桦南县“引八济向”工程建设方案研讨

朱 丹 ，吴明官，姬忠光

(1.黑龙江省水利工程建设监理公司，哈尔滨 150010;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

桦南县水资源合理配置方案采用在县城周围向阳山水库等现有水利工程基础上，通过拟建的寒虫沟水库和““引八济向””调水工程建设，使该区域水资源优势互补、取长补短、技术上可行、经济上合理、优水优用、新水新价、水务一体化、科学管理等，达到水资源合理配置的目的。为了满足桦南县城居民生活供水需求和进一步发展农田灌溉的需要，通过建设寒虫沟水库、““引八济向””调水工程和灌排渠道，连接七虎力河、八虎力河、倭肯河等河流和向阳山水库，将形成河湖连通水网体系，简称:一引(““引八济向””调水工程)、两库(向阳山水库、寒虫沟水库)、三河(七虎力河、八虎力河、倭肯河)水网体系——“123”水网体系。为了实施上述方略，桦南县人民政府于2012年3月，委托黑龙江省水利水电勘测设计研究院进行《桦南县“引八济向”引水工程可行性研究》工作。

1 城镇供水供需平衡分析

桦南镇现有水源地供水能力为515.4万m3/a，其中:城区地下水源地供水能力为328.5万m3/a，八虎力河滩地地下水源地供水能力为182.5万m3/a。本次在不影响地下水位动态平衡的情况下，保留部分现有优质地下水源，即城东北处9 眼井群，供水能力33万m3/a，继续作为城市保留供水水源。由于桦南县城周围一旦煤矿开采，现有主要水源地—八虎力河滩地地下水源地，将遭受严重影响，因此，经水量平衡分析结果，现状年缺水量812万m3/a，约占需水量的96%;2020年缺水量1 281万m3/a，约占需水量的97%;2030年缺水量1 542万m3/a，约占需水量的98% 。

2 向阳山水库灌区水量平衡分析

采用(1957—2008年)52 a径流系列，历年逐月旬对向阳山水库和下游3个区间进行水量平衡计算结果，东兴渠首以上多年平均来水量8 041万m3，区间灌溉可利用水量5 695万m3，缺水量2 534万m3，需要水库补水量2 660万m3(输水损失考虑5%);东兴～梨树渠首区间多年平均来水量3 295万m3，区间灌溉可利用水量2 336万m3，缺水量647万m3，需要水库补水量712万m3(输水损失考虑10%);梨树～精勤渠首区间多年平均天然来水量1 123万m3，区间灌溉可利用水量1 226万m3(含上游的余水量和灌溉回归水 10%)，缺水量2 160万m3，需要水库补水量2 484万m3(输水损失考虑15%)。

3 可引水量估算

“引八济向”工程引调水原则，应在不影响下游农业用水的前提下，进行自流引水或抽水，即扣除下游灌溉用水量之后，取各区间余水量与各工程地点以上天然来水量系列对应的最小值作为可引水量系列。经计算，自流(明渠)方案，山连屯渠首处多年平均可引水量2 985万m3;抽水(管道)方案，东兴渠首处多年平均可引水量4 478万m3。

4 “引八济向”工程建设方案

桦南县“引八济向”工程就是指引八虎力河上游的水，补给向阳山水库的引调水工程，具体有两大方案，即自流(明渠)方案和抽水(管道)方案。

4.1 引水规模

经“引八济向”工程规划方案比选结果，当向阳山水库入库最大流量为3 m3/s后，随着引水流量的增加，水库供水量变化非常缓慢，均在2万m3/d，多年平均入库总水量约1 263万m3/a。

4.1.1 自流(明渠)方案

自流方案的入库最大流量取3 m3/s，参考向阳山水库下游灌区相关设计成果，自流(明渠)方案沿程水量损失按10%(采取防渗措施后)考虑，故三连屯渠首处最大引水流量3.3 m3/s。自流引水入向阳山水库后，再采用重力输水方式通过管道将水输送至东兴渠首。桦南县城年供水量暂按668万m3计算，平均每天供水量取2万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东兴渠首处，调入向阳山水库年总水量与自流方案相同为1 263万m3。东兴渠首正位于八虎力水文站附近，故依据该水文站现有实测流量资料分析，东兴渠首每年非灌溉期有88～118 d时间，可以抽水放入向阳山水库，暂按88 天平均引水计算，平均引水量14.35万m3/d，平均引水流量1.66 m3/s。

4.2 自流(明渠)方案

“引八济向”工程自流(明渠)方案，具体的工程有渠首壅水坝、固滩、进水闸、泄洪闸、冲砂闸、公路桥、盘山输水明渠、坡水处理工程等。

山连屯渠首至向阳山水库的盘山输水明渠总长度为18.626 km，需要修建跨渠公路桥3 座(山连屯桥、向阳山水库管理处桥、向春村桥)，过路涵16 座，坡水处理涵洞24 座，进(出)水闸(各1 座)，山连屯渠首壅水坝和泄洪闸、冲砂闸(各1 座)等。输水明渠设计比降1/3 000，设计水深1.1 m，加大水深1.23 m，渠道内外边坡均为1∶1.5，根据渠道沿线工程地质条件以及参考附近向阳山水库灌区地质勘探资料，全部明渠做衬砌处理。衬砌方法均为8 cm预制混凝土板下铺10 cm 砂砾石垫层，下面铺设土工膜。

明渠自流引水入向阳山水库后，采用管道输水至东兴渠首，输水管线长度3.69 km，采用重力流方式输水。经技术经济指标综合比较后，采用球墨铸铁管，管径为DN500mm 1 根。“引八济向”工程自流(明渠)方案，工程投资为5 587.5万元，其中:引水工程投资4 140.5万元，输水管道工程投资1 447.0万元。单位城镇供水量投资为8.36 元/m3，单位明渠长度投资为222.3万元/km，单位管线长度投资为392.1万元/km。

4.3 抽水(管道)方案

“引八济向”工程抽水(管道)方案，具体工程有东兴渠首壅水坝等建筑物(已建)、取水建筑物(引水渠、取水泵站)、输水管道工程、向阳山水库进(出)水建筑物等。

该抽水方案，在不影响下游农业用水的前提下，灌溉期(5月—8月)先满足下游灌溉用水量后，取东兴渠首以上来水量中的余水量作为城镇供水量和抽水量(补给向阳山水库)，若余水量满足不了城镇供水量要求，则由向阳山水库补给不足部分的水量。非灌溉期取东兴渠首以上来水量作为城镇供水量，若来水量大于供水量，则城镇供水的同时，剩余的水量抽回向阳山水库，一直到蓄满为止，否则来水量作为城镇供水量，不足部分由向阳山水库来供给。

东兴渠首正常运行水位155.66 m为取水水位，以向阳山水库正常蓄水位170.5 m为出水水位，净扬程14.75 m，毛扬程21.37 m，取水口位于东兴渠首上游50 m处，距离主河槽100 m，采用重力流渠道送水至取水泵站，取水规模为14.35万m3/d，引水流量1.66 m3/s，取水泵站至向阳山水库输水管线长度3.69 km。经技术经济指标综合比较后，采用球墨铸铁管，管径为DN1200mm 1 根。

“引八济向”工程抽水(管道)方案，工程投资为4 765万元，单位城镇供水量投资为7.13 元/m3，单位管线长度投资为1 291万元/km。

4.4 方案比选

“引八济向”工程自流(明渠)方案，工程投资5 587.5万元，占地补偿费1 633万元，每年运行费用109.9万元，总费用折现值为7 708万元。抽水(管道)方案，工程投资4 765万元，占地补偿费216.3万元，每年运行费用336.6万元，总费用折现值为7 744万元。“引八济向”工程自流(明渠)方案，主要优点是水源地水质较好，且容易保护，自流引水，年运行费用较低;缺点是坡洪威胁大，工程投资较大，运行管理不便，工程实施难度较大。“引八济向”工程抽水(管道)方案，主要优点是工程投资较省，输水距离较短，运行管理方便灵活，容易施工，可确保供水安全;缺点是抽水费用较大，水源地保护较难。

5 向阳山水库优化调度

“引八济向”调水工程建成后，向阳山水库坝址以上及三连屯控制断面以上八虎力河实际来水量是未知的，而且是随机的，因此，向阳山水库实际兴利调度运行时，采用试算法确定的引调水限制线Ht作为控制条件，为满足各行业的用水要求(上限为设计用水量)，进行兴利调节计算，具体操作过程中，若各时段的库水位Hj≤Ht，则按实际可引调水能力全力蓄水，否则立即停止引调水。

具体的兴利调度运用时，一般情况下，每年灌溉期结束后(9月—10月)，尽量按实际可引调水能力，多蓄水，并要求到每年10月15日左右时，水库尽量蓄满，供翌年枯水期用水。

在实际的水库调度运用过程中，当库水位落在洪水控制区(A)时，按各行业的设计用水量及补充地下水要求全力供水的同时，立即停止引调水，而且打开泄洪闸进行控制泄洪，使库水位始终保持在汛限水位附近，并随时承担拦蓄洪水的任务。

当库水位落在停止引调水区(B)时，按各行业的设计用水量要求正常供水。当库水位落在正常引调水区的正常灌溉供水区(C)时，按实际可引调水能力尽量多蓄水，而且按各行业的设计用水量要求正常供水。当库水位落在正常引调水区的正常城镇供水区(D)时，仍按实际可引调水能力尽量多蓄水，而且城镇供水按设计用水量要求正常供水，灌溉用水在一般情况下，按设计用水量的50%供水。当库水位落在正常引调水区的城镇供水破坏区(E)时，继续按实际可引调水能力尽可能多蓄水，而且城镇用水在一般的情况下，按设计用水量的80%供水，并停止灌溉供水。

6 结语

为了满足国民经济各行业用水需求，有条件的地区(濒临大江大河或大型水库、大型湖泊)，经过技术经济指标综合论证后，普遍采用跨流域、跨区域、跨行政区引调水工程。上述的引调水工程，在完成相同供水任务的情况下，与新建水库工程相比，虽然引调水的年运行费用增加，但工程占地投资和移民难度大大减小，折现总投资小，水价较低，大多数用水户能够承受。国家的土地政策越来越严格的前提下，实施引调水工程的优越性更加突出，更能体现本次提出的引调水蓄水工程优化调度的重要性。该方法与常规的水库调度运行方式比较，可达到节约能源、洪水资源化等目的，并获得显著的社会效益和经济效益。在全省范围内多年调节的综合利用大中型水库，无论是已建的还是拟建的水库工程，只有具备跨流域、跨区域、跨行政区引调水条件的，均可以采用本次推荐的引调水蓄水工程优化调度运用方法，必将获得显著的经济效益和社会效益，并具有蓄丰补枯、洪水资源化、节能减排等重要的现实意义。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省桦南县“引八济向”工程规划报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2012.