樺南縣“引八濟(jì)向”工程建設(shè)方案研討

朱 丹 ，吳明官，姬忠光

(1.黑龍江省水利工程建設(shè)監(jiān)理公司，哈爾濱 150010;2.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)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(xiàn)有水利工程基礎(chǔ)上，通過擬建的寒蟲溝水庫和““引八濟(jì)向””調(diào)水工程建設(shè)，使該區(qū)域水資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、取長(zhǎng)補(bǔ)短、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、優(yōu)水優(yōu)用、新水新價(jià)、水務(wù)一體化、科學(xué)管理等，達(dá)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(jìn)一步發(fā)展農(nóng)田灌溉的需要，通過建設(shè)寒蟲溝水庫、““引八濟(jì)向””調(diào)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(wǎng)體系，簡(jiǎn)稱:一引(““引八濟(jì)向””調(diào)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(wǎng)體系——“123”水網(wǎng)體系。為了實(shí)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(cè)設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行《樺南縣“引八濟(jì)向”引水工程可行性研究》工作。

1 城鎮(zhèn)供水供需平衡分析

樺南鎮(zhèn)現(xiàn)有水源地供水能力為515.4萬m3/a，其中:城區(qū)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(dòng)態(tài)平衡的情況下，保留部分現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)地下水源，即城東北處9 眼井群，供水能力33萬m3/a，繼續(xù)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(xiàn)有主要水源地—八虎力河灘地地下水源地，將遭受嚴(yán)重影響，因此，經(jīng)水量平衡分析結(jié)果，現(xiàn)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(qū)水量平衡分析

采用(1957—2008年)52 a徑流系列，歷年逐月旬對(duì)向陽山水庫和下游3個(gè)區(qū)間進(jìn)行水量平衡計(jì)算結(jié)果，東興渠首以上多年平均來水量8 041萬m3，區(qū)間灌溉可利用水量5 695萬m3，缺水量2 534萬m3，需要水庫補(bǔ)水量2 660萬m3(輸水損失考慮5%);東興～梨樹渠首區(qū)間多年平均來水量3 295萬m3，區(qū)間灌溉可利用水量2 336萬m3，缺水量647萬m3，需要水庫補(bǔ)水量712萬m3(輸水損失考慮10%);梨樹～精勤渠首區(qū)間多年平均天然來水量1 123萬m3，區(qū)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(bǔ)水量2 484萬m3(輸水損失考慮15%)。

3 可引水量估算

“引八濟(jì)向”工程引調(diào)水原則，應(yīng)在不影響下游農(nóng)業(yè)用水的前提下，進(jìn)行自流引水或抽水，即扣除下游灌溉用水量之后，取各區(qū)間余水量與各工程地點(diǎn)以上天然來水量系列對(duì)應(yīng)的最小值作為可引水量系列。經(jīng)計(jì)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(jì)向”工程建設(shè)方案

樺南縣“引八濟(jì)向”工程就是指引八虎力河上游的水，補(bǔ)給向陽山水庫的引調(diào)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(guī)模

經(jīng)“引八濟(jì)向”工程規(guī)劃方案比選結(jié)果，當(dāng)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(qū)相關(guān)設(shè)計(jì)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(jì)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(diào)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(jù)該水文站現(xiàn)有實(shí)測(cè)流量資料分析，東興渠首每年非灌溉期有88～118 d時(shí)間，可以抽水放入向陽山水庫，暫按88 天平均引水計(jì)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(jì)向”工程自流(明渠)方案，具體的工程有渠首壅水壩、固灘、進(jìn)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(zhǎng)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(jìn)(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(shè)計(jì)比降1/3 000，設(shè)計(jì)水深1.1 m，加大水深1.23 m，渠道內(nèi)外邊坡均為1∶1.5，根據(jù)渠道沿線工程地質(zhì)條件以及參考附近向陽山水庫灌區(qū)地質(zhì)勘探資料，全部明渠做襯砌處理。襯砌方法均為8 cm預(yù)制混凝土板下鋪10 cm 砂礫石墊層，下面鋪設(shè)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(zhǎng)度3.69 km，采用重力流方式輸水。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合比較后，采用球墨鑄鐵管，管徑為DN500mm 1 根。“引八濟(jì)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(zhèn)供水量投資為8.36 元/m3，單位明渠長(zhǎng)度投資為222.3萬元/km，單位管線長(zhǎng)度投資為392.1萬元/km。

4.3 抽水(管道)方案

“引八濟(jì)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(jìn)(出)水建筑物等。

該抽水方案，在不影響下游農(nóng)業(yè)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(zhèn)供水量和抽水量(補(bǔ)給向陽山水庫)，若余水量滿足不了城鎮(zhèn)供水量要求，則由向陽山水庫補(bǔ)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(zhèn)供水量，若來水量大于供水量，則城鎮(zhèn)供水的同時(shí)，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(zhèn)供水量，不足部分由向陽山水庫來供給。

東興渠首正常運(yùn)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(yáng)程14.75 m，毛揚(yáng)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(guī)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(zhǎng)度3.69 km。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合比較后，采用球墨鑄鐵管，管徑為DN1200mm 1 根。

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

4.4 方案比選

“引八濟(jì)向”工程自流(明渠)方案，工程投資5 587.5萬元，占地補(bǔ)償費(fèi)1 633萬元，每年運(yùn)行費(fèi)用109.9萬元，總費(fèi)用折現(xiàn)值為7 708萬元。抽水(管道)方案，工程投資4 765萬元，占地補(bǔ)償費(fèi)216.3萬元，每年運(yùn)行費(fèi)用336.6萬元，總費(fèi)用折現(xiàn)值為7 744萬元?！耙藵?jì)向”工程自流(明渠)方案，主要優(yōu)點(diǎn)是水源地水質(zhì)較好，且容易保護(hù)，自流引水，年運(yùn)行費(fèi)用較低;缺點(diǎn)是坡洪威脅大，工程投資較大，運(yùn)行管理不便，工程實(shí)施難度較大。“引八濟(jì)向”工程抽水(管道)方案，主要優(yōu)點(diǎn)是工程投資較省，輸水距離較短，運(yùn)行管理方便靈活，容易施工，可確保供水安全;缺點(diǎn)是抽水費(fèi)用較大，水源地保護(hù)較難。

5 向陽山水庫優(yōu)化調(diào)度

“引八濟(jì)向”調(diào)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(shí)際來水量是未知的，而且是隨機(jī)的，因此，向陽山水庫實(shí)際興利調(diào)度運(yùn)行時(shí)，采用試算法確定的引調(diào)水限制線Ht作為控制條件，為滿足各行業(yè)的用水要求(上限為設(shè)計(jì)用水量)，進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，具體操作過程中，若各時(shí)段的庫水位Hj≤Ht，則按實(shí)際可引調(diào)水能力全力蓄水，否則立即停止引調(diào)水。

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

在實(shí)際的水庫調(diào)度運(yùn)用過程中，當(dāng)庫水位落在洪水控制區(qū)(A)時(shí)，按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量及補(bǔ)充地下水要求全力供水的同時(shí)，立即停止引調(diào)水，而且打開泄洪閘進(jìn)行控制泄洪，使庫水位始終保持在汛限水位附近，并隨時(shí)承擔(dān)攔蓄洪水的任務(wù)。

當(dāng)庫水位落在停止引調(diào)水區(qū)(B)時(shí)，按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。當(dāng)庫水位落在正常引調(diào)水區(qū)的正常灌溉供水區(qū)(C)時(shí)，按實(shí)際可引調(diào)水能力盡量多蓄水，而且按各行業(yè)的設(shè)計(jì)用水量要求正常供水。當(dāng)庫水位落在正常引調(diào)水區(qū)的正常城鎮(zhèn)供水區(qū)(D)時(shí)，仍按實(shí)際可引調(diào)水能力盡量多蓄水，而且城鎮(zhèn)供水按設(shè)計(jì)用水量要求正常供水，灌溉用水在一般情況下，按設(shè)計(jì)用水量的50%供水。當(dāng)庫水位落在正常引調(diào)水區(qū)的城鎮(zhèn)供水破壞區(qū)(E)時(shí)，繼續(xù)按實(shí)際可引調(diào)水能力盡可能多蓄水，而且城鎮(zhèn)用水在一般的情況下，按設(shè)計(jì)用水量的80%供水，并停止灌溉供水。

6 結(jié)語

為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)用水需求，有條件的地區(qū)(瀕臨大江大河或大型水庫、大型湖泊)，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合論證后，普遍采用跨流域、跨區(qū)域、跨行政區(qū)引調(diào)水工程。上述的引調(diào)水工程，在完成相同供水任務(wù)的情況下，與新建水庫工程相比，雖然引調(diào)水的年運(yùn)行費(fèi)用增加，但工程占地投資和移民難度大大減小，折現(xiàn)總投資小，水價(jià)較低，大多數(shù)用水戶能夠承受。國(guó)家的土地政策越來越嚴(yán)格的前提下，實(shí)施引調(diào)水工程的優(yōu)越性更加突出，更能體現(xiàn)本次提出的引調(diào)水蓄水工程優(yōu)化調(diào)度的重要性。該方法與常規(guī)的水庫調(diào)度運(yùn)行方式比較，可達(dá)到節(jié)約能源、洪水資源化等目的，并獲得顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在全省范圍內(nèi)多年調(diào)節(jié)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(qū)域、跨行政區(qū)引調(diào)水條件的，均可以采用本次推薦的引調(diào)水蓄水工程優(yōu)化調(diào)度運(yùn)用方法，必將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并具有蓄豐補(bǔ)枯、洪水資源化、節(jié)能減排等重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省樺南縣“引八濟(jì)向”工程規(guī)劃報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2012.