吉林西部供水工程雨洪资源利用方案研究

林德才，刘 洋，梁卫东

(1.水利部水利水电规划设计总院，北京 100120；2.吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130021)

1 项目概况

吉林西部地区位于我国北部半干旱气候区，属嫩江流域和松花江流域，区内降水较少且时空分布不均，多年平均径流深仅为10～25mm。该区域是白鹤、丹顶鹤等珍稀候鸟重要的栖息地、觅食和繁殖场所，是世界候鸟三大迁徙路线(东线)——西伯利亚至鄱阳湖南北迁徙的必经驿站，生态地位十分重要。区内现分布有大量的天然湖泊、湿地，其中莫莫格、向海、查干湖和波罗湖是国家级自然保护区及国际重要湿地。20世纪70年代以来，受人类活动和气候变化的影响，天然来水减少，区内部分河道断流，地下水位下降，导致湖泡不断干涸，湿地严重萎缩，草地逐步退化，土壤沙化、盐碱化加重，已威胁到区域的生态安全。

吉林西部供水工程依托现有的哈达山水利枢纽、引嫩入白供水、大安灌区、引洮分洪入向及松原灌区等已建、在建工程，在保障区域经济社会用水的基础上，合理调配和利用洪水等资源，向吉林西部地区的重要湖泡、湿地供水，回补地下水，恢复和改善区域生态环境。工程供水范围涉及白城市的镇赉县、大安市、洮南市、通榆县和洮北区，松原市的乾安县、前郭县，长春市的农安县，共8个县(市、区)境内的203个湖泡及其周边湿地。工程建成后，为向海、莫莫格、查干湖和波罗湖等重要湿地和湖泡补水，可恢复湿地581km2，使区域内的湿地面积达到3022km2，相当于20世纪50年代54%的水平；增加水面面积427km2，可恢复扩大湖泡、湿地总面积至4891km2，总体相当于20世纪50年代的74%水平。

2012年，为改变西部地区生态环境不断恶化的状况，吉林省委、省政府提出了实施河湖连通工程的构想；2014年5月，国务院常务会议将此项目列入172个重大节水供水项目；2015年2月，水利部、吉林省人民政府对工程规划进行了批复；2017年5月，国家发展和改革委员会对可研报告进行了批复；10月，水利部对初设报告进行了批复；2017年11月，工程全面开工建设。

2 引洪方案研究

2.1 缺水分析

根据《松辽流域水资源综合规划》《吉林省水资源综合规划》《吉林省用水总量控制指标》等成果，2030年供水范围内生活、生产以及城镇供需基本平衡，但农村生态需水有较大缺口。农村生态需水分为三类，分别是湖泡蒸发损失水量、湖泡渗漏损失水量和湿地需水量，湿地需水量又分为沼泽湿地需水量和芦苇湿地需水量。经分析，2030年供水范围内农村生态需水量为9.87m3，其中湖泡蒸发损失量为3.98亿m3、湖泡渗漏损失量为0.50亿m3、沼泽湿地需水量为2.92亿m3、芦苇湿地需水量为2.47亿m3。

表1 引洪前农村生态水资源供需分析成果 单位：亿m3

在松辽流域水资源综合规划中，已为西部地区的查干湖、莫莫格、向海和波罗湖4个湿地核心区配置了地表水量，2030年最大可引水总量指标为2.67亿m3，按照常态引水条件、工程规模及需水过程进行水量调节计算，多年平均引常态水总量为1.76亿m3。工程涉及的203个湖泡均属闭流区域，当地径流可利用量为0.90亿m3。本工程可以利用松原等灌区的回归水量共计1.61亿m3和利用城市再生水量0.20亿m3。引洪前农村生态水资源供需分析成果见表1。

根据表1，引洪前，在优先利用当地地表水、国家级自然保护区常态补水、灌区及城市退水的情况下，吉林西部农村生态仍有5.40亿m3的缺水量。其中，洮儿河片和霍林河片区缺水尤为突出，缺水量为4.69亿m3，占受水区缺水总量的86.85%。

2.2 雨洪资源配置方案

2.2.1工程规划目标

通过对吉林西部地区湖泡湿地、盐碱地、沙化土地分布和地下水位的历史演变规律进行观测和分析，综合考虑需要与可能，初拟2030年工程的规划目标为：湖泊、湿地面积恢复到20世纪50年代70%～80%的水平；改良盐碱地面积800km2以上；恢复一定范围内的地下水生态水位；保育莫莫格、向海、查干湖、波罗湖等国家和国际重要湿地，修复破碎化生境；缓解洮儿河右岸沙带和科尔沁沙地扩散。

2.2.2引洪条件的拟订

根据松花江、嫩江、洮儿河、霍林河来水条件及其洪水特性，选择与工程相关的江桥站、扶余站、洮南站、白沙滩、大赉、哈达山、哈尔滨等7个水文站，拟订不同的引洪控制条件。

松花江、嫩江引水拟订5种情况共9个引洪条件。

(1)按取水断面和哈尔滨断面同时达到2年一遇的最大7d洪量、最大15d洪量控制。

(2)按取水断面和哈尔滨断面同时达到2年一遇或3年一遇的最大30d洪量和最大月平均流量控制。

(3)哈尔滨断面多年平均流量控制。

(4)不考虑引洪的基本方案。

(5)按5—10月逐月流量排频，取水断面达到3年一遇同时满足哈尔滨断面达到2年一遇流量控制。

考虑洮儿河、霍林河历时短的洪水特性，拟订4种情况共6个引洪条件。

(1)按取水断面达到2年一遇的最大3d洪量、最大7d洪量控制。

(2)按取水断面达到2年一遇或3年一遇的最大15d洪量控制。

(3)不考虑引洪的基本方案。

(4)按5—10月逐月流量排频，取水断面达到3年一遇流量控制。

2.2.3引洪方案拟订

按照上述思路，以松花江、嫩江控制条件为主，并与洮儿河、霍林河控制条件进行组合，筛选出9个具有代表性的比选方案，分别计算各方案的引洪水量、湖泡数量及湿地面积等，详见表2。

2.2.4引洪方案比选

根据表2，方案七(不引洪基本方案)湖泡利用数量55个，湿地恢复改善面积仅73万亩，项目实施效果较差，未能达到湖泊、湿地面积恢复到20世纪50年代70%～80%水平的规划目标，此方案作为比选的基础方案；方案二至方案六，多年平均引洪量在1.74亿～2.66亿m3，总引水量6.31亿～7.41亿m3，较总需水量9.87亿m3有较大缺口，难以满足规划目标的用水需求；方案一、方案八和方案九，多年平均引洪量3.39亿～4.86亿m3，通过工程优化调度，基本可以保障规划目标的用水需求。方案八与方案一相比，哈尔滨站控制引洪流量由1400m3/s(多年平均流量)提高到2330m3/s(2年一遇最大月平均流量)，引洪水量方案八比方案一多23%以上，湿地恢复面积方案八比方案一多28万亩，但引水控制流量偏低，引水后对下游相关影响难以协商；方案九的引洪量最大，湖泊、湿地面积恢复效果最好，但引洪控制流量更低，引水影响更大，基本不能接受。

表2 可引水量及供水效益分析成果汇总

注：引洪标准为嫩江、松花江的控制条件。

从湖泊和湿地恢复目标、洪水资源利用、引洪对下游影响、省际协调等方面综合比较，推荐方案一。以哈尔滨2年一遇最大月平均流量(2330m3/s)作为嫩江、松花江的引洪判别条件，洮儿河2年一遇最大15d洪量(130m3/s)作为洮儿河的引洪判别条件，霍林河2年一遇最大15d洪量(30m3/s)作为霍林河的补水判别条件。工程可补水连通湖泡数量203个，多年平均引洪量为3.39亿m3，恢复湖泡、湿地面积144万亩。

3 引洪影响分析及调度运行方案

3.1 引洪影响分析

工程引洪时段多集中在7—9月，嫩江、松花江各控制断面引水流量仅占河道平均流量的0.14%～2.31%，引洪后对各断面水位的影响不超过4cm，对下游水文情势影响甚微；工程取水是在预留生态流量的情况下进行的，引洪后对嫩江、松花江下游河道内、外用水条件影响很小；洮儿河各控制断面引水流量占河道平均流量比例为0.23%～14.3%。引洪后，洮南水文站断面月均水位降低0.11～0.18m，黑帝庙水文站断面月平均水位降低0.21～0.27m，引水对下游水文情势影响不大。洮儿河引水预留45m3/s流量，可以满足河道内生态和下游灌区的用水需求；霍林河引水均为向海水库常态补水，在满足引洪条件下，胜利水库没有引洪水量，因此对霍林河下游影响均为常态引水影响，取水基本不会对霍林河下游河道内生态环境用水产生不利影响。

3.2 工程调度运行管理

(1)建立分级管理体系。工程取水口管理调度权限为吉林省水利厅，调度预案上报松辽水利委员会，接受松辽水利委员会的指导、检查和监督。根据管理权限并考虑取水影响，嫩江和第二松花江共8个取水口，由松辽委员会负责取水的监督和控制；洮儿河和霍林河共10个取水口，由西部供水建设管理局负责取水监督和控制。

(2)加强取水监管力度。为满足吉林西部供水工程建成运行调度管理与取水许可监督管理要求，建立健全取水断面监控和监督检查机制，本工程初设阶段编制了《吉林西部供水工程调度运行管理信息系统专题报告》，并征求了水利部松辽水利委员会的意见。水资源监控系统正在建设中，该系统建成后，工程涉及的18个取水口可实现取水量实时在线监测及视频监控，引洪控制条件所涉及的8个河道水文站的流量、水位信息接入该系统。松辽水利委员会相关管理单位通过数据接口和水利网络专线，可实现对松花江干流和嫩江干流取水口的自动监控，通过远程控制系统，直接停机或关闭闸门。

4 结语

吉林西部供水工程是全国首例河湖连通、洪水资源化利用、生态修复项目，在引洪条件、引洪方案方面进行了大胆且有益地探索。2013年，吉林省政府选择水源条件较好、效益显著的片区，启动财政资金先期开展了17处应急生态供水工程试点建设，并取得了良好效果。2015年，习近平总书记在吉林省调研时称赞“你们在实践中探索实施的河湖连通工程，既解决了缺水问题，又美化了城乡环境，要坚持下去。”该项目通过合理利用过境雨洪资源进行生态补水，实现洪水的资源化利用，有效改善了湖泊、湿地用水条件，还具备提前分蓄部分洪水的能力，促进了区域生态文明建设。同时，引洪方案比选充分考虑了对下游河道内、外用水条件的影响。在工程调度运行管理上，建立了流域委、省水利厅、西部供水建管局等三级管理体系和取水口实时在线监测及视频监控系统。在项目前期论证中，体现了生态文明建设理念和“四水统筹”的治水思路，为其他地区生态修复、雨洪资源利用和水系连通提供了有益的借鉴和参考。