后，楊木水庫年需退還生態水量0.05億m3，相當于按照楊木水庫多年平均天然徑流量的10%(即0.1585m3/s)，作為基本生態需水量。目標方案：生態需水量參考二龍山水庫，采用多年平均來水量的33.3%，即年生態補水量0.19億m3。

3.2.2中期生態補水方案

(1)楊木水庫。① 楊木水庫補水原則。楊木水庫城市供水和下游生態補水，供水保證率均采用90%，破壞深度為30%。當城市供水被破壞時，生態供水也被破壞。② 楊木水庫調節成果。基本方案：當采用基本方案時，保證生態年補水量為500萬m3，多年平均補水量為482萬m3；年城市供水量為2450萬m3，多年平均供水量 2362萬m3。城市供水、生態補水保證率為91%。年城市供水減少500萬m3。目標方案：當采用目標方案時，生態年補水量為1900萬m3，多年平均補水量為1836萬m3；年城市供水量為1050萬m3，多年平均供水量1008萬m3。年城市供水減少1900萬m3。③楊木水庫生態調度原則。目標方案對遼源市城市供水影響較大，中期生態補水方案推薦基本方案。當楊木水庫庫容大于3000萬m3保證生態補水；當水庫庫容小于3000萬m3，按正常補水量70%供水；當水庫庫容達到死庫容1023萬m3停止生態補水。

(2)二龍山水庫。① 二龍山水庫補水原則。年徑流系列為1956—2017年逐月天然徑流資料。中部城市引松供水工程建成后，二龍山水庫不承擔城市供水任務。生態供水保證率均采用90%，破壞深度為30%。農業供水保證率75%，破壞深度40%。② 二龍山水庫調節成果。基本方案：該方案經過1956—2017年系列調節，保證農業年供水量1.8億m3，多年平均供水量1.66億m3，農業供水保證率76.2%；生態保證年補水0.9242億m3，多年平均補水0.884億m3，供水保證率91.0%。農業供水減少0.40億m3。目標方案：該方案經過1956—2017年系列調節，保證農業年供水量1.27億m3，多年平均供水量1.20億m3，農業供水保證率76.2%；保證生態年供水量1.496億m3，多年平均供水量1.41億m3，供水保證率90.6%。農業供水減少0.93億m3。③ 二龍山水庫生態調度原則。目標方案對下游農業用水影響太大，中期生態補水方案推薦基本方案。當二龍山水庫庫容大于3.9億m3保證生態補水；當水庫庫容小于3.9億m3，大于3.0億m3，按正常補水量70%供水；當水庫庫容小于3.0億m3，大于死庫容2.34億m3，按正常補水量40%供水；當水庫庫容達到死庫容2.34億m3停止生態補水。

4 結語

東遼河生態補水方案分別從近期和中期考慮，通過水庫調度實施東遼河生態補水，防止河道斷流，改善水生態和生物多樣性，從而增加水環境容量和水體自凈能力，遏制東遼河水生態系統惡化。近期在基本滿足生產、生活條件下進行補水，有效改善下游生態環境，對城市供水沒有產生影響，枯水年對農業灌溉有一定影響。中部引松供水工程建成通水后，中期利用各水庫退還生態用水，滿足水庫下游生態水量要求。本文對東遼河生態補水具有一定指導意義，同時可為相關類似生態補水提供參考，但未能將東遼河13座大中型水庫聯合優化調度，仍需進一步研究優化本流域生態補水方案。