探討吉林省東遼河生態(tài)補水方案

李 航，梁衛(wèi)東，張仁波

(吉林省水利水電勘測設(shè)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(nèi)河長321km，流域面積9884 km2。現(xiàn)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?zhí)端畮臁⑷妓畮臁⒍易铀畮臁艘凰畮?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(huán)境存在源頭區(qū)水源涵養(yǎng)能力低、城市河段水體黑臭、支流普遍污染嚴(yán)重、水質(zhì)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(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。要從根本上改善東遼河流域水污染和水環(huán)境狀況，需在綜合治理基礎(chǔ)上，通過水庫的生態(tài)調(diào)度，加大河道內(nèi)生態(tài)水量，修復(fù)破碎化生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)東遼河健康生命。

1 現(xiàn)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(fù)量2.09億m3。

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，城鎮(zhèn)、工農(nóng)業(yè)用水大量增加，東遼河流域水資源開發(fā)利用率較高。河道內(nèi)生態(tài)流量無保障措施，生態(tài)基流不足，多數(shù)時段河道內(nèi)流量較小，且存在河道斷流現(xiàn)象，使河道內(nèi)水生態(tài)環(huán)境遭到破壞。流域水資源開發(fā)利用率62.7%，遠(yuǎn)高于合理開發(fā)利用率40%范圍。用水效率不高，灌溉水利用系數(shù)偏低，灌溉定額偏大，具有一定的節(jié)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(huán)境質(zhì)量。

1.2 水環(huán)境及水污染方面

東遼河干流國、省控水質(zhì)監(jiān)測斷面共設(shè)置11個，其中5個監(jiān)測斷面的水質(zhì)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(zhì)均達到Ⅲ類，滿足水源地水質(zhì)目標(biāo)要求；水質(zhì)為Ⅲ類以下的監(jiān)測斷面為6個，占比55%，攔河閘、西孟橋、河清和城子上4個監(jiān)測斷面水質(zhì)為劣Ⅴ類，占比36%。2017年，監(jiān)測斷面水質(zhì)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(zhì)監(jiān)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(nèi)現(xiàn)有污水處理廠3座，均已滿負(fù)荷運行，部分生活污水直排入河且污水管網(wǎng)尚未實現(xiàn)雨污分流。

(2)部分沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)(渭津鎮(zhèn)、懷德鎮(zhèn)等)未建設(shè)城鎮(zhèn)污水集中處理設(shè)施；農(nóng)村僅有少部分地區(qū)建有污水處理設(shè)施。

(3)東遼河流域現(xiàn)有灌區(qū)16個，灌溉規(guī)模44260hm2，大部分農(nóng)藥、化肥隨農(nóng)田退水進入河流。

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

(5)流域內(nèi)主要工業(yè)企業(yè)集中在遼源市和公主嶺市，大部分工業(yè)企業(yè)均建有污水處理設(shè)施，但部分尚未實現(xiàn)達標(biāo)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(yán)重影響人居環(huán)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(qū)周邊農(nóng)業(yè)退水、上游來水和支流匯入。

2 水質(zhì)目標(biāo)

根據(jù)吉林省環(huán)保廳《關(guān)于印發(fā)吉林省所涉“十三五”國省控江河斷面和湖庫點位設(shè)置及水質(zhì)目標(biāo)表的通知》(吉林省環(huán)境保護廳文件，吉環(huán)辦字〔2016〕70號)(以下簡稱“70號文”)中確定的各國、省控斷面水質(zhì)目標(biāo)。見表1。

表1 東遼河水質(zhì)監(jiān)測斷面統(tǒng)計

3 近中期生態(tài)補水方案

3.1 近期生態(tài)補水方案

3.1.1近期生態(tài)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(yù)計2021年建成)，按本流域現(xiàn)有水資源條件進行生態(tài)補水，研究至2021年11月。通過二龍山水庫補水，滿足河道內(nèi)生態(tài)用水需求；且在綜合治理措施按期發(fā)揮效力的條件下，使城子上、四雙大橋斷面水質(zhì)均能滿足“70號文”確定的水質(zhì)目標(biāo)。

東遼河二龍山水庫以下斷面生態(tài)環(huán)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(diào)度方案以及遼河流域生態(tài)補水方案。依據(jù)水利部發(fā)布的《河湖生態(tài)環(huán)境需水計算規(guī)范》，確定東遼河河道內(nèi)基本和目標(biāo)生態(tài)環(huán)境需水量。見表2。

表2 二龍山水庫斷面生態(tài)需水量 單位：億m3

3.1.2近期生態(tài)補水方案

東遼河已建11座中型水庫均有城市供水和農(nóng)業(yè)供水任務(wù)，且調(diào)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(diào)蓄性能，楊木水庫主要任務(wù)是滿足遼源市城市用水要求，設(shè)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(dān)東遼河流域生態(tài)補水任務(wù)。二龍山水庫庫容大，目前蓄水較多，具有一定的生態(tài)補水能力。

(1)二龍山水庫補水原則。二龍山水庫現(xiàn)狀興利任務(wù)是城市供水和農(nóng)業(yè)灌溉。二龍山水庫下游農(nóng)業(yè)設(shè)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(yù)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(diào)水量。2021年11月末水庫預(yù)留6個月城市用水1500萬m3。生態(tài)補水使二龍山水庫斷面達到東遼河水量調(diào)度方案中生態(tài)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(zhì)目標(biāo)要求。補水優(yōu)先保證城市和生態(tài)用水，水量不足時減少農(nóng)業(yè)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(zhì)目標(biāo)。生態(tài)補水量按照城子上、四雙大橋斷面水質(zhì)滿足“70號文”確定的水質(zhì)目標(biāo)，經(jīng)調(diào)節(jié)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(zhì)目標(biāo)。生態(tài)水量按照2019年、2020年城子上、四雙大橋斷面水質(zhì)不滿足“70號文”確定的水質(zhì)目標(biāo)，經(jīng)調(diào)節(jié)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(tài)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(tài)用水和城市用水條件下，按基本方案和目標(biāo)方案，研究楊木水庫、二龍山水庫對下游河道進行生態(tài)補水。

引松供水工程設(shè)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(zhèn)工業(yè)、居民生活。工程建成后東遼河退還生態(tài)水量3299萬m3，其中二龍山以上退還生態(tài)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(tài)水量603萬m3。

3.2.1中期生態(tài)補水量

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

(2)楊木水庫生態(tài)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(tài)水量0.05億m3，相當(dāng)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(tài)需水量。目標(biāo)方案：生態(tài)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(tài)補水量0.19億m3。

3.2.2中期生態(tài)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(tài)補水，供水保證率均采用90%，破壞深度為30%。當(dāng)城市供水被破壞時，生態(tài)供水也被破壞。② 楊木水庫調(diào)節(jié)成果。基本方案：當(dāng)采用基本方案時，保證生態(tài)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(tài)補水保證率為91%。年城市供水減少500萬m3。目標(biāo)方案：當(dāng)采用目標(biāo)方案時，生態(tài)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(tài)調(diào)度原則。目標(biāo)方案對遼源市城市供水影響較大，中期生態(tài)補水方案推薦基本方案。當(dāng)楊木水庫庫容大于3000萬m3保證生態(tài)補水；當(dāng)水庫庫容小于3000萬m3，按正常補水量70%供水；當(dāng)水庫庫容達到死庫容1023萬m3停止生態(tài)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(dān)城市供水任務(wù)。生態(tài)供水保證率均采用90%，破壞深度為30%。農(nóng)業(yè)供水保證率75%，破壞深度40%。② 二龍山水庫調(diào)節(jié)成果。基本方案：該方案經(jīng)過1956—2017年系列調(diào)節(jié)，保證農(nóng)業(yè)年供水量1.8億m3，多年平均供水量1.66億m3，農(nóng)業(yè)供水保證率76.2%；生態(tài)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(nóng)業(yè)供水減少0.40億m3。目標(biāo)方案：該方案經(jīng)過1956—2017年系列調(diào)節(jié)，保證農(nóng)業(yè)年供水量1.27億m3，多年平均供水量1.20億m3，農(nóng)業(yè)供水保證率76.2%；保證生態(tài)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(nóng)業(yè)供水減少0.93億m3。③ 二龍山水庫生態(tài)調(diào)度原則。目標(biāo)方案對下游農(nóng)業(yè)用水影響太大，中期生態(tài)補水方案推薦基本方案。當(dāng)二龍山水庫庫容大于3.9億m3保證生態(tài)補水；當(dāng)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(dāng)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(dāng)水庫庫容達到死庫容2.34億m3停止生態(tài)補水。

4 結(jié)語

東遼河生態(tài)補水方案分別從近期和中期考慮，通過水庫調(diào)度實施東遼河生態(tài)補水，防止河道斷流，改善水生態(tài)和生物多樣性，從而增加水環(huán)境容量和水體自凈能力，遏制東遼河水生態(tài)系統(tǒng)惡化。近期在基本滿足生產(chǎn)、生活條件下進行補水，有效改善下游生態(tài)環(huán)境，對城市供水沒有產(chǎn)生影響，枯水年對農(nóng)業(yè)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(tài)用水，滿足水庫下游生態(tài)水量要求。本文對東遼河生態(tài)補水具有一定指導(dǎo)意義，同時可為相關(guān)類似生態(tài)補水提供參考，但未能將東遼河13座大中型水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，仍需進一步研究優(yōu)化本流域生態(tài)補水方案。